CN1034913A - 用中低品位高镁磷矿生产铵镁磷肥的方法 - Google Patents

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Abstract

用中低品位高镁磷矿生产铵镁磷肥的方法。以 含CO210％以上，MgO4％-6％且P2O5在25％以下 的磷矿为原料，用流程中制得的萃取磷酸与硫酸混合 脱镁，脱镁所得之固相物用传统二水法制磷酸，所得 清液可直接在合金钢浓缩器中浓缩至 P2O535％-38％即通入氨气至PH＝5.5-7.0即制得 固体铵镁磷肥。亦可用二次中和法制取上述复肥。
本发明流程简单，工艺易行，节省能源，成本低， 无废物，且能直接利用传统工艺设备投产。尤其适合 生产磷铵厂家选用。

Description

本发明属于含氮、磷、镁的复合肥料生产领域，是一种针对富含碳酸岩的中低品位高镁磷矿拟定的生产工艺方案。
镁是叶绿素的组成要素，它参与酶的活化等生物过程，是植物生长不可缺少的重要元素。近年来，在缓效肥料的研究中已将镁与氮、磷、钾並列为作物的主要营养素。但是，长期以来，在磷肥的生产过程中，镁盐的存在使酸耗增加，萃取率降低，使传统的湿法磷酸生产工艺难于实施，因此被认定为磷肥生产中的有害成份，必须用物理或化学的手段预先分离。在化学脱镁的研究中，各国学者尝试采用盐酸，氢氟酸，稀硫酸或烟道气予处理矿料，将含镁量降至1.5%以下，再按传统工艺方法生产湿法磷酸或磷肥，取得一定的进展。
1986年苏联学者T.и    ЭАВЕРТЯЕВА等人系统研究了磷矿中镁盐（MgO2%-4%）对生产萃取磷酸的不良影响〔Т.ИЭАВЕРТЯЕВАХИМ    ⅡPOM-CTb    No.9    532-535    1986〕文章指出3.5%的MgO存在使传统生产过程的主要技术指标恶化;分解率，洗滌率，磷回收率均大为降低。文章还估算出MgO含量为3.5%-4%时，将导致磷矿原料消耗增加，使其生产能力下降25%，同时产品的物理性质也相应地劣化。为解决此困难，ЭАВЕРТЯЕВА提出：将脱镁后制得的萃取磷酸返回处理高镁磷矿，使镁转入液相后进行氨化处理，当PH＝4-8后在80°-90°下浓缩料浆，以制得磷酸铵镁复合肥料。
上述方法对于MgO在4%左右的高品位磷矿，如苏联卡夫道夫斯克磷灰石：P2O536%-38%，MgO 5%以下，CO21%左右制取复合肥料是行之有效的。但是当镁含量更高（MgO 5%-6%），磷品位较低（25%以下）且含有大量的碳酸岩时，上述工艺方法中的多项物料平衡难于建立，使工艺条件难以实现。
本发明考虑到我国大量存在的富含碳酸岩的中低品位高镁磷矿，研究了硫磷混合酸脱镁和直接浓缩含镁清液並氨化此液制取铵镁磷肥的优化条件，直接生产高浓度，低成本的复合肥料。本发明还研究了当上述磷矿中倍半氧化物含量较大时，因料浆粘稠度较大，限制了浓缩终点的提高这一难点，建议考虑采用二次中和的工艺路线以制取铵镁磷肥。
本发明所限定的矿料是中低品位的高镁磷矿（如沉积型磷块岩）。其中含镁量为4%-6%，而矿料中CO2含量高达10%-15%是其显著特点。
本发明确定的原则流程示意图如附图1或附图2：
附图1：直接浓缩氨化制肥流程示意图。
Ⅰ：脱镁    Ⅱ：过滤    Ⅲ：二水物法制酸    Ⅳ：浓缩    Ⅴ：氨化    Ⅵ：粒化，干燥。
附图2：二次中和料浆浓缩制肥流程示意图。
Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ同附图1，Ⅳ：一次氨化中和;Ⅴ：料浆浓缩;Ⅵ：二次氨化中和;Ⅶ：粒化，干燥。
依附图1或2皆可将本发明的工艺分成脱镁，制取二水磷酸及制肥三部份。
一、脱镁工艺
脱镁选用硫磷混合酸。其中磷酸系制取二水物磷酸工段所得之产品。混合酸中硫酸按矿料中二氧化碳理论计算量的20-50%与磷酸混合，混合酸中含P2O5在10%-13%，混合酸的氢离子浓度应控制在2.0mg/cm3-4.0mg/cm3，以0.3mg/cm3为最佳。混酸用量亦是以二氧化碳计量的90%-120%，以110%为好。脱镁反应在80℃-95℃下进行，最佳温度90℃，反应30分钟左右后在真空度440-480mmHg下过滤，固相物经一次洗涤，其清液送至制肥工段。
二、萃酸工艺
脱镁，洗滌后之固相物按传统的二水物法制备萃取磷酸，此磷酸返回用于矿料脱镁。其独特之处在于所用硫酸与“氧化钙”之比为0.70-0.85∶1（此“氧化鈣”为矿料中CaO+MgO皆折算为CaO的量）最佳用量应视矿料中氧化镁含量及脱镁混酸中SO3浓度而定。
三、制肥工艺：
制肥的工艺路线根据矿料的不同可采用附图1所述的步骤，也可以采用附图2所确定的流程进行。
1.在一般情况下，建议选用附图1所示的步骤制肥。
其方法是直接在95℃-105℃下浓缩过滤所得的含镁清液。浓缩最好在沸点温度进行。当P2O5含量到达35%-38%后即通入氨气，俟中和度达1.50-2.00即PH＝5.5-7.0时即得到固体氮，磷、镁复合肥料。此固体经粒化，干燥制得成品。
由于脱镁使体系酸度降低，且浓缩过程中其中和度基本不变，故清液的浓缩可在合金钢容器中进行。
2.如矿料中含有较多的倍半氧化物则可采用下面所说的工艺，用二次中和法制肥。
此工艺过程与85104948.6号专利申请《用中低品位磷矿生产固体磷铵的方法》相似。但第一次中和氨化，其PH＝2.0-4.5，然后升温在95℃-100℃浓缩料浆至含水36%左右，再次通入氨气二次中和，其中和度为1.60-2.00、即PH＝6.2-7.2，便生成固体铵镁磷肥经粒化，干燥制得成品。
与1相同，由于清液及料浆酸度较小，故浓缩器可选用合金钢材质。
本发明所得成品兼有速效和缓效两种功能，是极具前途的复合肥料。
本发明确定的脱镁、萃酸、制肥一体化工艺流程简单、易行，设备简单，凡使用传统工艺生产磷铵的厂家皆可直接用原有设备投产。
本发明充分利用磷酸自身的化学能，从而降低了中和剂和硫酸用量，浓缩器改用合金钢，增加了传热效率，加上充分地利用廉价的中低品位磷矿，使生产成本大幅度降低。
此外，生产过程中除磷石膏外无其他付产物和废物生成则是本发明的又一显著优点。
实施例1
矿样化学组成：（%）
P2O5CaO MgO CO2SiO2Fe2O3Al2O3F SO3
23.81    41.89    5.55    13.15    10.61    0.55    0.46    2.18    0
按400g/小时投矿量进行运转实验，过滤真空度为440mmHg-480mmHg。
脱镁用混合酸中P2O5为13%：它是由酸：（%）P2O520.26 SO32.88 MgO 0.93 Fe2O30.60 Al2O30.41 H+4.57mg/cm3比重为1.24的酸配制而成。脱镁酸用量110%（CO2理论计算量为100%）料浆液固比～2∶1，反应温度90℃，反应时间30分钟。
脱镁固相物经一次洗滌后其组成为：（%）
P2O5MgO Fe2O3Al2O3CaO CO2SO3F
26.39    0.88    0.44    0.53    42.46    1.30    7.29    2.11
将固相物按传统二水物法制取磷酸，此过程硫酸量为CaO计量的75%。
脱镁清液化学组成（%）
P2O5MgO SO3Fe2O3Al2O3〔H+〕（mg/cm3）
14.49    3.71    1.18    0.33    0.13    0.688
将此液浓缩至P2O337%时，在温度90℃下通入氨气当PH＝5.75时得到固体铵镁磷肥，经粒化干燥得成品，化学组分如下：
（%） P2O5＝49.12 MgO有效＝12.32 N＝11.09 CaO有效＝2.26 水溶性P2O5占78.83%，有效率100%。
实施例2
运转条件及真空质同实施例1
矿样含（%）P2O5：24.70，MgO：4.12，CO210.08，Fe2O3：1.75，Al2O3：3.04。
萃酸，脱镁条件与实施例1相同。
脱镁所得之清液用氨气中和至PH～4.0在100℃下浓缩至含水量35.19%，再通入氨气二次中和至PH＝7.0，即得固体铵镁磷肥，经粒化，干燥制成成品。
成品化学组成（%）
P2O5＝46.95 MgO有效＝8.75 N＝10.01其中水溶性P2O5占65.05%，有效率96%。

Claims (7)

1、一种用中低品位高镁磷矿生产铵镁磷肥的方法，其主要流程是：经酸化脱镁所得之固相物用于制取萃取磷酸，且此酸返回用作脱镁用酸，脱镁所得之液相物则直接制得铵、镁、磷复合肥料，其特征在于
(1)所用矿料是含CO2达10%-15%，MgO为4%-6%的中低品位磷矿；
(2)脱镁用酸为硫磷混合酸；
(3)脱镁过滤所得之含镁清液采用直接浓缩再氨化制肥或采用二次中和料浆浓缩的方法制肥。
2、依权利要求1所述的方法，其特征在于：
（1）脱镁混合酸中硫酸代用量为CO2理论计算量的20%-50%。
（2）混合酸的氢离子浓度应控制在2.0-4.0mg/cm3最佳浓度为～3mg/cm3。
3、依权利要求1或2所述的方法，其特征在于脱镁过滤之清液采用先浓缩再氨化的方式制肥。浓缩在90℃-105℃下进行，最好在沸点温度下浓缩，俟料浆含P2O535%-38%即通入氨气中和，氨化终点的酸度为PH＝5.5-7.0，最佳点为PH＝6.0-6.2。
4、依权利要求1或2所述的方法，其特征在于脱镁所得之清液通入氨气一次中和至PH＝2.0-4.5，然后升温浓缩料浆至含水量36.5%-33.5%再二次用氨气中和，中和终点之PH＝6.2-7.2。
5、依权利要求2所述的方法，其特征在于清液的浓缩可在合金钢容器中进行。
6、依权利要求3所述的方法，其特征在于清液的浓缩可在合金钢容器中进行。
7、依权利要求4所述的方法，其特征在于料浆的浓缩可在合金钢容器中进行。
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