2014 水溶性磷酸一铵滤渣的综合利用及控制措施

二铵的混合物， 但与化肥生产中 60% DAP 和 60% MAP 的工艺原理存在差异。 用滤渣生产 60% 磷酸 二铵和 60% 粉状磷酸一铵存在的不利因素主要有 3 方面。 3． 1 水分高 从水溶性磷酸一铵装置板框压滤机出来的滤渣 和少量滤 液 可 直 接 通 入 蒸 汽 制 浆， 但水分仍达到 ΔH
缩酸混合均匀， 避免浓磷酸分层 4． 3 渣平衡控制措施
［2 ］
。
消化磷酸中的渣目前可采取的手段较少， 有的 采取将渣返回过滤机， 导致磷酸的消耗较高， 不经 济， 因此只有通过生产相对低含量的磷酸二铵和磷 酸一铵产品来消化。而滤渣作为生产低含量磷酸二
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陆继斌 . 水溶性磷酸一铵滤渣的综合利用及控制措施
表1
名称 磷酸 w（ P2 O5 ） /1 固含量 w 固 /1 酸实物总质量 / t 固形物质量 / t 名称 磷酸铵 项目 供酸中 w 固 /1 产量 / t 耗 100% P2 O5 / t 耗磷酸实物 / t 固形物质量 / t 酸平衡（ P2 O5 计） / t 渣平衡 / t 项目 产量（ P2 O5 计） / t
表2
名称 磷酸 w（ P2 O5 ） /1 固含量 w 固 /1 酸实物总质量 / t 固形物质量 / t 名称 磷酸铵 项目 供酸中 w 固 /1 产量 / t 耗 100% P2 O5 / t 耗磷酸实物 / t 固形物质量 / t 酸平衡（ P2 O5 计） / t 渣平衡 / t 项目 产量（ P2 O5 计） / t
水溶性磷酸一铵生产工艺现状红磷川科化工有限公司水溶性磷酸一铵装置于2005月建成并投入生产运行生产能力为15kta生产工艺采用萃取磷酸的稀酸经预处理降低硫含量后与液氨反应并通过压滤机压滤除去反应产物中的固形物将过滤后的清液进行蒸发结晶干2后包装成成品见图时配套建设一套粉状磷酸一铵装置生产能力为30kta生产工艺为从水溶性磷酸一铵装置板框压滤机出来的中和渣直接进入制浆槽制成料浆再打入中和槽反应器调整料浆指标调整合格的料浆打入高位料浆贮槽通过阀门调节进入喷雾干燥机制取49的粉状磷酸一铵见图15kt30kt农用级磷酸一铵装置工艺流程示意水溶性磷酸一铵由于其水溶性好肥效迅速稳定性强吸湿性小既可作基肥种肥又可作追肥叶面肥属于高附加值产品
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入渣酸槽后， 由于浓磷酸密度不一样， 当液位较低， 可在搅拌桨的作用下混合均匀， 但当液位升高时， 滤 难以利用。 渣料浆将浮在上层， 3． 3 渣平衡难度大 以目前分公司的磷酸产量计算， 每月将产生渣 （ 石膏干基） 6 100 t 左右， 而红磷川科水溶性磷酸一 其中不溶物约占 铵滤渣每天约产生 220 t （ 实物 ） ， 33% 左右， 则每月产生 1 300 t 渣， 每个月分公司需 消耗 7 400 t 渣， 而 这 些 渣 只 有 通 过 60% DAP 和 60% MAP 产品消耗， 将打破分公司目前的产品结 构， 优等品比例降低。
硫磷设计与粉体工程 · 44·
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水溶性磷酸一铵滤渣的综合利用及控制措施
陆继斌
（ 云南云天化国际化工有限公司红磷分公司 ， 云南 开远 661600 ）
摘 要： 以云天化国际化工红磷分公司川科装置为例 ， 对水溶性磷酸一铵滤渣的综合利用方式及控
3 料浆密度不低于 1． 35 t / m 即可， 实际运行控制过
不再混入滤 可能多地 生 产 水 溶 性 磷 酸 一 铵 产 品， 渣中。 3. 严格控制进入板框压滤机的料浆温度在 70 ℃ 以上， 保证中和反应料浆的质量。 4. 在每台板框压滤机完成压滤作业后用压缩 空气吹扫滤渣， 以降低滤渣含水量。 5. 增配 2 条稀磷酸管线， 利用现有的储槽用稀 磷酸均匀地溶解滤渣， 以满足输送要求， 其工艺流程 如图 3 所示。
图3 滤渣水分控制流程示意
通过采取上述措施后， 滤渣含水量降低， 并且还 可多产生清液。 改造 后 滤 渣 的 质 量 控 制 指 标 为： w （ H2 O ） = 35% ， w 固 = 65% 。 4． 2 滤渣密度的控制措施 针对密度不一样， 当槽内液位高时滤渣料浆将 浮在上层， 难以利用， 另外考虑到水含量 40% 仍偏 高的实际， 采取将滤渣改为进稀磷酸储槽 （ 不直接 进浓磷酸渣酸槽 ） ， 并且在浓缩装置提高浓磷酸浓 度， 用高浓度的磷酸将滤渣料浆中的 w （ P2 O5 ） 提高
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水溶性磷酸一铵生产工艺现状
红磷川科化工有限公司水溶性磷酸一铵装置于
图1
15 kt / a 水溶性磷酸一铵装置工艺流程示意
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图2
30 kt / a 农用级磷酸一铵装置工艺流程示意
水溶性磷酸一铵由于其水溶性好 、 肥效迅速、 稳 定性强、 吸湿性小， 既可作基肥、 种肥， 又可作追肥、 叶面肥， 属于高附加值产品。 但在其滤渣综合利用 方面主要存在以下几个问题。 1. 随着磷矿石质量下降， 滤渣量增大， 且其密
0 ΔH298 = － 203 kJ
44% 左右， 固含量在 55% 左右， 可以不用稀磷酸或 者浓磷酸即可轻易将其打至浓酸槽， 经过配酸后供 60% 磷酸二铵生产。 但由于大量的水分带入浓酸 槽， 导致浓酸槽中磷酸浓度降低， 同时由于该部分滤
NH4 H2 PO4 + NH3 （ NH4 ） 2 HPO
2005 年 9 月建成并投入生产运行， 生产能力为 15 kt / a， 生产工艺采用萃取磷酸的稀酸经预处理降低 并通过压滤机压滤除去反应 硫含量后与液氨反应， 将过滤后的清液进行蒸发结晶， 干 产物中的固形物， 燥至 w （ H2 O） ≤0． 2% 后包装成成品 （ 见图 1 ） 。 同 时配套建设一套粉状磷酸一铵装置， 生产能力为 30 kt / a， 生产工艺为从水溶性磷酸一铵装置板框压滤 机出来的中和渣， 直接进入制浆槽制成料浆， 再打入 调整合格的料浆打入 中和槽反应器调整料浆指标， 高位料浆贮槽， 通过阀门调节进入喷雾干燥机， 制取 w （ NH4 H2 PO4 ） = 49% 的粉状磷酸一铵（ 见图 2 ） 。
在水溶性磷酸一铵生产过程中会产生大量滤 渣， 该滤渣通常经过制浆， 氮、 磷指标达到一定要求 生产 w （ NH4 H2 PO4 ） = 49% 的粉状磷酸一 后干燥， 与复合肥相比市场需求较差， 铵。但由于养分偏低， 若提高磷酸一铵含量就会牺牲水溶性磷酸一铵的产 量。当前磷矿石质量下降、 磷肥市场疲软， 在保证水 如何开展其滤渣的综 溶性磷酸一铵产量的前提下， 合利用， 更好地降低成本， 以获取更大的经济效益就 显得十分重要。
程中平均在 1． 41 t / m 左右。 分公司磷酸浓缩后浓 磷酸的 w （ P2 O5 ） ≥46． 5% ， 固含量 9% ， 密度不低于 1． 63 t / m3 ， 而渣酸槽浓磷酸的 w （ P2 O5 ） ≥43． 5% ，
3 固含量 28% ， 密度不低于 1． 7 t / m ， 将料浆直接泵
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酸一铵产量上升。 2. 因 49% 粉状磷酸一铵的质量分数下降， 若再 加入磷酸和氨调节养分至 49% 就不经济了。 3． 49% 粉状磷酸一铵生产过程中氨收率低， 平 均仅 85% ， 存在环保风险。 4． 49% 粉状磷酸一铵的市场需求疲乏， 大量产 品积压。
。
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滤渣综合利用存在的难点
虽然水溶性磷酸一铵的滤渣是磷酸一铵和磷酸
滤渣综合利用后渣平衡测算
半水酸 5 800 41． 50% 1． 50% 13 975． 90 209． 64 60% DAP 13． 50% 46 000 20 976 47 137． 08 6 363． 51 浓缩酸 32 000 47． 00% 9． 00% 68 085． 11 6 127． 66 产品名称 64% DAP 1． 40% 31 000 14 880 33 066． 67 462． 93 1 270． 50 ② 60% MAP 11． 50% 6 000 3 090 6 943． 82 798． 54 83 000 38 946 87 147． 57 7 624． 98 342． 30 － 17． 18 7 607． 80 合计 川科滤渣 1 488． 30
滤渣综合利用前渣平衡测算
半水酸 5 800 41． 50% 1． 50% 13 975． 90 209． 64 60% DAP 12． 00% 44 000 20 064 45 087． 64 5 410． 52 浓缩酸 32 000 46． 50% 8． 5% 68 817． 20 5 849． 46 产品名称 64% DAP 1． 00% 33 000 15 840 35 595． 51 355． 96 60% MAP 9． 00% 3 000 1 545 3 471． 91 312． 47 80 000 37 449 84 155． 06 6 078． 95 351． 00 － 19． 85 6 059． 10 合计 川科滤渣 浓酸合计 37 800
管理统一由产品生产厂控制。同时对供酸方式进行 摸索、 调整， 由原来的渣酸—清酸逐步稳定到现在的 清酸—渣酸—清酸。 60% DAP 产品和 60% MAP 采取上述措施后， 产品用酸的固含量平均上升了 1． 5% ， 在磷酸产量 不变的情况下最终产品总量基本不变， 虽然优等品 但水溶性磷酸一铵滤渣可基 产量减少了愈 2 500 t， 本消化。滤渣综合利用前渣平衡测算见表 1 ， 滤渣 综合利用后渣平衡测算见表 2 ， 滤渣综合利用前后 产品产量对比见表 3 。
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渣已经反应结束， 无反应热带入系统， 对磷酸二铵和 磷酸一铵生产时的热量平衡、 水平衡带来难度。 为 必须 满足 60% 磷酸二铵和 60% 磷酸一铵生产需求， 提高磷酸浓缩装置的浓磷酸浓度， 从而使蒸汽消耗 装置利用率降低。 量增加、 3． 2 密度低 红磷川科利用滤渣生产 49% 粉状磷酸一铵时
3 至不低于 46． 5% ， 密度不低于 1． 63 t / m ， 使其与浓
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4． 1
解决措施
滤渣水分高的控制措施 分公司从操作上对料浆压滤采取了一些管理措
施， 但滤饼的含水量变化不大， 其含水量基本就在 44% ～ 47% 。 而与其他同行业的料浆滤饼含水量 （ 30% ～ 35% ） 相比， 川科水溶性磷酸一铵装置的滤 渣含水量高出 10% 。滤渣水分高， 大量的水分带入 浓酸槽， 导致浓磷酸浓度降低， 对磷酸二铵生产时的 热量平衡、 水平衡带来难度， 为避免对后系统综合利 用造成较大影响， 首先得从源头上控制水分， 把从板 再配磷酸管线 框压滤机出来的滤渣水分尽量降低， 泵入稀磷酸来溶解滤渣制浆。 1. 提高泵的扬程以提高板框压滤机的压力， 减 小滤饼含水量。 2. 在板框压滤机下料口处安装接液插板， 用管 道将滴漏清液引到地下槽， 会同母液泵至溶解槽， 尽
3 w （ NH4 H2 PO4 ） = 49% 的粉状磷 度达到 1． 42 t / m ，
w （ N） w （ P2 O5 ） w （ H2 O ） w固 密度
5． 29% 24于 该 滤 渣 生 成 原 理 和 分 公 司 生 产 养 分 为 60% MAP 和 60% DAP 一样， 因此可将水溶性磷酸 一铵滤渣制浆后用管道泵至磷酸储槽用于生产养分 为 60% 磷酸二铵和 60% 粉状磷酸一铵
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铵和磷酸一铵产品养分调节的一种手段， 更多只能 从管理上寻找办法。 以往分公司生产 60% DAP 时采取添加硫酸、 液体硫酸铵来调节养分， 主要是利用与硫酸反应产 生部分热量来控制产品水分。而目前装置水分控制 已达到产品质量要求， 为进一步提高优等品比例， 降 分公司做了下述尝试。 低产品成本， 1. 禁止添加硫酸调节养分。 2. 严格控制产品养分富裕度。 3. 调整配酸方式， 实施快速供酸， 配酸与用酸
制措施进行探讨， 分析了该滤渣综合利用存在的难点 ， 在不影响水溶性磷酸一铵产量的前提下 ， 解决了 生产过程中滤渣处理形成的产品积压 、 收率低等问题， 生产附加值相对较高的粉状磷酸一铵产品 。 关键词： 水溶性磷酸一铵； 滤渣； 综合利用； 措施 中图分类号： TQ442． 14 文献标识码： B 文章编号： 1009 － 1904 （ 2014 ） 01 － 0044 － 05
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滤渣综合利用原理
水溶性磷酸一铵滤渣是由稀磷酸和液氨中和反
应生成的， 是磷酸一铵和磷酸二铵的混合物 ， 因稀磷 酸中的 杂 质 含 量 相 对 较 低， 主 要 成 分 仅 考 虑 N、 P2 O5 ， 其反应有： H3 PO4 + NH3 NH4 H2 PO4 H3 PO4 + 2NH3 （ NH4 ） 2 HPO4 滤渣的质量指标如下： = － 126 kJ