一种磷酸一铵的生产方法
技术领域
本发明涉及磷酸一铵生产技术领域,具体说是一种利用中低品位磷矿直接生产磷酸一铵的方法。
背景技术
磷矿是生产磷酸和精细磷化工产品的重要基础原料。我国磷矿的特点是:资源丰富,储量占世界第二;分布较为集中,主要集中云、贵、川、鄂、湘五个省内;富矿较少,可供加工利用的磷矿石的基础储量较低,仅有40.54亿吨, 其中P2O5含量大于30%的富矿仅有11.08亿吨;中、低品位矿多,90%以上的磷矿皆属于中低品位。P2O5含量在28%~30%以上的磷矿销量好、利润较大,P2O5含量低于26%磷矿价格较低,且几乎无人问津,堆至一旁,严重降低磷资源利用率,造成大量的过度开采,影响磷资源储量。
目前,二水法磷酸、料浆浓缩法磷铵生产普遍要求磷矿中P2O5品位在28~30%以上,或者通过选矿将低品位磷矿中的P2O5富集成高品位,再投入生产。但是近年来,磷矿的价格逐年升高,再加上高品位磷矿资源的逐渐短缺,采购满足生产所需的高品位磷矿日益艰难,磷矿资源保障已成为正常生产和运行的一大制约因素。
目前,在整个磷酸一铵生产行业中,很少有企业用中低品位磷矿直接生产磷酸一铵,而用低品位磷矿直接生产磷酸一铵也存在以下几个主要问题。
1、装置生产负荷增大,但品位越低,生产强度越低,产能下降,生产成本增高。主要体现在球磨机生产能力、萃取槽容积使用系数、过滤机生产强度、浓缩装置能力等方面。
2、品位降低,经济技术指标下降,进一步提高生产成本。如矿粉细度、萃取率、洗涤率、蒸汽消耗、电耗、矿耗、酸耗等。
3、品位越低,杂质含量越高,设备、管道堵塞越加频繁,甚至导致生产不能正常运行。
发明内容
为克服现有技术的不足,本发明的发明目的在于提供一种磷酸一铵的生产方法,以解决磷矿品位低导致产能下降以及生产成本增高的行业性难题,缓解磷资源短缺现状,提高资源利用率。
为实现上述目的,本发明包括以下工序:
工序一:磷矿配矿重量比为:P2O5%25.8~26.3%、MgO<3%、K+Na<1%;
工序二:制取矿浆:将工序一得到的磷矿采用两级鄂破、一级圆锥破形成15~25mm粒度后,进入振动筛进行筛分,上部粗料返回细鄂破、圆锥破,再次进行破碎,通过振动筛下部的粒度在15~20mm的细料进入球磨机制取矿浆,使矿浆细度达到85~90%-100目;
工序三:萃取:将工序二得到的矿浆,以及来自硫酸库、为占反应全部用量的1/5的硫酸和磷酸沉降槽的返酸打入预反应器,三者进行预反应,反应物料再进入萃取槽,并加入占反应全部用量4/5的硫酸,进一步完全分解矿浆并形成料浆;该工序的萃取槽为六格方槽结构,四个反应区、两个消化区,互换循环泵进出口位置,扩大Ⅳ反应室到Ⅳ反应室的料浆溢流口,将磷酸P2O5浓度控制在17%~19℃,萃取温度控制到83~87℃,真空冷却真空度控制到-0.050~-0.055MPa,在萃取槽上加装自动加消泡剂装置,闪蒸室出口加除沫装置;
工序四:过滤:将工序三得到的料浆打入过滤工段,通过圆盘过滤机将磷酸从料浆中分离出来,分离出来的磷酸去磷酸沉降槽进一步净化,上部清液去中和浓缩工段,下部稠浆作为返酸返回萃取槽;分离出来的石膏经过洗涤后再过滤,最后由皮带机送到磷石膏渣场堆放;在过滤工序运用封闭水循环、逆流洗涤工艺,具体如下:
a.向清水回收池补充一次水;
b.回收用于真空泵、料浆泵、稠浆泵、污水泵、滤液泵、凉水塔泵、鼓风机冷却水至清水回收池;
c.将清水回收池的一部分清水输送至真空泵、料浆泵、稠浆泵、污水泵、滤液泵、排污水泵、鼓风机,对这些设备进行冷却;
d.清水回收池的一部分清水去萃取尾气洗涤塔,用于洗涤萃取槽尾气中的氟,形成含氟污水,然后回收含氟污水到污水沉降池;
e.将清水回收池的一部分清水输送至磷酸凉水塔,补充凉水塔蒸发和排污损失的水;
f.回收Ⅱ效闪蒸室的冷凝水,去给磷铵凉水塔补水,凉水塔的排污水直接送去球磨机进入生产系统;
g.清水回收池的一部分水,作为三洗水清洗圆盘过滤机的三洗区,出来的洗涤液为三洗滤液;
h.三洗水用磷铵冷凝水加温至65℃以上,提高洗涤效果及滤布使用周期;
i.三洗滤液通过三洗滤液泵打去沉降溢流槽,槽体上部液体通过溢流的方式流入冲布水槽;
j.沉降溢流槽的底部稠浆,流入稠浆槽,通过稠浆泵打到圆盘过滤机二洗区,作为二洗水冲洗滤盘,出来的液体为二洗滤液;
k.二洗滤液通过二洗滤液泵打到圆盘过滤机一洗区,作为一洗水冲洗滤盘,出来的液体称为一洗滤液,一洗滤液去萃取槽;
l.回收用于清理管道的检修污水和含氟污水至污水沉降池;
m.污水沉降池上部的清液,通过污水泵输送至沉降溢流槽,作为补充水用;
n.污水沉降池底部的稠浆,输送到萃取槽,进入生产系统;
o.冲布水槽的上部清液作为冲布水用,用冲布水泵将冲布水打入圆盘过滤机的冲盘区,洗涤后的液体为冲盘磷石膏污水,冲盘磷石膏污水分为布上水和布下水,布上水去稠浆槽,布下水去沉降溢流槽;
p.冲布水槽的底部稠浆流入稠浆槽,稠浆槽中的液体去圆盘过滤机二洗区,进行循环利用;
工序五:中和浓缩:将工序四得到的磷酸送入中和反应器生成磷酸一铵溶液,再送去真空蒸发器循环蒸发进行浓缩,浓缩后的物料送去生产磷酸一铵;工艺如下:
a.采用Ⅱ效冷凝水汽化液氨;
b.干燥尾气采用磷酸洗涤尾气;
c.蒸汽及冷凝水热量多级利用:Ⅰ效冷凝水给干燥风机进口换热器、热风炉
炉排风机进口换热器、磷酸三洗水换热器,将95~102℃的36~38t蒸汽冷凝水温度换热至45~50℃,回收热能,降低蒸汽消耗,换热后冷凝水送其他产品换热升温后返回锅炉循环利用;
工序六:干燥:将工序五得到的物料送入喷雾干燥塔或转窑,制取粉状或粒状磷酸一铵。
本发明与现有技术相比,具有以下优点和积极效果。
1、以中低品位磷矿为原料生产磷酸一铵,达到高品位磷矿生产磷酸一铵的运行水平,分别可达到下述指标:萃取率96~97%、洗涤率98.7~99.5%、矿耗(30% P2O5)3.48t矿/100% P2O5、酸耗(100%H2SO4)3.15t酸/100% P2O5,除酸耗因矿品位低杂质量大而上升外,其他消耗与P2O5含量在28%以上磷矿生产磷铵消耗相比,略低于全国平均水平。
2、生产工艺合理,产品质量高,稳定性好。
3、节能环保效益好。磷酸一铵产品水耗由10吨/吨产品左右降至2.3~2.5吨/吨产品,实现磷酸一铵生产用水封闭循环零排放,提高了中间产品磷酸的浓度,以满足后续中和浓缩工段生产需要。
4、本发明解决了磷矿品位低影响生产的行业性难题,缓解了磷资源短缺的现状,可有效提高资源利用率,具有良好的经济、环保和社会效益。
具体实施方式
本发明的生产工艺如下:
工序一:磷矿配矿重量比为:P2O5%25.8~26.3%、MgO<3%、K+Na<1%;
工序二:制取矿浆:将工序一得到的磷矿采用两级鄂破、一级圆锥破形成15~25mm粒度后,进入振动筛进行筛分,上部粗料返回细鄂破、圆锥破,再次进行破碎,通过振动筛下部的粒度在15~20mm的细料进入球磨机制取矿浆,使矿浆细度达到85~90%-100目;
工序三:萃取:将工序二得到的矿浆,以及来自硫酸库、为占反应全部用量的1/5的硫酸和磷酸沉降槽的返酸打入预反应器,三者进行预反应,反应物料再进入萃取槽,并加入占反应全部用量4/5的硫酸,进一步完全分解矿浆并形成料浆;在该过程中,萃取槽为六格方槽结构,四个反应区、两个消化区,互换循环泵进出口位置,扩大Ⅳ反应室到Ⅳ反应室的料浆溢流口,将磷酸P2O5浓度控制在17%~19℃,萃取温度控制到83~87℃,真空冷却真空度控制到-0.050~-0.055MPa,在萃取槽上加装自动加消泡剂装置,闪蒸室出口加除沫装置。通过以上措施,增加反应时间,减少包裹现象,提高萃取率;
工序四:过滤:将工序三得到的料浆打入过滤工段,通过圆盘过滤机将磷酸从料浆中分离出来,分离出来的磷酸去磷酸沉降槽进一步净化,上部清液去中和浓缩工段,下部稠浆作为返酸返回萃取槽;分离出来的石膏经过洗涤后再过滤,最后由皮带机送到磷石膏渣场堆放;在过滤工序运用封闭水循环、逆流洗涤工艺,具体如下:
a.向清水回收池补充一次水;
b.回收用于真空泵、料浆泵、稠浆泵、污水泵、滤液泵、凉水塔泵、鼓风机冷却水至清水回收池;
c.将清水回收池的一部分清水输送至真空泵、料浆泵、稠浆泵、污水泵、滤液泵、排污水泵、鼓风机,对这些设备进行冷却;
d.清水回收池的一部分清水去萃取尾气洗涤塔,用于洗涤萃取槽尾气中的氟,形成含氟污水,然后回收含氟污水到污水沉降池;
e.将清水回收池的一部分清水输送至磷酸凉水塔,补充凉水塔蒸发和排污损失的水;
f.回收Ⅱ效闪蒸室的冷凝水,去给磷铵凉水塔补水,凉水塔的排污水直接送去球磨机进入生产系统;
g.清水回收池的一部分水,作为三洗水清洗圆盘过滤机的三洗区,出来的洗涤液为三洗滤液;
h.三洗水用磷铵冷凝水加温至65℃以上,提高洗涤效果及滤布使用周期;
i.三洗滤液通过三洗滤液泵打去沉降溢流槽,槽体上部液体通过溢流的方式流入冲布水槽;
j.沉降溢流槽的底部稠浆,流入稠浆槽,通过稠浆泵打到圆盘过滤机二洗区,作为二洗水冲洗滤盘,出来的液体为二洗滤液;
k.二洗滤液通过二洗滤液泵打到圆盘过滤机一洗区,作为一洗水冲洗滤盘,出来的液体称为一洗滤液,一洗滤液去萃取槽;
l.回收用于清理管道的检修污水和含氟污水至污水沉降池;
m.污水沉降池上部的清液,通过污水泵输送至沉降溢流槽,作为补充水用;
n.污水沉降池底部的稠浆,输送到萃取槽,进入生产系统;
o.冲布水槽的上部清液作为冲布水用,用冲布水泵将冲布水打入圆盘过滤机的冲盘区,洗涤后的液体为冲盘磷石膏污水,冲盘磷石膏污水分为布上水和布下水,布上水去稠浆槽,布下水去沉降溢流槽;
p.冲布水槽的底部稠浆流入稠浆槽,稠浆槽中的液体去圆盘过滤机二洗区,进行循环利用;
工序五:中和浓缩:将工序四得到的磷酸送入中和反应器生成磷酸一铵溶液,再送去真空蒸发器循环蒸发进行浓缩,浓缩后的物料送去生产磷酸一铵;工艺如下:
a.采用Ⅱ效冷凝水汽化液氨;
b.干燥尾气采用磷酸洗涤尾气;
c.蒸汽及冷凝水热量多级利用:Ⅰ效冷凝水给干燥风机进口换热器、热风炉
炉排风机进口换热器、磷酸三洗水换热器,将95~102℃的36~38t蒸汽冷凝水温度换热至45~50℃,回收热能,降低蒸汽消耗,换热后冷凝水送其他产品换热升温后返回锅炉循环利用;
工序六:干燥:将工序五得到的物料送入喷雾干燥塔或转窑,制取粉状或粒状磷酸一铵。