磷酸過濾工序

1、過濾n過濾是將懸浮液中固體和液體兩相分離的常用方法，固液混合物經(jīng)過過濾以后，可以獲得清凈的液體和固體產(chǎn)品。n過濾操作時利用重力或人為造成壓差，使懸浮液通過某種多孔性過濾介質(zhì)，懸浮液中固體顆粒被截留，液體則穿過介質(zhì)流出的操作。過濾的基本原理n濾餅過濾n起初固體顆粒被過濾介質(zhì)阻攔，但仍有部分穿濾到濾液中；n部分顆粒由于架橋現(xiàn)象，將濾布阻塞，并防止穿濾；n隨著被阻攔固體顆粒的增多，形成濾餅；過濾的基本原理n深層過濾n在深層過濾中，固體顆粒并不形成濾餅，而是沉積于較厚的過濾介質(zhì)內(nèi)部。 n在慣性和擴(kuò)散作用下，進(jìn)入通道的固體顆粒趨向通道壁面并藉靜電與表面力附著其上。 過濾的基本原理n過濾介質(zhì)n1、織物介質(zhì)

2、、織物介質(zhì)n2、多孔性固體介質(zhì)、多孔性固體介質(zhì)n3、堆積介質(zhì)、堆積介質(zhì)n過濾介質(zhì)的選擇要根據(jù)懸浮液中固體顆過濾介質(zhì)的選擇要根據(jù)懸浮液中固體顆粒的含量及粒度范圍，介質(zhì)所能承受的粒的含量及粒度范圍，介質(zhì)所能承受的溫度和它的化學(xué)穩(wěn)定性、機(jī)械強(qiáng)度等因溫度和它的化學(xué)穩(wěn)定性、機(jī)械強(qiáng)度等因素來考慮。素來考慮。過濾的基本原理n濾餅的洗滌n某些過濾過程需要回收濾餅中殘留的濾液或除去濾餅中的可溶性鹽，則在過濾過程結(jié)束時用清水或其他液體通過濾餅流動，帶走殘留于濾餅中的液體，這種操作稱為洗滌。 過濾的基本原理n圖中曲線的ab段表示洗出液基本上是濾液，它所含的溶質(zhì)濃度幾乎未被洗滌液所稀釋。 n曲線的bc段，洗出液中溶質(zhì)

3、濃度急驟下降。 過濾的基本原理n曲線的cd段是濾餅中的溶質(zhì)逐步被洗滌液瀝取帶出的階段，洗出液中溶質(zhì)濃度很低。 n因此，洗滌終止時的溶質(zhì)濃度應(yīng)從經(jīng)濟(jì)角度加以確定。過濾的基本原理n在濕法磷酸生產(chǎn)中，由于濾餅中含有磷酸母液，因此需要通過洗滌濾餅來對殘留的磷進(jìn)行回收，并希望洗滌效率能達(dá)到99%以上，以盡可能的減少磷的損失。但為了減少后續(xù)濃縮工序的能量損耗，工藝過程允許加入的洗滌水量不多，所以在對濾餅洗滌的過程中，常使用多次逆流洗滌法，即新來的循環(huán)水，依次通過三段、二段、一段，三個洗滌階段（以三段洗滌為例），從而獲得最好的洗滌效果。過濾的基本原理n理想洗滌n理想的洗滌是加入的洗滌水像一個活塞一樣將濾餅中

4、的磷酸全部置換出來而不與酸混合。 n理想洗滌所用的洗滌水體積只要與濾餅中的磷酸體積相等即可 。過濾的基本原理n理想洗滌不可能實現(xiàn)，因為n（1）在界面接觸處，磷酸和水有某種程度的混合；n（2）粘附在固體表面的酸膜是難以洗滌的；n（3）由于濾餅產(chǎn)生裂縫(龜裂)，洗滌水走短路通過濾餅。過濾的基本原理n過濾過程的特點n過濾開始時，濾餅沒有形成，過濾速度較快，但有部分固體會穿濾；n隨著過濾的進(jìn)行，濾餅厚度增加，過濾速度下降；n過濾是一個非定態(tài)的過程。過濾的基本原理n則過濾速率可以定義為單位時間、單位過濾面積所獲得的濾液量：過濾的基本原理n在恒定壓差下過濾，由于濾餅不斷增厚，過濾速度必定會隨過濾時間的延續(xù)

5、而降低，即q隨時間的增加速率逐步趨于緩慢。對于濾餅的洗滌過程，由于濾餅厚度不在增加，因此洗滌速率為一常數(shù)。過濾系統(tǒng)結(jié)垢的基本原理和處理方式過濾系統(tǒng)結(jié)垢的基本原理和處理方式n濾布堵塞的原理n1、萃取工藝控制不好，會產(chǎn)生細(xì)小的硫酸鈣接近，細(xì)小的硫酸鈣結(jié)晶容易滲透到濾布內(nèi)，堵塞濾布 。n2、磷礦中的酸不溶物也會導(dǎo)致濾布的堵塞。n3、當(dāng)磷礦中鐵和鋁含量較高時，過濾過程中會生成水氟鈣釔礬，堵塞濾布； 過濾系統(tǒng)結(jié)垢的基本原理和處理方式過濾系統(tǒng)結(jié)垢的基本原理和處理方式n過濾管道系統(tǒng)的結(jié)垢n磷礦中含有一定量的氟、二氧化硅和堿金屬；n磷礦酸解過程會產(chǎn)生一定量的氟硅酸；n氟硅酸和堿金屬離子結(jié)合生成氟硅酸鈉和氟硅酸

6、鉀沉淀。過濾系統(tǒng)結(jié)垢的基本原理和處理方式過濾系統(tǒng)結(jié)垢的基本原理和處理方式過濾系統(tǒng)結(jié)垢的基本原理和處理方式過濾系統(tǒng)結(jié)垢的基本原理和處理方式n當(dāng)磷酸溶液在真空下過濾時，磷酸表面壓力下降，磷酸中大量的水分蒸發(fā)，使磷酸的溫度驟降，使氟硅酸鹽濃度達(dá)到過飽和而沉淀，與穿濾的細(xì)小石膏晶體和分散性泥質(zhì)一起形成結(jié)垢緊密的垢物，附著在管道壁上。 過濾系統(tǒng)結(jié)垢的基本原理和處理方式過濾系統(tǒng)結(jié)垢的基本原理和處理方式n結(jié)垢的速率主要與礦中鉀、鈉的含量和分散性泥質(zhì)的含量有關(guān)，其中鉀、鈉含量越高，結(jié)垢的速率就越快，細(xì)小的石膏晶體越多，結(jié)垢的速度越快。過濾系統(tǒng)結(jié)垢的基本原理和處理方式過濾系統(tǒng)結(jié)垢的基本原理和處理方式n不同材質(zhì)的

7、管道，結(jié)垢速度也不相同。不銹鋼管散熱快。保溫效果差結(jié)垢快；而襯膠、襯塑管結(jié)垢較慢。另外，管線長，彎頭、閥門多，將使阻力增大。濾液流動時間越長，溫度降得越低，結(jié)垢速度就會越快。過濾系統(tǒng)結(jié)垢的基本原理和處理方式過濾系統(tǒng)結(jié)垢的基本原理和處理方式n由于過濾系統(tǒng)中氟硅酸鉀(鈉)的析出，主要是由于過濾過程中磷酸液相溫度下降，使過飽和度增大所致，控制酸解槽中氟硅酸鉀(鈉)的過飽和度，就可加速它們在酸解槽內(nèi)提前析出或抑制它們在整個過濾過程中析出。過濾系統(tǒng)結(jié)垢的基本原理和處理方式過濾系統(tǒng)結(jié)垢的基本原理和處理方式n1、加速氟硅酸鉀、加速氟硅酸鉀(鈉鈉)在酸解槽內(nèi)提前析出在酸解槽內(nèi)提前析出n根據(jù)溶度積原則，設(shè)法提高

8、酸解槽中氟硅酸鉀(鈉)過飽和度 ，使之大于1，則可在酸解槽內(nèi)析出氟硅酸鉀(鈉)沉淀，減少在過濾系統(tǒng)的析出量。由反應(yīng)式2-2可知，在酸解槽內(nèi)添加適量的SiO2或SiF4，可增加SiF62-濃度和過飽和度 ，促使氟硅酸鉀(鈉)在酸解槽中提前析出。226262HFSiOH SiFH O過濾系統(tǒng)結(jié)垢的基本原理和處理方式過濾系統(tǒng)結(jié)垢的基本原理和處理方式n2、抑制氟硅酸鉀、抑制氟硅酸鉀(鈉鈉)在濕法磷酸生產(chǎn)過在濕法磷酸生產(chǎn)過程中析出程中析出n根據(jù)溶度積原則，設(shè)法降低酸解槽中氟硅酸鉀(鈉)過飽和度 ，使其遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于1，從而控制氟硅酸鉀、氟硅酸鈉在過濾系統(tǒng)析出。當(dāng)磷酸中存在溶解態(tài)的鋁時，就會與硅發(fā)生相互競爭氟的

9、反應(yīng)：32362224xxAlSiFH OAlFSiOH過濾系統(tǒng)結(jié)垢的基本原理和處理方式過濾系統(tǒng)結(jié)垢的基本原理和處理方式n因此，當(dāng)磷酸中存在高含量的溶解態(tài)鋁時，就會牢固地與氟結(jié)合在一起形成多種形態(tài)的A1Fx3-x配位離子( x=1、2)，使SiF62-減少，從而使氟硅酸鉀（納）的溶解度增加。 過濾系統(tǒng)結(jié)垢的基本原理和處理方式過濾系統(tǒng)結(jié)垢的基本原理和處理方式n濕法磷酸過濾系統(tǒng)中氟硅酸鉀(鈉)垢的形成，實質(zhì)上就是發(fā)生在固液界面處及溶液主體的非均相成結(jié)晶過程，可認(rèn)為是由以下兩個反應(yīng)鏈組成：n溶液達(dá)到過飽和在設(shè)備及管壁上產(chǎn)生晶核晶體生長形成結(jié)垢；n 溶液達(dá)到過飽和溶液主體中生成晶核晶體長大聚集并進(jìn)而沉

10、積于設(shè)備和管壁表面形成結(jié)垢。 過濾系統(tǒng)結(jié)垢的基本原理和處理方式過濾系統(tǒng)結(jié)垢的基本原理和處理方式n當(dāng)加入有機(jī)膦酸、聚羧酸(鹽)型阻垢分散劑后，有機(jī)膦酸能吸附于晶體表面的活性生長點處，抑制其生長，對第反應(yīng)鏈的抑制作用較為明顯。n聚羧酸(鹽)型阻垢分散劑則一方面通過分散微晶，使其難于聚集，同時還可阻止晶粒在過濾設(shè)備和管線表面沉積及減弱沉積物與接觸面的附著力，因而能有效抑制按第 反應(yīng)鏈形成的結(jié)垢。 過濾系統(tǒng)結(jié)垢的基本原理和處理方式過濾系統(tǒng)結(jié)垢的基本原理和處理方式n減緩過濾系統(tǒng)結(jié)垢的措施n1、購買質(zhì)量符合要求的磷礦購買質(zhì)量符合要求的磷礦 n2、提高工藝指標(biāo)的合格率、提高工藝指標(biāo)的合格率n3、設(shè)備問題的解

11、決、設(shè)備問題的解決n4、減小過濾料漿的溫度、減小過濾料漿的溫度n5、添加晶種以消除氟硅酸鉀鈉過飽和度；、添加晶種以消除氟硅酸鉀鈉過飽和度；n6、采用添加劑；、采用添加劑；n7、定期清理清洗、定期清理清洗過濾系統(tǒng)結(jié)垢的基本原理和處理方式過濾系統(tǒng)結(jié)垢的基本原理和處理方式n總之，過濾系統(tǒng)結(jié)垢堵塞是不可避免的，但是，采用品位高、雜質(zhì)含量低的磷礦為原料，嚴(yán)格控制萃取槽工藝指標(biāo)，加強(qiáng)過濾系統(tǒng)操作管理，搞好設(shè)備維護(hù)，可以降低結(jié)垢速率，減少堵塞，增加有效生產(chǎn)時間，提高產(chǎn)量。影響過濾操作的因素影響過濾操作的因素n1、料漿中的含固量、料漿中的含固量n2、結(jié)晶的質(zhì)量、結(jié)晶的質(zhì)量n3、粘度和過濾溫度的影響、粘度和過濾溫度的影響n4、適當(dāng)?shù)臑V餅厚度、適當(dāng)?shù)臑V餅厚度n5、調(diào)節(jié)洗滌分布器的位置、調(diào)節(jié)洗滌分布器