湖北东圣化工集团有限公司磷铵工艺

一、原料磷矿磷酸盐岩主要分布在非洲、北美、亚洲、中东、南美等60多个国家和地区，其中80％以上集中分布在摩洛哥、美国、南非、约旦和中国。按储量和储量基础摩洛哥位居第一位，中国居第二位，美国居第三位。世界磷酸盐资源丰富，按目前产量，探明储量静态可保证128年，储量基础静态可保证376年。目前世界上共有30多个国家生产磷矿，主要生产国有美国、摩洛哥、中国和前苏联，四国的产量约为总产量的67.6％。我国磷资源远景较好，据初步预测，我国磷资源总量可达300亿t以上。磷矿石是生产磷肥的主要原料，世界上90％的磷矿用于生产各种磷肥，3.3％生产磷酸盐饲料，4％生产洗涤剂，其余用于化工、轻工、国防等工业。我国磷矿资源消费结构与世界不同，磷肥生产占82％，黄磷占11％～13％，其它磷制品占5％～7％。磷矿资源是不可再生资源，国土资源部早已将磷矿列为2010年后不能满足国民经济发展需求的20个矿种之一，所以，磷矿开采企业应采选结合、矿肥结合、矿化结合，实现贫富兼采，以节约不可再生的矿产资源。我国磷矿资源特点(1)资源储量较大，分布比较集中(2)中低品位矿多，富矿少(3)胶磷矿多，采选难度大(4)矿床类型以沉积磷块岩型为主矿石类型矿石工业类型主要为硅钙质磷矿矿石自然类型分四种（1）致密块状磷块岩（2）致密条纹状磷块岩（3）白云质条带磷块岩（4）泥质条带磷块岩矿石矿物为碳氟磷灰石。脉石矿物主要为白云石、粘土矿物、石英、钾长石等，其次为黄铁矿、其他为陆屑及炭质、有机质。矿石成分构造矿石的主要结构类型为碳氟磷灰石的假鲕状。矿石的结构以条带状为主，可分为稠密、中等和稀疏带状三种。其次是角砾状构造和致密块状构造约有97%的磷块岩条带宽度在2mm以上，其中有12%的宽度在20mm以上；约有90%的脉石带宽度在2mm以上，其中约有30%的宽度在20mm以上。矿石嵌布特征(1)胶磷矿：胶磷矿95%以上呈圆形、次圆形、粒状胶状结构分布于磷块岩的条带中。(2)磷灰石：该矿物有两种形式，一种是以微晶粒状，柱状分布于圆形、椭圆形胶磷矿碎屑周围，形成包壳。另一种是以完好的柱状六边形的磷灰石被石英、胶磷矿所包裹。(3)白云石：白云石以粒状结晶结构为主构成白云质条带。也有部分呈泥晶分布于胶磷矿中，还有的细脉贯穿于磷块岩条带。(4)泥岩：组成泥岩的矿物，除形成条带状泥岩外还有部分呈星点状分布于磷块岩的胶磷矿中。矿石的物理化学性质天然磷矿分为磷灰石和磷块岩。磷灰石为火成岩，由岩浆结晶而成；磷块岩为水成岩，系海相沉积的结果。磷矿中的磷酸盐为Ca3(PO4)2和[Ca10F2（PO4）6]。纯[Ca10F2（PO4）6]含P2O5为42.26%，实际上由于杂质的存在，天然磷矿中含P2O5一般都≤35%。矿石化学性质组分主要为P2O5、SiO2、Fe2O3、CaO、MgO、Al2O3、CO2、F八种，另有微量的Cl、Cd、As、Sb、Ba等元素。矿石矿物为碳氟磷灰石，约占矿石中矿物总量的65~70%。脉石矿物主要为白云石、粘土矿物、石英、钾长石等，其次为黄铁矿、其他为陆源碎屑及炭质。二、磷矿的分解结晶过程工业上磷酸分为两大类：热法磷酸和湿法磷酸。热法磷酸均采用两步法，先用电炉法生产黄磷，然后将黄磷在磷酸装置中进行氧化和水合，制成成品磷酸。主要生产商品级和饲料级磷酸。湿法磷酸是用酸分解磷矿制得磷酸的过程，实际上是指硫酸分解磷矿的过程。化学反应Ca5F（PO4）3+5H2SO4=3H3PO4+HF+5CaSO4+溶液分两步进行Ca5F（PO4）3+7H3PO4=HF↑+5Ca（H2O4）25Ca（H2O4）2+5H2SO4=10H3PO4+5CaSO4其它6HF+SiO2=H2SiF6+2H2OH2SiF6=SiF4↑+2HF↑2H2SiF6+SiO2=3SiF4+2H2O磷矿的反应活性及抗阻缓性反应活性：表示磷矿颗粒能被酸渗透的程度。抗阻缓性：表示磷矿颗粒被酸分解时抵抗“钝化膜”包裹的特点。当在远离颗粒表面的区域内进行结晶时，磷矿颗粒表面的溶解是可以顺利进行的，但当结晶过程在颗粒表面附近进行时，形成的固体结晶很可能在颗粒表面生成一层固态膜，包裹磷矿颗粒表面，这时，磷矿的分解过程完全终止，这种包裹现象称为“钝化现象”。结晶过程的影响因素⑴磷矿细度⑵矿浆浓度⑶液相磷酸浓度⑷反应温度⑸液相SO3浓度⑹料浆的含固量⑺回浆量⑻搅拌强度⑼杂质的影响石膏的共晶损失和P2O5的损失石膏中的P2O5的损失原因5种：⑴洗涤不完全⑵未被分解的磷矿⑶磷酸盐沉淀⑷共晶损失⑸机械损失三、生产工艺硫酸的生产工艺硫磺制酸装置工艺部分由以下五个工段组成：原料工段、熔硫工段、焚硫转化工段、干吸工段、成品工段。1）原料工段散装硫磺由汽车转运至硫磺仓库内储存。再由装载机送至集料溜槽中，通过胶带输送机将硫磺加入到快速熔硫槽内进行融化。2）熔硫工段来自原料工段的固体硫磺由胶带输送机送入快速熔硫槽内熔化，熔化后的液硫自溢流口自流至过滤槽，由助滤泵送入液硫过滤器内过滤后流入液硫贮槽。液硫过滤之前，往助滤槽内的液硫中加入适量的硅藻土，由助滤泵打入液硫过滤器内，使得在过滤器的滤网表面形成有效的过滤层。精制后的液硫送至液硫贮罐，再通过液硫输送泵送至精硫槽经精硫泵送至焚硫转化工段焚硫炉内燃烧。快速熔硫槽、过滤槽、助滤槽、液硫贮罐、精硫槽内均设有蒸汽加热盘管，快速熔硫槽用0.6MPa(绝压)蒸汽间接加热使硫磺熔化，其它设备用0.5MPa(绝压)蒸汽使硫磺保持熔融状态，并使液硫的温度控制在135℃~145℃。其它设备如液硫过滤器、液硫泵和液硫输送管道、管件、阀门等都采用蒸汽夹套保温。3）焚硫转化工段液硫由精硫泵加压分别经两个磺枪喷入焚硫炉，硫磺燃烧所需的空气经空气过滤器过滤后，再经干燥塔干燥进入焚硫炉。干燥塔内用98％硫酸干燥空气，使出塔空气中的水份≤0.1g/Nm3。干燥空气在焚硫炉与硫磺混合燃烧生成含10%SO2的炉气进入火管式废热锅炉进行降温，温度由约1030℃降至420℃进入转化器进行转化。一段入口气体温度通过高温热副线进行调节。经转化器一段转化后约602℃的气体进入高温过热器进行换热，换热后450℃的气体进入转化器二段进行转化，转化后的气体温度为509℃,然后进入热热换热器进行换热，换热后440℃的气体进入转化器三段进行转化，转化后464℃的气体经过冷热换热器和中温省煤换热后降温至180℃进入中间吸收塔进行吸收，吸收SO3后的气体经塔顶孟山都高效ES型除雾器除去酸雾后依次通过冷热换热器和热热换热器加热，加热到420℃的气体进入转化器四段进行转化，出转化器的气体温度约438℃，经低温过热器、高低温省煤器回收其热能，炉气被降温至160℃进入最终吸收塔，塔内用98％硫酸吸收炉气中SO3，吸收后的气体经塔顶孟山都高效CSⅡ型除雾器除雾后由45米高尾气烟囱放空。为了调节各段催化剂层气体进口温度，设置了必要的副线和阀门。转化系统开车升温按一定程序采用轻柴油直接蓄热升温法。4）干吸工段空气鼓风机设在干燥塔上游，干吸酸循环系统采用三个塔一个循环槽，即干燥塔、第一吸收塔、第二吸收塔共用一个循环槽。循环槽采用卧式槽。经来自干燥塔酸冷却器由塔顶喷淋的98％硫酸吸收掉空气中的水分使出塔干燥空气中水份0.1g/Nm3。吸收水分后的酸自塔底流出进入干吸塔酸循环槽与第一吸收塔、第二吸收塔下塔酸混合并加水调节使混合酸浓度达98％后，由干燥塔酸循环泵送入干燥塔酸冷却器，经循环冷却水冷却后进入干燥塔顶部喷淋。由转化器第三段出口的一次转化气体经冷热换热器、省煤器冷却后进入第一吸收塔塔底，塔顶直接用来自吸收塔酸循环泵的浓度为98％硫酸喷淋，吸收气体中的SO3后的酸自塔底流出进入干吸塔酸循环槽，由第一吸收塔酸循环泵第一吸收塔酸冷却器冷却，再进入第一吸收塔进行喷淋。由转化器最后一段出来的二次转化气经过低温过热、省煤器换热降温后进入最终吸收塔塔底。该塔也采用来自吸收塔循环泵的浓度为98％硫酸进行喷淋吸收，吸收SO3后的酸自塔底流入干吸塔酸循环槽。由第二吸收塔酸循环泵送入第二吸收塔酸冷却器冷却后，再进入第二吸收塔进行喷淋。成品硫酸由吸收塔酸循环泵出口引出，再经成品酸冷却器冷却至40℃后进入成品酸贮罐区贮存。5）成品工段自吸收塔循环酸泵出口经成品酸冷却器引出的98%成品硫酸输送到成品酸贮罐贮存，再由成品酸泵送出界区至磷肥车间，多余的硫酸经成品酸计量罐计量后外卖。开车用母酸由地下槽泵送入干吸工段酸循环槽。选矿生产工艺1、磷矿堆存：按产地、品位分类堆放，界限及标志明显，并方便运输及配矿。2、配矿：根据产品养分要求，对不同成分磷矿合理搭配，以达到提高产量、养分合格、降低成本的目的。严格按配矿比例通知单的要求配矿。3、制浆车间工艺流程简述根据合理的配矿指导书，配制P2O5≥28%的磷矿，通过颚式破碎机进行破碎，再通过皮带运输机进入高细破碎机，破碎后的磷矿通过皮带机输运至振动筛筛分，筛分后粒度≤20mm的矿石，通过皮带机输运至细碎矿储斗底部放出，经圆盘给料机进入球蘑机，同时工艺水经流量计计量后进入球蘑机，根据适当的矿水比例，经过磨机的研磨，符合工艺要求的矿浆从磨尾溢出，经过震动筛后水分含量28%—32%，矿浆细度≥85%（—100目）的矿浆流入矿浆池，震动筛上的粗粒用推车运至堆场。矿浆池内的矿浆通过矿浆泵经计量后打入磷酸萃取槽。主要工艺指标（1）、磷矿粒度：≤20mm（2）、矿浆细度：≥85%（-100目标准筛通过率）（3）、矿浆水分：28-32%磷酸生产工艺来自原料工段的矿浆(含水30%)和来自滤洗液槽的淡磷酸依次送入1#反应槽、2#反应槽和消化槽，硫酸由硫酸厂管道送至本装置硫酸贮槽贮存，再由泵送入2#反应槽。通过自控调节确保矿浆和硫酸按比例加入。萃取槽中生成的磷酸和硫酸钙结晶混合料浆经泵送至转台式过滤机过滤。硫酸加入表面冷却分布器，通过表面冷却器对反应料浆进行抛洒冷却，移走大量的反应热和稀释热，使槽内温度维持稳定，以获得良好的二水硫酸钙结晶。萃取槽排出的含氟气体通过文丘里洗涤塔用水循环洗涤，洗涤后的尾气经尾气排风机和排气筒排放。萃取料浆经过滤机过滤所获得的滤液，通过气液分离器分离后，液体即为成品磷酸，送往磷酸贮槽。过滤所获石膏滤饼，经三次逆流洗涤后藉滤转台式过滤机卸料螺旋卸入皮带输送机，并经胶带输送机送至场内临时堆场堆放。稀磷酸由蒸发给料泵送入闪蒸室，在约80℃和10kPa（a）的真空度下，磷酸被浓缩到规定的浓度48～50％P2O5，浓磷酸从循环管进入浓磷酸泵，经计量后送到浓磷酸贮槽。大量的浓磷酸在蒸发循环回路中经循环泵、加热器到闪蒸室进行循环。稀磷酸在加热器中用0.2MPa(g)低压蒸汽进行加热。蒸汽冷凝液由冷凝液槽收集，并由蒸汽冷凝液泵将其送出界区。如果发现冷凝液中有漏酸，打开冷凝液排放阀排入地沟。稀磷酸在闪蒸室内闪蒸出的气体主要含有水和氟化物，首先通过除沫器，在此分离出夹带的磷酸液滴并返回浓缩系统,然后气体在二级串联的氟吸收塔中用氟硅酸溶液循环吸收，氟吸收塔中设有特殊防堵的喷嘴，氟硅酸经氟硅酸循环泵进行循环喷淋，氟硅酸浓度控制在～12%的H2SiF6左右，连续将氟硅酸送至氟硅酸贮罐。工艺水作为氟吸收的补充水直接加入第二氟吸收塔。经氟吸收后的气体，先进入后分离器再进入大气冷凝器，用循环冷却水在冷凝器中冷却气体中水汽，不凝性气体由蒸汽喷射泵抽至冷凝液封槽。氨站来自外管的液氨进入液氨贮槽，利用其自身压力压入液氨蒸发器，在此用蒸汽加热成气氨，进入气氨缓冲罐，经孔板流量计计量后进入磷铵中和工段，为稳定工艺操作需要与磷酸比值调节后进入中和器。当液氨贮槽内液位低或由于气温太低槽内压力不足时，则启用氨加热器将液氨加热，以提高槽内压力。为确保液氨的供应，通过设计中槽车运输液氨的装置仍保留。籍氨压缩机将槽车内的剩氨卸完。粉状磷酸一铵生产工艺液氨进入液氨蒸发器，在此用蒸汽加热蒸发成气氨，经气氨缓冲罐进入快速氨化反应器。来自磷酸装置