钙质型磷矿生产饲料级磷酸氢钙的技术经济分析

中图分类号：TQ442.51 文献标识码：A 文章编号：

本公司年产饲料级磷酸氢钙4万吨，为无臭无味的白色晶体粉末产品，松散性良好，流动性好。其化学分子式为CaHPO4·2H2O，密度为2.31g/cm3，单斜晶体，稍溶于水，易溶于酸等，是重要的矿物质饲料添加剂，主要提供磷和钙，维持和改善动物体内的钙磷比，减少和防止因缺钙磷而引起各种疾病，促进动物健壮生长。

生产技术分析

磷矿生产饲料级磷酸氢钙，不论是采用硫酸还是盐酸分解磷矿，都要结合磷矿自身的特性选择最优的生产工艺。

生产方法

硫酸法生产饲料级磷酸氢钙，主要有二段中和法、浓缩法、复合沉淀法等，其简要工序依次为磷酸的制取、脱氟、中和、干燥、计量包装等过程。磷酸的制取方法主要为湿法磷酸。

1.1 传统的生产方法：是先用磷矿对磷酸进行预处理，即粗磷酸分解磷矿中的部分碳酸盐，再将被磷酸初步分解过的磷矿投入萃取槽和硫酸反应，最后被硫酸分解生成磷酸和磷石膏。

预处理得到的磷酸用石灰乳或碳酸钙脱氟，也就是中和，在此过程生成磷酸氢钙和氟化钙的混合物，大部分氟被沉降下来，经分离固相为白肥，通常作为肥料使用或作为复合肥供磷原料。脱氟过程产生的液相为成品磷酸，进入中和工序。

1.2矿粉脱氟的生产方法：本公司磷矿属于钙质型磷矿，原矿品位低，采取正浮选工艺，磷精矿中主要成分是氟磷灰石和碳酸盐，其中二氧化碳含量8%～12%。针对这一特性，利用矿粉中碳酸钙将粗磷酸中所含的氟和其他重金属等沉淀下来，同未反应完全的磷矿进入萃取槽同硫酸发生反应生产磷酸和二水磷石膏，无副产白肥。脱过氟的成品磷酸进入中和工段。

2.矿粉脱氟法生产工艺

（1）．萃取、过滤工序：

萃取作业采用连续方式,由六个单槽串连组成完整的萃取反应槽，料浆依次流入各个反应槽后经带式滤机分离出磷酸和磷石膏，磷石膏送入堆放场地。脱过氟矿调成25%～30%矿浆和硫酸按比例加入萃取反应槽，温度控制在70℃～85℃，液相SO3浓度20 g/L～40 g/L，反应4小时后，产出粗大、整齐二水磷石膏。料浆由萃取槽六区顶部溢流直接进入带式过滤机，过滤采用三次逆流洗涤，磷石膏中水溶性P2O5=97%，实现了萃取、过滤过程的连续化和自动化。

化学反应原理：

Ca5F(PO4)3+5H2SO4+10H2O=3H3PO4+5CaSO4 ·2H2O+HF

HF+SiO2=H2SiF6+2H2O

H2SiF6+SiO2=3SiF4+H2O

(Na,K)2O+ H2SiF6=(Na,K)2SiF6+H2O

控制指标：

萃取温度：70℃～85℃

SO3：20.0 g/L～40.0g/L

液固比：2.5 ～3.0

料浆中P2O5：20～22%

(2).脱氟工序：

生产工艺采用一步法矿粉脱氟法。就是利用磷精矿粉中所含的碳酸盐（主要是碳酸钙），中和磷酸和氢氟酸从而达到脱氟的目的。其操作程序：从萃取、过滤工序产出的粗磷酸（含P2O5 ：160 g/L～180 g/L）用酸泵打入脱氟槽，边搅拌边加入磷精矿粉，通蒸汽升温，温度控制为65℃～75℃，反应完毕，分析氟磷比，合格后加入冷水（约使磷酸浓度降低至含P2O5：100 g/L～120 g/L），目的是降温和降低酸的粘度以利于悬浮杂质的沉降，再加入助沉剂，停止搅拌进行静置沉降，约半小时后，上部清液即为净化磷酸，放入净化磷酸储槽，脱氟槽下部沉淀物是未被分解完全的磷矿粉，只是大部分碳酸钙被磷酸分解，需要加磷酸调成25%～30%矿浆后排入矿浆槽，再用矿浆泵送至萃取工序。

化学反应原理：

H2SO4 +CaCO3=CaSO4+CO2+H2O

2H3PO4+ CaCO3=Ca(H2PO4)2+CO2+H2O

2HF+ CaCO3= CaF2+CO2+H2O

控制指标：

脱F温度：65℃～70℃

磷氟比：≥280倍

成品酸浓度（P2O5）：≥10%

（3）．中和、过滤、烘干工序：

由脱氟工段产出的净化磷酸打入中和槽中，边搅拌边加入石灰乳，至PH值6.0时停止加石灰乳,并继续搅拌三十分钟后停止搅拌。放出部分上部清液后排入饲钙料浆槽，用泵将料浆打入上悬式离心机进行甩干，滤饼即是鲜饲钙。废液送到选厂生产用，亦可处理后作化灰、萃取磷酸用。

鲜饲钙含水约20%～25%，采用气流干燥机进行烘干，从干燥机出来的物料再经振动筛筛分出合格的饲钙经计量包装入库。

化学反应原理：

Ca(OH)2+2H3PO4=Ca(H2PO4)2+H2O

Ca(H2PO4)2+ Ca(OH)2+ H2O= 2CaHPO4 ·2H2O

控制指标:

中和温度：40℃～50℃

pH值：6.0～6.2

石灰乳浓度（CaO）: 8%～10%

A 传统工艺（白肥工艺）流程图

经济分析

1.硫酸消耗低：. 因为矿粉脱氟时，磷精矿粉中的碳酸盐大部分已被磷酸消耗掉，转变成磷酸一钙等，进入成品酸里，因而未反应的精矿在返回萃取工序分解时将显著减少硫酸的消耗。

2.石灰消耗低：矿粉脱氟时，部分磷酸实际上已变成了磷酸一钙的水溶液了，这样在中和时也就显著节约了石灰。

3. 五氧化磷收率高，可达90%以上：因为本工艺脱氟时不副产白肥

4.从表中数据分析可看出：生产1吨磷酸氢钙主要原料成本比传统工艺降低了724元/吨。

.新工艺与传统工艺主原料指标对比分析

结束语

1.生产饲料级磷酸氢钙，要根据磷矿成分、特性采用合适的生产工艺，对本公司的钙质型磷矿，采用矿粉脱氟的工艺，流程简捷，生产技术稳定，易于管理，产品质量优于国家标准。

2..本公司产品氟含量低（≤0.1%），白度好，流动性好，成本低，在市场上更具竞争力，可取得良好的经济效益和社会效益。

参考文献

磷肥与复合肥料工艺学张允湘 主编

磷酸 磷肥和复混肥料江善襄主编