CN101439850A - 用硫酸氢铵分解磷矿生产硫磷铵的方法 - Google Patents

用硫酸氢铵分解磷矿生产硫磷铵的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用硫酸氢铵分解磷矿生产硫磷铵的方法，涉及用磷矿通过复分解制备的肥料。本方法包括第一步将硫酸铵连续加入热解器用热炉气进行热解，第二步，将磷矿粉、硫酸氢铵及返酸加入萃取槽，在搅拌下进行两次萃取，第三步，将上一步的滤液用氨气中和，第四步，浓缩、干燥，第五步 复分解；第六步 蒸发结晶等工序。本发明方法不消耗硫资源，硫酸氢铵是采用将生产过程中的磷石膏转化生成硫酸铵再经热解而得，可利用现有磷铵生产装置生产硫磷铵；产品的氮∶磷比接近1∶1，农艺性能好，可直接用于大多数农作物，也可用于复混肥生产。本方法为硫资源缺乏地区利用磷矿资源开辟了一条能生产肥料产品、具有良好经济效益和环保效益的工艺路线。

Description

用硫酸氢铵分解磷矿生产硫磷铵的方法
技术领域
本发明涉及磷肥，进一步来说，涉及用磷矿通过复分解制备的肥料，具体来说，属于用硫酸氢铵分解磷矿生产硫磷铵肥料的方法。
背景技术
目前世界上磷肥的生产绝大多数都是由湿法磷酸加工的，而每生产1吨湿法磷酸(P2O5)要消耗约2.75吨硫酸，并产生近5吨磷石膏，其利用难度较大，堆存则需占用大量场地，增加对环境污染的风险。
近年来，由于石油、矿产等资源类产品涨势惊人，近期虽有所回落，但从中、长期看，资源类产品将维持上升态势。中国属缺硫国家，硫资源需大量进口，由于受磷肥工业迅速发展及环境压力的影响，近期磷肥生产配套新建硫酸装置均是硫磺制酸，引发国际市场硫磺价格大涨，从2005年的60～90美元/吨上升到2008年的775美元/吨，国内市场最高价一度高达6000元/吨，相应的硫酸价格达2000元/吨，这使磷肥生产成本大幅度增长。因此，不耗或少耗硫酸的磷肥生产工艺将会越来越受重视。
国内安徽采石化肥厂和四川德阳化肥厂曾生产过硫磷铵，其生产工艺基本还是典型的磷铵生产工艺，只不过是将湿法磷酸产生的磷石膏转化成硫铵添加到磷铵中，并没有起到节省硫酸的效果。迄今为止，尚无用硫酸氢铵分解磷矿生产硫磷铵肥料的报道。
发明内容
本发明的目的就是提供一种硫酸氢铵分解磷矿生产硫磷铵的方法，它不消耗硫资源，就能将磷矿转化为含有氮、磷、硫等营养元素的肥料。
为达到上述发明目的，发明人经过试验研究，探索出以下的工艺路线：
第一步，热解
将硫酸铵连续加入热解器，在热解器内用热炉气进行热解：
(NH4)2SO4→NH4HSO4+NH3
热解过程产生的氨气用于碳铵液制备；热解得到的硫酸氢铵用萃取洗液溶解后加入萃取槽；
第二步，萃取
将磷矿粉、硫酸氢铵总量的60％及返酸加入第一萃取槽，在搅拌下进行一次萃取：
Ca5F(PO4)3+10NH4HSO4→5CaSO4·2H2O+5(NH4)2SO4+3H3PO4+HF↑将反应生成的料浆流入第二萃取槽；
将硫酸氢铵总量的40％加入第二萃取槽，在搅拌下进行二次萃取，将反应生成的二水石膏滤出，用清水洗涤，滤液作送去中和工序，洗液返回第一萃取槽；
第三步，中和
将上一步的滤液用氨气中和：
5(NH4)2SO4+3H3PO4+3NH3→5(NH4)2SO4+3NH4H2PO4
第四步，浓缩、干燥
将上一步的中和液进行蒸发浓缩，喷雾干燥或喷浆造粒即可制得硫磷铵肥料，也可加入钾盐以制取氮磷钾三元复合肥；
第五步 复分解
将第二步滤出的二水石膏按常规工艺用碳铵进行复分解：
CaSO4·2H2O+(NH4)2CO4→(NH4)2SO4+CaCO2+2H2O
将碳酸钙滤出，烘干后用作复合肥料的填料，也可作水泥生产原料；硫酸铵滤液送去蒸发结晶；
第六步蒸发结晶
将上一步滤液送入常规双效蒸发器进行蒸发浓缩，然后送入结晶器进行冷却结晶，得到硫酸铵晶浆；最后将硫酸铵晶浆用离心机分离得到硫酸铵。
上述工艺的第一步中，所用硫酸铵的热解是常规的热解方法。
上述工艺的第二步中，所述第一次萃取时间为1～6h，第二次萃取时间为1～6h；所述硫酸氢铵总量的60％～80％加入第一萃取槽，硫酸氢铵总量的20％～40％加入第二萃取槽。
上述工艺的第三步中，所述中和过程至pH4～5为止。
上述工艺的第六步中，所述蒸发浓缩过程至其硫酸铵质量分数达到60％～70％为止。
本发明提供的方法，有以下优点：①不消耗硫资源，硫酸氢铵是采用将生产过程中的磷石膏转化生成硫酸铵再经热解得到的，硫酸铵热解温度仅300～500℃，能耗不高；②除硫酸铵热解部分需开发新工艺、装备外，其余工艺技术装备大部分采用现有成熟技术，其开发难度小，成功率高；③采用两段分解，控制萃取温度50℃～85℃，使萃取过程中石膏结晶较好，易过滤、洗涤；④生产过程排出的废碳酸钙渣可用于水泥生产，对环境影响小；⑤其主要生产工艺流程及工艺设备与现有磷铵生产装置相同，只需增加磷石膏复分解制硫铵及硫铵热解工序即可利用现有磷铵生产装置生产硫磷铵；⑥产品的氮∶磷比接近1∶1，农艺性能好。产品PH值可控制在3～7，可直接用于大多数农作物，也可用于复混肥生产，产品不吸潮，复配工艺性好。本方法为硫资源缺乏地区利用磷矿资源开辟了一条能生产肥料产品、具有良好经济效益和环保效益的工艺路线。
附图说明
附图为本发明工艺的流程示意图。
具体实施方式
实施例：采用产自贵州瓮安的磷精矿粉为原料，其组成为：
瓮安磷精矿粉组成    ％
 
项目 P2O5 CaO MgO Fe2O3 Al2O3 F AI 灼失
％ 34.67 49.37 1.47 0.48 0.79 3.01 5.0 3.8
采用的硫酸氢铵组成为：SO366.1％，NH318.18％。
将磷精矿粉1000g，返酸4300g，硫酸氢铵1200g加入第一萃取槽，保持温度65℃～75℃，停留时间3小时，反应的料浆进入第二萃取槽，加入800g硫酸氢铵，保持温度60℃～70℃，停留时间3小时，用真空过滤机将液、固相分离。滤液送去中和槽用氨中和，中和料浆经蒸发、干燥后得组分大致为18-16-0的硫磷铵产品。
萃取滤液组成             ％
 
项目 NH3 P2O5 CaO MgO Fe2O3 Al2O3 F SO4
％ 7.51 6.94 0.13 0.02 0.10 0.04 0.61 21.95
萃取磷石膏组成              ％
 
项目 P2O5 CaO MgO Fe2O3 Al2O3 SO4 F
％ 1.14 21.85 0.44 1.15 0.16 35.12 0.05
洗液(返酸)加入第一萃取槽；将二水石膏滤出用碳铵进行复分解，将石膏转化为硫酸铵和碳酸钙，分离碳酸钙后得到约40％浓度的硫酸铵，浓缩、热解得到硫酸氢铵返回萃取系统用于分解磷矿粉。

Claims (4)

1一种用硫酸氢铵分解磷矿生产硫磷铵的方法，其特征包括：
第一步，热解
将硫酸铵连续加入热解器，使用常规的热解方法在热解器内用热炉气进行热解；热解过程产生的氨气用于碳铵液制备；热解得到的硫酸氢铵用萃取洗液溶解后加入萃取槽；
第二步，萃取
将磷矿粉、硫酸氢铵总量的60％及返酸加入第一萃取槽，在搅拌下进行一次萃取，然后将反应生成的料浆流入第二萃取槽，将硫酸氢铵总量的40％加入第二萃取槽，在搅拌下进行二次萃取，将反应生成的二水石膏滤出，用清水洗涤，滤液作送去中和工序，洗液返回第一萃取槽；
第三步，中和
将上一步的滤液用氨气中和；
第四步，浓缩、干燥
将上一步的中和液进行蒸发浓缩，喷雾干燥或喷浆造粒即可制得硫磷铵肥料，也可加入钾盐以制取氮磷钾三元复合肥；
第五步  复分解
将第二步滤出的二水石膏按常规工艺用碳铵进行复分解；然后将碳酸钙滤出，烘干后用作复合肥料的填料，也可作水泥生产原料；硫酸铵滤液送去蒸发结晶；
第六步  蒸发结晶
将上一步滤液送入常规双效蒸发器进行蒸发浓缩，然后送入结晶器进行冷却结晶，得到硫酸铵晶浆；最后将硫酸铵晶浆用离心机分离得到硫酸铵。
2如权利要求1所述的方法，其特征在于所述工艺的第二步中，所述第一次萃取时间为1～6h，第二次萃取时间为1～6h；温度50℃～85℃；硫酸氢铵总量的60％～80％加入第一萃取槽，硫酸氢铵总量的20％～40％加入第二萃取槽。
3如权利要求1所述的方法，其特征在于所述工艺的第三步中，所述中和过程至pH4～5为止。
4如权利要求1所述的方法，其特征在于所述工艺的的第六步中，所述蒸发浓缩过程至其硫酸铵质量分数达到60％～70％为止。
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