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磷酸一二钙生产技术
磷酸一二钙生产技术
化学沉淀脱氟固相法生产粒状磷酸一二钙技术
张国
(云南磷化集团有限公司,云南昆明650600)
[摘要]用二水湿法磷酸,不经浓缩,采用化学沉淀法脱氟,固相法生产粒状饲料级磷酸盐(MDCP)。
介绍该工艺生产原理、基本工艺流程、主要设备、工艺控制指标。
该工艺能耗低,流程短,适应性强。
[关键词]湿法磷酸;粒状饲料级磷酸盐;生产技术
Productionofgranularfeed-gradecalciumphosphateplantbychemicalprecipitationanddefluorinationsolid-phasetechnology
ZHANGGuo
(YunnanPhosphorizationGroupCo.,Ltd,Kunming,Yunnan,650600,China)
Abstract:
Withoutconcentration,thedehydrateWPAisusedtoproducethegranularfeed-gradephosphate(MDCP)bythechemicalprecipitationanddefluorinationsolid-phasetechnology.
经计量的磷矿粉与来自磷酸车间的磷酸按配比加入1#脱硫槽中,强力搅拌进行反应,1#、2#脱硫反应槽底部连通,反应料浆从2#脱硫反应槽溢流进入1#沉降槽中心桶,同时加入聚丙烯酰胺稀释液。
1#沉降槽上部清液溢流进入原料磷酸贮槽,底流泵送至磷酸车间萃取槽。
脱硫过程中产生的含氟气用水循环吸收生成氟硅酸溶液。
1.1.2脱氟
⑴脱氟反应原理:
脱硫后的原料磷酸中含氟、砷、铅等有害杂质,其中含氟约1.0~2.0%。
氟在磷酸中的主要存在形式是SiF62-,其次是F-、AlF4-。
采用化学沉淀脱氟,在二水磷酸中分别加入钠盐、硅藻土、五硫化二磷和聚丙烯酰胺稀释液,反应式如下:
H2SiF6+2NaCl→Na2SiF6↓+2HCl
4HF+SiO2→SiF4↑+2H2O
6HF+SiO2→H2SiF6+2H2O
2As3++3S2-→As2S3↓
Pb2++S2-→PbS↓
钠盐与SiF62-反应生成氟硅酸钠结晶沉淀析出;硅藻土用于补充磷酸中不足的活性硅,使F-与其生成氟硅酸,进而与钠盐反应生成氟硅酸钠结晶;此外,硅藻土有很好的吸附作用,有助于钠盐与SiF62-充分反应;五硫化二磷用于脱除磷酸中砷、铅离子,使砷、铅离子以硫化物沉淀析出;聚丙烯酰胺主要起改良结晶和吸附沉淀的作用。
⑵脱氟工艺流程简述:
脱硫后的原料磷酸泵送至净化槽,加入工业盐及硅藻土搅拌2h,再加入五硫化二磷和聚丙烯酰胺稀释液继续搅拌20min,分析合格后停止搅拌,放入2#沉降槽中心桶,经沉降分离,上部清液溢流进入1#净化酸贮槽,从1#贮槽依次溢流进入2#、3#、4#净化酸贮槽;2#沉降槽底部稠浆经离心机过滤,滤液返回2#沉降槽中心桶再次沉降分离,滤渣主要成分是氟硅酸钠,可作副产品出售。
四个净化酸贮槽底部沉渣定期用净化酸冲洗,洗液泵送至2#沉降槽再次沉降分离。
生产用酸主要从4#净化酸贮槽输出。
1.1.3粒状MDCP制造
⑴生成MDCP反应原理
H3PO4+CaCO3+H2O=CaHPO4·2H2O+CO2↑
2H3PO4+CaCO3=Ca(H2PO4)2·H2O+CO2↑
⑵生成MDCP的工艺流程见图2。
石粉
净化磷酸
转筒造粒机
固化皮带
双轴反应器
石粉计量皮带
粗料
煤
烘干机
破碎机
斗提机
振动筛
热风炉
空气
粉料
渣
尾气排放
粉料
引风机
袋式除尘器
旋风除尘器
返料螺旋输送机
返料斗提机
产
品
图2MDCP生产工艺流程图
经过净化的磷酸磷氟比m(P)/m(F)≥100,砷、铅含量均低于0.003%,w(P2O5)>29%。
净化磷酸和方解石粉分别经计量按配比加入双轴反应器并强力搅拌进行反应,严格控制反应时间,反应料浆流至固化皮带上进一步反应固化(固化后的物料结构疏松容易分散,在转筒造粒机中可与粉状返料粘合形成大小均匀的颗粒),反应过程中逸出的二氧化碳促使料浆固化生成膏状MDCP半成品。
随后送入转筒造料机,与返料一起进行粒化。
粒料进入烘干机,烘干后的半成品经破碎、筛分,20目(0.833mm)筛筛上物经再次破碎后与筛下物一起过32目筛,32目(0.485mm)筛筛上物即为成品,进入包装工序;32目筛筛下物作返料依次经返料螺旋输送机、返料斗提机返回造料机。
进入干燥气流中的MDCP粉尘经旋风除尘器和布袋除尘器二级回收后进入螺旋输送机返回造粒机,粉尘回收率>99%。
在该过程中,严格控制方解石粉和磷酸的配比是保证产品质量的关键;严格控制物料在反应器中的停留时间,以确保物料在固化皮带上顺利固化;调整磨机进料量,严格控制返料比,保证造粒良好;调节风量和烘干机转速,控制烘干机进出口气流温度,以确保产品水分含量达到要求。
1.2生成MDCP主要控制工艺指标(见表1)
表1生成MDCP主要控制工艺指标
序号
指标名称
单位
数量
1
原料酸w(P2O5)
≥28%
2
原料酸w(F)
1.0~2.0%
3
石粉w(CaCO3)
≥98%
4
石粉粒度(<0.147mm)
≥98%
5
石粉w(盐酸不溶物)
≤1.5%
6
净化酸w(P2O5)
≥29%
7
净化酸w(F)
≤0.13%
8
净化酸w(As)
≤0.003%
9
净化酸w(Pb)
≤0.003%
10
净化酸ρ(SO3)
mg/ml
≤10
11
返料比(返料量/半成品量)
2.0~3.0
12
烘干机进口气温
℃
≤500
13
烘干机出口气温
℃
80~90
1.3生成MDCP主要设备(见表2)
表2生成MDCP主要设备一览表
序号
设备名称
规格
数量
材质
备注
1
沉降槽
V=60m3
2
钢、衬里
内置中心筒
2
脱硫反应槽
V=12m3
2
钢、衬里
内置搅拌
3
磷酸贮槽
V=60m3
5
钢、衬里
4
净化槽
V=20m3
2
钢、衬里
内置搅拌
5
双轴反应器
Φ800mm×1000mm
1
钢、衬里
自制
6
固化皮带
b=1500mm
1
低转速
7
转筒造粒机
φ1500mm×3000mm
1
钢、衬里
8
烘干机
φ2400m×18000mm
1
钢
可调速
9
引风机
9-26NO11.2D
1
钢
10
旋风除尘器
XLP/B-2×12.5
2
钢
1.4生成MDCP主要消耗定额(见表3)
表3粒状MDCP产品消耗定额①
序号
名称及规格
单位
数量
1
P2O5②
t
0.49
2
石灰石粉
t
0.43
3
工业盐
kg
40
4
硅藻土
kg
8
5
五硫化二磷
微量
6
聚丙烯酰胺
微量
7
电
KW·h
60
8
燃煤φ≥80mmQ≥3.0×104kJ/kg
kg
100
注:
①按每吨MDCP[w(p)≥21%]产品计;②指消耗湿法磷酸的量以P2O5计。
1.5MDCP产品技术指标(见表4)
表4MDCP产品主要技术指标
序号
指标名称
一等品
合格品
1
W(P)
≥21%
≥20.8%
2
W(P水)
≥13%
≥13%
3
W(Ca)
15~17%
15~17%
4
W(F)
≤0.18%
≤0.18%
5
W(H2O游)
≤2.0%
≤2.0%
6
W(As)
≤0.002%
≤0.003%
7
W(Pb)
≤0.002%
≤0.003%
8
粒度(0.5~1.5mm)占
≥90%
≥80%
2MDCP生产运行情况
2.1磷酸净化
⑴脱硫工段运行良好,净化酸SO3低于10mg/ml。
该工序每年可为磷酸生产节约硫酸250吨以上,每吨按400元计,可创造利润10万元。
⑵脱氟工段不产生肥钙,产品磷收率大于95%,脱氟率达到90%以上,一般净化酸w(F)在0.12%~0.16%,能满足粒状MDCP的生产要求。
2.2粒状MDCP制造
该装置设计能力为1万t/a,经不断完善,目前生产能力已达到1.2万t/a,最高产量达3t/h。
产品质量各项指标达到或优于HG/T3776-2005标准。
装置可根据用户需求通过调整磷酸与石粉的配比和调整筛网孔径生产不同粒度的MDCP和DCP。
2.3MDCP生产运行主要技术指标(见表5)
表5MDCP生产运行主要技术指标
序号
指标名称
设计值
运行值
1
原料磷酸成分%
w(P2O5)
≥30
≥28
w(F)
1.0~2.0
1.0~2.0
2
净化后磷酸成分%
w(P2O5)
≥30
≥29
w(F)
≤0.13
≤0.15
w(固体物)
≤1.0
≤1.0
3
原料方解石粉成分%
w(CaCO3)
≥98
≥95
粒度<0.147mm占
≥98
≥95
3固相法生产MDCP主要工艺技术特点
⑴本工艺用二水湿法磷酸即可生产,不需浓缩、能耗低、投资省。
⑵净化脱硫工序可降低磷酸萃取硫酸耗量,有很好的经济效益。
⑶采用化学沉淀脱氟,净化成本低,磷收率高(>95%),能满足工艺要求。
⑷采用自制双轴反应器,反应完全。
⑸固相法生产,装置不需补充工艺水,生产无废水、废渣外排,有很好的社会效益。
⑹反应料浆不需要长时间熟化,在自制固化皮带上短时(<10min)熟化即可。
⑺可根据用户要求,生产粉状MDCP、粒状DCP及粉状DCP等产品,装置适应性强。
⑻本工艺采用手烧炉,用无烟块煤作燃料,热能利用率不高,有待进一步改进。
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