湿法磷酸净化生产工业级磷酸一铵的工艺技术现状

陈 铭，娄伦武，卓知杰，陶小彬

(贵州鑫新实业控股集团有限责任公司 贵州贵阳 550007)

工业用磷酸一铵被广泛应用于阻燃剂、灭火剂、纺织物的阻燃、造纸加工等行业的分散剂、防火涂料、木材产品的添加剂、搪瓷用釉剂，也可以用于印刷行业、医药行业以及饲料添加剂、高档肥料中，在食品工业中还可作为酵母养料、面团调节剂、膨松剂、营养强化剂和发酵的助剂等。高聚合度的工业磷酸一铵也是很好的阻燃材料，不仅阻燃剂效果好，而且无毒性。因此，磷酸一铵的市场需求量将会越来越大。磷酸是生产磷酸一铵的原料之一，而磷酸生产主要有热法和湿法2种工艺，其中热法工艺是通过黄磷燃烧水化制取磷酸，而湿法工艺是用硫酸、盐酸、硝酸等浸取磷矿来制取磷酸[1]。

为了实现资源的梯级利用和综合利用、降低生产成本、提高经济效益，湿法磷酸采用脱氟及分段氨中和工艺，可分别获得氟硅酸钠、磷酸一铵溶液、磷酸一铵滤饼及磷酸铵镁，磷酸一铵溶液经浓缩结晶后得到高品质全水溶性工业级磷酸一铵，磷酸一铵滤饼与重复结晶后的磷酸一铵母液调浆干燥后得到合格的农用级磷酸一铵。

1 湿法磷酸生产工业级磷酸一铵的工艺技术现状

1.1 湿法磷酸两步法生产工业级磷酸一铵

贵阳中化开磷化肥有限公司以湿法磷酸为原料，采用两步法生产工艺制取工业级磷酸一铵，工艺流程如图1所示。

图1 两步法生产工业级磷酸一铵工艺流程

1.2 湿法磷酸净化处理制备工业级磷酸一铵

1.3 湿法磷酸为原料生产工业级磷酸一铵

湖北六国化工股份有限公司建成50 kt/a工业级磷酸一铵生产装置1套，其主要生产工艺流程如图2所示。

图2 湿法磷酸为原料生产工业级磷酸一铵主要生产工艺流程

稀磷酸(湿法磷酸)经磷酸输送泵送入氨化反应槽，在氨化泵的强制循环作用下，与来自氨罐的气氨进行氨化反应。反应后的料浆经沉降分离后，大部分杂质经泵送至调浆工序，最终送至肥料级磷酸一铵装置。氨化反应槽中的上清液经氨化清液输送泵送至压滤机压滤，压滤分离后的清液用清液输送泵送至浓缩工序进行浓缩；压滤后的滤饼和滤布洗水送至调浆工序，最终送至肥料级磷酸一铵装置。送至浓缩工序的清液经浓缩输送泵送往二效闪蒸器，再通过二效输送泵输送至二效加热器，与来自一效闪蒸器及氨化反应器的二次蒸汽换热，进行闪蒸浓缩。二效浓缩后的料浆用料浆泵送往一效闪蒸器，再经一效输送泵送往一效加热器，与来自0.5 MPa蒸汽管网的蒸汽换热，进行闪蒸浓缩。浓缩后的料浆经结晶泵加压后送至结晶工序，在结晶室中冷却结晶，得到的晶浆由结晶罐底部排至结晶稠厚器，结晶稠厚器底部的晶浆用离心机进行固液分离，再经皮带输送机输送至干燥工序；结晶稠厚器上层清液与离心母液输送至渣浆槽。结晶后的湿物料由皮带输送机送入缓冲漏斗中，再经圆盘输送机输送至干燥机中用热空气进行干燥，干燥后的晶体由皮带输送机送入包装机包装。干燥产生的尾气经旋风除尘器除尘后送至尾气洗涤塔，洗涤达标后排放。尾气洗涤液经泵送至洗涤塔循环洗涤，达到一定浓度后由泵送至氨化沉降槽[1]。

1.4 湿法磷酸氨中和直接净化法生产工业级磷酸一铵

湿法磷酸氨中和直接净化法生产工业级磷酸一铵工艺流程如图3所示。

图3 湿法磷酸氨中和直接净化法生产工业级磷酸一铵工艺流程

2 湿法磷酸生产工业级磷酸一铵的特点

(2) 金正大云南中正公司以湿法磷酸为原料生产工业级磷酸一铵，针对湿法磷酸杂质含量高的实际情况，通过湿法磷酸陈化处理制得净化磷酸，用碳酸钠脱氟得到的副产品氟硅酸钠经水洗制得产品工业氟硅酸钠。净化磷酸再经氨中和、浓缩、结晶、干燥等工序制得工业级磷酸一铵，产品质量达到化工行业标准《工业磷酸二氢铵》(HG/T 4133—2010)中规定的Ⅱ类以上产品要求。该工艺制得的工业级磷酸一铵产品具有纯度高、杂质少的优点，且生产过程中产生的废渣和废液用于生产氮磷肥，实现了原料的充分利用[3]。

(3) 湖北六国化工股份有限公司50 kt/a工业级磷酸一铵生产装置具有工艺流程简单、投资少的特点。该生产工艺通过氨化和澄清、分离、浓缩、结晶、干燥等工序制得工业级磷酸一铵，生产过程中分离的杂质进入料浆工序，最终送往肥料磷酸一铵生产装置，实现了工业级磷酸一铵和肥料级磷酸一铵的一体化生产。

(4) 湿法磷酸氨中和直接净化法生产工业级磷酸一铵工艺通过湿法磷酸预净化、氨中和、分离、浓缩、结晶、干燥等工序制得产品工业级磷酸一铵，P2O5回收率达到70%，产品工业级磷酸一铵质量分数>99.5%，具有工艺流程短、投资少、经济效益较好等优点，在许多企业中得到了工业化应用，建成装置的生产规模有10 kt/a、30 kt/a和50 kt/a[4]。

(5) 湿法磷酸制取工业级磷酸一铵经济效益显著。相对于热法磷酸生产工艺，湿法磷酸生产成本低廉，而且用湿法磷酸制取的产品质量可以满足行业标准要求，用湿法磷酸取代热法磷酸制取工业级磷酸一铵已成为今后的发展趋势。

3 湿法磷酸生产工业级磷酸一铵存在的问题

以湿法磷酸为原料生产工业级磷酸一铵的生产工艺和流程大同小异，都是通过湿法磷酸净化、氨中和、分离、浓缩、结晶、干燥等工序制得产品，生产过程中滤除的不溶物用于生产氮磷肥或农业磷酸一铵产品，基本实现了产品多样化和生产工艺的连续性，但湿法磷酸生产工业级磷酸一铵过程中尚存在以下问题。

(2) 经预净化处理后，湿法磷酸中仍有部分Mg2+未脱除，在氨中和过程中会生成不溶性的磷酸铵镁(MgNH4PO4·6H2O)。磷酸铵镁相对于其他生成物更难以过滤分离，不仅严重影响生产操作，而且会结晶进入产品中，是导致工业级磷酸一铵产品质量不合格的原因之一。因此,在生产过程中必须控制好湿法磷酸中Mg2+含量，这对提高工业级磷酸一铵产品质量有着重要意义。

4 结语

我国工业级磷酸一铵的生产基本上是以热法磷酸为原料，存在能耗大、生产成本高等不足。随着国家对资源综合利用、节能环保的高度重视，结合湿法磷酸生产成本低于热法磷酸、其生产的产品指标能满足行业标准要求的实际情况，今后用湿法磷酸制取工业级磷酸一铵的量将会大大增加，这对提升传统磷酸铵生产装置的技术含量及产品附加值等有着重要意义[5]。