磷酸过滤工序

1、过滤n过滤是将悬浮液中固体和液体两相分离的常用方法，固液混合物经过过滤以后，可以获得清净的液体和固体产品。n过滤操作时利用重力或人为造成压差，使悬浮液通过某种多孔性过滤介质，悬浮液中固体颗粒被截留，液体则穿过介质流出的操作。过滤的基本原理n滤饼过滤n起初固体颗粒被过滤介质阻拦，但仍有部分穿滤到滤液中；n部分颗粒由于架桥现象，将滤布阻塞，并防止穿滤；n随着被阻拦固体颗粒的增多，形成滤饼；过滤的基本原理n深层过滤n在深层过滤中，固体颗粒并不形成滤饼，而是沉积于较厚的过滤介质内部。 n在惯性和扩散作用下，进入通道的固体颗粒趋向通道壁面并藉静电与表面力附着其上。 过滤的基本原理n过滤介质n1、织物介质

2、、织物介质n2、多孔性固体介质、多孔性固体介质n3、堆积介质、堆积介质n过滤介质的选择要根据悬浮液中固体颗过滤介质的选择要根据悬浮液中固体颗粒的含量及粒度范围，介质所能承受的粒的含量及粒度范围，介质所能承受的温度和它的化学稳定性、机械强度等因温度和它的化学稳定性、机械强度等因素来考虑。素来考虑。过滤的基本原理n滤饼的洗涤n某些过滤过程需要回收滤饼中残留的滤液或除去滤饼中的可溶性盐，则在过滤过程结束时用清水或其他液体通过滤饼流动，带走残留于滤饼中的液体，这种操作称为洗涤。 过滤的基本原理n图中曲线的ab段表示洗出液基本上是滤液，它所含的溶质浓度几乎未被洗涤液所稀释。 n曲线的bc段，洗出液中溶质

3、浓度急骤下降。 过滤的基本原理n曲线的cd段是滤饼中的溶质逐步被洗涤液沥取带出的阶段，洗出液中溶质浓度很低。 n因此，洗涤终止时的溶质浓度应从经济角度加以确定。过滤的基本原理n在湿法磷酸生产中，由于滤饼中含有磷酸母液，因此需要通过洗涤滤饼来对残留的磷进行回收，并希望洗涤效率能达到99%以上，以尽可能的减少磷的损失。但为了减少后续浓缩工序的能量损耗，工艺过程允许加入的洗涤水量不多，所以在对滤饼洗涤的过程中，常使用多次逆流洗涤法，即新来的循环水，依次通过三段、二段、一段，三个洗涤阶段（以三段洗涤为例），从而获得最好的洗涤效果。过滤的基本原理n理想洗涤n理想的洗涤是加入的洗涤水像一个活塞一样将滤饼中

4、的磷酸全部置换出来而不与酸混合。 n理想洗涤所用的洗涤水体积只要与滤饼中的磷酸体积相等即可 。过滤的基本原理n理想洗涤不可能实现，因为n（1）在界面接触处，磷酸和水有某种程度的混合；n（2）粘附在固体表面的酸膜是难以洗涤的；n（3）由于滤饼产生裂缝(龟裂)，洗涤水走短路通过滤饼。过滤的基本原理n过滤过程的特点n过滤开始时，滤饼没有形成，过滤速度较快，但有部分固体会穿滤；n随着过滤的进行，滤饼厚度增加，过滤速度下降；n过滤是一个非定态的过程。过滤的基本原理n则过滤速率可以定义为单位时间、单位过滤面积所获得的滤液量：过滤的基本原理n在恒定压差下过滤，由于滤饼不断增厚，过滤速度必定会随过滤时间的延续

5、而降低，即q随时间的增加速率逐步趋于缓慢。对于滤饼的洗涤过程，由于滤饼厚度不在增加，因此洗涤速率为一常数。过滤系统结垢的基本原理和处理方式过滤系统结垢的基本原理和处理方式n滤布堵塞的原理n1、萃取工艺控制不好，会产生细小的硫酸钙接近，细小的硫酸钙结晶容易渗透到滤布内，堵塞滤布 。n2、磷矿中的酸不溶物也会导致滤布的堵塞。n3、当磷矿中铁和铝含量较高时，过滤过程中会生成水氟钙钇矾，堵塞滤布； 过滤系统结垢的基本原理和处理方式过滤系统结垢的基本原理和处理方式n过滤管道系统的结垢n磷矿中含有一定量的氟、二氧化硅和碱金属；n磷矿酸解过程会产生一定量的氟硅酸；n氟硅酸和碱金属离子结合生成氟硅酸钠和氟硅酸

6、钾沉淀。过滤系统结垢的基本原理和处理方式过滤系统结垢的基本原理和处理方式过滤系统结垢的基本原理和处理方式过滤系统结垢的基本原理和处理方式n当磷酸溶液在真空下过滤时，磷酸表面压力下降，磷酸中大量的水分蒸发，使磷酸的温度骤降，使氟硅酸盐浓度达到过饱和而沉淀，与穿滤的细小石膏晶体和分散性泥质一起形成结垢紧密的垢物，附着在管道壁上。 过滤系统结垢的基本原理和处理方式过滤系统结垢的基本原理和处理方式n结垢的速率主要与矿中钾、钠的含量和分散性泥质的含量有关，其中钾、钠含量越高，结垢的速率就越快，细小的石膏晶体越多，结垢的速度越快。过滤系统结垢的基本原理和处理方式过滤系统结垢的基本原理和处理方式n不同材质的

7、管道，结垢速度也不相同。不锈钢管散热快。保温效果差结垢快；而衬胶、衬塑管结垢较慢。另外，管线长，弯头、阀门多，将使阻力增大。滤液流动时间越长，温度降得越低，结垢速度就会越快。过滤系统结垢的基本原理和处理方式过滤系统结垢的基本原理和处理方式n由于过滤系统中氟硅酸钾(钠)的析出，主要是由于过滤过程中磷酸液相温度下降，使过饱和度增大所致，控制酸解槽中氟硅酸钾(钠)的过饱和度，就可加速它们在酸解槽内提前析出或抑制它们在整个过滤过程中析出。过滤系统结垢的基本原理和处理方式过滤系统结垢的基本原理和处理方式n1、加速氟硅酸钾、加速氟硅酸钾(钠钠)在酸解槽内提前析出在酸解槽内提前析出n根据溶度积原则，设法提高

8、酸解槽中氟硅酸钾(钠)过饱和度 ，使之大于1，则可在酸解槽内析出氟硅酸钾(钠)沉淀，减少在过滤系统的析出量。由反应式2-2可知，在酸解槽内添加适量的SiO2或SiF4，可增加SiF62-浓度和过饱和度 ，促使氟硅酸钾(钠)在酸解槽中提前析出。226262HFSiOH SiFH O过滤系统结垢的基本原理和处理方式过滤系统结垢的基本原理和处理方式n2、抑制氟硅酸钾、抑制氟硅酸钾(钠钠)在湿法磷酸生产过在湿法磷酸生产过程中析出程中析出n根据溶度积原则，设法降低酸解槽中氟硅酸钾(钠)过饱和度 ，使其远远小于1，从而控制氟硅酸钾、氟硅酸钠在过滤系统析出。当磷酸中存在溶解态的铝时，就会与硅发生相互竞争氟的

9、反应：32362224xxAlSiFH OAlFSiOH过滤系统结垢的基本原理和处理方式过滤系统结垢的基本原理和处理方式n因此，当磷酸中存在高含量的溶解态铝时，就会牢固地与氟结合在一起形成多种形态的A1Fx3-x配位离子( x=1、2)，使SiF62-减少，从而使氟硅酸钾（纳）的溶解度增加。 过滤系统结垢的基本原理和处理方式过滤系统结垢的基本原理和处理方式n湿法磷酸过滤系统中氟硅酸钾(钠)垢的形成，实质上就是发生在固液界面处及溶液主体的非均相成结晶过程，可认为是由以下两个反应链组成：n溶液达到过饱和在设备及管壁上产生晶核晶体生长形成结垢；n 溶液达到过饱和溶液主体中生成晶核晶体长大聚集并进而沉

10、积于设备和管壁表面形成结垢。 过滤系统结垢的基本原理和处理方式过滤系统结垢的基本原理和处理方式n当加入有机膦酸、聚羧酸(盐)型阻垢分散剂后，有机膦酸能吸附于晶体表面的活性生长点处，抑制其生长，对第反应链的抑制作用较为明显。n聚羧酸(盐)型阻垢分散剂则一方面通过分散微晶，使其难于聚集，同时还可阻止晶粒在过滤设备和管线表面沉积及减弱沉积物与接触面的附着力，因而能有效抑制按第 反应链形成的结垢。 过滤系统结垢的基本原理和处理方式过滤系统结垢的基本原理和处理方式n减缓过滤系统结垢的措施n1、购买质量符合要求的磷矿购买质量符合要求的磷矿 n2、提高工艺指标的合格率、提高工艺指标的合格率n3、设备问题的解

11、决、设备问题的解决n4、减小过滤料浆的温度、减小过滤料浆的温度n5、添加晶种以消除氟硅酸钾钠过饱和度；、添加晶种以消除氟硅酸钾钠过饱和度；n6、采用添加剂；、采用添加剂；n7、定期清理清洗、定期清理清洗过滤系统结垢的基本原理和处理方式过滤系统结垢的基本原理和处理方式n总之，过滤系统结垢堵塞是不可避免的，但是，采用品位高、杂质含量低的磷矿为原料，严格控制萃取槽工艺指标，加强过滤系统操作管理，搞好设备维护，可以降低结垢速率，减少堵塞，增加有效生产时间，提高产量。影响过滤操作的因素影响过滤操作的因素n1、料浆中的含固量、料浆中的含固量n2、结晶的质量、结晶的质量n3、粘度和过滤温度的影响、粘度和过滤温度的影响n4、适当的滤饼厚度、适当的滤饼厚度n5、调节洗涤分布器的位置、调节洗涤分布器