湿法磷酸净化技术应用研究

王同永

(山东鲁北企业集团总公司,山东 无棣　251909)

磷酸是磷化工产品的基础原料，是磷化工的核心。传统工业磷酸都是通过热法制得，但热法磷酸存在能耗高、污染大等问题。与热法磷酸相比，湿法磷酸具有能耗低、污染小、成本低、受能源价格波动小等优点[1]。湿法磷酸是用无机酸分解磷矿，分离出粗磷酸，再经过净化制得磷酸产品。目前,国内外普遍采用硫酸法生产磷酸。20世纪60年代初，以色列矿业工程公司(IMI)首次实现了盐酸法生产磷酸的工业化[2]。利用盐酸法可以分解ω(P2O5)15%以下的中低品位磷矿,大大降低生产成本，但也存在工艺复杂、易防腐设备、副产物难经济回收等问题。

山东鲁北企业集团总公司拥有100万吨S-NPK复合肥装置，每年副产大量的盐酸，废弃掉既污染环境又浪费资源，为此用于盐酸法分解磷矿，得粗磷酸，再与硫酸法分解的粗磷酸按1∶4比例混配[3]，经过一系列工序，最后得到工业级和食品级磷酸。

1　基本原理

湿法磷酸萃取净化工艺是先用盐酸分解磷矿粉，分离出粗磷酸，与来自硫酸法湿法磷酸装置的粗磷酸混配，再经除杂、过滤、萃取、洗涤、反萃、浓缩、净化后得磷酸产品，反应式如下：

2　工艺流程

工艺流程见图1。

图1　工艺流程图

2.1　酸解工序

制浆车间将磷矿石磨成矿粉，矿粉与盐酸按一定比例进入酸解反应槽，反应后的混合物进入沉清槽，进行沉清，上层清夜进入混合工序，浊浆进入二次反应槽，继续与盐酸进行酸解反应，反应后的混合物进入沉清槽进行沉清，上清液返回一级反应槽，稠浆进入压滤机进行压滤，压滤后液相返回一级沉清槽，滤渣经皮带送走。

2.2　混合工序

盐酸法生产的酸解液与磷酸车间硫酸法生产的湿法磷酸按一定比例加入到混合搅拌槽混配，然后混合物进入压滤机进行压滤，过滤后固相石膏通过皮带输送走，液相进入净化工序。

2.3　除杂工序

用沉淀法除去杂质离子，然后进入沉清槽进行沉清，用板框过滤滤渣。净化除杂后的稀磷酸进入表面反洗过滤器，进一步精滤除杂。

2.4　萃取工序

有机溶剂萃取取得初步净化稀磷酸，将混酸与有机溶剂按一定比例逆向进入筛板塔，萃取后的有机萃取相进入后续净化系统，而萃取余液则进入污水处理系统。

2.5　洗涤工序

萃取后产生的有机萃取相进入筛板塔用稀磷酸进行逆流洗涤，洗涤后水相进入污水处理系统，水相中的稀磷酸可以返回洗涤工序，有机相进入下级筛板塔进行反萃。

2.6　反萃工序

洗涤工序的有机相由下而上进入筛板塔，塔顶喷淋少量稀盐酸，进行逆流萃取，水相进入下级净化系统。

2.7　氧化工序

过滤后的磷酸进入搅拌槽，加入适量双氧水和硫化钠，除去稀磷酸中所含的易氧化物。

2.8　浓缩工序

将氧化后的磷酸进入浓缩工序，用两级石墨换热器加热浓缩，蒸发后的气态进入混合冷却器，回收气态中的盐酸，回收的盐酸可进入酸解工序，也可以进入反萃工序。

2.9　脱色工序

将浓缩后的磷酸通过冷却系统，用循环水进行冷却，冷却后的磷酸进入铺满活性炭筛板塔，脱色后的磷酸进入过滤机进行过滤，过滤后即为成品磷酸。

3　主要设备选型

设备型号见表1。

表1　主要设备型号

表1(续)

4　结语

利用山东鲁北企业集团总公司年产8万吨硫酸法湿法磷酸与盐酸法湿法磷酸以4∶1比例混配，再经除杂、过滤、萃取、洗涤、反萃、浓缩、净化等一系列工序，制得工业级和食品级磷酸产品。该项目投资少、建设周期短、生产成本低，年可新增利润1000余万元，经济和社会效益显著。