濕法磷酸凈化生產(chǎn)工業(yè)級磷酸一銨的工藝技術(shù)現(xiàn)狀

田其富

摘 要：隨著我國的經(jīng)濟在快速的發(fā)展，社會在不斷的進步，我國工業(yè)級磷酸一銨的生產(chǎn)基本都是以熱法磷酸為原料，存在能耗大、生產(chǎn)成本高等問題。對濕法磷酸凈化后制取工業(yè)級磷酸一銨，不僅可以降低生產(chǎn)成本，而且可以實現(xiàn)資源的梯級利用。介紹了目前國內(nèi)采用濕法磷酸凈化生產(chǎn)工業(yè)級磷酸一銨的工藝技術(shù)現(xiàn)狀，并對各種工藝的特點和存在的問題進行了分析。

關(guān)鍵詞：濕法磷酸;凈化;磷酸一銨;技術(shù)現(xiàn)狀

0 引言

隨著國內(nèi)外精細磷化工業(yè)的快速發(fā)展，市場對工業(yè)磷酸一銨的需求與日俱增。貧磷礦的開發(fā)利用一直是磷化工生產(chǎn)中的重要課題。濕法磷酸生產(chǎn)是處理磷礦石的有效方法，與濕法磷酸相比，熱法磷酸需要消耗大量能源。隨著能源日益緊張，低能耗的濕法磷酸凈化技術(shù)又重新發(fā)展起來。金正大生態(tài)工程集團股份有限公司開始了濕法磷酸生產(chǎn)工業(yè)磷酸一銨的研發(fā)工作。筆者研究的方法操作簡單、穩(wěn)定性好、產(chǎn)品的磷收率高，但由于濕法磷酸中所含雜質(zhì)較多，不同批次磷酸存在品質(zhì)差別，導致了產(chǎn)品指標的不穩(wěn)定。針對這種不穩(wěn)定性筆者采取了磷酸陳化、脫硫、脫氟、中和及加入絡合劑等措施，降低其不穩(wěn)定性，制得合格的產(chǎn)品。同時可根據(jù)磷酸的不同適當?shù)卣{(diào)整方案來制得合格的產(chǎn)品。在后續(xù)的研究過程中可對原料的凈化進行技術(shù)研究，來減少微量元素帶來的影響以制得更高純度的產(chǎn)品。通過大量的研究試驗，在實驗室獲得了可與熱法磷酸媲美的工業(yè)級磷酸一銨，并已經(jīng)在金正大云南中正公司投入生產(chǎn)。

1 濕法磷酸生產(chǎn)工業(yè)級磷酸一銨的特點

①某中化開磷化肥有限公司自主研發(fā)的兩步法生產(chǎn)工業(yè)級磷酸一銨工藝是根據(jù)濕法磷酸質(zhì)量不穩(wěn)定、雜質(zhì)多的生產(chǎn)現(xiàn)狀，采用兩步中和的方法定向除去影響產(chǎn)品質(zhì)量的各種雜質(zhì)。該工藝是以濕法磷酸為生產(chǎn)原料，分別經(jīng)脫SO24-反應、2次氨中和反應、高效濃縮、結(jié)晶、干燥等工序制得工業(yè)級磷酸一銨產(chǎn)品;

②某中正公司以濕法磷酸為原料生產(chǎn)工業(yè)級磷酸一銨，針對濕法磷酸雜質(zhì)含量高的實際情況，通過濕法磷酸陳化處理制得凈化磷酸，用碳酸鈉脫氟得到的副產(chǎn)品氟硅酸鈉經(jīng)水洗制得產(chǎn)品工業(yè)氟硅酸鈉。凈化磷酸再經(jīng)氨中和、濃縮、結(jié)晶、干燥等工序制得工業(yè)級磷酸一銨，產(chǎn)品質(zhì)量達到化工行業(yè)標準《工業(yè)磷酸二氫銨》（HG/T4133-2010）中規(guī)定的Ⅱ類以上產(chǎn)品要求。該工藝制得的工業(yè)級磷酸一銨產(chǎn)品具有純度高、雜質(zhì)少的優(yōu)點，且生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢渣和廢液用于生產(chǎn)氮磷肥，實現(xiàn)了原料的充分利用;

③某化工股份有限公司50kt/a工業(yè)級磷酸一銨生產(chǎn)裝置具有工藝流程簡單、投資少的特點。該生產(chǎn)工藝通過氨化和澄清、分離、濃縮、結(jié)晶、干燥等工序制得工業(yè)級磷酸一銨，生產(chǎn)過程中分離的雜質(zhì)進入料漿工序，最終送往肥料磷酸一銨生產(chǎn)裝置，實現(xiàn)了工業(yè)級磷酸一銨和肥料級磷酸一銨的一體化生產(chǎn);

④濕法磷酸氨中和直接凈化法生產(chǎn)工業(yè)級磷酸一銨工藝通過濕法磷酸預凈化、氨中和、分離、濃縮、結(jié)晶、干燥等工序制得產(chǎn)品工業(yè)級磷酸一銨，P2O5回收率達到70%，產(chǎn)品工業(yè)級磷酸一銨質(zhì)量分數(shù)>99.5%，具有工藝流程短、投資少、經(jīng)濟效益較好等優(yōu)點，在許多企業(yè)中得到了工業(yè)化應用，建成裝置的生產(chǎn)規(guī)模有10kt/a、30kt/a和50kt/a。

2 濕法磷酸生產(chǎn)工業(yè)級磷酸一銨的工藝技術(shù)現(xiàn)狀

2.1 磷酸一銨結(jié)晶

濕法磷酸制工業(yè)級磷酸一銨所得成品容易含水不溶物而不穩(wěn)定。經(jīng)過大量實驗研究出，在析晶過程中加入絡合劑不但消除了水不溶物的影響還能使結(jié)晶的晶核長大，在工業(yè)化生產(chǎn)中晶體不易碎還能提高磷酸一銨的養(yǎng)分。這樣既能得到低水不溶物的磷酸一銨又能使晶體長大。工業(yè)常用絡合劑為EDTA、EDTA二鈉、檸檬酸、檸檬酸鈉等。

2.2 濕法磷酸的預凈化

濕法磷酸中ρ（SO3）為20～45g/L，在生產(chǎn)工業(yè)級磷酸一銨前需除去SO3，否則產(chǎn)品中將含有過多的硫酸鹽，降低產(chǎn)品質(zhì)量。濕法磷酸預凈化的目的是除去濕法磷酸中的SO3和懸浮物。將磷礦漿加入濕法磷酸中，攪拌反應一定時間，濕法磷酸中的SO3與磷礦漿反應生成磷石膏沉淀被分離，從而達到脫硫的目的。該過程進行的主要化學反應如下：CaCO3+2H3PO4Ca（H2PO4）2+CO2↑+H2O;MgCO3+2H3PO4Mg（H2PO4）2+CO2↑+H2O;Ca2++SO42-+2H2OCaSO4·2H2O↓。同時該過程還會發(fā)生以下化學反應：Ca5F（PO4）3+7H3PO45Ca（H2PO4）2+HF;Fe2O3+2H3PO42FePO4+

3H2O;Al2O3+2H3PO42AlPO4+3H2O。影響濕法磷酸預凈化過程脫硫效果的因素主要有溫度和磷酸濃度。溫度越高，磷酸濃度越高，脫硫效果越好。同時，根據(jù)化學反應工程理論，預凈化過程返混（回漿）越小，脫硫效果越好。在工業(yè)生產(chǎn)裝置中，合理的預凈化流程和設(shè)備可將磷酸中的ρ（SO3）降至5.0～8.0g/L。

3 結(jié)語

我國工業(yè)級磷酸一銨的生產(chǎn)基本上是以熱法磷酸為原料，存在能耗大、生產(chǎn)成本高等不足。隨著國家對資源綜合利用、節(jié)能環(huán)保的高度重視，結(jié)合濕法磷酸生產(chǎn)成本低于熱法磷酸、其生產(chǎn)的產(chǎn)品指標能滿足行業(yè)標準要求的實際情況，今后用濕法磷酸制取工業(yè)級磷酸一銨的量將會大大增加，這對提升傳統(tǒng)磷酸銨生產(chǎn)裝置的技術(shù)含量及產(chǎn)品附加值等有著重要意義。

參考文獻：

[1]陳德清，王娜，張敏，等.濕法磷酸凈化生產(chǎn)工業(yè)磷酸一銨研究[J].無機鹽工業(yè)，2016（1）：38-40.

[2]周貴云，陳仕剛，蒲秋岑.濕法磷酸凈化生產(chǎn)工業(yè)級磷酸一銨的技術(shù)現(xiàn)狀及關(guān)鍵技術(shù)的工業(yè)應用[J].磷肥與復肥，2015（3）：31-33.