【正文】 漿的粒度分布比較均勻，并且成品粒度容易保證。但是，他的缺點(diǎn)也比較多，如生產(chǎn)工藝流程長(zhǎng)、占地面積大，設(shè)備多、水耗大、需要有濃縮過程等。濃縮過程對(duì)磷礦本身的質(zhì)量比較挑剔，對(duì)物料的一致性要求很高。當(dāng)物料的性質(zhì)有所變化時(shí)，能直接影響到設(shè)備的效率和能力，而往往磷礦來時(shí)為統(tǒng)礦，不易控制物性。因此該種流程的運(yùn)用中受到一定的限制。就開路工藝流程而言，優(yōu)點(diǎn)是流程簡(jiǎn)單、占地少，設(shè)備少和水耗少、原料的適應(yīng)能力強(qiáng)、運(yùn)行可靠。其缺點(diǎn)是粒度分布較難控制。為了解決上述問題，針對(duì)各種不同礦種的物理特性，設(shè)計(jì)了各種新規(guī)格磨機(jī)，加長(zhǎng)了長(zhǎng)徑比，以滿足工藝生產(chǎn)對(duì)粒度的要求，如φ32008000、φ32007000、φ27006000、φ27009000 等。φ32007000已用于云南磷肥工業(yè)有限公司 8 萬噸/年磷酸裝置、昆陽(yáng)磷肥廠 8 萬噸/年磷酸裝置。而 φ27006000 則用于云南紅磷公司以及洋豐集團(tuán) 6 萬噸/年磷酸裝置。洋豐集團(tuán)已生產(chǎn)數(shù)年，運(yùn)行情況良好。另外在新的磨機(jī)中，使用雙倉(cāng)溢流型球磨機(jī)，一個(gè)倉(cāng)為棒磨，另一個(gè)倉(cāng)為球磨，以保證粒度均勻，并能提高產(chǎn)量。磷礦采用兩級(jí)破碎磷礦，第二級(jí)破碎采用反擊式破碎機(jī)，保證磷礦進(jìn)球蘑機(jī)時(shí)粒度大大小于以往要求 25mm。從而大幅度提高球磨機(jī)產(chǎn)量。通過以上比較，很清楚的反映出開路與閉路的各有優(yōu)缺點(diǎn)，對(duì)具體項(xiàng)目的工藝流程選擇有決定作用。結(jié)合東圣磷復(fù)肥有限公司的實(shí)際情況和要求，決定該項(xiàng)目采用礦漿制備工藝流程為濕法球磨的開路流程。 磷酸工藝技術(shù)的比較及選擇（1）濕法磷酸工藝技術(shù)發(fā)展特點(diǎn)① 裝置大型化隨著市場(chǎng)對(duì)濕法磷酸需求量的增加，為增加產(chǎn)量，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低單位產(chǎn)品投資成本和日常的維修管理費(fèi)用，從七十年代末，世界磷酸裝置的單系列生產(chǎn)能力（指反應(yīng)槽）不斷增加，到目前為止，日產(chǎn) 1000 噸 P2O5以上的裝置有數(shù)十套，最大單系列能力已達(dá)到 1800 噸 P2O5/天，而更大的 2650 噸 P2O5/天裝置正在建設(shè)之中。② 二 水 法 流 程 仍 占 主 導(dǎo) 地 位 ， 同 時(shí) 積 極 發(fā) 展 半 水 法 和 再 結(jié) 晶 工 藝 ， 使 裝 置 更 加 節(jié)能 。目前世界上共有濕法磷酸生產(chǎn)裝置 350 套左右，其中 80%以上用二水法生產(chǎn),二水法生產(chǎn)的磷酸約占世界濕法磷酸生產(chǎn)總量的 85%。為進(jìn)一步節(jié)約能耗，降低磷礦和硫酸消耗，世界各國(guó)競(jìng)相研究開發(fā)半水法(HH)和再結(jié)晶法(HDH 或 DHH)工藝。目前半水法最大能力已達(dá) 1500t/d P2O5，半水 ——二水法的單系列最大能力為1100 噸 P2O5/天。但隨著世界磷礦品位的降低和雜質(zhì)含量的增加，二水法流程因其對(duì)磷礦的適應(yīng)性和工藝的可靠性，穩(wěn)定性較強(qiáng)，在大型磷酸裝置工藝中仍占主導(dǎo)地位，正在建設(shè)的 2650 噸 P2O5/天裝置即采用二水法 JACOBS 工藝。下表 43 列出了世界上濕法磷酸工藝情況：表 43 濕法工藝概況工藝路線 工藝專利及其擁有者 建廠數(shù) 備注普萊昂 Prayon 140吉科布斯道爾科 JacobsDorr 29羅納普朗克 RhonePoulenc 70 現(xiàn)為 KrebsSpeichimSIAPE 11費(fèi)森斯() Fisons 8辛馬斯特布雷耶 7斯溫森 Swenson 8二水法工藝凱洛格洛普克 KelloyLupka 1費(fèi)森斯() 7西方石油公司 OXY 5前蘇聯(lián)半水法流程 許多 未出口多木 Tomo 1 建在本公司TVA 泡沫法 僅作試驗(yàn)室試驗(yàn)半水法工藝日本鋼管公司(NKK)和魯姆斯流程Lumas僅作工業(yè)試驗(yàn)日本日產(chǎn) H 法 Nissan H 26日本鋼管公司(NKK) 11日本三菱 7半水二水再結(jié)晶工藝厄爾泰流程辛特雷爾—普萊昂 11二水半水再結(jié)晶工藝 費(fèi)雷格特(DDR)流程費(fèi)森斯 3日產(chǎn) C 法 2 另一個(gè)在建吉科布斯—道爾科 HYS 1 后改為二水法西方石油公司 OXY 僅作中試鋼管公司(NKK)和魯姆斯流程 僅作試驗(yàn)室試驗(yàn)阿爾巴特羅流程 1 后停產(chǎn)半水二水再結(jié)晶濃酸流程辛馬斯特—布雷耶和厄爾泰流程 僅有專利由上表可以看出，由比利時(shí)普萊昂(Prayon)公司的二水物工藝，在世界各地的二水法流程中被采用的數(shù)目最多，其產(chǎn)量約占磷酸總產(chǎn)量的一半。其次是法國(guó)的羅納普朗克(RhonePoulenc)流程、吉科布斯—道爾科(JacobsDorr)等。國(guó)內(nèi)近幾年陸續(xù)建成的十幾套大型磷酸裝置以及六七十年代建成的中小型磷酸裝置幾乎全部采用的是二水法工藝。（2）磷酸工藝技術(shù)方案的比較與選擇 二水法工藝技術(shù)成熟，操作穩(wěn)定可靠，單系列規(guī)模大，對(duì)磷礦的適用性強(qiáng)，操作靈活，作業(yè)率高，維修工作量小。磷礦可采用濕磨，礦漿加料，能耗低，投資省，環(huán)境好，計(jì)量容易，國(guó)內(nèi)通過引進(jìn)技術(shù)已建成了幾個(gè)規(guī)模較大的工廠，在設(shè)計(jì)、設(shè)備制造、生產(chǎn)操作等多方面積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于中小型規(guī)模的磷酸裝置，所有設(shè)備均可以國(guó)產(chǎn)化，從而降低總投資。因此，本工程選用二水法磷酸工藝。（3）二水法工藝技術(shù)的比較和選擇二水法工藝技術(shù)有多種，在國(guó)內(nèi)大型裝置中已有 Prayon 工藝、RP 工藝和JacobsDorr 工藝，這幾種工藝過濾部分的機(jī)型有帶式過濾機(jī)、翻盤式過濾機(jī)和轉(zhuǎn)臺(tái)式過濾機(jī)，反應(yīng)部分各有特點(diǎn)：Prayon 工藝采用多格槽反應(yīng)器，每格中安裝一臺(tái)軸流式透平槳，通過建立硫酸濃度梯度來保持未反應(yīng)和共晶的 P2O5損失最低，提高了 P2O5回收率，降低了動(dòng)力消耗。采用低位閃蒸冷卻技術(shù)，利用大流量軸流泵把循環(huán)料漿通過真空冷卻器蒸發(fā)水來冷卻，料漿進(jìn)出溫度差約 2℃，大大降低了系統(tǒng)結(jié)垢。反應(yīng)槽的溫度可以通過調(diào)節(jié)閃蒸冷卻器內(nèi)的真空度來控制，操作簡(jiǎn)便可靠。JacobsDorr 工藝采用環(huán)形單槽反應(yīng)器，單槽中每區(qū)安裝一個(gè) 45176。折葉透平槳。也采用低位閃蒸冷卻技術(shù)，除大流量的冷卻料漿循環(huán)外，還專門安裝了一臺(tái)熱料漿循環(huán)泵，大大增加了了整個(gè)反應(yīng)系統(tǒng)的循環(huán)比，改善了石膏的結(jié)晶，并具有高的過濾強(qiáng)度。RP 工藝采用無分室?guī)е行臄嚢杵鞯膯尾鄯磻?yīng)器，磷礦的溶解和生成石膏都是在均勻 ，為增加空氣流與料漿的高效傳 熱 ， 安 裝 了 多 臺(tái) 表 面 冷 卻 器 和 硫 酸 加 料 分 布 器 。 料 漿 過 濾 采 用 UCEGO 轉(zhuǎn) 臺(tái) 過 濾 機(jī) 。Prayon 工藝和 Jacobs 工藝均配有熟化槽，RP 工藝也由單槽發(fā)展為雙槽，其設(shè)計(jì)對(duì)礦種變化具化較強(qiáng)的適用性，可根據(jù)礦種變化，改變硫酸加料點(diǎn)，控制反應(yīng)料漿的硫酸濃度梯度，優(yōu)化反應(yīng)操作條件，以獲得最高的 P2O5回收率。現(xiàn)以國(guó)內(nèi)引進(jìn)磷酸裝置為例，對(duì)幾種萃取槽技術(shù)比較如下表 44：表 44 萃取槽技術(shù)比較序號(hào) 比較內(nèi)容 多格方槽 單槳單槽 同心圓槽1 磷酸能力 275t/d P2O5 400 t/d P2O5 670 t/d P2O52 操作容積 494m3 780m3 1563m33 攪拌槳功率 KW 185 280 8634 料漿冷卻 低位閃蒸冷卻 拋灑冷卻 低位閃蒸冷卻5 單位體積功率 6 每天每噸 P2O5需要容積 m3/(d tP2O5) 以上三種磷酸反應(yīng)工藝技術(shù)在世界上都有相當(dāng)數(shù)量的建廠實(shí)例，技術(shù)成熟可靠，在國(guó)內(nèi)這三種技術(shù)都已引進(jìn)。經(jīng)比較看出，采用 RP 雙槽能耗低，流程簡(jiǎn)單，投資低，設(shè)備臺(tái)數(shù)少等優(yōu)點(diǎn)，結(jié)合工程特點(diǎn)及業(yè)主要求，本可研報(bào)告采用二水物工藝，磷酸反應(yīng)槽采用雙槽單槳，攪拌器選用可調(diào)角度，變截面，節(jié)能型攪拌器，盤式過濾機(jī)過濾。該流程在國(guó)內(nèi)已有成功的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，可節(jié)省投資，靈活操作，設(shè)備全部國(guó)產(chǎn)化。（4）尾氣洗滌國(guó)外目前使用最多的是噴淋錯(cuò)流填料床尾氣洗滌系統(tǒng)，其最大的優(yōu)點(diǎn)是氣體呈水平運(yùn)動(dòng)，而液體呈垂直運(yùn)動(dòng)，液氣比較高，填料可充分沖洗；可采用逐段降低洗滌液濃度的方法將各洗滌段串聯(lián)，以達(dá)到很高的洗滌效率。國(guó)內(nèi)引進(jìn)的磷酸裝置中多采用這種洗滌器。國(guó)內(nèi)自行設(shè)計(jì)的尾氣洗滌器多采用文丘里洗滌器。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，投資少，易操作。因此，尾氣洗滌系統(tǒng)擬選用文丘里洗滌器，同時(shí)為彌補(bǔ)單級(jí)吸收效率低的缺點(diǎn)，擬在文丘里之后加一個(gè)旋風(fēng)噴淋洗滌塔或填料塔。（5）過濾 過濾機(jī)的選擇過濾機(jī)是磷酸與石膏分離的關(guān)鍵設(shè)備。磷酸裝置的過濾機(jī)常用的有三種：盤式過濾機(jī)、帶式過濾機(jī)、轉(zhuǎn)臺(tái)式(UCEGO)過濾機(jī)。大型 UCEGO 過濾機(jī)國(guó)內(nèi)已能制造，帶式過濾機(jī)在國(guó)內(nèi)磷酸工廠中雖已應(yīng)用，但大型的機(jī)器仍需依賴進(jìn)口，一臺(tái) 80m2的帶式過濾機(jī)價(jià)格高達(dá) 70 萬美元，槽型橡膠帶及濾布使用壽命短，國(guó)產(chǎn)化也有困難，均需進(jìn)口，使工廠的操作費(fèi)用增加。傾覆盤式過濾機(jī)性能穩(wěn)定、可靠，容易控制，使用壽命長(zhǎng)，國(guó)內(nèi)已有多年制造和使用經(jīng)驗(yàn)?？偯娣e為 120m2 的過濾機(jī)已在運(yùn)行中。而轉(zhuǎn)臺(tái)式過濾機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，占地面積省，維修工作量少，本可研選用轉(zhuǎn)臺(tái)過濾機(jī)。 對(duì) 5 萬噸/年磷酸裝置的規(guī)模，按過濾強(qiáng)度 4t/dm2計(jì)算，需要的有效過濾面積為 。國(guó)內(nèi)已有成熟的中、小型轉(zhuǎn)臺(tái)式過濾機(jī)的制造經(jīng)驗(yàn)。因此，在考慮一定的富裕量后，擬選用 1 臺(tái)總過濾面積 55m2的國(guó)產(chǎn)過濾機(jī)。其規(guī)格為：總過濾面積：55m 2有效過濾面積：42 m 2功率：11kW 磷銨工藝技術(shù)的選擇和比較 磷酸濃度的確定磷銨生產(chǎn)常用氣氨與磷酸中和，因磷酸濃度的不同，粉狀磷銨的生產(chǎn)方法又分為兩大類，一類是將萃取磷酸濃縮到 48%左右，與氣氨加壓中和，利用氨與磷酸的反應(yīng)熱在噴粉塔內(nèi)自熱干燥，這類方法稱為“濃酸法” ；另一類是將萃取磷酸直接與氣氨中和，通過料漿濃縮蒸發(fā)部分水分后，再進(jìn)入噴霧塔與熱空氣進(jìn)行脫水干燥，得到粉狀磷銨，此類方法稱為“稀酸法“。與“濃酸法”相比， “稀酸法”對(duì)磷礦要求較低，生產(chǎn)過程對(duì)設(shè)備的耐腐蝕要求也較低，且操作更為方便，由于采用熱空氣干燥，所得到的粉狀磷銨中含水量一般控制在 %以下，有效地防止了粉狀磷銨因堆放而導(dǎo)致的結(jié)塊。從工程投資上分析，磷酸濃縮裝置的投資比料漿濃縮較高，雖然采用“稀酸法”在噴霧干燥裝置上的投資比“濃酸法”高，但從整個(gè)工程上進(jìn)行投資比較，采用“稀酸法”的投資仍比“濃酸法”略低。從能耗上進(jìn)行比較， “濃酸法”熱利用率比“稀酸法”高，但磷銨生產(chǎn)中原材料消耗占生產(chǎn)成本 70%以上，能耗所占的生產(chǎn)成本很低，所以能耗的多少不是決定工藝方案選擇的主要因素。綜合上述兩種方法的優(yōu)缺點(diǎn)，可研選擇“稀酸法”工藝。 中和方法的確定磷酸與氨中和方式有好幾種，一般有槽式中和、管式中和、加壓中和及快速氨化中和。對(duì)料漿濃縮裝置而言，國(guó)內(nèi)大多采用槽式中和方式。而快速氨化蒸發(fā)器是前蘇聯(lián)開發(fā)的一種新型高效氨化反應(yīng)器，它借助氣氨高速噴射進(jìn)入溶液所產(chǎn)生的動(dòng)力和巨大的中和熱使溶液產(chǎn)生溫差，而使液體在循環(huán)管中高速循環(huán)流動(dòng)，并使氣液強(qiáng)烈湍動(dòng)混合，由于氣氨進(jìn)入磷酸的傳質(zhì)過程得到強(qiáng)化，從而大大加快了反應(yīng)速度，縮短了停留時(shí)間。由于循環(huán)管徑只有 400mm 左右，因而可充分利用中和熱蒸發(fā)水分，與槽式流程相比，可降低能耗，但該技術(shù)操作要求較高。本可研選擇快速氨化蒸發(fā)器中和方式。 霧化方式的選擇磷銨料漿的霧化一般有三種方式：即離心式、氣流式和壓力式。離心式對(duì)料漿的水分波動(dòng)適應(yīng)性較強(qiáng)，產(chǎn)量可以在較大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，但噴霧塔徑較大，對(duì)噴盤的加工、安裝要求較高。氣流式操作方便，通過調(diào)節(jié)霧化介質(zhì)（壓縮空氣）的流量及壓力可以調(diào)節(jié)產(chǎn)品的粒度，噴頭磨損小，維修更換少，但動(dòng)力消耗大，一般用在中小型噴霧裝置上。壓力式操作穩(wěn)定，產(chǎn)生粒子均勻，動(dòng)力消耗少，但磨損大，噴頭更換頻繁。目前國(guó)內(nèi)同類裝置上大多采用壓力霧化方式，所以本方案采用壓力霧化工藝。 干燥介質(zhì)及流向的選擇減少在噴霧塔上結(jié)疤的機(jī)率，關(guān)鍵在于噴出的磷銨濕料在未碰到塔壁前其粒子表面就已干燥，與逆流方式相比，順流方式更能使噴出的磷銨料漿在短時(shí)間內(nèi)脫去大部分水分，減少磷銨料漿在噴霧塔上結(jié)疤的機(jī)率，而采用逆流方式噴霧塔內(nèi)結(jié)疤現(xiàn)象也不嚴(yán)重，而且因?yàn)榱显谒?nèi)停留時(shí)間長(zhǎng)，尾氣出塔溫度只有 60℃，不易產(chǎn)生粉狀磷銨過熱現(xiàn)象。本方案選擇逆流方式，有關(guān)測(cè)定表明，逆流方式的噴霧干燥塔的容積傳熱系數(shù)比順流方式高。干燥介質(zhì)可以選擇熱爐氣。熱爐氣的氣溫高，相應(yīng)設(shè)備生產(chǎn)強(qiáng)度大，投資省。 工藝流程 硫酸生產(chǎn)工藝硫磺制酸裝置工藝部分由以下五個(gè)工段組成：原料工段、熔硫工段、焚硫轉(zhuǎn)化工段、干吸工段、成品工段。各工段工藝過程敘述如下：1） 原料工段說明散裝硫磺由汽車轉(zhuǎn)運(yùn)至硫磺倉(cāng)庫(kù)內(nèi)儲(chǔ)存。再由裝載機(jī)送至集料溜槽中，通過膠帶輸送機(jī)將硫磺加入到快速熔硫槽內(nèi)進(jìn)行融化。2） 熔硫工段 來自原料工段的固體硫磺由膠帶輸送機(jī)送入快速熔硫槽內(nèi)熔化，熔化后的液硫自溢流口自流至過濾槽，由助濾泵送入液硫過濾器內(nèi)過濾后流入液硫貯槽。液硫過濾之前，往助濾槽內(nèi)的液硫中加入適量的硅藻土，由助濾泵打入液硫過濾器內(nèi)，使得在過濾器的濾網(wǎng)表面形成有效的過濾層。精制后的液硫送至液硫貯罐，再通過液硫輸送泵送至精硫槽經(jīng)精硫泵送至焚硫轉(zhuǎn)化工段焚硫爐內(nèi)燃燒。 快速熔硫槽、過濾槽、助濾槽、液硫貯罐、精硫槽內(nèi)均設(shè)有蒸汽加熱盤管，快速熔硫槽用 (絕壓)蒸汽間接加熱使硫磺熔化，其它設(shè)備用 (絕壓)蒸汽使硫磺保持熔融狀態(tài)，并使液硫的溫度控制在 135℃~145℃。其它設(shè)備如液硫過濾器、液硫泵和液硫輸送管道、管件、閥門等都采用蒸汽夾套保溫。3） 焚硫轉(zhuǎn)化工段 液硫由精硫泵加壓分別經(jīng)兩個(gè)磺槍噴入焚硫爐，硫磺燃燒所需的空氣經(jīng)空氣過濾器過濾后，再經(jīng)干燥塔干燥進(jìn)入焚硫爐。干燥塔內(nèi)用 98％硫酸干燥空氣，使出塔空氣中的水份≤。干燥空氣在焚硫爐與硫磺混合燃燒生成含 10%SO2的爐氣進(jìn)