CN101580409B - 一种利用磷石膏生产硫酸钾肥的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及肥料生产方法技术领域，尤其涉及一种利用磷石膏生产硫酸钾肥的方法；该方法是将包括重量百分比为20％～80％的磷石膏与20％～80％的钾层石粉充分混合后进行煅烧，煅烧温度为800℃～1800℃，煅烧时间为2～120分钟；本发明不但原料容易获得、成本低廉；而且整个工艺流程流畅、简单易行，非常适于工业化生产。

Description

一种利用磷石膏生产硫酸钾肥的方法

技术领域：

本发明涉及肥料生产方法技术领域，尤其涉及一种利用磷石膏生产硫酸钾肥的方法。

背景技术：

磷石膏是磷肥工业的固体废弃物，而磷酸是磷肥工业的基础。湿法磷酸生产工艺都是通过硫酸分配磷矿粉生产萃取料浆，然后过滤洗涤制得磷酸，过滤洗涤的过程中生产磷石膏废弃物。一般每生产1吨磷酸约产生5-6吨磷石膏，每生产1吨磷酸二铵排放2.5-5吨磷石膏。我国湿法磷酸产量约为100多万吨，而随着我国近几年来高浓度复合肥工业的迅猛发展，每年由磷肥类化工企业排出的磷石膏超过1000万吨，而其它企业每年也要排出近1000万吨磷石膏。随着我国高浓度磷复肥产业的不断发展、高浓度磷复肥产量的不断提高，被看作是“工业废弃物”的磷石膏的产排量也随之增大。据统计，目前全国磷肥企业年排放磷石膏量已达到近5000万吨。

磷石膏一般呈粉状，外观是灰白、灰、灰黄、浅黄、浅绿等色，还含有少量的有机磷、硫、氟类化合物，相对密度为2.22～2.3f，容重0.733～0.88g/cm3，颗粒直径为5～15um，其主要成分为二水硫酸钙(CaSO₄·2H₂O)，其含量可达到70～90％左右，其中所含的次要成分随磷矿石产地不同而各异，成分较为复杂，一般都含有岩石成分Ca、Mg的磷酸盐及硅酸盐。

近年来，国家一系列产业政策逐渐倾向于环境保护和资源循环利用，外部压力的增大使磷肥工业的磷石膏治理问题尤为突出；累计排量近亿吨，是石膏废渣中排量最大的一种，排出的磷石膏渣占用大量土地，形成渣山，严重污染环境，污染水源；与此同时，日益增大的磷石膏排放量不仅需占用大量的土地，而且每年支付高额的运行维护费用，也迫使企业增强磷石膏综合利用的愿望。可以说，当前磷石膏的资源化利用是我们磷肥行业当前节能减排的重要任务，事关磷肥行业的健康、可持续发展。

随着科学技术的发展，为了实现磷肥工业的可持续发展和磷石膏的高度利用。人们在磷石膏利用方面也做了大量的研究，目前，磷石膏利用主要是以下两个方面：一、在水泥工业中的应用，通常用来制备水泥缓凝剂和石膏板材和石膏砌块；二、在化肥工业中的应用，主要是利用磷石膏制备硫酸铵和硫酸钾；其中，用磷石膏生产无氯钾肥—硫酸钾的方法分为一步法和两步法；日本的木浦善德、英国诺丁汉大学化工系、印度CSFC研究中心对一步法作了大量工作，优化了利用磷石膏生产硫酸钾的工艺，具体工艺过程：磷石膏先经漂洗去除部分杂质，使CaSO₄·2H₂O质量分数从87％左右提高至92％～94％。在低温条件下将磷石膏与碳酸氢铵混合，生成硫酸铵、碳酸钙并排出CO₂。低温条件下氨挥发较少，CO₂气较纯，可用于制液体CO₂。反应后的料浆分离碳酸钙后，得到硫酸铵溶液，再与氯化钾反应生成硫酸钾和氯化铵。经分离、洗涤、干燥得硫酸钾产品；滤液经蒸发、分离副产氯化铵。采用此法时，磷石膏利用率虽然可达65％～70％，产品可作为优质硫酸钾肥料使用；但是此法工艺复杂，流程长，所用设备较为复杂；且副产氯化钙和少量残留的磷酸难以处理，在加压或低温条件下操作，工业放大有一定困难。

发明内容：

本发明的目的在于针对现有技术的不足，而公开一种可实现工业化的利用磷石膏生产硫酸钾肥的方法。

本发明的目的是通过以下方法得以实现的：

一种利用磷石膏生产硫酸钾肥的方法；该方法是将包括百分重量比为20％～80％的磷石膏与20％～80％的钾层石粉充分混合后进行煅烧，煅烧温度为800℃～1800℃，煅烧时间为2～120分钟。

其中，该方法是将重量百分比为20％～60％的磷石膏与40％～80％的钾层石粉充分混合后进行煅烧。

所述的磷石膏包含有以下重量百分比的物质：

二水硫酸钙          20％～35％

五氧化二磷          0.5％～1％

三氧化硫            40％～65％

二氧化硅            10％～20％

氧化镁              1％～10％。

所述的钾层石粉为200目以下。

所述的煅烧温度为800℃～1500℃。

所述的煅烧温度为800℃～1200℃。

本发明的原理为将天然的钾层石磨成粉末，与磷石膏充分混合均匀，然后煅烧；主要是利用钾的活泼性质，与磷石膏中含有大量的硫进行反应，生产植物所需的硫酸钾肥料。

本发明的有益效果是，将磷石膏与钾层石粉充分混合后进行煅烧，制备成硫酸钾；本发明所需原料为废料，不但容易获得，且不用破碎，原料价格低，大大降低了制备硫酸钾肥料的成本，使其具有很强的市场竞争力；而且整个工艺流程流畅、简单易行，非常适于工业化生产；尤其是利用废渣不仅仅起到了变费为宝作用，同时也为环保和宏观的经济可持续发展做了很大贡献。本发明突出的特点在于：

1)采用煅烧的工艺方法，摆脱了采用水洗法后再炒制利用的工艺路线，(一般水洗1吨磷石膏需5吨水)，避免了二次污染，同时节约宝贵的水资源，产量大，能耗低，不用粉碎，一次完成干燥、煅烧、粉碎全过程，克服了传统工艺的弊端，适合工业化大规模生产，解决了磷石膏工业废渣，保护环境问题；

2)采用煅烧的工艺方法，将磷石膏通过高温瞬间煅烧，将磷石膏中有害化学成分挥发转变成惰性物质，磷石膏中主要有害成分是有机磷和磷酸铵，利用五氧化二磷在高温状态下分解成气体或部分转变成惰性的、稳定的难溶性磷酸类化合物如焦磷酸钙的特点，从而将其对产品性能的危害降低到最低点。少量有机磷经过高温转变气体排出，无机磷在高温状态下与钙结合成惰性的焦磷酸钙，从而消除了有机磷和无机磷等杂质对石膏的危害。保证了产品质量性能的稳定。为磷石膏大量有效利用走出一条新路；

3)采用煅烧的工艺方法，生产的产品有良好的经济效益，节能、免税、原材料价格低，具有很强的市场竞争力；

4)工艺过程简单，连续自动化生产，易于工业化生产；无粉尘泄漏，无污染，环保达标，利用废渣生产，成本低；本发明填补了我国利用磷石膏生产硫酸钾肥这一项空白，解决工业废渣堆放和污染问题，变废为宝，经济和社会效益显著。

具体实施方式：

下面结合实例对本发明作进一步的描述，下面的实施例可以用来使本专业技术人员更全面的理解本发明，但不以任何方式限制本发明。

实施例1

一种利用磷石膏生产硫酸钾肥的方法；该方法是将重量百分比为20％的磷石膏与80％的钾层石粉充分混合后进行煅烧，煅烧温度为1800℃，煅烧时间为2分钟。

实施例2

一种利用磷石膏生产硫酸钾肥的方法；该方法是将重量百分比为30％的磷石膏与70％的钾层石粉充分混合后进行煅烧，煅烧温度为1500℃，煅烧时间为30分钟。

实施例3

一种利用磷石膏生产硫酸钾肥的方法；该方法是将重量百分比为40％的磷石膏与60％的钾层石粉充分混合后进行煅烧，煅烧温度为1200℃，煅烧时间为40分钟。

实施例4

一种利用磷石膏生产硫酸钾肥的方法；该方法是将重量百分比为50％的磷石膏与50％的钾层石粉充分混合后进行煅烧，煅烧温度为1500℃，煅烧时间为5分钟。

实施例5

一种利用磷石膏生产硫酸钾肥的方法；该方法是将重量百分比为60％的磷石膏与40％的钾层石粉充分混合后进行煅烧，煅烧温度为1200℃，煅烧时间为10分钟。

实施例6

一种利用磷石膏生产硫酸钾肥的方法；该方法是将重量百分比为70％的磷石膏与30％的钾层石粉充分混合后进行煅烧，煅烧温度为1500℃，煅烧时间为15分钟。

实施例7

一种利用磷石膏生产硫酸钾肥的方法；该方法是将重量百分比为80％的磷石膏与20％的钾层石粉充分混合后进行煅烧，煅烧温度为1200℃，煅烧时间为5分钟。

Claims (6)

1.一种利用磷石膏生产硫酸钾肥的方法；其特征在于：该方法是将重量百分比为20％～80％的磷石膏与20％～80％的钾层石粉充分混合后进行煅烧，煅烧温度为800℃～1800℃，煅烧时间为2～120分钟。

2.根据权利要求1所述的一种利用磷石膏生产硫酸钾肥的方法，其特征在于：将重量百分比为20％～60％的磷石膏与40％～80％的钾层石粉充分混合后进行煅烧。

3.根据权利要求1-2中任意一项所述的一种利用磷石膏生产硫酸钾肥的方法，其特征在于：所述的磷石膏包含有以下重量百分比的物质：

二水硫酸钙        20％～35％

五氧化二磷        0.5％～1％

三氧化硫          40％～65％

二氧化硅          10％～20％

氧化镁            1％～10％。

4.根据权利要求1-2中任意一项所述的一种利用磷石膏生产硫酸钾肥的方法，其特征在于：所述的钾层石粉为100目以下。

5.根据权利要求1-2中任意一项所述的一种利用磷石膏生产硫酸钾肥的方法，其特征在于：所述的煅烧温度为800℃～1500℃。

6.根据权利要求5所述的一种利用磷石膏生产硫酸钾肥的方法，其特征在于：所述的煅烧温度为800℃～1200℃。