磷酸联产石膏晶须的技术现状和工艺可行性分析中阿公司.doc
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1、磷酸联产石膏晶须的技术现状和工艺可行性分析1概述1.1项目提出的背景磷肥生产的重要原料是磷矿和硫酸,随着我国磷肥工业的快速发展,不可再生的磷矿资源已经成为我国重要的战略性资源之一。我国磷矿资源比较丰富,已探明资源总量仅次于摩洛哥,位居世界第二位。目前我国探明具有经济价值的磷矿仅有40.5亿吨,可采储量21亿吨,平均P2O5 含量为23,每年以1亿吨的惊人速度下降,P2O530的磷矿仅有11.1亿吨,而正是这些未经精选的富矿支撑着我国高浓度复合肥的发展,国土资源部早已将磷矿列为2023年后不能满足国民经济发展需要的20个矿种之一。 总体上,我国磷矿资源具有以下几个重要特点:一是储量较大,分布集中
2、。我国探明的资源储量比较丰富,但大部分地区所需磷矿均依赖云、贵、川、鄂四省供应,从而导致了“南磷北运,西磷东调”的局面,给交通运送、公司原料供应、生产成本带来较大影响。 二是中低品位矿多,富矿少。我国磷矿品位较差,P2O5平均含量在17左右,富矿磷矿石只有13.83亿吨,占磷矿石总量的约8.5,并重要分布在云、贵、川、鄂四省。因此,我国大部分的磷矿必须通过选矿富集后才干满足磷酸和高浓度磷复肥生产的需求。三是难选矿多,易选矿少。在我国磷矿探明储量中,沉积型磷块岩(胶磷矿)多,占全国总储量的85%,其大部分为中低品位矿石同时我国磷矿90%是高镁磷矿其矿石中有用矿物的粒度细,和脉石结合紧密,不易解离
3、,一般需要磨细到200目颗粒占90%以上才干单体解离。因此,我国磷矿是世界上难选的磷矿石之一。四是矿床开采难度大。我国磷矿床大部提成矿时代长远,埋藏深,岩化作用强,矿石胶结致密,且约有75%以上的矿层为薄至中厚层分布,通过倾斜至缓倾斜方式采出。这种特性给磷矿开采带来一系列技术难题,往往导致损失率高贫化率高和资源回收率低等问题。尽管我国近年来在选矿技术方面有很大的提高,很多20%以下的磷矿可以进行选矿,但倒运量大、磷收率低,成本较高,尾矿堆存困难、污水污染严重,选矿收率仅为85-90%,甚至更低。直接运用低品位磷矿进行磷肥生产仍是最经济的方法,如低品位普钙、钙镁磷肥、钙磷钾肥是很好的产品,但由于
4、产品总养分低、水溶磷含量低、耗酸(或耗能)高、运费高、使用不便、市场有限,而我国数年来一直研究开发的隧道窑、回转窑、立式窑、立式转窑等热法技术,能耗偏高,尾矿成分复杂、配比、烧结工艺条件难以控制,距技术成熟路途遥远。我国开发的湿法低品位磷矿运用技术也不经济,磷矿预解决技术对矿的活性规定很高,氯磷酸钙法为了脱出氯离子需要消耗石灰乳、使用有机萃取剂、副产低价值氯化钙,硝酸磷肥工艺磷矿规定高、脱钙能耗高、流程过于繁琐,重要的是湿法技术产生大量低品质石膏,因此无法实现大规模、低成本的工业化。所以目前低品位磷矿使用技术均不成熟或不经济,尚无大规模工业化的可行性。我国重要采用的是湿法技术,一般采用硫酸法生
5、产,副产大量的石膏难以运用,并导致严重的污染。我国磷石膏的排放量随着高浓度磷复肥产量的提高而大幅度增长,环保压力也越来越大,目前,全世界每年排放磷石膏约1.21.4亿吨,我国约为3000万吨左右,占全球年排放磷石膏总量的2125%。由于磷石膏中具有磷、氟、有机物等诸多有害杂质,使其性能劣化,从而增长了磷石膏的综合运用难度,目前国内磷石膏的运用率不到10%,因此搞好磷石膏的综合运用和无害化解决成为磷肥工业可连续发展的关键。目前我国正在推广的磷石膏制酸制酸能耗高、水泥质量差、经济性但是关;硫磺还原磷石膏制酸脂酸工艺尚处在实验室开发阶段,距离大规模工业化尚有很长的路要走;磷石膏段烧制建筑材料由于产品
6、质量差、与天然石膏(或脱硫石膏)竞争没有优势,且由于资源集中、地处偏僻运送成本高的地区限制消耗量不大;磷石膏加工硫酸铵仍然有碳酸钙废弃物,未能从主线上解决能耗高、污染重、经济效益差的问题,推广前景也不乐观;磷石膏回填技术需要中和游离酸、添加固化剂,成本和技术均但是关;常压酸化法磷石膏制石膏晶须工艺属于石膏的再加工,除了增长工序和成本外,由于杂质含量高,废水污染严重,与采用其他石膏生产石膏晶须也没有优势。1.2项目的意义我国磷资源丰而不富,可直接运用的高品位磷矿(30% P2O5)开采寿命2023左右,中品位磷矿(24%30% P2O5)也但是30年左右,而低品位磷矿(14%24% P2O5)可
7、使用百年以上。我国现行的事发磷酸工艺,规定磷矿P2O5含量不低于30%,当P2O5含量低于25%时,就很难加工运用。而我国的磷矿资源中,85%以上的磷矿P2O5低于25%。我国的磷矿资源和我国的磷化工加工方式存在着严重的矛盾,特别是传统湿法磷酸中,用硫酸分解磷矿生产磷酸的工艺方式,已经不再适应我国的磷矿资源现状。在我们这样的农业大国,磷产品需求量越来越大,这种矛盾日益加剧。近两年来由于高浓度磷复肥产量的增长,含量在30以上的磷矿日趋紧张。因此,如何有效使用低品位磷矿资源成为我国磷矿产业可连续发展的重要途径。假如能避开上述低品位磷矿加工弊端,采用成熟的湿法技术生产磷酸,同时联产高品质的石膏晶须,
8、则可以对低品位磷矿进行综合运用,减少生产成本、提高经济效益和社会效益,这就是本项目的出发点和意义所在。2.0工艺技术分析2.1目前硫酸钙晶须的技术路线目前,国内外工业化的石膏晶须生产工艺重要以天然石膏为原料,重要有水热法和常压酸化法两种方法。水热法是将质量分数小于5的二水石膏悬浮液加到高温耐压容器中解决,在饱和蒸汽压下,二水石膏变为细小针状的半水石膏,再经晶形稳定化解决,得到半水硫酸钙晶须,该方法原料质量规定高、生产成本高,应用受到限制。常压酸化法是指在一定温度下,高浓度二水石膏悬浮液在酸性溶液中可以转变成针状或纤维状半水石膏晶须。与水热法相比,此方法不需要高温耐压容器,且原料的质量规定低,易
9、于减少成本,但需要外排大量酸渣、污染严重,发展前景一般。此外,尚有采用磷石膏、柠檬石膏、脱硫石膏、海盐卤水、造纸废液、芒硝法制造石膏晶须的研究和开发,但这些工艺路线都属于为了制造石膏晶须进行的石膏再加工,相对成本较高,废液污染严重。2.2磷酸生产联产硫酸钙晶须工艺技术路线采用磷酸萃取磷矿并加活性添加剂提高磷矿萃取速度和磷矿分解率,分离酸不溶物和部分杂质(铁铝镁),然后采用硫酸获得石膏晶须和磷酸,如需高品质磷酸加入部分除杂剂脱出杂质。2.3磷酸生产联产硫酸钙晶须工艺技术关键磷矿的原料来源,定位在我国中低品位磷矿的基础上,充足运用磷矿中的磷和钙分别生产磷酸和晶须,在磷矿资源使用上克服了对高品位磷矿
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