CN109293449A - 磷矿酸不溶物去除和利用方法及土壤肥料和土壤调理剂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种磷矿酸不溶物去除和利用方法，包括：将磷矿酸解浆进行固液分离处理，获得酸不溶物固体和酸解滤液；将酸解滤液进行硝酸钙冷冻结晶并过滤，获得过滤母液，再进行中和得到中和母液；将中和母液用板框过滤器进行固液分离，获得滤渣和中和母液滤液；将酸不溶物固体和滤渣进行混合，制备土壤用土壤肥料或土壤调理剂。本发明通过分步处理，在不同步骤中分别获得的酸不溶物沉淀和滤渣，提升母液杂质脱除效率，并且酸不溶物沉淀中含有硅成分，有利于土壤疏松；滤渣中含有水不溶的磷酸盐沉淀，为土壤提供持效的中量元素；因此这两者的成分可以混合后循环利用，将其制备成中微量元素土壤肥料或土壤调理剂，整个生产过程无废弃产物排出，循环环保。

Description

磷矿酸不溶物去除和利用方法及土壤肥料和土壤调理剂

技术领域

本发明涉及硝酸磷肥制备技术领域，尤其涉及一种磷矿酸不溶物去除和利用方法及土壤肥料和土壤调理剂。

背景技术

硝酸磷肥是指用硝酸或以硝酸为主的混酸分解磷矿粉，经过氨化处理后生成的氮磷二元复合肥。而其中酸解后固液分离的品质是影响后续硝酸磷肥品质的重点环节，因为在制备中随着磷矿品位的下降，酸不溶物的含量越来越高，对装置及产品质量的影响也越来越大。因此，在硝酸磷肥的生产过程中，需要根据酸解情况对酸不溶物进行分离。

硝酸磷肥制备中磷矿酸解浆液的不溶物分离，有多种方式进行。比如，CN200910009223.3号专利中公开了一种将磷矿分解槽的溶液首先进入重力沉降分离器分离出大颗粒，然后再进入转鼓分离器进一步分离的方法。分离出的粗大颗粒酸不溶物，则经洗涤后排放到堆场，分离效率一般在10～40％之间。

以上方式在实施中存在两方面的不足，一方面是分离效率不够，酸不溶物中部分固体为悬浮微颗粒，常规的分离不会将其充分分离出来而仍然有部分留存，使得到了后续母液制备硝酸磷肥时会成为水不溶物，使得土壤肥料应用中具有沉淀；另一方面这些不溶物的分离直接堆排或者用作其他回收，不利于整体生产工艺的循环环保。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种磷矿酸不溶物去除和利用方法，旨在提升磷矿酸解不溶物的去除效率并对其进行循环利用。

为实现上述目的，本发明提供的磷矿酸不溶物去除和利用方法，包括如下步骤：

将磷矿酸解浆进行固液分离处理，获得酸不溶物固体和酸解滤液；

将所述酸解滤液进行硝酸钙冷冻结晶并过滤，获得过滤母液，再进行中和得到中和母液；

将所述中和母液用板框过滤器进行固液分离，获得滤渣和中和母液滤液；

将所述酸不溶物固体和滤渣进行混合，制备土壤用土壤肥料或土壤调理剂。

优选地，酸不溶物固体和滤渣的重量比为10:(0.1～5)。

优选地，酸不溶物固体和滤渣进行混合后加入营养物质，所述营养物质选自大量元素肥料、重量元素肥料和微量元素肥料中的一种或多种。

优选地，酸不溶物固体和滤渣的重量之和与营养物质的重量比为(1～10):(1～10)。

优选地，所述磷矿酸解浆为将中低品位磷矿原料用硝酸酸解后获得。

采用本发明的以上磷矿酸不溶物的去除和利用方法，通过分步逐渐对磷矿酸解浆进行固液分离，使浆液中的酸不溶物逐步分次脱除，提升酸不溶物分离效率，同时也实现了中和母液中水不溶物含量的大幅度降低，实现了中和母液的水不溶物含量达到了可以制备水溶肥的标准；并且酸不溶物分离之后循环利用制备成含有硅成分、磷酸盐等土壤有益成分的土壤肥料或土壤调理剂；不仅提升了分离效率并且产物循环利用，环保无污染。

在以上磷矿酸不溶物的去除和利用方法的基础上，本发明进一步还提出由上述方法制备或的土壤用土壤肥料或土壤调理剂产品。在不同步骤中分别获得的酸不溶物沉淀和滤渣，酸不溶物沉淀中含有硅成分，有利于土壤疏松；滤渣中含有水不溶的磷酸盐沉淀，为土壤提供持效的中量元素；因此这两者的成分可以混合后循环利用。其中，根据不同的产品要求添加不同的搭配成分，所制备得到的土壤肥料可以用于提高土壤疏松度和降低土壤pH值；以及用于提高土壤疏松度、提高土壤保水率和降低土壤pH值。

具体实施方式

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，进一步说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供一种磷矿酸不溶物去除和利用方法，方法基于硝酸磷肥制备中将中低品位磷矿原料用硝酸/混酸酸解后的酸解浆的处理场景，但是基于相同的目的也可将其扩展用于磷精矿酸解/磷酸制备等等具有相同需求的场景中。

本发明的磷矿酸不溶物去除和利用方法，包括如下步骤：

S10，将磷矿酸解浆进行固液分离处理，获得酸不溶物固体和酸解滤液；

S20，将酸解滤液进行硝酸钙冷冻结晶并过滤后，获得过滤母液，再进行中和得到中和母液；

S30，将中和母液用板框过滤器进行固液分离，获得滤渣和中和母液滤液；

S40，将酸不溶物固体和滤渣进行混合，制备土壤用土壤肥料或土壤调理剂。

采用本发明的以上磷矿酸不溶物的去除和利用方法，通过分步逐渐对磷矿酸解浆进行固液分离，使浆液中的酸不溶物逐步分次脱除，提升不溶物的分离效率；并且酸不溶物分离之后循环利用制备成含有硅成分、磷酸盐等土壤有益成分的土壤肥料或土壤调理剂。

以上方法在实施中，为了进一步提升整个工艺的循环利用，进一步步骤S10之后，还包括：

S10a：将步骤S10的酸不溶物沉淀进行水洗，获得洗涤水；

步骤S40中酸不溶物沉淀和滤渣进行混合时的酸不容沉淀为水洗后的酸不溶物沉淀。

同时，还可以步骤S10b：将酸不溶物沉淀进行水洗之后的洗涤水，加入至步骤S10获得的上清液中，一并进入步骤S20处理。

进一步步骤S30中，本发明中针对固溶物的含量和浆料的流动性、以及分离时间的要求，步骤S30中采用板框过滤器的过滤介质的孔径优选为0.8～2.0μm，过滤层介质层数为10～30层；可以在保证分离效率的同时减少分离时间。

其中，在实施中基于最终将酸不溶物固体于滤渣进行混合后制备土壤功效肥料和调理剂的产品要求，采用步骤S40混合配制时酸不溶物固体和滤渣的重量比为10:(0.1～5)，来保持产品的成分均衡。

当然，根据产品的要求，还可以在酸不溶物固体和滤渣进行混合后加入营养物质，营养物质选自大量元素肥料、重量元素肥料和微量元素肥料中的一种或多种。同样，优选酸不溶物固体和滤渣的重量之和与营养物质的重量比为(1～10):(1～10)。

在以上磷矿酸不溶物的去除和利用方法的基础上，本发明进一步还提出由上述方法制备或的土壤用土壤肥料或土壤调理剂产品。

本发明通过分步处理，在不同步骤中分别获得的酸不溶物沉淀和滤渣，酸不溶物沉淀中含有硅成分，有利于土壤疏松；滤渣中含有水不溶的磷酸盐沉淀，为土壤提供持效的中量元素；因此这两者的成分可以混合后循环利用，将其制备成中微量元素土壤肥料或土壤调理剂。整个生产过程无废弃产物排出，循环环保。

并且，以上制备得到的土壤肥料可以用于提高土壤疏松度和降低土壤pH值；以及用于提高土壤疏松度、提高土壤保水率和降低土壤pH值。

为使本发明上述磷矿酸不溶物的去除和利用方法细节更利于本领域技术人员的理解和实施，以及验证本案产物循环利用的效果，以下通过具体的实施例来对本案的上述内容进行举例说明。

实施例1

S00，将用浓度58％的硝酸与中低品位磷矿(100kg)按照化学计量1.1:1加入到酸解槽中进行充分酸解，获取磷矿酸解浆(测量后固体含量约为1.8％)；

S10，将步骤S00酸解获得的磷矿酸解浆置于沉降槽中进行沉降2h，固液分离得到上清液和酸不溶物沉淀；

S10a，将步骤S10的酸不溶物沉淀用2倍体积的水洗涤2～3次，获得的洗涤水；

S10b，将步骤S10a的洗涤水合并至步骤S10的上清液中；

S20，将上清液于低温冷冻机中冷却至-5℃，并过滤滤除结晶后，通入气氨进行中和，得到中和母液；

S30，将中和母液转入板框过滤器(含有过滤介质20层、过滤介质孔径为1.6μm)中进行过滤分离，获得滤渣和中和母液滤液；

S40，将步骤S10a水洗之后的酸不溶物沉淀与步骤S30的滤渣按照酸不溶物固体和滤渣的重量比为10:0.1合并之后，根据土壤调理剂的产品要求加入腐殖酸、泥炭等配合成分配制成土壤调理剂。

实施例2

S00，将用浓度60％的硝酸与中低品位磷矿按照化学计量1.1:1加入到酸解槽中进行充分酸解，获取磷矿酸解浆(测量后固体含量约为1.8％)；

S10，将步骤S00酸解获得的磷矿酸解浆置于沉降槽中进行沉降3h，固液分离得到上清液和酸不溶物沉淀；

S10a，将步骤S10的酸不溶物沉淀用2倍体积的水洗涤2～3次，获得的洗涤水；

S10b，将步骤S10a的洗涤水合并至步骤S10的上清液中；

S20，将上清液于低温冷冻机中冷却至-6℃，并过滤滤除结晶后，通入气氨进行中和，得到中和母液；

S30，将中和母液转入板框过滤器(含有过滤介质10层、过滤介质孔径为0.8μm)中进行过滤分离，获得滤渣和中和母液滤液；

S40，将步骤S10a水洗之后的酸不溶物沉淀与步骤S30的滤渣按照酸不溶物固体和滤渣的重量比为10～5合并之后，再根据中微量土壤肥料的营养要求加入硼、锌盐等配合成分配制成土壤肥料。

实施例3

S00，将用浓度60％的硝酸与中低品位磷矿按照化学计量1.1:1加入到酸解槽中进行充分酸解，获取磷矿酸解浆(测量后固体含量约为1.8％)；

S10，将步骤S00酸解获得的磷矿酸解浆置于沉降槽中进行沉降3h，固液分离得到上清液和酸不溶物沉淀；

S10a，将步骤S10的酸不溶物沉淀用2倍体积的水洗涤2～3次，获得的洗涤水；

S10b，将步骤S10a的洗涤水合并至步骤S10的上清液中；

S20，将上清液于低温冷冻机中冷却至-6℃，并过滤滤除结晶后，通入气氨进行中和，得到中和母液；

S30，将中和母液转入板框过滤器(含有过滤介质10层、过滤介质孔径为0.8μm)中进行过滤分离，获得滤渣和中和母液滤液；

S40，将步骤S10a水洗之后的酸不溶物沉淀与步骤S30的滤渣按照酸不溶物固体和滤渣的重量比为10～2合并之后，再根据中微量土壤肥料的营养要求加入硼、锌盐等配合成分配制成土壤肥料。

为了验证所制备的调理剂和肥料的效果，将以上实施例的产品作为土壤改良肥料用于农化种植：

S51，选择刚采收完的地块，处理组将田间清理干净，铺一层作物秸秆1-2cm厚度，然后实施例1～3制备的土壤改良的肥料500kg/亩，最后撒施补充一些常规的水溶性追肥(溶于40kg水后灌溉，要喷施均匀)，最后打地机耕地，耕地深度30cm左右；

同时，在该步骤中对照组重复处理组的施肥方式，不添加麦秸秆及土壤改良剂；

S52，平地起垄，起好垄后滴管喷水，湿度为60％，保证土壤湿润，激活土壤改良剂；

S53，定植豌豆苗；

S24，数据采集：移摘后生长过程中对豌豆苗监测株高、病虫害发生率；收获测量根重，地上部产量；品质检测可溶性糖、可溶性蛋白、粗纤维含量；并且种植完成之后抽取试验田的表层土壤样品进行化验。

同时，为了验证本发明以上实施例1～3的土壤调理肥料的效果，用常规的复合肥(15-15-15)350kg/亩对比，查看最终种植后的作物植株和土壤变化结果。

结果表明，相比常规的复合肥，本发明实施例1～3的土壤调理肥料的进行后，作物生理指标的代谢数量上中可溶性糖含量提高10％，氧化酶系的表达量相比高出约20％。并且对表层土壤样品进行化验测得的pH值提升到5.8左右。同时，翻整田地后持续用该实施例1～3的土壤调理肥料继续种植，持续种植3轮之后，试验田的pH值提升到6.5以上，而且收获到的作物的根系和植株高度要强于正常酸化板结地移植的豌豆株，作物生长明显壮。

对实施例1至实施例3中的S30中的母液滤液进行检测，分析母液滤液中的水不溶物和酸不溶物的含量，实施例1中的母液滤液中的水不溶物含量为0.162％，酸不溶物含量为0.073％，实施例2中的母液滤液中的水不溶物含量为0.157％，酸不溶物含量为0.064％，实施例3中的母液滤液中的水不溶物含量为0.148％，酸不溶物含量为0.056％，可以看出，通过对中和母液进行过滤能够实现母液中的水不溶物含量低于0.2％，酸不溶物含量低于0.1％。

进行对比实验，实施例1-实施例3中的S30步骤省略，实施例1中的中和母液中干物质的水不溶物含量11.23％，酸不溶物含量为1.94％，实施例2中的中和母液中干物质的水不溶物含量10.95％，酸不溶物含量为2.11％，实施例3中的中和母液中干物质的水不溶物含量11.15％，酸不溶物含量为1.86％。

通过对中和母液进行过滤，实现了中和母液中的水不溶物和酸不溶物降低到可以制备水溶肥的标准，这虽然增加了耗能和工艺环节，但是却极大的提高了产品质量，改善了了已有工艺不对中和母液过滤的诸多弊端。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种磷矿酸不溶物去除和利用方法，其特征在于，包括如下步骤：

将磷矿酸解浆进行固液分离处理，获得酸不溶物固体和酸解滤液；

将所述酸解滤液进行硝酸钙冷冻结晶并过滤，获得过滤母液，再进行中和得到中和母液；

将所述中和母液用板框过滤器进行固液分离，获得滤渣和中和母液滤液。

2.如权利要求1所述的磷矿酸不溶物去除和利用方法，其特征在于，将所述酸不溶物固体和滤渣进行混合，制备土壤用土壤肥料或土壤调理剂，其中酸不溶物固体和滤渣的重量比为10:(0.1-5.0)。

3.如权利要求1或2所述的磷矿酸不溶物去除和利用方法，其特征在于，酸不溶物固体和滤渣进行混合后加入营养物质，所述营养物质选自大量元素肥料、重量元素肥料和微量元素肥料中的一种或多种。

4.如权利要求4所述的磷矿酸不溶物去除和利用方法，其特征在于，酸不溶物固体和滤渣的重量之和与营养物质的重量比为(1～10):(1～10)。

5.如权利要求1至4任一项所述的磷矿酸不溶物去除和利用方法，其特征在于，所述磷矿酸解浆为将中低品位磷矿原料用硝酸酸解后获得。

6.一种土壤肥料，其特征在于，根据权利要求1至5任一项所述的磷矿酸不溶物去除和利用方法制备获得。

7.一种土壤调理剂，其特征在于，根据权利要求1至5任一项所述的磷矿酸不溶物去除和利用方法制备获得。

8.权利要求7所述的土壤肥料的用途，其特征在于，所述土壤肥料用于提高土壤疏松度和降低土壤pH值。

9.权利要求7所述的土壤调理剂的用途，其特征在于，所述土壤肥料用于提高土壤疏松度、提高土壤保水率和降低土壤pH值。