CN103553011A

CN103553011A - 一种粒状过磷酸钙的生产方法

Info

Publication number: CN103553011A
Application number: CN201310530367.XA
Authority: CN
Inventors: 丁德承
Original assignee: NANJING QIUSHI CHEMICAL ENGINEERING Co Ltd
Current assignee: NANJING QIUSHI CHEMICAL ENGINEERING Co Ltd
Priority date: 2013-10-30
Filing date: 2013-10-30
Publication date: 2014-02-05

Abstract

本发明公开了一种粒状过磷酸钙的生产方法，该方法是以磷矿料浆和硫酸为原料，在温度为50～110℃，强力搅拌条件下反应1～5小时得到不稠化的料浆，在转化率大于95%时进行造粒干燥后冷却得到粒状过磷酸钙。本发明方法能在1～5小时的短时间内显著提高鲜钙转化率，且节能环保，是采用无化成无熟化工艺最现实最有用的方法。

Description

一种粒状过磷酸钙的生产方法

技术领域

本发明属于化学肥料领域，涉及一种利用无化成熟化技术生产GSSP、GDSP、GTSP的方法，具体涉及一种无化成熟化技术生产粒状过磷酸钙的方法。

背景技术

目前，传统过磷酸钙生产工艺包括：矿浆制备→混合→化成→熟化→造粒→干燥→冷却→包装。其中混合、化成排放的尾气经吸收后进行氟加工，熟化过程是在敞开的仓库内进行的。一方面，有熟化时间为168～360小时，另一方面，为了提高新鲜过磷酸钙(以下简称鲜钙)的转化率，还需用桥式起重机进行鲜钙的翻堆。鲜钙在熟化库内释放的氟是无组织排放，对操作人员和周围环境危害极大，同时氟在加工过程中产生的含氟污水的处理也是令人头痛的问题。

现有常用提高鲜钙的转化率方法有以下几种方式：

1.添加硝酸盐

向鲜钙料浆添加硝酸盐：Ca(NO₃)₂、NH₄NO₃或NaNO₃等，添加量为反应物质量的0.3%～1.0%，可使鲜钙转化率提高至98%。

2.用混酸分解磷矿

用硫酸与盐酸或硫酸与硝酸分两步分解磷矿。第一步按全部磷矿粉的理论硫酸用量分解，大部分磷矿粉由于硫酸过量，反应迅速，故磷矿粉分解率可达95%，但分解产物中游离酸含量很高；剩余的25%磷矿粉与按其所需的盐酸或硝酸的理论量混合。按此法生产不需要熟化，可使鲜钙转化率可达到92%～93%。若使用容易分解的磷块岩生产，鲜钙转化率达95%。

用硝酸或盐酸分解磷矿粉都有极高的分解率。用w(HNO₃)≈50%硝酸分解磷矿，1h后分解率大于99%，这已经被硝酸磷肥中试和生产所证实。在盐酸法生产饲料磷酸钙中，用w(HCl)≈20%的盐酸分解磷矿粉，1h后其分解率可达98%～99%。

在重过磷酸钙生产中，为了提高二次矿的转化率，往往向反应器添加强酸，例如硝酸或盐酸。用混酸分解二次矿分解率可提高5%～10%。

上述提高鲜钙转化率的方法存在一个共同的缺点：过磷酸钙厂必须外购硝酸盐、硝酸或盐酸，除了增加生产成本以外，有时过磷酸钙厂所在地不一定有这种添加剂供应，往往在实际操作中有一定难度。

发明内容

本发明的目的是克服上述不足之处，提供一种从生产中必需的两种基本原料磷矿和硫酸入手，能在1～5小时的短时间内显著提高鲜钙转化率的无化成熟化过磷酸钙生产新工艺，且该工艺节能环保，是采用无化成无熟化工艺最现实最有用的方法。

本发明的目的是通过以下方式实现的：

一种粒状过磷酸钙生产方法，该方法包括以下步骤：

将磷矿料浆和硫酸在温度为50～110℃，强力搅拌条件下反应1～5小时制得不稠化的料浆，在转化率大于95%时进行造粒干燥后冷却。其中，所述的磷矿料浆中磷矿90%以上能过150目筛，能显著增加反应物接触面积。磷矿料浆和硫酸的反应时间最佳为为1～5小时，反应时间过长会使设备体积庞大，从而有走向熟化的流程。优选反应温度为50～90℃，本发明反应过程是在二水硫酸钙CaSO₄·2H₂O条件下进行，若反应温度过高会转向半水物CaSO₄·0.5H₂O，结晶变小，反应通道变狭窄。反应温度过低也会影响转化率。本发明使用的磷矿料浆是由常规的磷矿和水按照常规方法制备得到。

本发明方法中料浆固液比1：1.5～1：1，优选1：1.5。所述的硫酸的质量浓度为40～93%，该硫酸浓度能使反应缓慢进行，得到粗大的CaSO₄·2H₂O晶体，形成连续反应的通道。硫酸的用量可为100%～110%。

本发明方法中反应尾气和造粒干燥尾气可合并进入由文丘里洗涤器和泡沫塔组成的尾吸系统，尾吸洗涤液返回反应槽。

本发明通过借鉴二水物磷酸生产经验，取消了传统过磷酸钙生产中化成和熟化工序的基础上，对过磷酸钙混合化成工序采用不稠化料浆的方法来提高鲜钙转化率，解决无化成/熟化问题。另外，使磷矿粉细度高到一定程度，增加其扩散面积来提高磷矿粉的分解率；采用较高的搅拌强度来降低扩散层厚度，进一步提高鲜钙转化率，具体为搅拌强度在硫酸和磷矿加入后10分钟内，在搅拌桨叶线速度6～7m/s的强力搅拌条件下，使酸向未反应的磷矿粉表面渗透阻力减小，使得磷矿粉分解速度极高，从而在短时间内得到很高的转化率。本发明方法的另一要点就是在硫酸浓度40%～93%、反应温度50℃～110℃条件下得到长90～150μm、宽20～35μm的粗大石膏结晶，而用传统熟化工艺时硫酸和磷矿粉反应生成的硫酸钙结晶仅5μm左右，本发明方法产生的结晶比传统法的大十几倍。通过本发明方法得到的产品转化率均大于96%，最高可达到98～99%。

与现有技术比较本发明的有益效果：

1、本发明粒状过磷酸钙生产采用内返料喷浆造粒技术的无化成熟化工艺生产过程，由反应→造粒干燥→冷却工序组成。由此取消传统的化成、熟化及氟加工工序，整个生产过程是连续的，处于密闭状态，有害气体经吸收后有组织排放，吸收液返回生产过程。本发明具有流程短（无化成熟化工序）、投资省，节能环保（无废水排放，废气集中处理排放）等优点。

2、本发明无化成熟化粒状过磷酸钙生产方法能在1-4小时的短时间内提高鲜钙的转化率，对不同质量的磷矿希望鲜钙转化率和成品转化率均能大于96%。而传统方法转化率最高95%，且所需时间约半个月；本发明产品的颗粒强度可高达80N，传统产品仅能达到20N左右。

而且，本工艺技术在造粒干燥机前加入定量磷酸，该装置就能生产富过磷酸钙和含硫肥的重过磷酸钙。

附图说明

图1为无化成熟化粒状过磷酸钙反应系统。

图中，1.反应槽；2.喷浆泵；3.热风炉；4.一次风机；5.二次风机；6.空压机；7.压缩空气缓冲罐；8.内返料喷浆造粒干燥机；9.斗式提升机；10.返料带式输送机；11.振动筛；12.破碎机；13.滚筒冷却机；14.斗式提升机；15.冷却尾气风机；16.文丘里洗涤器；17.泡沫塔；18.洗液循环槽；19.循环泵；20.尾气风机；21.尾气烟囱。

具体实施方式：

以下通过具体实施例进一步说明本发明。但实施例的具体细节仅用于解释本发明，不应理解为对本发明总的技术方案的限定。

实施例1

质量浓度在68～70%之间的磷矿料浆和质量浓度为93%硫酸一起投入反应槽1，在搅拌桨叶线速度6～7m/s的强力搅拌条件下，反应温度50～90℃，反应时间4小时，制得固液比为1：1.4～1：1.5的不稠化的料浆。其中，投入反应槽1内磷矿的细度为90%以上能过150目筛，硫酸用量为105%～110%。在转化率大于95%时，送去内返料喷浆造粒干燥机8进行造粒干燥。混合、反应尾气和造粒干燥尾气合并进入由文丘里洗涤器16和泡沫塔组成的尾吸系统，尾吸洗涤液返回反应槽1。

通过实施例1方法制备得到的粒状过磷酸钙颗粒强度达80N，鲜钙磷转化率是98%，终产品磷的转化率为99%。

实施例2

质量浓度在68～70%之间的磷矿料浆和质量浓度为60%硫酸一起投入反应槽1，在搅拌桨叶线速度6～7m/s的强力搅拌条件下，反应温度50～90℃，反应时间3小时，制得固液比为1：1.5的不稠化的料浆。其中，投入反应槽内磷矿的细度为90%以上能过150目筛，硫酸用量为100%～105%。在转化率大于95%时，送去内返料喷浆造粒干燥机8进行造粒干燥。混合、反应尾气和造粒干燥尾气合并进入由文丘里洗涤器16和泡沫塔组成的尾吸系统，尾吸洗涤液返回反应槽1。

通过实施例2方法制备得到的粒状过磷酸钙颗粒强度达70N～75N，鲜钙磷转化率是96.5%，终产品磷的转化率为98%。

实施例3

质量浓度在68～70%之间的磷矿料浆和质量浓度为80%硫酸一起投入反应槽1，在搅拌桨叶线速度6～7m/s的强力搅拌条件下，反应温度50～90℃，反应时间1小时，制得固液比为1：1.1的不稠化的料浆。其中，投入反应槽内磷矿的细度为90%以上能过150目筛，硫酸用量为105%～110%。在转化率大于95%时，送去内返料喷浆造粒干燥机8进行造粒干燥。混合、反应尾气和造粒干燥尾气合并进入由文丘里洗涤器16和泡沫塔组成的尾吸系统，尾吸洗涤液返回反应槽1。

通过实施例3方法制备得到的粒状过磷酸钙颗粒强度达75N～78N，鲜钙磷转化率是97%，终产品磷的转化率为98.5%。

Claims

1.一种粒状过磷酸钙的生产方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

以磷矿料浆和硫酸为原料，在温度为50～110℃，强力搅拌条件下反应1～5小时得到不稠化的料浆，在转化率大于95%时进行造粒干燥后冷却。

2.根据权利要求1所述的粒状过磷酸钙的生产方法，其特征在于所述的不稠化的料浆固液比为1：1.5～1：1。

3.根据权利要求1所述的粒状过磷酸钙的生产方法，其特征在于所述的磷矿料浆中的磷矿90%以上能过150目筛。

4.根据权利要求1所述的粒状过磷酸钙的生产方法，其特征在于所述的硫酸的浓度为40～93%。

5.根据权利要求1所述的粒状过磷酸钙的生产方法，其特征在于所述的反应温度为50～90℃。

6.根据权利要求1所述的粒状过磷酸钙的生产方法，其特征在于所述的硫酸的用量为100%～110%。

7.根据权利要求1所述的粒状过磷酸钙的生产方法，其特征在于所述的强力搅拌条件为搅拌桨叶线速度6～7m/s。

8.根据权利要求1所述的粒状过磷酸钙的生产方法，其特征在于所述的磷矿料浆质量浓度在68～70%之间。