磷礦漿生產(chǎn)節(jié)能降耗的探究范文

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［摘要］分析濕法磷酸配套濕法磨磷礦漿工藝現(xiàn)狀，得出磷礦漿水含量高，影響濕法磷酸裝置經(jīng)濟效益進一步提高。通過改變磨礦工序濃密機進料方式、對堆場的磷礦石進行預均化、對生產(chǎn)參數(shù)進行標準化，磨礦裝置磷礦漿w（H2O）由42%下降至40%以下，38%~40%合格率為95%，濃縮每噸稀磷酸蒸汽消耗減少0.07t，達到了經(jīng)濟生產(chǎn)。

［關鍵詞］濕法磷酸；磷礦漿生產(chǎn)；水含量；節(jié)能降耗

不斷深入提升生產(chǎn)技術及挖潛降耗是生產(chǎn)企業(yè)的必由之路。云南三環(huán)化工有限公司（以下簡稱公司）濕法磷酸配套濕法磨磷礦漿生產(chǎn)工藝現(xiàn)為兩段一閉路流程，基本消除了磨不細、過磨、粒度分布粗細兩極分化現(xiàn)象。其礦漿粒徑＜0.450mm的顆粒占比≥99.0%，粒徑≤0.150mm的顆粒占比≥80%，分級過程中粒度分布呈典型的中間大、兩頭小，完全達到了閉路磨礦的效果。但濃密后礦漿水含量高（w（H2O）39％～42％），影響系統(tǒng)穩(wěn)定生產(chǎn)以及萃取洗滌率、蒸汽消耗等指標。為此，提出降低濃密礦漿水含量，控制110萬t/a磨礦裝置礦漿w（H2O）38％～40％的合格率為95％。

1濕法磷酸配套濕法磨磷礦漿工藝現(xiàn)狀分析

1.1棒磨、球磨工藝濕法磨生產(chǎn)始于建材行業(yè)，20世紀30年代冶金行業(yè)就成功使用這種工藝磨制礦漿。云南省冶金研究設計院借鑒冶金行業(yè)60多年的成熟經(jīng)驗，于2002年為公司設計了第一套濕法磨制磷礦漿生產(chǎn)裝置。當時濕法磨制磷礦漿在磷肥行業(yè)屬首次應用，技術先進，產(chǎn)量高，礦漿粒徑≤0.150mm顆粒占比≥80％。公司生產(chǎn)采用一段棒磨開路、二段球磨閉路（球磨機長徑比≤1.5）工藝，其工藝特點：能夠得到較細的產(chǎn)品，能在不同磨礦階段進行粗磨和細磨，特別適用于階段處理。礦漿粒徑＜0.450mm的顆粒占比≥99%，≤0.150mm的顆粒占比≥80％，≤0.074mm的顆粒占比≥50％。兩段一閉路流程無過磨現(xiàn)象，在生產(chǎn)的適宜性、產(chǎn)量等方面更有優(yōu)勢。公司采用兩段一閉路流程，所生產(chǎn)的礦漿細度與萃取磷酸生產(chǎn)所要求的理想的粒徑＜0.150mm的顆粒（合格顆粒）呈正態(tài)分布基本一致，磷礦漿中不含磨不細的特大顆粒（粒徑>0.833mm），對萃取轉(zhuǎn)化率影響較大的顆粒（粒徑>0.415mm）占比為1％～2％，過磨的顆粒（粒徑<0.074mm）占比一般只能達到30％～40％，其粒度分布粗細兩極分化的現(xiàn)象已消除。

1.2礦漿分級工藝公司使用的斜窄流分級機內(nèi)設有斜板組，一定濃度的磷礦漿，從斜板組的底部進入沿斜板上升。在上升過程中，礦漿中固體顆粒的沉降速度與顆粒大小及其表面積成正比關系，較粗的顆粒逐漸沉積至斜板上，當沉積到一定量時，沿斜板下滑落入粗料區(qū)，從底部粗料口排出；細顆粒則來不及沉降就被向上流動的漿體帶出而從斜板組頂部溢流成為分級合格礦漿。斜窄流分級機屬于靜止設備，無動力消耗，也無過多易損配件，分級溢流質(zhì)量高，完全達到了閉路磨礦的效果（分級效率可達30％～50％）［1］。1.3礦漿絮凝濃密工藝礦漿濃密的目的是使礦漿由w（固）15％～25％濃密脫水至w（固）58％～61％。濃密機的工作原理：分級溢流，細顆粒由分級機頂部溢流管溢流進入濃密機中心給料井，輔助加入絮凝劑使礦漿顆粒發(fā)生絮凝沉降脫水，濃縮后的礦漿被耙架刮板刮入池中心的卸料斗排出，成為合格礦漿。澄清溢流水從池頂部溢流槽溢出，用泵輸送至分級機作稀釋水循環(huán)使用［2］。公司使用的耙式濃密機是德國道爾－奧立佛公司生產(chǎn)的高效濃密機，采用中心傳動式，由濃密池、耙架、傳動裝置、耙架提升裝置、給料裝置、卸料裝置等組成，池底面積193.2m2，處理量（干基）150t/h。110萬t/a磨礦裝置即濕磨II系列，由于濃密機生產(chǎn)超負荷，現(xiàn)處理量（干基）已達215t/h，磷礦漿w（H2O）平均為40.82％，濃密機處理后磷礦漿將較多的水帶入萃取磷酸系統(tǒng)，使磷石膏洗滌水量減少，影響洗滌率、P2O5回收率和濃縮蒸汽消耗，影響濕法磷酸裝置經(jīng)濟效益的進一步提高［3］。

2節(jié)能降耗的基本內(nèi)容

在裝置已達設計生產(chǎn)能力時，為了進一步節(jié)能降耗，挖掘裝置的生產(chǎn)潛力，提高企業(yè)經(jīng)濟效益，對濕法磷酸裝置配套濕法磨磷礦漿裝置生產(chǎn)過程中各個環(huán)節(jié)進行排查和梳理，決定進行技術改造。通過技術改造后預期達到如下目標：（1）以不同礦點擦洗礦的品位、雜質(zhì)相對穩(wěn)定為前提條件，礦漿水分設計控制w（H2O）為35％。但由于磷礦石資源的逐漸貧化，雜質(zhì)含量增多；礦漿細度分布中粒徑≤0.150mm的顆粒占比為80%，粒徑≤0.074mm的顆粒占比為50％～60％；濃密機小時處理量處于超設計負荷狀態(tài)，要實現(xiàn)控制礦漿w（H2O）為35％這個目標，十分困難。現(xiàn)通過一定技術改造以及標準化操作，達到使礦漿w（H2O）由39％～42％下降為38％～40％，并朝≤35％這個目標邁進［4］。（2）通過對110萬t/a磨礦裝置配套磷礦石2＃堆場物流優(yōu)化，把住生產(chǎn)源頭，減小磷礦石物理特性變化對裝置中磨機適應性，礦漿分級、濃密工序適應性的影響，為穩(wěn)定系統(tǒng)生產(chǎn)，確保礦漿細度合格，穩(wěn)定礦漿化學成分，提供合格礦漿，給下游生產(chǎn)創(chuàng)造良好的條件。

2.1降低110萬t/a磨礦裝置礦漿水分2008年3月9日，110萬t/a磨礦裝置中2#球磨機投入運行后，礦漿細度得到明顯改善：礦漿粒徑≤0.150mm的顆粒占比平均為85%，≤0.380mm的顆粒占比平均為99.5%。濃密機現(xiàn)在處理量（干基）為215t/h，負荷超過設計能力的43.3%。處理量與往年相比減少近20％。但濃密機操作出現(xiàn)絮凝劑消耗增高、頻繁跑渾、耙子扭矩頻繁升高、需要經(jīng)常提降耙子等問題，使底流礦漿密度難穩(wěn)定，礦漿水分升高，給下游生產(chǎn)帶來負面影響。110萬t/a磨礦裝置分級機與濃密機存在近8m位差，礦漿具有很大勢能，2臺分級機溢流礦漿匯攏流入濃密機內(nèi)，流量近1000m3/h。為降低礦漿水分，避免礦漿在中心給料井出現(xiàn)激烈攪動現(xiàn)象，擬改變進料方式，使礦漿平緩進濃密機，更容易與絮凝劑充分結合，加速礦漿絮凝沉降脫水。

措施：（1）在濃密機進料水平管前端增加1個脫氣筒，分為進料漿、出料漿2個倉，尺寸為ϕ2100mm×3500mm，用以削減礦漿由于分級機溢流泄料點與濃密機進料點之間所存在高度差而形成的動能；（2）把濃密機進料水平管由ϕ425mm×20mm無縫鋼管更改為ϕ730mm×14mm鋼管，以使進濃密機礦漿流速為0.72m/s；（3）把德國道爾給料井改造為直徑為3000mm的給料直筒，高度按轉(zhuǎn)耙拉桿確定，礦漿水平管與給料筒結合處安裝彎頭，使礦漿給料方向與轉(zhuǎn)耙方向一致；（4）絮凝劑添加布點為3點，其中2點均勻分布在進料水平管上，1點布置在脫氣筒出料倉。方案實施后，礦漿w（H2O）降低2個百分點。由此產(chǎn)生的經(jīng)濟效益：若萃取Ⅲ系列以每小時投礦量210m3計算，每小時產(chǎn)生的稀磷酸（w（P2O5）24%）實物量約為224.3t，折P2O5為53.8t。若礦漿w（H2O）由42%下降為40%，減少帶入下游的水量為4.2t，礦漿水分減少后萃取Ⅲ系列產(chǎn)生的稀磷酸w（P2O5）為24.44%，w（P2O5）提高約0.44個百分點。稀磷酸由w（P2O5）24%濃縮至w（P2O5）48%時，消耗的蒸氣量為2.08t，由w（P2O5）24.44%濃縮至w（P2O5）48%時，消耗的蒸氣量為2.01t，方案實施后濃縮每噸稀磷酸蒸汽消耗減少0.07t。如果磷酸萃取Ⅲ系列年生產(chǎn)稀磷酸36萬t，噸蒸氣單價65元，則每年可節(jié)約163.8萬元［5］。2.2110萬t/a磨礦裝置配套磷礦石2＃堆場物流優(yōu)化磷礦石資源貧化，雜質(zhì)增多，所進礦點多，使堆場上的磷礦石在堆混過程中均化效果差。為了減少礦漿成分波動對下游生產(chǎn)的影響，需要進行磷礦石預均化。在預均化過程中必須考慮物流流向，使倒運費用降低，在主要供礦點設置均化區(qū)域，減少供礦距離。在物流流向均化過程中，均化效果得不到提高，堆場磷礦石物流流向就不經(jīng)濟。磷礦石的預均化通過堆場的堆料和取料過程實現(xiàn)。

影響預均化效果的因素：（1）堆料層數(shù)。越是薄層疊堆，層數(shù)越多，以垂直料層的方向和薄層切取的方式取料，就越會使均化堆場的原料成分波動周期縮短、振幅降低，其標準偏差也縮小。（2）物料的離析。在礦石顆粒不均勻時會產(chǎn)生顆粒的離析現(xiàn)象，即料堆的兩側及底部集中了大塊料，而料堆的上部多為細料。粗、細磷礦石顆粒物料化學成分有所不同，顆粒離析現(xiàn)象就會引起橫截面上不同部位磷礦成分的波動。為此，要達到均化效果需要“平鋪直取”。即：堆放時，盡可能地以最多的相互平行、上下重疊的同厚度的料層構成料堆；取料時，按垂直于料層方向的截面對所有料層切取一定厚度的物料。

技術改進參數(shù)：（1）進場各礦點分區(qū)堆放，水平層狀堆料。進場的磷礦石邊卸，邊用推土機平鋪布料。而在區(qū)域取礦過程中，從端面進行垂直切取礦石。（2）把堆場分為兩個區(qū)域，一個均化區(qū)、一個堆存區(qū)。使用工程車輛進行磷礦石預均化，即在靠近A＃、B＃料斗處專門固定2個區(qū)作為均化礦堆存區(qū)，常白班人員利用汽車、推土機、鏟車按工藝要求倒運配礦，為磨機備好足夠的均化礦石。其余均為磷礦石堆存區(qū)。（3）在均化區(qū)堆礦、取礦采取“平鋪直取”方式。具體為，裝載機及車輛按比例將磷礦石運至均化區(qū)，推土機工進行攤平、摻混、堆高均化，取樣工對每天的均化礦取樣送檢，實施質(zhì)量監(jiān)控。生產(chǎn)用礦由裝載機直接取用已知化學成分的均化礦。在物流流向優(yōu)化的過程中，還要確保兩方面的工作，一確保進場磷礦石取樣具有代表性，以確保對區(qū)域內(nèi)堆存礦石的化學成分所掌握的信息較為真實且有代表性；二確保倒運磷礦石的取樣具有代表性。在確保這兩個方面的前提下，堆場磷礦石物流流向才會更經(jīng)濟。技術改進效果驗證：與礦石沒有進行預均化的月份對比，磷礦漿w（P2O5）標準偏差由0.38％降低為0.26％；w（R2O3）標準偏差由0.16％降為0.10％；w（MgO）標準偏差由0.11％降低為0.03％。磷礦石預均化后對磷礦漿化學成分穩(wěn)定有明顯的作用。磷礦石采取預均化，不僅穩(wěn)定磷礦石的物理特性，更有利于工序中對磷礦石的粉磨，礦漿在分級機內(nèi)的分級、在濃密機內(nèi)的絮凝沉降，同時也穩(wěn)定了礦漿化學成分。2.3操作標準化為了穩(wěn)定礦漿質(zhì)量，減少不同班次的波動，操作精細化、標準化顯得尤為重要。對生產(chǎn)參數(shù)進行標準化摸索，例如與礦石投加量對應的棒磨機磨頭補水量、分級機稀釋水補加量、絮凝劑給藥量等，有效地穩(wěn)定了礦漿細度、水含量，確保了其在指標控制范圍內(nèi)。根據(jù)所取得的初步效果，繼續(xù)探索分級機稀釋水量控制參數(shù)，最終完成磨礦工序標準化安全操作手冊。

3結束語

通過對2套濕法磨磷礦漿裝置技術工藝、生產(chǎn)現(xiàn)狀的分析，對裝置存在的問題進行了原因分析，提出相對應的改進思路，采取處理措施，實施完成后裝置系統(tǒng)生產(chǎn)達到：110萬t/a磨礦裝置礦漿w（H2O）由42％下降到40％，38％~40％合格率95％，達到經(jīng)濟生產(chǎn)，為下游系統(tǒng)水平衡、降低濃縮蒸汽消耗創(chuàng)造良好條件。

［參考文獻］

［1］魏正坤.濕法閉路磨礦斜板分級機分級選擇性的生產(chǎn)控制方法［J］.磷肥與復肥，2006，21（2）：28-30.

［2］鄭懷禮.生物絮凝劑與絮凝技術［M］.北京：化學工業(yè)出版社，2004：37－40.

［3］化工設備設計技術中心站.攪拌設備設計［M］.上海：上海科學技術出版社，1985.

［4］資學民.濕法磨礦工藝對萃取磷酸系統(tǒng)水平衡及P2O5回收率的影響［J］.磷肥與復肥，2000，15（6）：28-29.

［5］鄧金玉.二水法濕法磷酸生產(chǎn)中提高磷收率的探討［J］.磷肥與復肥，2005，20（4）：34-36.

作者：邢梅 單位：云南三環(huán)化工有限公司