二水湿法磷酸降低磷石膏非水溶性磷研究

摘要

针对湿法磷酸生产中磷石膏非水溶性磷含量偏高、磷资源利用率低、磷石膏综合利用受限等问题，结合瓮福（集团）有限责任公司磷酸装置工艺结构优化技改项目，开展了磷石膏非水溶性磷的成因分析及工艺优化研究。通过文献调研、实验室小试、Aspen Plus流程模拟及工业化试验，系统研究Ca²⁺、SO₄^2-饱和度、反应温度、液固比、P₂O₅浓度、MgO含量、物料加入方式等因素对非水溶性磷（共晶磷与包裹磷）形成的影响。重点构建了基于MgO的“SO₃当量浓度”的新反应体系，确定最佳工艺参数：ρ（SO₃） 35 g/L、w（P₂O₅） 25%、反应温度80～85℃、液固比2.5∶1。同时利用Aspen Plus建立磷酸反应过程的全流程模拟模型，针对基础工况分支比例、反应最大负荷、反应槽技改等开展了多方案优化，获得了最优的矿浆与硫酸分配比例。提出矿浆预混、多点分步加酸加矿、混合三通结构优化等关键技术措施。工业化试验结果表明：在基础工况下，优化后的矿浆与硫酸分支比例使w（非水溶性磷）由0.48%降至0.36%，合格率100%；在最大负荷优化中，负荷可提升至基础工况的1.14倍，w（非水溶性磷）控制在0.43%以下；在反应槽技改优化中，w（非水溶性磷）可进一步降至0.30%。按400 kt/a产能计算，年减少P₂O₅损失约2 304 t，直接经济效益超千万元。该研究为我国湿法磷酸生产提供了技术借鉴，具有良好的推广价值。

关键词

非水溶性磷 / 共晶磷 / 包裹磷 / 新反应体系 / Aspen Plus / 分支比例优化 / 二水湿法磷酸