磷酸過(guò)濾工序

1、過(guò)濾n過(guò)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(guò)過(guò)濾以后，可以獲得清凈的液體和固體產(chǎn)品。n過(guò)濾操作時(shí)利用重力或人為造成壓差，使懸浮液通過(guò)某種多孔性過(guò)濾介質(zhì)，懸浮液中固體顆粒被截留，液體則穿過(guò)介質(zhì)流出的操作。過(guò)濾的基本原理n濾餅過(guò)濾n起初固體顆粒被過(guò)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(guò)濾的基本原理n深層過(guò)濾n在深層過(guò)濾中，固體顆粒并不形成濾餅，而是沉積于較厚的過(guò)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(guò)濾的基本原理n過(guò)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(guò)濾介質(zhì)的選擇要根據(jù)懸浮液中固體顆過(guò)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(lái)考慮。素來(lái)考慮。過(guò)濾的基本原理n濾餅的洗滌n某些過(guò)濾過(guò)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(guò)濾過(guò)程結(jié)束時(shí)用清水或其他液體通過(guò)濾餅流動(dòng)，帶走殘留于濾餅中的液體，這種操作稱為洗滌。 過(guò)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(guò)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(shí)的溶質(zhì)濃度應(yīng)從經(jīng)濟(jì)角度加以確定。過(guò)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(guò)洗滌濾餅來(lái)對(duì)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(guò)程允許加入的洗滌水量不多，所以在對(duì)濾餅洗滌的過(guò)程中，常使用多次逆流洗滌法，即新來(lái)的循環(huán)水，依次通過(guò)三段、二段、一段，三個(gè)洗滌階段（以三段洗滌為例），從而獲得最好的洗滌效果。過(guò)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(gè)活塞一樣將濾餅中

4、的磷酸全部置換出來(lái)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(guò)濾的基本原理n理想洗滌不可能實(shí)現(xiàn)，因?yàn)閚（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(guò)濾餅。過(guò)濾的基本原理n過(guò)濾過(guò)程的特點(diǎn)n過(guò)濾開始時(shí)，濾餅沒(méi)有形成，過(guò)濾速度較快，但有部分固體會(huì)穿濾；n隨著過(guò)濾的進(jìn)行，濾餅厚度增加，過(guò)濾速度下降；n過(guò)濾是一個(gè)非定態(tài)的過(guò)程。過(guò)濾的基本原理n則過(guò)濾速率可以定義為單位時(shí)間、單位過(guò)濾面積所獲得的濾液量：過(guò)濾的基本原理n在恒定壓差下過(guò)濾，由于濾餅不斷增厚，過(guò)濾速度必定會(huì)隨過(guò)濾時(shí)間的延續(xù)

5、而降低，即q隨時(shí)間的增加速率逐步趨于緩慢。對(duì)于濾餅的洗滌過(guò)程，由于濾餅厚度不在增加，因此洗滌速率為一常數(shù)。過(guò)濾系統(tǒng)結(jié)垢的基本原理和處理方式過(guò)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(huì)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(huì)導(dǎo)致濾布的堵塞。n3、當(dāng)磷礦中鐵和鋁含量較高時(shí)，過(guò)濾過(guò)程中會(huì)生成水氟鈣釔礬，堵塞濾布； 過(guò)濾系統(tǒng)結(jié)垢的基本原理和處理方式過(guò)濾系統(tǒng)結(jié)垢的基本原理和處理方式n過(guò)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(guò)程會(huì)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(guò)濾系統(tǒng)結(jié)垢的基本原理和處理方式過(guò)濾系統(tǒng)結(jié)垢的基本原理和處理方式過(guò)濾系統(tǒng)結(jié)垢的基本原理和處理方式過(guò)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(guò)濾時(shí)，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(guò)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(guò)濾系統(tǒng)結(jié)垢的基本原理和處理方式過(guò)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(guò)濾系統(tǒng)結(jié)垢的基本原理和處理方式過(guò)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(zhǎng)，彎頭、閥門多，將使阻力增大。濾液流動(dòng)時(shí)間越長(zhǎng)，溫度降得越低，結(jié)垢速度就會(huì)越快。過(guò)濾系統(tǒng)結(jié)垢的基本原理和處理方式過(guò)濾系統(tǒng)結(jié)垢的基本原理和處理方式n由于過(guò)濾系統(tǒng)中氟硅酸鉀(鈉)的析出，主要是由于過(guò)濾過(guò)程中磷酸液相溫度下降，使過(guò)飽和度增大所致，控制酸解槽中氟硅酸鉀(鈉)的過(guò)飽和度，就可加速它們?cè)谒峤獠蹆?nèi)提前析出或抑制它們?cè)谡麄€(gè)過(guò)濾過(guò)程中析出。過(guò)濾系統(tǒng)結(jié)垢的基本原理和處理方式過(guò)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(guò)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(guò)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(guò)飽和度 ，促使氟硅酸鉀(鈉)在酸解槽中提前析出。226262HFSiOH SiFH O過(guò)濾系統(tǒng)結(jié)垢的基本原理和處理方式過(guò)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(guò)在濕法磷酸生產(chǎn)過(guò)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(guò)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(guò)濾系統(tǒng)析出。當(dāng)磷酸中存在溶解態(tài)的鋁時(shí)，就會(huì)與硅發(fā)生相互競(jìng)爭(zhēng)氟的

9、反應(yīng)：32362224xxAlSiFH OAlFSiOH過(guò)濾系統(tǒng)結(jié)垢的基本原理和處理方式過(guò)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(shí)，就會(huì)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(guò)濾系統(tǒng)結(jié)垢的基本原理和處理方式過(guò)濾系統(tǒng)結(jié)垢的基本原理和處理方式n濕法磷酸過(guò)濾系統(tǒng)中氟硅酸鉀(鈉)垢的形成，實(shí)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(guò)程，可認(rèn)為是由以下兩個(gè)反應(yīng)鏈組成：n溶液達(dá)到過(guò)飽和在設(shè)備及管壁上產(chǎn)生晶核晶體生長(zhǎng)形成結(jié)垢；n 溶液達(dá)到過(guò)飽和溶液主體中生成晶核晶體長(zhǎng)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(guò)濾系統(tǒng)結(jié)垢的基本原理和處理方式過(guò)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(zhǎng)點(diǎn)處，抑制其生長(zhǎng)，對(duì)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(guò)分散微晶，使其難于聚集，同時(shí)還可阻止晶粒在過(guò)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(guò)濾系統(tǒng)結(jié)垢的基本原理和處理方式過(guò)濾系統(tǒng)結(jié)垢的基本原理和處理方式n減緩過(guò)濾系統(tǒng)結(jié)垢的措施n1、購(gòu)買質(zhì)量符合要求的磷礦購(gòu)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(wèn)題的解

11、決、設(shè)備問(wèn)題的解決n4、減小過(guò)濾料漿的溫度、減小過(guò)濾料漿的溫度n5、添加晶種以消除氟硅酸鉀鈉過(guò)飽和度；、添加晶種以消除氟硅酸鉀鈉過(guò)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(guò)濾系統(tǒng)結(jié)垢的基本原理和處理方式過(guò)濾系統(tǒng)結(jié)垢的基本原理和處理方式n總之，過(guò)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(guò)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(shí)間，提高產(chǎn)量。影響過(guò)濾操作的因素影響過(guò)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(guò)濾溫度的影響、粘度和過(guò)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