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工業磷酸是磷酸鹽工業的主要生產原料

信息來源:www.352220.tw | 發布時間:2020年12月09日

工業磷酸是磷酸鹽工業的主要生產原料,磷化工生產能否達到國家希望的綠色環保及節能減排要求,主要是解決好目前湖北工業磷酸生產所采用的熱法(黃磷法)或濕法磷酸+濕法磷酸精制工藝所存在的環境破壞嚴重湖北工業磷酸廠家,能耗高,生產成本高等問題,以及只能使用僅占我國磷礦資源儲量8%的高品位磷礦問題。本文從對環境的影響、能源消耗以及投資強度和制造成本四個方面對傳統的濕法磷酸、熱法磷酸工藝和JCKPA窯法磷酸工藝進行對比分析,研究結果表明,JCKPA窯法磷酸新工藝無 論在綠色環保、節能減排以及裝置單位投資強度、生產成本及磷資源利用方面均克服了傳統工業磷酸生產工藝存在的弊病,希望從國家層面上組織進行大規模推廣。

綠色環保方面
1.1 濕法磷酸
濕法磷酸是用硫酸與磷礦石進行復分解反應制得,原料硫酸中的硫除殘留在產品磷酸中的外,其余全部轉入廢渣磷石膏中,約90%的磷石膏是二水法濕法磷酸工藝所副產的。每生產1t濕法磷酸(以P2O5計),副產磷石膏約4-5t。
磷石膏中含有少量的酸、氟等有害成分,再生利用困難,通常作為廢物堆存。其中殘存的硫酸、氫氟酸是水溶性的,遇水變會轉移到水體中。氫氟酸是無色液體,有強烈的腐蝕性和毒性,牲畜飲用含氟高的水和飼料,會引起慢性中毒,長期飲用含氟量超過1.5mg/L的水,可產生氟骨癥,氟化物對人體的危害,主要使骨骼受害,,表現肢體活動障礙,重者骨質疏松或變形,易于自發性骨折,其次是牙齒脆弱,出現斑點。
目前我國絕大部分磷石膏均采用露天堆放,只有少量的得到利用。堆放的磷石膏經雨、雪水的浸漬,溶出的氟(F-、SiF62-)、磷(HPO42-、H2PO4-、PO43-)、硫(SO42-)、等對土壤、地表和地下水造成嚴重的環境污染,國家要求對磷石膏堆場須做防滲處理,使得采用濕法磷酸工藝的生產裝置投資大幅度提高,同時磷石膏堆存占用大量土地,占地費連年增加,企業的生產成本也相應增加。
經過二十幾年的高速發展,我國磷肥和飼料磷酸鹽產業磷石膏堆放量超過5億t。自2010 年起年副產磷石膏7500萬-8500萬t,其中磷肥行業6000萬-7000萬t,飼料磷酸鹽行業1500萬-2000萬t。以目前的產能產量計,到2020年我國的磷石膏堆放量或將超過10億t。巨量磷石膏的堆存除占用大面積土地外,還帶來粉大的環境風險,除了普遍的粉塵污染外,堆存場在極端降雨下有溢出和滑坡的風險,富含有害物質的磷石膏在雨水侵蝕后可造成地下水和土壤的污染。
目前磷石膏還沒有經濟可行的處理方法,磷石膏堆存的環保問題,成為制約濕法磷酸工藝發展的最大因素。
1.2 熱法磷酸

目前中國大部分熱法磷酸廠都使用燃燒黃磷再通過水吸收的工藝制取工業磷酸,在制取黃磷過程中,用冷凝方法從磷爐氣中分離出磷后的尾氣,主要成分是CO,其他雜質為無機硫(S、H2S、SO2)、有機硫(COS、CH4SH)、磷及磷化物(P4、PH3)、氟及氟化物(HF、SiF4)、砷及砷化物(AsH3、AsF3、As)、CH4、CO2、O2、N2、氰化物和原料粉塵等,每生產1t黃磷排出尾氣2500-3500m3

果為:排空尾氣氟含量為684mg/m3,是國家規定允許大氣氟排放標準(9mg/m3)的76倍,對環境造成嚴重污染。另外每生產1噸黃磷所副產的泥磷中還富集了6.62Kg氟,我國目前通常采用的磷泥制酸工藝均未設計收氟系統,在泥磷燃燒后富集的氟均會轉入大氣,這些均對環境造成嚴重污染。許多國家環境保護執法嚴格,是不允許這種黃磷生產工藝存在的。
氟化氫的危害比二氧化硫大20倍,空氣中氟含量超過1mg/m3時,就會對人的眼睛、皮膚和呼吸器官產生直接危害,對植物的影響比二氧化硫大10-100倍,當大氣中氟含量超過45-90mg/m3時,植物的葉組織會壞死。氟化氫對呼吸器官有刺 激作用,引發鼻炎、氣管炎、使肺部纖維組織增生。
從20世紀70年代開始,中國就綜合利用尾氣進行了大量試驗研究,但由于磷爐尾氣有害雜質多,凈化成本高,迄今為止,其大部分仍然采用‘點天燈’式的放空燃燒的直排方式。要綜合利用這些廢氣,不僅要投入大量資金做支撐,還要擁有相應的技術。,中國熱法磷酸生產企業有數多家,廠點偏多,黃磷尾氣利用率較低,沒有成熟的低成本處理尾氣的整套技術,是阻礙這些企業整改的關鍵點。因此,我國迫切需要成熟的技術解決熱法制酸工藝黃磷生產工序存在的嚴重的氟污染問題,或者用一種綠色環保、低能耗的制取磷酸工藝取現有的代熱法磷酸工藝。
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