高品质饲料磷酸钙盐高效生产关键技术研发及产业化应用

云南磷化集团有限公司

图1 动态梯级汽提脱氟装置

磷是动物机体中极为重要的常量矿物元素。磷酸钙盐是唯一可同时补充磷、钙的饲料添加剂，支撑着畜牧业与渔业的可持续发展，是人类营养与健康的重要保障。传统饲料磷酸钙盐(DCP)生产工艺落后，除杂效率低、成本高，整体工程化水平差，产品磷含量低、水溶性极差、磷相对生物学效价（RBV）低。在云南省“三个一百”重点建设项目支持下，投资20.6亿元，历经11年源头创新，攻克了高品质饲料磷酸钙盐高效生产的“卡脖子”问题，构建了饲料磷酸钙盐高效生产新技术体系，建成了全球最大单套高品质饲料磷酸钙盐装置，主要创新点如下：

一是首创了湿法磷酸低成本高效脱除铝、镁技术。

筛选出强酸体系下4种元素络合形成低溶度积的沉淀物，独创了高选择性沉淀脱除湿法磷酸中Al3+、Mg2+的药剂，并开发了与之匹配的大颗粒易沉降循环串级稳态结晶反应器，系统构建高效深度精准定向除杂技术体系。本技术使晶体平均粒径从10微米增大到36.6微米、Al3+脱除率达到97%、Mg2+脱除率达到71.8%，与传统石灰沉淀法相比，磷收率从75%以下提高到99.3%，综合成本降低43.40%，有效解决了Al3+、Mg2+难以低成本沉淀脱除的难题，为后段高效脱氟及钙盐反应提供技术保障。

二是原创了减压浓缩耦合串级汽提高效深度脱氟技术。

基于湿法磷酸中氟以氢氟酸、氟金属络合物等形式存在，难以高效深度脱除，创新性开发了减压浓缩耦合串级汽提脱氟技术，通过合理分配浓缩与汽提脱氟比例，达到低成本高效脱氟目标。减压浓缩工艺降低浓缩绝对压强并添加硅基助剂，使高沸点水溶的HF快速转变为低沸点且不溶于水的SiF4迅速逸出；耦合串级汽提脱氟工艺通过动态分级快速打破氟金属络合键，解决了氟金属络合物解离的“卡脖子”难题，使饲料级脱氟磷酸产量从投产之日100吨/天提高到1000吨/天，建成了全球首套30万吨P2O5高效湿法磷酸深度脱氟产业化装置。

三是首创了高浓度料浆短流程生产饲料磷酸钙盐强化反应技术。

首次在文丘里反应器中引入搅拌功能，自主研发了新型文丘里反应器，实现了物料在反应器内的紊流混合，通过强化料浆预处理，结合反应槽元，使原料反应更加充分，形成了高效、低能耗、短流程的高品质饲料磷酸钙盐产业化技术。料浆固含量由50%提高至67%，完全反应时间由原来的3天降至30分钟，游离磷酸含量由5%降至0.2%，生产工序由8段缩至6段，单吨产品综合能耗由120千克标煤降至70千克。生产的高品质饲料磷酸钙盐产品水溶磷相比国标提高70%，氟降低33%，多种动物的全项饲养实验验证了以DCP为参照，综合RBV提高至119.87%，粪便磷含量降低10%-26%，即0.67千克高品质饲料磷酸钙盐可替代1千克DCP，动物饲养成本下降20%以上。

产业化装置建成并达标达产，2022年实现销售58.02万吨，国内市场占有率达72%，成为国内外最大的单套高品质饲料磷酸钙盐生产基地，引领行业发展，建成了科技部“国家磷资源开发利用工程技术研究中心”，建设国家级数字化、绿色工厂1 个，建成院士工作站1个，创建了云南省首批技术创新中心等省级平台6个，培养“省科技领军人才”1人、“云南省突出贡献优秀专业技术人才”2人、“省技术创新人才”6人，晋升高级职称26人，授权发明专利11件，实用新型11件，发表论文39篇。近两年累计销售110.69万吨，销售收入42.66亿元，利润9.82亿元，累计销售收入突破108亿元。现已出口到26个国家，两年累计创汇1.47亿美元，出口额占国内饲料磷酸钙盐产品出口总额的40%以上。社会、生态、经济效益均显著，有力推动了云南省乃至全国饲料磷酸钙盐行业的科技进步和转型升级。科研成果经第三方评价，总体达到国际领先水平。

图2 磷酸净化装置