CN107539971A - 一种磷酸一铵的生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种磷酸一铵的生产工艺，采用含固量为65%的磷矿浆与湿法磷酸反应，脱除湿法磷酸中所含部分硫酸根，再加氨中和预处理脱硫磷酸，以磷酸盐形式脱除湿法磷酸中的所含铁离子（Fe³⁺）、铝离子（Al³⁺）、镁离子（Mg²⁺），然后进行固液分离、沉清、蒸发浓缩，结晶、烘干，获得一种高品质磷酸一铵。本发明的有益效果是：具有工艺路线短、产品质量稳定，副产物能够被循环回收利用，且整个生产过程中无“废气、废水、废渣”排放的特点。

Description

一种磷酸一铵的生产工艺

技术领域

本发明属于磷复肥生产技术领域，具体涉及一种针对磷复肥企业利用湿法磷酸与液氨中和净化除杂精制磷酸后，生产高品质磷酸一铵的方法。

背景技术

磷酸一铵的生产原料有两种，一种是热法磷酸，一种是湿法磷酸。热法磷酸生产磷酸一铵的成本较高，采用湿法磷酸生产磷酸一铵则可以大幅降低生产成本，其生产过程所产生的滤渣还可以用于复合肥及农用磷酸二铵，因此目前多采用湿法磷酸生产磷酸一铵。

目前，国内采用湿法磷酸生产磷酸一铵的工艺中使用的稀磷酸多由磷矿石经硫酸萃取制得，再在稀磷酸中添加磷矿粉或者碳酸钙进行脱硫预处理，有时还要求深度脱硫或脱氟，脱硫的同时会生成磷酸氢钙，如果磷酸氢钙过多则会造成产品水不溶物超标，影响产品水溶性，导致产品不合格。再将脱硫合格的脱硫酸进行深度净化，最后再通氨中和，形成一铵料浆，一铵料浆再转入结晶器进行冷却，降温至40℃析出晶体，将晶浆转入离心机进行分离，获得滤饼和滤液，滤液循环利用，滤饼进行干燥处理即为高纯度磷酸一铵产品。但由于该生产方法需对湿法磷酸先期进行净化处理，该工艺流程长且复杂，而且由于湿法磷酸净化技术的技术封锁，不能得到技术推广普及。

从现有技术背景叙述中可以发现，虽然这些技术能够生产出高品质磷酸一铵，甚至简化了工艺流程，降低了成本，但是在生产过程中仍旧存在以下缺陷：脱硫时产生的钙盐过多且复杂、通氨中和时产生的杂质影响过滤的速度与产品的质量，生产成本较高、磷收率偏低、操作难度大、能耗高、污染大，对设备材质要求较高等弊端，获得的产品质量不稳定，单位成本偏高。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供一种直接利用稀磷酸生产高品质磷酸一铵的生产方法。

本发明采用如下技术方案：一种磷酸一铵的生产工艺，采用含固量为65%的磷矿浆与湿法磷酸反应，脱除湿法磷酸中所含部分硫酸根，再加氨中和预处理脱硫磷酸，以磷酸盐形式脱除湿法磷酸中的所含铁离子（Fe³⁺）、铝离子（Al³⁺）、镁离子（Mg²⁺），然后进行固液分离、沉清、蒸发浓缩，结晶、烘干，获得一种高品质磷酸二氢铵（即磷酸一铵）。具体包括如下步骤：

（1）脱硫：按一定量（每立方或每吨）的稀磷酸中硫酸根含量核算所需磷矿粉的量，磷矿粉加入量按下式计算：

M_矿=ω*(15.3～16.1)*100 [g/kg_稀磷酸]，

其中： ω：为稀磷酸中SO₄ ^2-的百分含量，

15.3～16.1 ：为经验值取值范围，即107g~113g精矿粉中

和7个百分点的SO₃，107/7=15.3，113/7=16.1

100：修正系数

[g/kg_稀磷酸]：每公斤稀磷酸需要消耗的磷矿粉

磷矿粉加水制成含磷矿粉质量分数65%的磷矿浆，将稀磷酸加热至78～80℃时加入磷矿浆，磷矿浆在15min内匀速加完；控制搅拌转速160～200r/min，进行搅拌脱硫，搅拌脱硫的时间5～5.5小时，控制脱硫反应料浆温度在75～85℃，反应至第三小时测反应料浆中硫酸根含量，依据测得的硫酸根含量（脱硫结束后预处理脱硫磷酸中硫酸根含量≤1.0%）高低，确定后续反应的磷矿浆添加量或稀磷酸添加量；对脱硫后的预处理脱硫磷酸料浆进行浓密除渣，取浓密机上层清液（即为预处理脱硫磷酸）送至预处理脱硫磷酸储槽备用，浓密除渣所得的磷酸渣浆（即浓密底流），通过料浆泵输送至磷酸反应槽，回收渣浆中所含的磷元素，以提高生产过程的磷收率。

（2）液氨中和，脱除预处理脱硫磷酸中金属阳离子：

2.1、预处理脱硫酸中和：将预处理脱硫磷酸利用离心泵输送至预中和反应槽，当到达一定液位后（约0.5米左右），开启预中和反应槽搅拌桨，缓慢开启氨阀，通氨进行中和反应，制备预处理脱硫磷酸中和料浆；稳定预处理脱硫磷酸加入量，逐渐加大通氨量，当中和料浆PH值达到3.5～4.5 时，稳定预处理酸及液氨加入量，连续进行中和反应，制备中和氨化料浆；将制备合格的中和氨化料浆输送至中和氨化料浆熟化槽，搅拌熟化30～45 分钟，控制料浆温度在75～80℃。

2.2、脱除预处理脱硫磷酸中金属阳离子：将2.1所述的熟化合格的中和氨化料浆利用泵输送至板框压滤机，进行压滤除渣，固液分离，以达到脱除中和氨化料浆中所含的金属阳离子Fe³⁺、Al³⁺、部分Mg²⁺，所得压滤滤液通过溜槽收集至滤液槽备用（控制滤液槽液相温度≥70℃，防止晶体析出），滤液供磷酸一铵装置生产用；中和氨化料浆经板框压滤机所得压滤滤饼即为脱除金属阳离子Fe³⁺、Al³⁺、部分Mg²⁺而形成的磷酸氨盐络（化）合物。

（3）二次中和：中和氨化料浆在压滤前PH值若低于磷酸一铵产品生产所需的料浆PH值，压滤所得滤液在输送至磷酸一铵装置后，需在反应器进行二次通氨氨化，保证二次氨化料浆PH值为4.0～4.5，以满足磷酸一铵产品生产需要；

（4）真空浓缩与干燥：对上述二次氨化料浆进行真空强制循环浓缩，浓缩至料浆比重至1.48～1.50，真空浓缩的温度为80～85℃，经三缸泵输送至干燥塔顶部，通过压力式喷嘴雾化喷洒而下，与塔底上升的热空气逆流接触换热，蒸发水分，烘干后即为产品磷酸一铵；热空气所需热源为燃煤热风炉，通过加热空气作为干燥介质，进塔热空气温度为120～145℃。

表1 本发明中压滤除渣的滤液控制指标：（%：质量百分含量）

备注：SS为含固量；I为酸不溶物。

本发明的有益效果是：具有工艺路线短、产品质量稳定，副产物能够被循环回收利用，且整个生产过程中无“废气、废水、废渣”排放的特点。

具体实施方式

实施例1

一种磷酸一铵生产方法，包括如下步骤：

（1）湿法磷酸的脱硫预处理，控制脱硫后磷酸中硫酸根含量≤1.0%，含固量（ss%）≤0.1%；

（2）脱硫预处磷酸沉降浓密除渣过程；

（3） 脱硫预处磷酸的中和除杂，控制中和料浆PH值在3.5～4.5之间，比重1.24～1.26；

（4）中和料浆熟化，熟化时间30～45min，温度75～80℃；

（5）压滤除渣脱除金属阳离子，料浆温度75～80℃；

（6）脱除金属阳离子的预处理酸（净化酸），经由泵输送至磷酸一铵装置；

（7）预处理酸进入磷酸一铵装置，若PH值不满足磷酸一铵装置生产需要，调整PH值至4.0～4.5，后续操作与传统的58%含量磷酸一铵生产方法相同；

（8）除渣净化后预处理酸成分见下表：（%：质量百分含量）

表2实例1除渣净化后预处理酸成分

备注：SS为含固量；I为酸不溶物

（9）产品分析数据见下表（%：质量百分数）

表3 实例1产品养分含量

（10）磷酸一铵产品养分含量不达标原因

10.1预处理酸五氧化二磷（P₂O₅）含量偏低；

10.2 湿法磷酸预处理脱硫效果差，未达标，导致预处理酸中硫酸根（SO₄ ^2-）含量过高；

10.3 利用“氨化法”脱出金属阳离子，由于中和料浆PH值控制不当，致金属镁离子脱除不达标。

实施例2

一种磷酸一铵生产方法及工艺，包括如下步骤：

（1）湿法磷酸的脱硫预处理，控制脱硫后磷酸中硫酸根含量≤1.0%，固含量（ss%）0.06%；

（2）脱硫磷酸沉降除渣过程；

（3） 脱硫预处理酸的中和除杂，控制中和料浆PH值在3.5～4.5之间，比重1.24～1.26；

（4）中和料浆熟化，熟化时间30～45min，温度75～80℃；

（5）压滤除渣，料浆温度75～80℃

（6）脱除金属阳离子的预处理酸，经由泵输送至磷酸一铵装置；

（7）预处理酸进入磷酸一铵装置，若PH值不满足磷酸一铵装置生产需要，调整PH值至4.0～4.5，后续操作与传统的58%含量磷酸一铵生产方法相同；

（8）除渣净化后预处理酸成分见下表：（%：质量百分含量）

表4实例2除渣净化后预处理酸成分

（9）产品分析数据见下表（%：质量百分数）

表5 实例2产品养分含量

。

Claims (2)

1.一种磷酸一铵的生产工艺，包括如下步骤：（1）脱硫：按一次生产量的稀磷酸中硫酸根含量核算所需磷矿粉的量，磷矿粉制成含固量65%的磷矿浆，将稀磷酸加热至78-80℃时加入磷矿浆，磷矿浆在15min内匀速加完；控制搅拌转速160-200r/min，进行搅拌脱硫，搅拌脱硫的时间为5～5.5小时，控制脱硫反应料浆温度在75～85℃，反应至第三小时测反应料浆中硫酸根含量，依据测得的硫酸根含量来调整后续的磷矿浆加入量及稀磷酸加入量，以确保在脱硫反应终了时，脱硫反应料浆经浓密除渣后所得的预处理脱硫磷酸所含SO₄ ^2-%≤1.0%；将脱硫反应料浆输送至浓密机进行浓密除渣，将所得的浓密机上层清液，即预处理脱硫磷酸，输送至脱硫磷酸储槽备用，浓密机的浓密底流经由料浆泵输送至磷酸反应槽；

（2）液氨中和：将预处理脱硫磷酸输送至预中和反应槽，开启预中和反应槽搅拌桨，开启氨阀，通氨进行中和反应，制取预处理脱硫磷酸中和料浆，稳定预处理脱硫磷酸加入量，逐渐加大通氨量，当中和料浆PH值达到3.5～4.5 时，稳定预处理酸及液氨加入量，连续进行中和反应，制备中和氨化料浆；将制备合格的中和氨化料浆输送至中和氨化料浆熟化槽，搅拌熟化30～45 分钟，控制料浆温度在75～80℃；

（3）脱除预处理脱硫磷酸中的金属阳离子：将上一步熟化合格的预中和氨化料浆输送至板框压滤机，进行压滤除渣，固液分离，脱除中和氨化料浆中所含的金属阳离子Fe³⁺、Al^{3 +}、部分Mg²⁺，所得压滤滤液收集至滤液槽备用，滤液槽中液相温度不低于70℃，滤液供磷酸一铵装置生产用，中和氨化料浆经板框压滤机所得压滤滤饼即为脱除金属阳离子Fe³⁺、Al^{3 +}、部分Mg²⁺而形成的磷酸氨盐络合物；

（4）二次中和：中和氨化料浆在压滤前PH值若低于磷酸一铵产品生产所需的料浆PH值，压滤所得滤液在输送至磷酸一铵装置后，需在反应器进行二次通氨氨化，保证二次氨化料浆PH值为4.0～4.5；

（5）真空浓缩与干燥：将步骤（3）所得的压滤滤液或步骤（4）所得的二次氨化料浆送入浓缩机，进行真空强制循环浓缩，浓缩至料浆比重至1.48～1.50，真空浓缩的温度为80-85℃，经三缸泵输送至干燥塔顶部，通过压力式喷嘴雾化喷洒而下，与塔底上升的热空气逆流接触换热，蒸发水分，烘干后即为产品磷酸一铵。

2.如权利要求1所述的一种磷酸一铵的生产工艺，其特征是：步骤（5）中热空气所需热源为燃煤热风炉，通过加热空气作为干燥介质，进塔热空气温度为120～145℃。