1原预设磷酸设施工艺流程
原预设磷酸工艺流程。磷矿石经二级粉碎、磨碎制成矿浆后经计量进入萃取槽，矿浆与淡磷酸、硫酸反应得到的磷酸和磷石膏混合料浆由料浆泵送至盘式过滤机过滤分离。萃取槽排出的含氟气体通过文丘里吸收塔用水循环吸收；过滤所得的磷石膏滤饼经冲盘稠浆3次逆流洗涤后卸入石膏堆场，过滤所得滤液一部分作为成品磷酸送入磷酸贮槽，一部分与洗涤所得的一洗液作为淡磷酸返回到萃取槽。
2革新后磷酸设施工艺流程
磷矿石经粗粉碎、滚筒筛筛分后，块矿经细粉碎后进入球磨机研磨，筛分下的粉矿直接送球磨机研磨成矿浆，矿浆用滚筒筛、振动筛进行二级筛分，筛分出的细矿石颗粒返回至球磨机重新研磨，筛分后的矿浆经计量进入预反应槽，与来自过滤的洗液、磷酸澄清池的沉积淤酸反应，得到的Ca（H2PO4）2料浆由料浆泵送入萃取槽，硫酸经计量后进入萃取槽，Ca（H2PO4）2与硫酸反应得到的磷酸和磷石膏混合料浆由料浆泵送至盘式过滤机过滤。过滤所得的磷石膏滤饼经水二次并流洗涤后卸入石膏堆场，过滤所得滤液送入磷酸澄清池澄清，澄清液作为成品磷酸送入磷酸贮槽，沉积淤酸与洗涤所得的洗液作为淡磷酸送至预反应槽。
3革新措施
3．1供矿工序革新措施
1）细粉碎机由φ400 mm×φ600 mm双辊粉碎机改为PFL1250立式冲击粉碎机，提高粉碎能力，确保进球磨机磷矿粒度小于15 mm。
2）将细粉碎机之前的输送机主动滚筒更换为永磁铁滚筒，用来除去磷矿石中的小铁块，避免细粉碎机衬板和锤头断裂，减轻衬板和锤头磨损。
3）在细粉碎机之前增设1台φ1 300 mm×2 000 mm、孔径15 mm的滚筒筛，将粒径大于15mm的块矿，经过细粉碎机粉碎后进球磨机，而小于15 mm的粉矿则直接送至球磨机。
4）在后工序停车时，将细粉碎机粉碎后的矿粉送至矿粉堆场储存；当粉碎工序检修时，可将堆场的矿粉送到球磨工序使用，避免因无矿粉被迫停车，从而提高系统的开车率。
5）淘汰φ1 500 mm×5 700 mm球磨机，更换为2台φ2 200 mm×7 000 mm球磨机，确保供浆能力和供浆细度＜0．147 mm（－100目）达88％以上。
6）在球磨机出口增设1台φ600 mm×1 200mm、孔径6 mm×6 mm的滚筒筛，将球磨矿浆进行筛分，之后用1台1 500 mm×800 mm、孔径3mm×3 mm的振动筛再次筛分，筛分出的细颗粒矿石返回球磨机，矿浆用矿浆泵送入预反应槽。
革新后，粉碎机衬板和锤头基本无断裂现象，磨损速度减慢，使用寿命延长，粉碎机的生产负荷降低，产能大幅提高，同时也提高了后工序及全系统的开车率。球磨机的供浆能力和供浆细度均能得到保障，进入预反应槽和萃取槽的细颗粒矿石明显减少，延长了预反应槽和萃取槽的清理周期。
3．2萃取工序革新措施
3．2．1萃取槽采用多点加酸工艺
革新前硫酸从萃取槽2区加入；革新后一部分硫酸从萃取槽2区加入，一部分从3区加入。采用多点加酸使得加酸更加均匀，避免局部强烈反应，形成钝化膜，产生包裹现象，阻碍磷矿的进一步分解，萃取率提高，从而提高了萃取槽的生产能力。
3．2．2低温萃取工艺改高温快速萃取工艺
通过实验，将萃取槽反应温度从86℃开始逐步升高，并在显微镜下观察硫酸钙结晶情况，当萃取槽反应温度达到96℃时，硫酸钙结晶明显变得粗大、整齐、均匀，并形成易于过滤、洗涤的“晶簇”，过滤机滤饼厚度从40 mm左右提高到80 mm，过滤区和洗涤区吸干的速度明显加快，过滤、洗涤效果更好。将萃取槽反应温度从86℃提高到96℃，萃取反应时间减少一半，萃取槽投料量增加1倍，萃取率还略有上升，洗涤率提高0．5％，过滤机的生产能力增加100％。
3．2．3增加萃取槽的回浆口高度
萃取槽回浆口的作用是将8区部分料浆返回到1区，为酸分解反应提供部分磷酸及延长料浆反应时间；但萃取槽投料量增加后，萃取槽1区的液位比8区的液位高，部分1区未充分反应的料浆有时会直接溢流至8区，造成反应不完全，磷石膏结晶不好，萃取率从96％下降到87％左右。同时，过滤效果也受到影响，磷石膏w（H2O）从24％上升到30％以上，出现倒稀料现象，磷石膏w（P2O5水溶）从0．3％左右上升到1．5％，*高时达到2．5％。萃取槽回浆口高度增加后，萃取率又上升到96％，磷石膏w（H2O）下降到24％，磷石膏w（P2O5水溶）下降到0．3％左右。
3．2．4降低萃取磷酸浓度
萃取磷酸浓度提高后，会增加磷酸黏度，降低离子扩散速度，使得反应速度下降，硫酸钙结晶变得细小，SO3浓度控制范围变窄，难以操作，半水物向二水物的转化过程延缓，浓度过高时甚至会导致生成半水物，给生产造成困难。适当降低磷酸浓度，不仅使硫酸钙结晶变得粗大，工艺指标操作范围变宽，同时还可减小氟硅酸盐沉积和滤布堵塞的程度，有利于过滤洗涤，降低硫酸消耗，提高磷酸产量。因此，需将萃取磷酸密度从1．24～1．26 g／mL调整为1．21～1．23 g／mL，磷酸w（P2O5）从22％降到20％左右。
3．2．5增设预反应槽，提高反应槽的生产能力
1）预反应槽结构 预反应槽采用钢筋混凝土结构，内衬石墨砖防腐，尺寸为10 000 mm×7 000mm×3 500 mm，用挡墙分成6区，每区尺寸均为3 000 mm×3 000 mm×3 500 mm，1区至2区、2区至3区、3区至4区、4区至5区、5区至6区的挡墙下部沿“S”形分别设有800 mm×1 000 mm的过料孔，6区至1区间为实心挡墙，没有过料孔。矿浆和淡磷酸进预反应槽1区，反应后的料浆从6区用料浆泵送入萃取槽。
2）预反应槽工艺控制指标 料浆密度1．28～1．30 g／mL；磷酸密度1．15～1．17 g／mL；反应温度64～68℃；反应槽液位0．9～1．1 m。
3）二水湿法磷酸的磷矿酸分解原理 硫酸分解磷矿生成磷酸溶液和难溶性的硫酸钙结晶：
Ca5F（PO4）3＋5H2SO4＋10H2O3H3PO4＋5CaSO4・2H2O＋HF（1）
实际上，反应是分两步进行的，**步是磷矿与返回系统的淡磷酸进行预分解反应：
Ca5F（PO4）3＋7H3PO45Ca（H2PO4）2＋HF（2）
第二步是上述反应生成的磷酸一钙料浆与稍过量的硫酸反应生成硫酸钙结晶和磷酸溶液：
Ca（H2PO4）2＋H2SO4＋2H2OCaSO4・2H2O＋2H3PO4（3）
另外，磷矿的分解还伴有一系列副反应（略）。
原工艺流程的酸分解过程全部在萃取槽中进行。其中**步反应在萃取槽的第1～2区进行；第二步反应在萃取槽的第2～8区完成。而增设预反应槽后，将两步反应完全分开：**步反应在预反应槽中进行，矿浆和淡磷酸在预反应槽反应得到Ca（H2PO4）2料浆；第二步反应在萃取槽中进行，避免硫酸与矿浆直接反应，形成钝化膜，产生包裹现象。
增设预反应槽后，萃取率约提高1％；同时，反应槽容积从244 m3增加到433 m3，在维持反应时间不变、萃取率不降低的前提下，反应槽的生产能力大约提高120％。
3．2．6延长预反应槽和萃取槽清理周期的措施
1）磨矿工序增加滚筒筛和振动筛，将矿浆进行二次筛分后送预反应槽，减少进入预反应槽和萃取槽的固体杂物量，防止萃取槽过料孔堵塞，正常生产时间延长。
2）将萃取槽8区到9区的料浆过料孔由500mm×500 mm改为500 mm×1 000 mm，高度增加500 mm，避免过料孔堵塞，影响生产。
3）增加萃取料浆泵吸入口长度（吸入口距槽底800 mm），增加料浆泵对槽底固体杂物的吸引力，将部分固体杂物与料浆一起送入过滤工序并随磷石膏移走，延缓萃取槽底部积料。革新前，萃取槽底部因沉积杂物，料浆过料孔容易堵塞，一般4～5个月就需放槽清理；
革新后，过料孔从未出现堵塞现象，每年只需大修时清理1次，提高了系统开车率。另外，因预反应槽和萃取槽底部沉积物料减少，有效使用容积得到保障。
3．3过滤工序革新措施
3．3．1过滤机滤盘革新
过滤系统使用PF－42型翻盘式过滤机，总过滤面积42 m2，有效过滤面积35 m2。充分利用过滤机内外轨道间的距离，将滤盘大小头两端长度各增加150 mm，过滤机有效过滤面积增加5 m2；将滤盘高度增加60 mm，便于提高滤饼厚度；将滤布螺丝压紧结构改为契块式压紧结构，使得更换滤布更加方便、快捷，提高开车率；将滤盘篦子板更换为316L不锈钢篦子板，滤板周边改为折边结构，增加滤板刚性和强度；把纵横向交叉布置的滤盘筋条改为纵向顺流布置，取消横向筋条，改善了滤液、洗液的流动性；增加滤盘真空室高度，增大滤盘底部U型下酸槽，翻盘出液管内孔由φ80 mm改为φ90mm，有利于滤洗流通，减缓滤液再结晶形成堵塞；增大真空抽吸通道，降低真空抽吸阻力，延长清理周期，提高了过滤机生产能力和磷酸产量。
3．3．2过滤机错气盘革新
将PF－42型过滤机的错气盘改为PF－55型过滤机的错气盘，取消初滤区和三洗区，适当增大滤液区和洗液区，反吹和吸干区保持不变；把原初滤区0．5只滤盘改为滤液区，滤液区滤盘由5只增加至6．5只，洗液区滤盘由10．5只降为9．5只；各区经调整后的角度分别为滤液区112°、一洗液区90°、二洗液区76°，反吹和吸干区为82°。在保持原有洗涤效果的前提下增大滤液过滤量；抽液管及胶管接头内孔由φ80 mm改为φ90 mm，过滤通道截面积增大；上错气盘外直径由φ700 mm改为φ860 mm，下错气盘滤液接管内孔由φ150 mm改为φ200 mm，洗液接管内孔由φ100 mm改为φ120 mm，真空抽气量提高；取消原初滤区和三洗区的出液管，解决了滤洗液流道“瓶颈”，加大滤洗液流量。另外，φ200 mm接口与下错气盘底板开口采用过渡弧形连接，消除死角。于滤液区和一洗液区增设蒸汽保温，减少由于温度下降，杂质从滤液和一洗液中析出。通过革新，增加了过滤机有效过滤面积，提高了过滤机的生产能力，洗涤水分布更加合理，洗涤率提高。
3．3．3料浆分布器和洗水分布器革新
料浆分布器采用易调整的新结构，将料浆分布器的进口管道由φ200 mm短接管导流出料改为长方锥体导流出料，保持布料均衡。洗水分布器采用分配式溢流设施，将其两端加长至滤盘两端，使洗水分布更均匀。
3．3．4滤液、洗液气液分离器革新
将滤液、洗液气液分离器进出液管内孔直径改为φ200 mm，下酸管道（大气腿）改为φ202 mm蛇形橡胶管道，有利于保持真空度，提高过滤、洗涤的抽吸速度，使产量提高后下酸通畅，避免跑酸。
3．3．5SK－85真空泵进气管道革新
将SK－85真空泵进气管道由原内径为φ300mm的PVC管道改为内径φ350 mm的Mo2Ti管道，调整现场安装位置，将进气管道缩短10 m，降低了管道阻力。
3．3．6将SK－15真空泵改为SK－25真空泵
随着磷酸产量的提高，过滤机滤饼厚度的不断增加，原SK－15真空泵提供的反吹压力不足，滤盘内磷石膏与滤布剥离状况不佳。将SK－15真空泵改为SK－25真空泵后，不仅使滤盘内磷石膏倒得干净，而且滤布吸干情况更好。
3．3．7管道阀门革新
湿法磷酸工艺生产的磷酸中，磷酸盐、磷石膏等杂质含量较高，在磷酸输送的过程中，磷酸温度逐渐降低，一部分杂质从磷酸中析出，附着在磷酸输送管道上逐渐堵塞管道，需要定期停车清理，严重影响开车率。将磷酸输送管道由蛇形橡胶管改为316L不锈钢溜槽，所有料浆、洗水管道一律倾斜安装，确保物料流动畅通。输送萃取料浆的管道采取保温措施，避免温度降低产生结晶。阀门全部采用GJ41X型管夹阀，便于调节和防腐蚀。革新后，不需要停车清理，提高了系统的开车率。
3．3．8增设磷酸澄清池
低温萃取工艺改高温萃取工艺后，萃取反应温度由86℃提高到96℃，大多数杂质的溶解度增大，磷酸溶液中杂质含量上升，磷酸品质下降，影响磷酸一铵产品质量。增设磷酸澄清池4座，5 000 mm×5 000 mm×2 500 mm，锥高4 000 mm，部分杂质可从磷酸溶液中析出，与沉积在澄清池底部的细小磷石膏，经排污阀放出后返回到萃取槽。增设澄清池后，磷酸品质上升，磷酸一铵产品质量得到保证，对磷矿质量的要求也有所降低；在磷矿质量不下降的前提下，磷酸产量提高。
3．3．9选用透气性好的滤布
选择PG630滤布，其透气性好，便于过滤洗涤，可延缓滤布老化和延长滤布使用周期。
3．3．10提高冲盘水压力及温度
冲盘水泵由HJ80－38型改为HJ80－50型；冲盘水管孔加密，在对称于滤盘大小头两端加设喷嘴，提高冲盘水流量；冲盘水压力从0．35 kPa提高到0．4 kPa，加大对滤盘两端板结磷石膏的冲击力，避免滤盘四角形成死区，保持有效过滤面积。将磷铵工段浓缩系统大气冷凝器冷却水、Ⅱ效二次蒸汽冷凝水引到过滤工序作为冲盘水，并将冲盘水的温度提高到65℃以上，蒸汽量足够时提高到75℃，有利于冲洗干净滤盘、滤布，有利于过滤洗涤。
3．3．11优化洗涤流程，提高洗水温度
将原3次逆流洗涤流程改为2次并流洗涤流程；根据错气盘角度的分布，对滤液、一洗、二洗的区域分布进行了调整：一洗区扩大，使用冲盘稠浆洗涤；二洗使用清水，将洗水温度提高到75℃以上。改后既加大了稠浆的用量，又保证了洗涤效果。实践表明，将洗水温度从60℃提高到75℃以上，部分细小结晶被溶解，滤饼阻力降低，过滤速度加快，洗涤效率明显提高，磷石膏残磷降低，过滤机生产能力提高。
3．3．12提高过滤机转速
保持真空度不变的前提下，将盘式过滤机转速由0．323 r／min提高到0．4 r／min，电动机采用变频器调速。提速后磷酸产量大约增加24％。
3．3．13选用新型絮凝剂
选用新型SC－3450阴离子型絮凝剂，配制成质量分数为100×10－6的溶液，每立方米料浆加入100 mL，送到料浆混合器，使其与萃取料浆充分混合，然后经料浆分布器进入盘式过滤机。使用絮凝剂后，料浆中的细小磷石膏结晶缔合形成聚晶，过滤、洗涤吸干速度加快，排出的磷石膏比较干松，石膏中w（P2O5水溶）、w（H2O）基本控制在0．3％、24％以下，滤布堵塞程度减轻，滤饼与滤布的剥离性能更好，过滤强度增大。
3．3．14设定二次布料
当滤盘内料浆吸干速度较快，在不影响过滤、洗涤效果的前提下，从滤液区的第4只滤盘上补加适量料浆，并加强布料量的调节，尽量提高过滤强度，提高磷酸产量。
4小结
通过设备革新、优化工艺，采取措施提高系统开车率后，江苏瑞和化肥有限公司单套磷酸生产设施产量（以P2O5计）由15 kt／a提高到75 kt／a，对磷铵系统进行革新后，磷铵产量由30 kt／a提高到150 kt／a；各项技术经济指标及原料消耗均能维持在革新前的水平，经济效益增加明显。
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