CN101439866B

CN101439866B - 用硫酸氢铵和硝酸分解磷矿生产硝磷铵的方法

Info

Publication number: CN101439866B
Application number: CN2008100690603A
Authority: CN
Inventors: 顾春光
Original assignee: GUIZHOU PROVINCIAL INST OF CHEMICAL TECHNOLOGY
Current assignee: GUIZHOU PROVINCIAL INST OF CHEMICAL TECHNOLOGY
Priority date: 2008-12-24
Filing date: 2008-12-24
Publication date: 2011-04-13
Anticipated expiration: 2028-12-24
Also published as: CN101439866A

Abstract

本发明公开了一种用硫酸氢铵和硝酸分解磷矿生产硝磷铵的方法，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、硫酸氢铵及硝酸酸解洗液加入酸解槽，在搅拌下进行酸解；第三步，将上一步的滤液用热解过程产生的氨气中和；第四步，浓缩、干燥，喷雾干燥或喷浆造粒即可制得磷肥；第五步复分解，回收硫酸铵；第六步蒸发结晶等工序。本发明不耗硫资源，硝酸消耗仅相当于常规硝酸磷肥工艺的1/2；产品的氮∶磷比接近1∶1，且含有约1/3的硝态氮，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磷肥产品的工艺路线。

Description

用硫酸氢铵和硝酸分解磷矿生产硝磷铵的方法

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，属于用硫酸氢铵和硝酸分解磷矿生产硝磷铵肥料的方法。

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(以P₂O₅计)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，磷石膏堆存则需占用大量场地，增加对环境污染的风险。而目前世界上不用硫酸生产磷肥的成熟工艺一个是钙镁磷肥的热法工艺，另一个是用硝酸分解磷矿的硝酸磷肥工艺。钙镁磷肥的热法工艺主要问题是养分含量低，不适合长途运输，另一问题是养分为枸溶性磷，肥效较慢且不适用于碱性土壤，因此钙镁磷肥生产有萎缩之势；而硝酸磷肥工艺问题是产品氮磷比为2∶1，对大多农作物不太适用，需二次加工，加之产品含磷低，不适合长途运输；同时，配套的合成氨、硝酸装置投资大，技术要求高使其发展受到一定限制。

硫酸主要是依靠硫磺生产的。我国硫资源相对缺乏，需大量进口。因此，不耗或少耗硫酸的磷肥生产工艺将会越来越受重视。迄今为止，尚未见到采用硫酸氢铵和磷肥分解磷矿生产磷肥的报道。

发明内容

本发明的目的就是提供用硫酸氢铵和硝酸分解磷矿生产硝磷铵的方法，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：

5(NH₄)₂SO₄→5NH₄HSO₄+5NH₃

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酸解洗液溶解后加入酸解槽；

第二步，酸解

将磷矿粉、硫酸氢铵及硝酸酸解洗液加入酸解槽，在搅拌下进行酸解：

Ca₅F(PO₄)₃+5NH₄HSO₄+5HNO₃→5CaSO₄·2H₂O+5NH₄NO₃+3H₃PO₄

将反应生成的二水石膏滤出，滤液送去中和；

第三步，中和

5NH₄NO₃+3H₃PO₄+3NH₃→5NH₄NO₃+3NH₄H₂PO₄

将上一步的滤液用热解过程产生的氨气中和；

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大致组成为(22-20-0)的硝酸磷肥，也可加入钾盐以制取三元复合肥；也可用溶剂萃取分离，制取硝酸铵和磷酸。

第五步复分解

将第二步滤出的二水石膏用碳酸铵进行复分解：

5CaSO₄·2H₂O+5(NH₄)₂CO₄→5(NH₄)₂SO₄+5CaCO₂+10H₂O

将碳酸钙滤出，烘干后用作水泥生产原料，也可作复合肥料的填料；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；最后将硫铵晶浆用离心机分离得到硫酸铵。硫酸铵返回热解工序。

上述工艺的第一步中，硫酸铵的热解是常规的热解方法。

上述工艺的第二步中，所述硝酸质量分数为58％，酸解时间为1～8h。

上述工艺的第三步中，所述中和过程至pH4～7为止。

上述工艺的第五步中，所述碳酸铵为市售工业产品。

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；所述蒸发浓缩、结晶冷却的工艺是常规工艺。

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硝酸消耗仅相当于常规硝酸磷肥工艺的1/2，可节省投资；③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；④由于酸解用硝酸少，因此酸解过程中基本上没有NO_X气体逸出，尾气处理工艺简单易达标；此外，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产品的氮∶磷比接近1∶1，且含有约1/3的硝态氮，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，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

附图为本发明方法的流程示意图。

具体实施方式

实施例1：采用产自贵州瓮安的磷精矿粉为原料。

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％。

将瓮安磷精矿粉100g、58.3％硝酸100g、硫酸氢铵100g和返酸250g加入萃取槽，保持温度60℃～80℃，停留时间4小时，反应的料浆用真空过滤机将液、固相分离。磷矿分解率96.5％，滤液用氨中和，中和料浆经蒸干后得组分为23.1-20.1-0(复合肥氮磷钾的比例)的硝磷铵肥料产品；

酸解液组成％

项目	N	P₂O₅	CaO	MgO	Fe₂O₃	Al₂O₃	F	SO₄
									％	9.09	12.21	0.33	0.07	0.19	0.16	1.24	4.21

酸解渣组成％

项目	P₂O₅	CaO	MgO	Fe₂O₃	Al₂O₃	SO₄	F
								％	0.27	19.5	1.55	0.17	0.13	34.82	0.04

实施例2：采用产自贵州织金磷矿粉为原料。

织金磷矿粉组成％

项目	P₂O₅	CaO	MgO	Fe₂O₃	Al₂O₃	F	AI	灼失
									％	27.77	40.68	3.32	3.17	2.26	3.15	15.44	5.34

试验用硫酸氢铵组成：SO₃66.1％ NH₃18.18％

将织金磷矿粉100g、58.3％硝酸120g、硫酸氢铵100g和返酸300g加入萃取槽1，保持温度60℃～80℃，停留时间4小时，反应的料浆用真空过滤机将液、固相分离。磷矿分解率97.5％，滤液用氨中和，中和料浆经蒸干后得组分为20.3-18.0-0的硝磷铵肥料产品；

酸解液组成％

项目	N	P₂O₅	CaO	MgO	Fe₂O₃	Al₂O₃	F	SO₄
									％	8.83	6.48	0.15	0.07	0.32	0.42	0.68	2.23

酸解渣组成％

项目	P₂O₅	CaO	MgO	Fe₂O₃	Al₂O₃	SO₄	F
								％	0.39	15.85	0.93	0..24	0.10	27.6	0.05

Claims

1.一种用硫酸氢铵和硝酸分解磷矿生产硝磷铵的方法，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酸解槽；

第二步，酸解

将磷矿粉、硫酸氢铵及硝酸酸解洗液加入酸解槽，在搅拌下进行酸解，之后将反应生成的二水石膏滤出，滤液送去中和；

第三步，中和

将上一步的滤液用热解过程产生的氨气中和；

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制得组成为氮-磷-钾为22-20-0的硝磷铵；

第五步复分解

将第二步滤出的二水石膏用市售的商品碳酸铵进行复分解；之后将碳酸钙滤出，烘干后用作水泥生产原料，或者作复合肥料的填料；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用常规方法进行蒸发浓缩，然后送入结晶器进行冷却结晶，得到硫酸铵晶浆；最后将硫铵晶浆用离心机分离得到硫酸铵，硫酸铵返回热解工序。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于第二步中所述酸解时间为1～8h。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于第三步中所述中和过程至pH4～7为止。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于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。