CN101633584A

CN101633584A - 一种利用水不溶性含钾岩石生产氮磷钾复合肥的方法

Info

Publication number: CN101633584A
Application number: CN200910017707A
Authority: CN
Inventors: 薛彦辉
Original assignee: Shandong University of Science and Technology
Current assignee: Shandong University of Science and Technology
Priority date: 2009-08-07
Filing date: 2009-08-07
Publication date: 2010-01-27
Anticipated expiration: 2029-08-07
Also published as: CN101633584B

Abstract

本发明公开了一种利用水不溶性含钾岩石生产氮磷钾复合肥的方法，主要是在含钾岩石的处理过程中补充磷元素并严格控制不同阶段溶液的pH值，以此来制备氮磷钾复合肥，该方法避免了低温湿法分解含钾岩石时间长，能耗高的弊端，同时可生产氢氧化铝、白炭黑、硫酸铵钾复合肥和五水偏硅酸钠，原料的综合利用率高，无废气、废水和废渣排出。

Description

一种利用水不溶性含钾岩石生产氮磷钾复合肥的方法

技术领域

本发明涉及一种生产氮磷钾复合肥的方法，具体涉及一种利用水不溶性含钾岩石生产氮磷钾复合肥的方法。

背景技术

含钾岩石按其可溶性可分为可溶性含钾岩石和不溶性含钾岩石，目前世界范围内开发利用的主要对象是可溶性钾盐资源，对不溶性钾盐资源的利用还不够成熟，不溶性钾盐主要包括明矾石、钾长石、霞石及富钾泥灰岩等。低温分解水不溶性含钾岩石制钾肥，此方法是在浓硫酸介质中利用含氟物质的催化作用分解不溶性含钾岩石，然后采用蒸干的方法除去反应过程中的残留氟，方法费时较多耗能较大，另外，低温分解水不溶性含钾岩石仅生产硫酸铵钾复合肥以及白炭黑、氢氧化铝等副产物，原料综合利用度不够且产品附加值不高。

发明内容

本发明采用新的工艺流程对水不溶性含钾岩石进行处理，避免了低温湿法分解水不溶性含钾岩石工艺时间过长、能耗高的弊端，并且创造性的利用水不溶性含钾岩石生产氮磷钾三元复合肥，大大提高了产品的附加值。

具体技术方案如下：一种利用水不溶性含钾岩石生产氮磷钾复合肥的方法，包括如下步骤：

a预混合：将粉碎到100目～120目的含钾岩石、浓度为98％的浓硫酸、浓度为20％～60％的氟硅酸按一定比例混合均匀，投入到反应釜中；

b反应：常压下，将反应釜加热到温度为90℃～150℃，反应2～6小时，得到固液混合产物与气体产物；

c氮磷钾复合肥的生成：向步骤b中的固液混合产物中加入浓度为20％氨水，调整PH到4，然后过滤得到滤液1与固体1，向滤液1中加入释放剂并充分搅拌得到白色沉淀，然后过滤得到滤液2与固体2，用浓度为20％氨水将滤液2的PH值调整到7，过滤得到滤液3与固体3，将滤液3蒸干即可得到氮磷钾三元复合肥。

上述步骤a中，含钾岩石、浓硫酸、氟硅酸的重量比为1∶0.1～2∶2～11。

上述步骤b中，气体产物由管道导出并用水吸收，得到悬浮液，离心分离得到固体7与滤液7，滤液7回收循环使用，固体7用水冲洗至PH大于4，在60℃～80℃静止沉淀2～8小时，然后用压滤机过滤分离并收集沉淀，将沉淀清洗两次，过滤，滤饼加清水混合送入闪蒸干燥机干燥即得产物白炭黑。

上述步骤c中，向固体1中加入浓硫酸，固体1与浓硫酸的重量比为1∶0.1～0.8，搅拌均匀后通过蒸发反应炉升温至500℃灼烧，将得到的固体粉碎后加水溶解，过滤得到滤液4、固体4，用浓度为20％氨水将滤液4的PH值调整到7然后过滤得到滤液5、固体5。将滤液5蒸干得到硫酸铵钾复合肥，用蒸馏水将固体5洗涤3次，然后烘干即可得到氢氧化铝。

上述步骤c中又包括步骤c1，称取适量氢氧化钠溶解于蒸馏水中，氢氧化钠与蒸馏水的重量比为32～75∶58～140，然后转移到带有搅拌器的反应釜中，在搅拌下逐渐加入固体4，加热升温至80～100℃，控制溶液的模数为0.4～1.1，体系的固含量为36％～48％，加热升温至固体4完全溶解，保温30～60min使反应完全并浓缩溶液，然后降温冷却到55℃后，加入溶液量0.5％～1％的五水偏硅酸钠做晶种，然后程序降温得到结晶体，最后将得到的结晶体在55℃烘干30～60min即可得到五水偏硅酸钠。

上述步骤c中，滤液1与释放剂加入量的重量比为1∶0.05～1，释放剂为硫酸钙与磷酸二氢钙的混合物，硫酸钙与磷酸二氢钙的重量比为1∶1～8。

上述步骤c中，固体2用水洗涤，然后依次过滤、烘干即可得到氟化钙和硫酸钙。

上述步骤c中，固体3用水洗涤烘干即可得到氢氧化铝。

上述含钾岩石是指以钾长石为代表的水不溶性含钾硅酸盐类钾矿资源。

有益效果：低温分解水不溶性含钾岩石，当反应完成后，需要大约十几个小时进行蒸干除氟，而本发明则是在反应完成后直接固液分离，然后将分离的固相进行蒸干处理，所用时间仅几十分钟，而对液相则采用化学除氟方法快速分离不溶性含氟物质，这样就大大节省了时间和能耗，降低了成本；同时在液相的处理过程中添加释放剂生产氮磷钾三元复合肥，提高了产品的附加值；并且使用本发明，水不溶性含钾岩石分解率达到98％以上，副产物回收率达到90％以上，无废气、废水和废渣排出，有利于环保。

具体实施方式

实施例1：

将粉碎到100目的钾长石与98％的浓硫酸、20％的氟硅酸按重量比1∶0.2∶8的比例在预混合槽内混合均匀后自流至反应釜中，在常压下加热至100℃进行反应，反应时间为4小时，用水吸收反应过程中的气体产物，向反应得到的固液混合产物中加入浓度为20％氨水调整PH到4，送入板框压滤机过滤得到固体1和滤液1。水吸收气体产物后得到的悬浮液经离心分离得到固体7和滤液7，滤液7作为催化剂回收循环使用，固体7用水冲洗至PH为4，保温60℃，静止沉淀2小时，然后用压滤机过滤分离并收集沉淀，用蒸馏水将沉淀洗涤两次然后过滤，滤饼加清水混合送入闪蒸干燥机干燥即得产物白炭黑；向滤液1中加入释放剂，滤液1与释放剂的重量比为1∶0.2，其中释放剂为按重量比硫酸钙∶磷酸二氢钙＝1∶4组成的混合物，搅拌，充分反应之后得到白色沉淀，用板框压滤机过滤得到固体2和滤液2，固体2用水洗后烘干即可得到氟化钙和硫酸钙，用浓度为20％氨水将滤液2的PH值调整到7，然后过滤得到固体3和滤液3，固体3用水洗三次然后烘干即可得到氢氧化铝，滤液3用蒸发结晶器进行蒸发浓缩，最后经造粒后得到氮磷钾三元复合肥；向固体1中加入浓硫酸，固体1与浓硫酸的重量比为1∶0.2，搅拌均匀后通过蒸发反应炉升温至500℃灼烧得到固体4，将固体4加水溶解然后过滤得到固体5和滤液5，用浓度为20％氨水将滤液5的PH值调整到7，然后过滤得到固体6和滤液6，固体6用水洗涤3次然后烘干可得到氢氧化铝，滤液6经硫酸铵钾蒸发结晶器进行蒸发浓缩，然后经造粒后得到硫酸铵钾复合肥。在带有搅拌器的反应釜中按重量比氢氧化钠∶蒸馏水＝32∶58配制氢氧化钠溶液，在搅拌下逐渐加入固体5，加热升温至80℃，控制溶液的模数为0.4，体系的固含量为36％，继续加热至固体5完全溶解后再保温30min，然后降温冷却到55℃后加入溶液质量0.5％的五水偏硅酸钠做晶种，程序降温至室温得到五水偏硅酸钠晶体，然后将五水偏硅酸钠晶体在55℃烘干30min即可得到五水偏硅酸钠。

实施例2：

将粉碎到120目的钾长石与98％的浓硫酸、30％的氟硅酸按重量比1∶0.1∶7的比例在预混合槽内混合均匀后自流至反应釜中，在常压下加热至120℃进行反应，反应时间为3小时，用水吸收反应过程中的气体产物，向反应得到的固液混合产物中加入浓度为20％氨水调整PH到4，送入板框压滤机过滤得到固体1和滤液1。水吸收气体产物后得到的悬浮液经离心分离得到固体7和滤液7，滤液7作为催化剂回收循环使用，固体7用水冲洗至PH为4.5，保温70℃，静止沉淀5小时，然后用压滤机过滤分离并收集沉淀，用蒸馏水将沉淀洗涤两次然后过滤，滤饼加清水混合送入闪蒸干燥机干燥即得产物白炭黑；向滤液1中加入释放剂，滤液1与释放剂的重量比为1∶0.4，其中释放剂为按重量比硫酸钙∶磷酸二氢钙＝1∶6组成的混合物，搅拌，充分反应之后得到白色沉淀，用板框压滤机过滤得到固体2和滤液2，固体2用水洗后烘干即可得到氟化钙和硫酸钙，用浓度为20％氨水将滤液2的PH值调整到7，然后过滤得到固体3和滤液3，固体3用水洗三次然后烘干即可得到氢氧化铝，滤液3用蒸发结晶器进行蒸发浓缩，最后经造粒后得到氮磷钾三元复合肥；向固体1中加入浓硫酸，固体1与浓硫酸的重量比为1∶0.5，搅拌均匀后通过蒸发反应炉升温至500℃灼烧得到固体4，将固体4加水溶解然后过滤得到固体5和滤液5，用浓度为20％氨水将滤液5的PH值调整到7，然后过滤得到固体6和滤液6，固体6用水洗涤3次然后烘干可得到氢氧化铝，滤液6经硫酸铵钾蒸发结晶器进行蒸发浓缩，然后经造粒后得到硫酸铵钾复合肥。在带有搅拌器的反应釜中按重量比氢氧化钠∶蒸馏水＝53∶100配制氢氧化钠溶液，在搅拌下逐渐加入固体5，加热升温至80℃，控制溶液的模数为0.7，体系的固含量为42％，继续加热至固体5完全溶解后再保温45min，然后降温冷却到55℃后加入溶液质量0.7％的五水偏硅酸钠做晶种，程序降温至室温得到五水偏硅酸钠晶体，然后将五水偏硅酸钠晶体在55℃烘干30min即可得到五水偏硅酸钠。

实施例3：

将粉碎到120目的钾长石与98％的浓硫酸、35％的氟硅酸按重量比1∶1∶5的比例在预混合槽内混合均匀后自流至反应釜中，在常压下加热至150℃进行反应，反应时间为3小时，用水吸收反应过程中的气体产物，向反应得到的固液混合产物中加入浓度为20％氨水调整PH到4，送入板框压滤机过滤得到固体1和滤液1。水吸收气体产物后得到的悬浮液经离心分离得到固体7和滤液7，滤液7作为催化剂回收循环使用，固体7用水冲洗至PH为5，保温80℃，静止沉淀8小时，然后用压滤机过滤分离并收集沉淀，用蒸馏水将沉淀洗涤两次然后过滤，滤饼加清水混合送入闪蒸干燥机干燥即得产物白炭黑；向滤液1中加入释放剂，滤液1与释放剂的重量比为1∶0.8，其中释放剂为按重量比硫酸钙∶磷酸二氢钙＝1∶8组成的混合物，搅拌，充分反应之后得到白色沉淀，用板框压滤机过滤得到固体2和滤液2，固体2用水洗后烘干即可得到氟化钙和硫酸钙，用浓度为20％氨水将滤液2的PH值调整到7，然后过滤得到固体3和滤液3，固体3用水洗三次然后烘干即可得到氢氧化铝，滤液3用蒸发结晶器进行蒸发浓缩，最后经造粒后得到氮磷钾三元复合肥；向固体1中加入浓硫酸，固体1与浓硫酸的重量比为1∶0.8，搅拌均匀后通过蒸发反应炉升温至500℃灼烧得到固体4，将固体4加水溶解然后过滤得到固体5和滤液5，用浓度为20％氨水将滤液5的PH值调整到7，然后过滤得到固体6和滤液6，固体6用水洗涤3次然后烘干可得到氢氧化铝，滤液6经硫酸铵钾蒸发结晶器进行蒸发浓缩，然后经造粒后得到硫酸铵钾复合肥，在带有搅拌器的反应釜中按重量比氢氧化钠∶蒸馏水＝75∶140配制氢氧化钠溶液，在搅拌下逐渐加入固体5，加热升温至100℃，控制溶液的模数为1.1，体系的固含量为48％，继续加热至固体5完全溶解后再保温60min，然后降温冷却到55℃后加入溶液质量1％的五水偏硅酸钠做晶种，程序降温至室温得到五水偏硅酸钠晶体，然后将五水偏硅酸钠晶体在55℃烘干60min即可得到五水偏硅酸钠。

Claims

1、一种利用水不溶性含钾岩石生产氮磷钾复合肥的方法，其特征是包括以下步骤：

a预混合：将粉碎到100目～120目的水不溶性含钾岩石、浓度为98％的浓硫酸、浓度为20％～60％的氟硅酸按一定比例混合均匀，投入到反应釜中；

b反应：常压下，将反应釜加热到温度为90℃～150℃，反应2～6小时，得到固液混合产物和气体产物；

2、根据权利要求1所述的一种利用水不溶性含钾岩石生产氮磷钾复合肥的方法，其特征是：

步骤a中，水不溶性含钾岩石、浓硫酸、氟硅酸的重量比为1∶0.1～2∶2～11。

3、根据权利要求1所述的一种利用水不溶性含钾岩石生产氮磷钾复合肥的方法，其特征是：

步骤b中，气体产物由管道导出并用水吸收，得到悬浮液，离心分离得到滤液7与固体7，滤液7回收循环使用，固体7用水冲洗至PH大于4，在60℃～80℃静止沉淀2～8小时，然后用压滤机过滤分离并收集沉淀，将沉淀清洗两次，过滤，滤饼加清水混合送入闪蒸干燥机干燥即得产物白炭黑。

4、根据权利要求1所述的一种利用水不溶性含钾岩石生产氮磷钾复合肥的方法，其特征是：

步骤c中，滤液1与释放剂加入量的重量比为1∶0.05～1，释放剂为硫酸钙与磷酸二氢钙的混合物，硫酸钙与磷酸二氢钙的重量比为1∶1～8。

5、根据权利要求1所述的一种利用水不溶性含钾岩石生产氮磷钾复合肥的方法，其特征是：

步骤c中，固体2用水洗涤，然后依次过滤、烘干即可得到氟化钙和硫酸钙。

6、根据权利要求1所述的一种利用水不溶性含钾岩石生产氮磷钾复合肥的方法，其特征是：

步骤c中，固体3用水洗涤，然后烘干即可得到氢氧化铝。

7、根据权利要求1所述的一种利用水不溶性含钾岩石生产氮磷钾复合肥的方法，其特征是：

步骤c中，向固体1中加入浓硫酸，固体1与浓硫酸的重量比为1∶0.1～0.8，搅拌均匀后通过蒸发反应炉升温至500℃灼烧，将得到的固体粉碎后加水溶解，过滤得到滤液4与固体4，用浓度为20％氨水将滤液4的PH值调整到7，然后过滤得到滤液5与固体5。将滤液5蒸干得到硫酸铵钾复合肥，用蒸馏水将固体5洗涤3次，然后烘干即可得到氢氧化铝。

8、根据权利要求7所述的一种利用水不溶性含钾岩石生产氮磷钾复合肥的方法，其特征是：

称取适量氢氧化钠溶解于蒸馏水中，氢氧化钠与蒸馏水的重量比为32～75∶58～140，然后转移到带有搅拌器的反应釜中，在搅拌下逐渐加入固体4，加热升温至80～100℃，控制溶液的模数为0.4～1.1，体系的固含量为36％～48％，继续加热升温至固体4完全溶解，保温30～60min使反应完全并浓缩溶液，然后降温冷却到55℃，加入溶液质量0.5％～1％的五水偏硅酸钠做晶种，然后程序降温得到结晶体，最后将得到的结晶体在55℃烘干30～60min即可得到五水偏硅酸钠。

9、根据权利要求1所述的一种利用水不溶性含钾岩石生产氮磷钾复合肥的方法，其特征是：

所述水不溶性含钾岩石是指以钾长石为代表的水不溶性含钾硅酸盐类钾矿资源。