CN101525256B - 一种低氯磷钾肥及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种低氯磷钾肥及其制备方法，特别涉及一种由氯化钾、磷矿粉和石英砂熔融烧结制备低氯磷钾肥的方法，属于磷钾复合肥的生产领域。本发明为由氯化钾、磷矿粉、石英砂或硅藻土、不溶性含钾岩矿、硼酐为原料，以燃煤、重油或天然气为燃料，或以电炉为高温热量来源，在水蒸气气氛中熔融烧结生产磷钾肥的方法。该反应在高炉、平炉或电炉中进行，熔融温度800～1600℃。本发明方法由氯化钾和磷矿粉直接生产磷钾肥，流程简化，且制得的磷钾肥总养分高，氯含量低，可用于忌氯作物；且同时含磷钾两种作物必须的大量元素，K20％含量在10％～18％，P2O5％含量在15％～30％，氯根含量低于3％，总养分在30％～45％。

Description

一种低氯磷钾肥及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种低氯磷钾肥及其制备方法，特别涉及一种由氯化钾、磷矿粉和石英砂熔融烧结制备低氯磷钾肥的方法，属于磷钾复合肥的生产领域。
背景技术
传统的热法磷肥主要是钙镁磷肥，少量钙钠磷肥和脱氟磷肥。工艺特点为将磷矿粉，助熔剂和燃煤混合，通过斗提机送入高炉，平炉或电炉，形成1000～1500℃的高温熔体，熔体经水淬冷，磨碎，即为成品磷肥。根据原料及工艺不同，所得成品肥橘溶磷含量一般为12％～35％。
上述工艺方法制备流程较为复杂，且制得的磷肥养分比较单一，因此开发一种由氯化钾和磷矿粉直接生产磷钾肥的方法，使其流程更加简化，所得肥料总养分高，氯含量低，同时含磷钾两种作物必须的大量元素，成为本技术领域急需解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种低氯磷钾肥，其总养分高，氯含量低，可用于忌氯作物。
本发明的上述目的是通过以下技术方案实现的：
一种低氯磷钾肥，其成分包括(重量百分比)：K2O％含量为10％～18％，P2O5％含量为15％～30％，氯根含量低于3％，总养分为30％～45％。
本发明的另一目的是提供一种低氯磷钾肥的制备方法，直接由氯化钾和磷矿粉生产磷钾肥，简化了流程。
本发明的上述目的是通过以下技术方案实现的：
一种低氯磷钾肥的制备方法，包括如下步骤：
(1)将包括以下组成的原料混匀，得到混合物料：
1重量份磷矿粉；
0.3～0.5重量份氯化钾；
0.2～0.35重量份含二氧化硅矿物；
(2)将步骤(1)所得的混合物料由斗提机送入高温熔融反应器顶部，水蒸气和空气或富氧空气一同经热风炉预热后经鼓风机，从下部鼓入高温熔融反应器，高温熔融反应器温度控制在800～1600℃，混合物料在其中高温熔融反应，成高速沸腾翻滚状态，得到熔融态料浆；
(3)该熔融态料浆在高温熔融反应器内平均停留时间为3～12小时，出高温熔融反应器后，用冷水淬冷，得到易碎玻璃体；淬冷过程中产生的水蒸气进入热风炉中预热，与同时预热的空气或富氧空气一起从下部鼓入高温熔融反应器；高温熔融反应器尾气经热风炉燃烧，除去一氧化碳，氢气等可燃气体，再经洗涤系统吸收氯化氢和氟化氢等气体后，放空，洗涤液回收为盐酸或氢氟酸；
(4)步骤(3)所得的易碎玻璃体经粉碎机粉碎，包装，得到低氯磷钾肥。
一种优选技术方案，其特征在于：所述的含二氧化硅矿物为石英砂或硅藻土。
一种优选技术方案，其特征在于：步骤(1)所述的原料还包括0.2重量份以下的不溶性含钾岩矿或0.1重量份以下的硼酐。
一种优选技术方案，其特征在于：所述的不溶性含钾岩矿为明矾石、霞石、杂卤石、钾长石、含钾砂岩、正长岩、伊利石，绿豆岩、含钾磷块岩、富钾页岩、砂岩或富钾泥灰岩等。
一种优选技术方案，其特征在于：步骤(2)所述的高温熔融反应器为高炉、平炉或电炉。
一种优选技术方案，其特征在于：步骤(1)所述的原料还包括0.3～0.6重量份的燃煤或步骤(2)的高温熔融反应器中还加入0.3～0.6重量份的重油或者天然气，步骤(2)所述的高温熔融反应器为高炉或平炉。重油和天然气的加入为在高炉底部或平炉原料入口处加入，鼓风机作用是鼓入空气或富氧空气和水蒸气的混合物，为天然气和雾化燃油提供燃烧空气和熔融反应需要的水蒸气。
一种优选技术方案，其特征在于：步骤(2)所述的水蒸气的加入量为：水蒸气与磷矿粉的重量比为0.05～0.1∶1。
本发明中，高炉或平炉以燃煤、重油或天然气为燃料；使用电炉时，以电力为高温热量来源，在水蒸气气氛中熔融烧结生产磷钾肥。
本发明方法的主要生产原理为：
在高温熔融状态和水蒸气气氛下，二氧化硅和硼酐会促进氯化钾的高温水解，脱除氯根，同时生成硅酸钾，硼酸钾类含钾熔盐，进一步与磷矿粉反应，钾将磷矿粉中的钙原子取代，生成硅酸钙和磷酸钾钙。同时高温下磷矿粉在蒸汽气氛下脱氟，与二氧化硅反应，生成五氧化二磷，促进难溶磷转变为作物可吸收的有效磷。氯化钾作为钾的来源，磷矿粉作为磷的来源，含钾矿物主要作为助熔剂同时提供少部分钾元素，促进氯化钾的高温水解过程。二氧化硅作为酸酐，助熔剂和反应促进剂。少量硼酐能促进氯化钾的脱氯反应，降低熔点，促进水解，补充作物必须的微量硼元素。
主要化学反应有：
B2O3+2KCl+H2O→K2B2O4+2HCl
SiO2+2KCl+H2O→K2SiO3+2HCl
3Ca3(PO4)2·CaF2+B2O3+3K2B2O4+H2O→4CaB2O4+6CaKPO4+2HF
3Ca3(PO4)2·CaF2+SiO2+3K2SiO3+H2O→4CaSiO3+6CaKPO4+2HF
3Ca3(PO4)·CaF2+4SiO2+6KCl+4H2O→4CaSiO3+6CaKPO4+6HCl+2HF
2【3Ca3(PO4)2·CaF2】+SiO2+2H2O→6Ca3(PO4)2+Ca2SiO4+4HF
有益效果：
本发明所制备的低氯磷钾肥，具有如下几个突出的优点：
1、该发明是将磷矿高温分解与氯化钾高温水解脱氯相结合，二者反应互相耦合促进，同时降低了熔融点，制得的磷钾肥总养分高，氯含量低，可用于忌氯作物；且同时含磷钾两种作物必须的大量元素，K2O％含量在10％～18％，P2O5％含量在20％～30％，氯根含量低于3％，总养分在35％～45％。
2、本发明由氯化钾和磷矿粉直接生产磷钾肥，简化了流程，所得肥料氯根含量低，是一种优质缓释的氮钾肥。
下面通过附图和具体实施方式对本发明做进一步说明，但并不意味着对本发明保护范围的限制。
附图说明
图1为本发明实施例1制备方法的流程示意图。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，为本实施例方法的流程示意图。图中1为氯化钾，2为磷矿粉，3为石英砂，4为钾长石，5为硼酐，6为燃煤；7为斗提机，8为高炉，9为水淬槽，10为破碎机，11为热风炉，12为尾气洗涤系统，13为风机，14为高炉尾气，15为热风炉尾气，16为预热空气和水蒸汽，17为水淬产生的水蒸汽，18为高温熔体料浆，19为水淬后磷钾肥颗粒，20为雾化重油或天然气。
磷矿粉以10.1吨/小时，石英砂2.4吨/小时，氯化钾4.5吨/小时，钾长石0.5吨/小时，硼酐0.2吨/小时，燃煤4.2吨/小时，将这些原料燃料混合后由斗提机7送入高炉8顶部，富氧空气和水蒸气(以0.51吨/小时通入)从高炉8底部通入，混合物料在其中高温熔融反应，高炉温度控制1200～1300℃，在高炉内停留时间控制在6～8小时。高温熔融料浆用水淬冷，固化后经粉碎包装即为成品磷钾肥。K2O％含量17.0％，P2O5％含量21.0％。
实施例2
磷矿粉以10.1吨/小时，石英砂2.8吨/小时，氯化钾3.5吨/小时，含钾砂岩0.6吨/小时，硼酐0.6吨/小时将这些原料混合后由斗提机7送入平炉8物料入口，天然气以3.0吨/小时和富氧空气、水蒸气(以0.8吨/小时通入)在平炉入口处混合燃烧，高温燃气将混合物料熔融，反应，平炉温度控制1300～1400℃，反应物料在平炉内平均停留时间为10小时。高温熔融料浆用水淬冷，固化后经粉碎包装即为成品磷钾肥。K2O％含量17.5％，P2O5％含量23.4％。
实施例3
磷矿粉以10.1吨/小时，硅藻土3.5吨/小时，氯化钾5.0吨/小时，明矾石2.0吨/小时，硼酐1.0吨/小时将这些原料混合后由斗提机7送入电炉8物料入口，以1.0吨/小时通入蒸汽。电炉温度控制在1600℃，反应物料在平炉内平均停留时间为3.0小时。高温熔融料浆用水淬冷，固化后经粉碎包装即为成品磷钾肥。K2O％含量18.0％，P2O5％含量17.5％。
实施例4
磷矿粉以10.1吨/小时，石英砂2.0吨/小时，氯化钾3.0吨/小时，将这些原料混合后由斗提机7送入平炉8物料入口，重油以0.6吨/小时经蒸汽雾化后，与富氧空气、水蒸气(以0.7吨/小时通入)混合燃烧，高温燃气将混合物料熔融，反应，平炉温度控制1400～1500℃，反应物料在平炉内平均停留时间为12小时。高温熔融料浆用水淬冷，固化后经粉碎包装即为成品磷钾肥。K2O％含量15.0％，P2O5％含量28.0％。
实施例5
磷矿粉以10.1吨/小时，硅藻土3.5吨/小时，氯化钾3.5吨/小时，硼酐1.5吨/小时将这些原料混合后由斗提机7送入电炉8物料入口，以1.0吨/小时通入蒸汽。电炉温度控制在1450～1500℃，反应物料在平炉内平均停留时间为4.0小时。高温熔融料浆用水淬冷，固化后经粉碎包装即为成品磷钾肥。K2O％含量11.5％，P2O5％含量19.5％。

Claims (8)

1.一种低氯磷钾肥的制备方法，包括如下步骤：
(1)将包括以下组成的原料混匀，得到混合物料：
1重量份磷矿粉；0.3～0.5重量份氯化钾；0.2～0.35重量份含二氧化硅矿物；
(2)将步骤(1)所得的混合物料由斗提机送入高温熔融反应器顶部，水蒸气和空气或富氧空气一同经热风炉预热后经鼓风机，从下部鼓入高温熔融反应器，高温熔融反应器温度控制在800～1600℃，混合物料在其中高温熔融反应，得到熔融态料浆；
(3)该熔融态料浆在高温熔融反应器内平均停留时间为3～12小时，出高温熔融反应器后，用冷水淬冷，得到易碎玻璃体；淬冷过程中产生的水蒸气进入热风炉中预热，与同时预热的空气或富氧空气一起从下部鼓入高温熔融反应器；高温熔融反应器尾气经热风炉燃烧，除去可燃气体，再经洗涤系统吸收氯化氢和氟化氢气体后，放空，洗涤液回收为盐酸或氢氟酸；
(4)步骤(3)所得的易碎玻璃体经粉碎机粉碎，包装，得到低氯磷钾肥。
2.根据权利要求1所述的低氯磷钾肥的制备方法，其特征在于：步骤(1)所述的含二氧化硅矿物为石英砂或硅藻土。
3.根据权利要求1所述的低氯磷钾肥的制备方法，其特征在于：步骤(1)所述的原料还包括0.2重量份以下的不溶性含钾岩矿或0.1重量份以下的硼酐。
4.根据权利要求3所述的低氯磷钾肥的制备方法，其特征在于：所述的不溶性含钾岩矿为明矾石、霞石、杂卤石、钾长石、含钾砂岩、正长岩、伊利石、绿豆岩、含钾磷块岩、富钾页岩、砂岩或富钾泥灰岩。
5.根据权利要求1所述的低氯磷钾肥的制备方法，其特征在于：步骤(2)所述的高温熔融反应器为高炉、平炉或电炉。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的低氯磷钾肥的制备方法，其特征在于：步骤(1)所述的原料还包括0.3～0.6重量份的燃煤或步骤(2)的高温熔融反应器中还加入0.3～0.6重量份的重油或者天然气，步骤(2)所述的高温熔融反应器为高炉或平炉。
7.根据权利要求6所述的低氯磷钾肥的制备方法，其特征在于：步骤(2)所述的水蒸气的加入量为：水蒸气与磷矿粉的重量比为0.05～0.1∶1。
8.根据权利要求1所述的低氯磷钾肥的制备方法，其特征在于：得到低氯磷钾肥的成分以重量百分比计包括：K2O％含量为10％～18％，P2O5％含量为15％～30％，氯根含量低于3％，总养分为30％～45％。
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