“湿法二水—半水法制磷酸”工艺流程.docx

-1-山东省分析测试中心山东省分析测试中心1磷酸装置工艺流程1.1工艺流程介绍采用“湿法二水—半水法制磷酸”工艺，主要包括原料处理工段、磷酸生产和两水磷石膏转化3个工段，工艺流程简述如下：1、原料处理磷矿石经鄂式破碎机破碎至粒度达到3~13mm后，由裙边胶带输送机、圆盘喂料机送至碎矿贮斗经计量后喂入球磨机内，与工艺水混合，研磨成含水约22%的磷矿浆。出磨矿浆经滚筒筛去除粗粒子后在矿浆池暂存，然后由矿浆泵送入磷酸装置作为原料用；粗粒子返回碎矿贮斗循环使用。部分磷矿浆去饲钙装置用于脱硫用。鄂式破碎机上方设置集气罩，粉尘收集后送袋式收尘器除尘，除尘后的废气（G1-1）经1#排气筒（H=15m）排放。2、磷酸生产①反应部分来自原料工段的磷矿浆由矿浆泵送到两级串联二水萃取反应槽的一级反应槽中，在进入反应槽前磷矿浆计量其流量和密度，以维持磷矿浆加料量的恒定。来自硫酸装置的93%的浓硫酸（不足部分外购）计量后，送到二级串联二水萃取反应槽的一级反应槽中，同时加入下步回用的含磷酸的过滤酸、洗涤酸。各类物料在反应槽中进行化学反应，硫酸分解磷矿石生成二水合结晶硫酸钙（CaSO4·2H2O）和稀磷酸。反应方程式为：Ca5F(PO4)3+5H2SO4+2H2O==3H3PO4+5CaSO4.·2H2O+HF↑为避免反应生成的硫酸钙在磷矿颗粒表面形成膜层，阻碍反应继续进行，反应过程是分成两步进行：第一步是磷矿溶解在磷酸中生成磷酸一钙；第二步是硫酸与磷酸一钙反应生成磷酸和硫酸钙，反应方程式为：Ca5F(PO4)3+7H3PO4+2H2O==5Ca(H2PO4)2+HF↑-2-山东省分析测试中心山东省分析测试中心5Ca(H2PO4)2+5H2SO4+2H2O==10H3PO4+5CaSO4.·2H2O反应过程中生成的含氟气体（G1-2），经微负压系统送入反应尾气洗涤系统采用文丘里洗涤器（采用水作为洗涤溶液）净化处理。洗涤水循环使用，增加至一定浓度后回用到车间滤布洗涤水槽，作为滤布冲洗水用。洗涤后的废气经2#排气筒（H=30m）排放。磷矿石中通常伴生一定量的碳酸盐矿物，反应过程中会被硫酸分解而逸出少量CO2气体，反应方程式为：CaCO3+H2SO4→CaSO4·nH2O+H2O+CO2↑CaCO3-MgCO3+2H2SO4→CaSO4·nH2O+MgSO4+2H2O+2CO2↑磷矿石中的钙、铁、镁、铝等主要杂质，与硫酸发生如下副反应：CaF2+SiO2===CaSO4+2HF6HF+SiO2===H2SiF6+2H2O3SiF4+2H2O===2H2SiF6+SiO2CaCO3+H2SO4===CaSO4+CO2+H2OH2SiF6(+热量+H2SO4)===SiF4+2HFFe2O3(或Al2O3)+2H3PO4===2FePO4(或AlPO3)+3H2ONa2O(或Ka2O)+H2SiF6===NaSiF6(或K2SiF6)+H2O②闪蒸冷却部分由于放热反应产生的热量使反应料浆温度升高，为使温度维持稳定，以保证二水硫酸钙结晶，反应料浆采用真空闪蒸冷却完成。需冷却的物料经第二级反应槽抽出后，送入闪蒸冷却器分离，冷凝后的物料经泵返回一级反应槽。闪蒸室顶部气体进入气液分离器，分离液体返回一级反应槽，气体（G1-3）送入闪蒸尾气洗涤塔。采用循环水对闪蒸尾气喷淋洗涤净化，净化后的气体由水环式真空泵抽出后排放。水环式真空泵采用一次水作为补充水，排放的废液送入车间滤布洗涤水槽，作为滤布冲洗水用。萃取反应生成的磷酸和硫酸钙结晶混合料浆，经二级反应槽抽出后泵送入二水料浆离心机分离。分离得到的液相即为磷酸中间体，收集在滤洗液中间槽，部分作为中间产品泵送入车间设置的两个磷酸贮槽暂存，分别去磷铵装置和饲钙装置的磷酸中间槽作为原料用；部分和洗液作为送入下步半水转化槽用，以保证转化槽内有-3-山东省分析测试中心山东省分析测试中心足够的液相调节反应所需磷酸浓度。固相为二水硫酸钙结晶（磷石膏），去下一步二级串联的转化槽进行转化。3、二水石膏转化与烘干处理二水石膏转化采用硫酸、磷酸混合反应的方式进行。上步离心分离得到的固相物料（磷石膏）进入二级串联的一级转化槽，在外加的硫酸和适量回用的磷酸存在下，反应转化为半水物硫酸钙。反应中产生的少量含氟气体（G1-2），经微负压系统送入上步工序设置的含氟反应尾气洗涤系统，采用文丘里洗涤器净化处理后由2#排气筒排放。出转化槽的半水物硫酸钙料浆进入带式过滤机进行过滤分离。采用四级串联洗涤的方式进行，回收滤饼中的可溶性磷酸。过滤酸（滤液）、洗涤酸（一洗液）返回磷酸工段反应槽使用，二洗液和洗涤液均循环使用。四级洗涤液均进行气液分离，产生的过滤尾气（G1-4）经微负压系统送入过滤尾气洗涤塔，采用循环水喷淋洗涤净化。净化后的气体经水环式真空泵抽出后排放，洗涤废液送入过滤地下水槽、车间滤布冲洗水槽作为压滤机滤布冲洗水使用。水环式真空泵采用一次水作为补充水，排放废液同样送入过滤地下水槽、车间滤布冲洗水槽作为压滤机的滤布冲洗水用。分离得到的半水固相磷石膏由胶带输送机送至磷石膏暂存场储存，然后由磷石膏综合利用装置作为生产原料联产硅酸盐矿渣和硫酸产品。车间内各类液体物料的加料、转料均采用泵；反应尾气、烘干尾气输送采用尾气风机形成负压系统进行，闪蒸尾气、过滤尾气输送采用水环式真空泵形成真空进行。磷酸装置工艺流程见图2-8。-4-山东省分析测试中心山东省分析测试中心鄂式破碎水球磨机粉磨滚筒筛过滤磷矿石粗粒子一级（1#）二水萃取反应槽二级（2#）二水萃取反应槽二水料浆离心机一级（1#）半水转化槽半水物洗涤过滤机硫酸闪蒸尾气洗涤器闪蒸冷却器水闪蒸用水环式真空泵G1-3图2-8磷酸装置生产工艺流程图G1-1布袋除尘文丘里洗涤器洗涤水风机G1-2冷后物料气液分离器热水池气相冷却塔冷水池车间滤布洗涤水槽液封槽磷酸储罐暂存，然后分别去饲钙装置和磷铵装置使用二级（2#）二水转化槽硫酸硫酸滤液收集槽回用磷酸回用磷酸废气废气含氟尾气过滤酸、一级洗涤酸过滤尾气洗涤器水过滤用水环式真空泵G1-4气液分离器洗涤液滤液地下槽过滤地下槽洗涤、冲洗水水分损耗半水石膏暂存场暂存，然后去磷石膏分解装置使用磷矿浆部分磷矿浆去饲钙装置脱硫使用饲钙装置来脱硫稠浆成品磷酸反应物料反应物料二水石膏车间滤布洗涤水槽车间滤布洗涤水槽车间滤布洗涤水槽液相物料-5-山东省分析测试中心山东省分析测试中心2饲料级磷酸氢钙（DCP）装置工艺流程2.1工艺流程介绍采用“硫酸湿法磷酸法”工艺，主要包括净化脱硫、净化脱氟、中和离心烘干和母液中和沉淀处理4个工段，工艺流程简述如下：1、净化脱硫来自磷酸装置的磷酸中间体，进入脱硫槽利用磷矿浆进行脱硫，脱硫后物料再加入絮凝剂通过沉降槽进行分离，磷酸进入下工序，分离出的脱硫稠浆通过料浆地槽返回磷酸车间使用。脱硫反应方程式为：Ca5F(PO4)3＋5H2SO4＝5CaSO4＋3H3PO4+HFCa5F(PO4)3＋7H3PO4＝5Ca(H2PO4)2＋HFCaCO3＋2H3PO4＝Ca(H2PO4)2＋CO2↑＋H2O2、净化脱氟采用两段脱氟，分别采用碳酸钙浆、石灰乳溶液进行。①一段脱氟（采用碳酸钙溶液）脱硫后磷酸首先进入1#溶解槽，与下步分离来的脱氟稠浆进行反应，利用磷酸的酸性溶解脱氟稠浆；然后物料转入2#溶解槽，加入部分一次工艺水及回用水稀释磷酸浓度至10%，转入1#脱氟槽、2#脱氟槽，分别加入碳酸钙浆和少量石灰乳溶液进行一段脱氟反应。一段脱氟反应后的物料送入隔膜压滤机固液分离；压滤清液进入二段脱氟工序，固相为副产的肥料级磷酸氢钙，主要含有磷酸原料中90%以上的氟、铁、铝以及重金属（砷等）等有害杂质，外售处理。压滤机采用一次水进行洗涤，洗涤废水含有少量物料，返回溶解槽使用。②二段脱氟（采用石灰乳溶液）一段脱氟后清液转入二段脱氟槽内加入石灰乳溶液，进行二段脱氟反应。反应完成后物料再进入1~5#沉清池进行分离，脱氟清液进入下步反应工序，分离出的脱氟稠浆返回一段脱氟工序使用。通过二段脱氟工序可将一段脱氟净化后磷酸中残余10%的氟、铁、铝以及重金-6-山东省分析测试中心山东省分析测试中心属（砷等）等有害杂质以沉淀形式析出进入脱氟稠浆中，达到彻底净化目的。净化脱氟反应方程式：H3PO4＝H＋＋H2PO4－H2PO4－＝H＋＋HPO42－H2SO4＝2H＋＋SO42－HF=H+＋F-2H＋＋CaCO3＝Ca2+＋H2O＋CO2↑2H＋＋Ca(OH)2＝Ca2+＋2H2OCa2+＋2F-＝CaF2↓Ca2+＋SO42－＝CaSO4↓Al3＋＋PO43－＝AlPO4↓Fe3＋＋PO43－＝FePO4↓3、中和离心烘干二段脱氟处理后磷酸送入1~4#中和槽中与石灰乳进行反应，反应后的上层清液含有少量磷元素转入5#中和槽，进行沉淀处理。下层中和料浆进入卧式离心分离机进行固液分离，离心液含有少量磷元素，同样转入5#中和槽，固相物料为含水率25%左右的湿品，进入烘干工段处理。物料烘干采用气流管式干燥机，利用热风炉提供的热风作为烘干热源，在尾气风机形成的负压作用下通过与物料直接接触，将物料干燥至水分3%。烘干后物料经旋风分离，即可得到合格的饲料级磷酸氢钙成品；烘干尾气（G2-1）经“旋风+布袋除尘二级除尘”+“石灰乳水膜脱硫”处理后由3#排气筒（H=30m）排放。4、母液中和沉淀处理上述两部中和、离心分离出的母液进入5#中和槽，加入石灰乳进行中和反应回收物料，母液中含有的磷酸生成磷酸氢钙沉淀；中和处理后物料再进入2~3#沉降槽，加入适量的PAM絮凝剂进行沉降，有用物料得到沉降分离。沉淀物料转入卧式离心机进行离心分离，从而再进入产品。5#中和槽作为饲钙装置配套的废水处理装置使用，处理后的出水主要回用于石灰乳溶液的配制使用，多余部分作为饲钙装置脱氟工艺水补水。反应方程式如下：H3PO4＝H＋＋H2PO4－H2PO4－＝H＋＋HPO42－2H＋＋Ca(OH)2＝Ca2+＋2H2OCa2+＋HPO42－=CaHPO4↓车间内各类液体物料的加料、转料均采用泵；烘干尾气输送采用尾气风机形成负压系统进行。磷酸装置工艺流程见图2-9。-7-山东省分析测试中心山东省分析测试中心磷矿浆1#沉降槽石灰乳上层清液气流管式干燥热风炉一次风机二次风机旋风分离块煤饲料级磷酸氢钙产品成品料斗图2-9饲料级磷酸氢钙工艺流程图磷酸装置来32%磷酸絮凝剂PAM1#溶解槽2#溶解槽脱硫稠浆返回磷酸车间1#脱氟槽2~3#脱氟槽隔膜压滤分离碳酸钙浆新鲜水肥料级磷酸氢钙二段脱氟槽1~5#沉清池分离1~4#中和槽石灰乳卧式离心分离5#中和槽2~3#沉降槽W2-1含水20%湿物料离心液沉淀料浆石灰乳脱氟清液脱氟稠浆磷酸料浆压滤清液石灰乳新鲜水隔膜压滤机洗涤水尾气风机G2-1煤渣料浆地槽脱硫后磷酸脱氟料浆中和料浆脱硫槽脱氟料浆产品回收产品废气溶解物料布袋除尘石灰乳脱硫-8-山东省分析测试中心山东省分析测试中心3磷酸二铵（DAP）装置工艺流程3.1工艺流程介绍采用“料浆浓缩法工艺”制磷铵、“喷浆造粒工艺”制取粒状产品，主要包括中和浓缩和喷浆造粒两个工段，工艺流程简述如下：1、中和浓缩液氨经液氨蒸发器成气氨，经气氨缓冲罐进入中和槽。来自磷酸装置的稀磷酸经磷酸计量槽计量后，由加料泵送至中和槽和氨反应生成磷酸二铵料浆。反应方程式：H3PO4+NH3→NH4H2PO4NH4H2PO4+NH3→（NH4）2HPO4反应后的料浆溢流入料浆收集槽后，进入双效逆流蒸发浓缩系统进行蒸发浓缩。料浆首先利用加料泵送入Ⅱ效蒸发系统的闪蒸室，随同循环料浆在系统内借料浆循环泵进入Ⅱ效闪蒸室作强制循环蒸发。初步浓缩的料浆用Ⅱ效循环泵送入Ⅰ效蒸发系统再次浓缩，然后溢流至浓缩料浆收集槽。Ⅰ效蒸发系统的热源采用硫酸钾项目锅炉车间提供的0.8Mpa蒸汽，浓缩料浆所产生的二次蒸汽作为Ⅱ效蒸发器热源。Ⅱ效闪蒸室顶部排出的蒸汽在混合冷凝器中采用循环水直接逆流冷却，冷却水与Ⅱ效加热器的冷凝水一同经过液封槽排至循环水池，然后回用到磷酸装置作为过滤机洗水，循环利用；Ⅰ效加热器的蒸汽冷凝水回收后，返回锅炉车间