CN103848407B - 一种磷酸一铵的生产方法 - Google Patents

Abstract

一种磷酸一铵的生产方法，适用于二水物矿浆湿法磷酸工艺和氨中和沸腾干燥的磷肥生产系统。该方法以中低品位磷矿为原料生产磷酸一铵，通过配矿指标优化、矿浆粒度的精细控制、萃取、过滤及中和浓缩工艺和设备的改进，达到高品位磷矿生产磷酸一铵的运行水平，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%P₂O_{5 。}本发明生产工艺合理，产品质量高，稳定性及节能环保效益好，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。

Description

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，扩大四反应室到四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，扩大四反应室到四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。

Claims (1)

1.一种磷酸一铵的生产方法，其特征在于：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，扩大四反应室到四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。