磷酸MER值对磷酸二铵产品质量影响研究

2021-09-28何春云

磷肥与复肥 2021年8期

何春云

（云南云天化红磷化工有限公司，云南开远 661699）

0 前言

随着我国高品位磷矿资源减少，能直接作为原料进入磷化工工艺的原矿越来越少。磷矿中铁、镁、铝等杂质严重影响磷酸的品质。由于磷酸中铁、镁、铝等金属离子含量较高，与氨、磷酸反应生成枸溶性磷酸盐［1］，氨无法完全与磷酸结合，导致采用传统工艺所生产的优等品磷酸二铵（DAP）产品质量虽然勉强能达到国家标准GB 10205—2009要求，但其氮含量和水有比（水溶性磷质量占有效磷质量的比例）大幅度下降。氮含量是磷酸二铵肥效的一项重要质量指标。按国家标准GB 10205—2009规定：磷酸二铵合格品w（总氮）≥13%，一等品w（总氮）≥14%，优等品w（总氮）≥17%。而出口的优等品磷酸二铵则必须w（氮）≥17.5%。影响磷酸二铵产品氮含量的因素很多，除干燥温度、最终中和度等常见的因素外，磷酸MER值是造成产品氮含量波动的主要原因之一。

磷酸MER值通常是指磷酸中的倍半氧化物含量与P2O5含量的比值，即MER=w（MgO+Fe2O3+Al2O3+CaO+SiO2+MnO2）/w（P2O5）。从大量分析数据来看，在相同磷酸浓度情况下，由于磷酸中CaO、SiO2、MnO2含量较小，且变化不大，可忽略不计，本研究中MER值主要是指w（MgO+Fe2O3+Al2O3）/w（P2O5）。在磷酸二铵生产过程中，磷酸MER值已成为衡量磷酸二铵产品等级的重要控制指标。对于磷肥企业，研究磷酸MER值对磷酸二铵产品质量的影响，从而提高磷酸品质，调控MER值，确保不同等级磷酸二铵产品质量势在必行。

1 实验部分

1.1实验原料

浓缩磷酸、淤磷酸，云南云天化红磷化工有限公司；脱氟磷酸，云南磷化集团有限责任公司。各原料磷酸，化学组分见表1。

表1 各原料磷酸化学组分

硫酸，w（H2SO4）98%，云南云天化红磷化工有限公司硫酸厂；液（气）氨，云南云天化红磷化工有限公司合成氨厂。

1.2仪器和设备

实验过程中所用到的实验仪器及设备见表2。

表2 仪器及设备

1.3实验方案

将浓缩磷酸、淤磷酸、脱氟磷酸按一定比例混合后摇匀，配制成不同MER值的磷酸，取1 000 g于烧杯中，加水50 g后通入气氨进行反应，控制中和度在1.88左右［2］，将制得的料浆置于65℃真空恒温干燥箱中干燥，分析所得磷酸二铵样品品质。

2 结果与讨论

2.1 磷酸MER值对磷酸二铵产品质量的影响

不同MER值磷酸所制得磷酸二铵产品品质分析结果见表3。

表3 不同MER值磷酸对应磷酸二铵品质分析结果

从表3可知，随着磷酸MER值升高，磷酸二铵产品中氮、有效磷、水溶磷、总养分含量呈下降趋势。当磷酸MER≤0.091 7时，可以生产w（总养分）64%以上的磷酸二铵产品；当磷酸中MER≤0.102时，可以生产出w（总养分）64%优等品磷酸二铵；当磷酸MER≤0.098 6时，可以生产出w（N）≥17.5%的64%优等品磷酸二铵；当磷酸MER值控制在＞0.102 0时，磷酸二铵中氮含量及总养分指标达不到国家标准GB 10205—2009优等品指标要求。

2.2 添加硫酸对磷酸二铵产品质量的影响

当磷酸MER值不变时，为满足客户对磷酸二铵产品氮含量的高要求，磷肥企业在生产过程中常采用添加一定比例的硫酸来提高磷酸二铵产品的氮含量。取磷酸样品（成分见表4）1 000 g按实验方法生产，得到对比原样0；取磷酸样品1 000 g添加硫酸（w（H2SO4）98%）25 g混合均匀，按实验方法生产，重复3次，所得磷酸二铵样品分析结果见表5。

表4 磷酸样品分析结果

表5 添加硫酸后磷酸二铵养分组成 %

从表5可知，添加硫酸会导致磷酸二铵产品总养分下降，在确保磷酸二铵产品品质的前提下，要提高磷酸二铵中的氮含量，必须提高磷酸品质，降低MER值。MER值≤0.091 7时，通过添加一定比例硫酸后，磷酸二铵中的w（N）每提高0.15个百分点，w（P2O5有效）下降1.4个百分点，w（总养分）下降1.25个百分点左右。