CN104150969A - 一种利用锌氨净化液制备磷酸铵锌的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用锌氨净化液制备磷酸铵锌的方法，其特征在于添加氨氮化合物或蒸氨调节锌氨净化液中的氨锌摩尔比为1.5-2.0:1，以碱液或酸液调节锌氨净化液的pH为7.0-7.5，加入磷源，使磷锌摩尔比为1:1，以碱液或酸液调节锌氨净化液的pH为7.0-7.5，反应20-60分钟后，分离、干燥沉淀物，得到磷酸铵锌产品。本发明利用低成本的锌氨净化液制备磷酸铵锌。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用锌氨净化液制备磷酸铵锌的方法，属于农业、肥料和无机化工领域。
背景技术
微量元素锌参与人体的各种代谢，缺锌引起的营养失衡问题是目前世界面临的主要营养健康问题之一。提高农产品中的锌含量被认为是解决人类缺锌问题的最经济有效的方法。农产品中的锌主要来自土壤。然而，世界范围内，一方面土壤缺锌现象十分普遍，另一方面土壤中的有效锌含量非常低。调查显示，中国缺锌土壤占82.6％。
在农业生产中合理施用锌肥，可有效提高农产品的含锌量，从而提高食物中的锌含量，促进人体健康和防治缺锌疾病。目前，使用较多的锌肥是硫酸锌和螯合锌。但是，施入土壤中的锌移动性很差，容易被土壤固定成植物不易吸收利用的形态，过量施用易溶性锌肥还可能带来锌毒害问题。
磷酸铵锌是一种含氮、磷、锌的缓释肥料。与传统锌肥不同的是，磷酸铵锌不溶于水，所以很少被土壤固定，但缓慢溶解于植物根系分泌的有机酸，所以可以被植物有效利用。总而言之，磷酸铵锌中的锌利用率极高，还可以避免传统易溶锌肥的潜在锌毒害问题，是一种理想的锌肥。现阶段锌成本较高是限制磷酸铵锌推广应用的因素之一。
专利CN103224416A公开了一种常温下合成磷酸铵锌的方法，是首先配置氨锌比为1.5-2.0:1的锌氨络合溶液，调节pH为7-7.5，再加入含磷溶液，使磷锌比为1:1，反应20-60分钟后过滤、烘干即可。该方法主要优点是发明了一种常温合成磷酸铵锌的方法，避免了传统方法的加热步骤，缺点是锌源为硫酸锌、氯化锌、硝酸锌等高成本锌源，导致磷酸铵锌的合成成本仍然较高。
铵盐法是回收锌矿、废锌中的锌的常用方法，锌氨净化液是铵盐法的中间产物。氧化锌矿、钢厂副产的锌灰等中的锌的形态主要是氧化锌，它们能够与碳酸铵等铵盐反应，生成锌氨络合溶物：
ZnO+iNH3+H2O＝[Zn(NH3)i]2++2OH-
同时，重金属铜、镉、银等也会生成氨络合物进入溶液，而铁、钙、镁、铝、铅等元素不会或很少溶解，即铵盐浸出具有选择性。净化原理是采用氧化(比如过硫酸铵)除铁，锌粉置换除铜、镉等重金属(用M表示)：
2Fe2++S2O8 2-＝2Fe3++2SO4 2-
Fe3++3OH-＝Fe(OH)3
M(NH3)n2++Zn＝Zn(NH3)i2++M+(n-i)NH3
净化后即得到锌氨净化液。炼锌企业再通过加热蒸氨结晶生成碱式碳酸锌、煅烧电解等过程从锌氨净化液中提取金属锌、纳米氧化锌等锌产品。
锌氨净化液含有极高浓度的氮、锌，并且不含重金属，用于合成磷酸铵锌不需要蒸氨、结晶、煅烧、电解等一系列后续流程，可以极大节省成本，因此其单位锌成本远低于硫酸锌、氯化锌、硝酸锌等传统锌源，同时可以有效利用锌氨净化液中的氮，是制备磷酸铵锌的优良原料之一。
发明内容
本发明的目的在于克服上述方法的不足，提供一种利用低成本锌源制备磷酸铵锌的方法。
本发明需要解决的主要技术问题是通过以下方案实现的：
一种利用锌氨净化液制备磷酸铵锌的方法，其特征在于包含以下步骤：
步骤一、添加氨氮化合物或蒸氨调节锌氨净化液中的氨锌摩尔比为1.5-2.0:1，以碱液或酸液调节锌氨净化液的pH为7.0-7.5；
步骤二、向步骤一中加入磷源，使磷锌摩尔比为1:1，以碱液或酸液调节锌氨净化液的pH为7.0-7.5，反应20-60分钟；
步骤三、反应结束后固液分离、干燥沉淀物，得到磷酸铵锌产品；清液用于制备锌氨净化液。
步骤一中，氨氮化合物是氨水、碳酸铵、碳酸氢铵、氯化铵、硫酸铵、硝酸铵、垃圾厂氨氮渗滤液或化工企业排出的氨氮废水。
步骤一中，碱液是氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液或碳酸钠溶液；酸液为盐酸、硫酸、硝酸或磷酸。
步骤二中，磷源是磷酸、磷酸钠、化工企业排出的含磷废水、生活污水处理厂生化过程得到的含磷溶液或养殖厂排出的含磷废水。
由于锌氨净化液含有极高浓度的氮、锌，并且不含重金属，用做锌源合成磷酸铵锌不需要蒸氨、结晶、煅烧、电解等一系列后续流程，可以极大节省成本，因此锌氨净化液的单位锌成本远低于硫酸锌、氯化锌、硝酸锌等传统锌源，同时可以有效利用锌氨净化液中的氮，是制备磷酸铵锌的优良原料之一。本发明利用低成本锌氨净化液制备磷酸铵锌。
具体实施方式
下面，结合具体实施方式，对本发明做进一步描述：
实施例1：
本实施例所述的利用锌氨净化液制备磷酸铵锌的方法，按以下步骤进行：
(1)取某炼锌企业的锌氨净化液1L，其中Zn2+＝3.1mol/L，NH4 +＝5.0mol/L，pH＝10.5，添加氯化铵使其中NH4 +＝6.2mol/L，添加盐酸使pH＝7.0；
(2)向步骤(1)中添加PO4 3+＝12.9mol/L的肥料级磷酸0.24L，同时用NaOH溶液控制反应体系的pH＝7.0左右，常温反应20min；
(3)反应结束后，固液分离，120℃烘干沉淀，得到磷酸铵锌结晶。
实施例2：
本实施例所述的利用锌氨净化液制备磷酸铵锌的方法，按以下步骤进行：
(1)取某炼锌企业的锌氨净化液1L，其中Zn2+＝3.0mol/L，NH4 +＝3.5mol/L，pH＝11，添加碳酸氢铵使其中NH4 +＝4.5mol/L，添加硫酸使pH＝7.5；
(2)向步骤(1)中添加PO4 3+＝10.0mol/L的磷酸钠0.3L，同时用KOH溶液控制反应体系的pH＝7.5左右，常温反应40min；
(3)反应结束后，固液分离，120℃烘干沉淀，得到磷酸铵锌结晶。
实施例3：
本实施例所述的利用锌氨净化液制备磷酸铵锌的方法，按以下步骤进行：
(1)取某炼锌企业的锌氨净化液1L，其中Zn2+＝2.5mol/L，NH4 +＝3.2mol/L，pH＝10.5，添加氨水使其中NH4 +＝4.0mol/L，添加硝酸使pH＝7.2；
(2)向步骤(1)中添加PO4 3+＝10.0mol/L的肥料级磷酸0.25L，同时用Na2CO3溶液控制反应体系的pH＝7.2左右，常温反应60min；
(3)反应结束后，固液分离，120℃烘干沉淀，得到磷酸铵锌结晶。
Claims (4)
1.一种利用锌氨净化液制备磷酸铵锌的方法，其特征在于包含以下步骤：
步骤一、添加氨氮化合物或蒸氨调节锌氨净化液中的氨锌摩尔比为1.5-2.0:1，以碱液或酸液调节锌氨净化液的pH为7.0-7.5；
步骤二、向步骤一中加入磷源，使磷锌摩尔比为1:1，以碱液或酸液调节锌氨净化液的pH为7.0-7.5，反应20-60分钟；
步骤三、反应结束后固液分离、干燥沉淀物，得到磷酸铵锌产品；清液用于制备锌氨净化液。
2.根据权利要求1所述一种利用锌氨净化液制备磷酸铵锌的方法，其特征在于：步骤一中，氨氮化合物是氨水、碳酸铵、碳酸氢铵、氯化铵、硫酸铵、硝酸铵、垃圾厂氨氮渗滤液或化工企业排出的氨氮废水。
3.根据权利要求1所述一种利用锌氨净化液制备磷酸铵锌的方法，其特征在于：步骤一中，碱液是氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液或碳酸钠溶液；酸液为盐酸、硫酸、硝酸或磷酸。
4.根据权利要求1所述一种利用锌氨净化液制备磷酸铵锌的方法，其特征在于：步骤二中，磷源是磷酸、磷酸钠、化工企业排出的含磷废水、生活污水处理厂生化过程得到的含磷溶液或养殖厂排出的含磷废水。
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