湿法磷酸生产中萃取尾气氟资源回收利用

2024-04-01张存康严达攀徐明成

磷肥与复肥 2024年2期

张存康，严达攀，徐明成

（云南云天化云峰化工有限公司，云南宣威 655413）

氟作为湿法磷酸生产中产生的对环境有害的污染物，主要以氟硅酸的形式回收并加工为氟化物回收利用。近年来，云南云天化云峰化工有限公司（以下简称公司）通过对浓缩洗涤工艺流程进行技术改造和不断创新，氟资源回收率逐步提升，各项效益逐年增加，但萃取尾气中氟资源回收利用率低。渣场回水洗涤萃取尾气后送至渣场，沉淀后酸性水返回过滤工序使用，氟资源经渣场回水进入稀磷酸中，稀磷酸浓缩后回收逸出氟资源，该方式不仅造成磷石膏中氟含量高，并且氟回收率低。经分析、计算，萃取尾气中氟资源约占磷矿中总氟的20%。随着氟硅酸钠等产品需求日益增加，氟资源经济效益极佳，加之为了提升各项资源综合利用率（如磷石膏等），提升萃取尾气中氟资源利用率成为当务之急。

1 氟资源回收原理

虽然磷矿石中w（F）仅为3%～4%，但由于磷矿石储量较大，磷矿石中的氟是主要的氟资源，所以在湿法磷酸生产过程中提升氟资源的回收率具有重要意义。湿法磷酸生产过程中逸出的含氟气体主要为SiF4和HF，用水洗涤、吸收生产氟硅酸，当w（H2SiF6）达到10%～13%时，取出合格的氟硅酸送至储槽，其反应式为［1］：

当HF 与SiF4的摩尔比＜2 ∶1 时，SiF4气体过量，过量的SiF4与水反应生成氟硅酸的同时产生硅胶，而磷酸萃取尾气中SiF4含量通常是过量的，所以在回收萃取尾气中氟资源时，往往会有大量硅胶产生，在回收氟硅酸的同时，往往需要大量排放硅胶，而且管线容易堵塞，增加取出难度和工作量［2］。

2 湿法磷酸生产过程中萃取尾气氟资源回收现状

2.1 湿法磷酸生产过程中氟资源分布

在湿法磷酸生产萃取、浓缩、尾气洗涤工序中氟资源分布情况见图1。

图1 湿法磷酸生产萃取、浓缩、尾气洗涤工序氟资源分布

2.2 萃取尾气氟资源回收现状

公司磷酸厂萃取尾气洗涤系统采用1个文丘里洗涤器、两级逆流塔洗涤，二级洗涤塔补充酸性水，一级洗涤塔补充二级洗涤塔洗水，洗涤液由一级洗涤塔置换。萃取尾气洗涤达标后直接排放，洗涤液由渣浆泵送至渣场沉淀后返回磷酸系统过滤机进入稀磷酸，稀磷酸浓缩后逸出含氟气体经水吸收后生成氟硅酸回收氟资源。该方法不仅氟资源回收有限，同时造成磷石膏、渣场酸性水中含氟物质不断增加，不仅对环境造成影响，而且制约磷石膏等其他资源的再利用。目前萃取尾气洗涤系统向渣场回水中排放氟硅酸约0.3 t/h，回收该部分氟硅酸至关重要。

3 改造方案和主要技术措施

3.1 改造方案

结合公司实际情况，在不改变原静设备的情况下，利用原设备进行改造，既成功回收了萃取尾气中氟资源，又最大限度降低改造费用及改造时间。配置工艺水管至一级洗涤塔补水口，作为一级洗涤塔补水；二级洗涤塔至一级洗涤塔的补水管线加装盲板，实现一、二级洗涤塔独立补水；二级洗涤塔至一级洗涤塔的补水泵出口配管至一级洗涤塔置换水输送泵出口，用于二级洗涤塔置换水输送，实现置换水独立输送；一级洗涤塔洗涤泵出口配管到氟硅酸中转槽作为氟硅酸取出管线，通过阀门控制取出和循环量，确保氟硅酸的质量；浓缩厂房二楼新建20 m3的氟硅酸中转槽，中转槽底部排污口配管到浓缩厂房一楼地槽，用于排出氟硅酸中硅胶，中转槽加装液位计；二级洗涤塔出口气相管改为洗涤管道，利用循环水直接补水洗涤，原一级洗涤塔置换水泵作为该管道洗涤置换水泵，确保萃取工序的稳定、长周期运行［3］。

运行过程中一级洗涤塔连续补水，根据一级洗涤塔中氟硅酸相对密度调节氟硅酸取出量，根据液位调节补水量；间歇性排放一级洗涤塔底部硅胶，确保洗涤效果及氟硅酸质量；定期使用压缩空气吹扫氟硅酸取出管线，降低管线结垢速度。改造后工艺流程见图2。