CN112374929A - 一种电解锰中性液连续净化联产复合肥的生产工艺 - Google Patents

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段锋
宋正平
李凯
陈建红
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Abstract

本发明属于工业固废处理技术领域，涉及一种电解锰中性液连续净化联产复合肥的生产工艺。该生产工艺，包括1.将电解中性液降温，电解中性液为包含硫酸铵、硫酸镁和硫酸锰的复盐；2.在结晶器内进行结晶；3.进行离心处理，获得的固相物料送入带式过滤机冲洗；4.将冲洗后获得的剩余物料，先后喷入磷酸和浓氨水；5.送入造粒机进行造粒，再烘干包装，获得硫磷酸铵镁复合肥。该生产工艺，通过将电解锰过程产生的中性液依次进行降温、结晶、离心、过滤、磷化、pH调整、造粒、烘干包装等一系列处理，获得可供使用的硫磷酸铵镁复合肥，有效减少资源浪费，并有效回收电解锰生产过程中的铵、镁、硫和锰资源。

Description

一种电解锰中性液连续净化联产复合肥的生产工艺
技术领域
本发明属于工业固废处理技术领域，涉及一种电解锰中性液连续净化联产复合肥的生产工艺。
背景技术
对于大型的电解锰加工生产企业而言，随着企业规模的不断壮大、生产模式的不断完善，已经逐步形成以电解金属锰生产为主导，硫酸、水泥建材、高碳铬铁、发电为一体的上下游产品衔接以及能源资源循环利用的产业结构。
由于电解锰加工的工艺特点，使得在制液过程中，矿石里的钙、镁同时溶入液相之中；此时，在压滤后的滤液中加入氨水调节pH值，从而制成合格的电解液；与此同时，系统中会产生一定量的硫酸铵、硫酸镁和硫酸锰的复盐，当中性液净化后，复盐的饱和度逐渐增加从而形成结晶体，在后续电解的各工序中不断析出。
目前，每生产一吨金属锰约产生硫酸铵复盐结晶1.2吨，年产生量达120多万吨。将这些复盐结晶堆存于渣场时，不仅占用了大量土地，增加渣场的建设费用和管理费用，而且，还存在对环境造成污染的风险，制约企业的发展；与此同时，复盐还蕴藏着巨大的经济价值。因此，对于电解锰生产过程中工业废渣的综合利用，不仅能够有效的保护环境，还能够实现变废为宝以及资源的循环利用，从而满足当前发展循环经济以及可持续发展的迫切要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电解锰中性液连续净化联产复合肥的生产工艺，有效净化中性液，并制备出可供使用的复合肥产品，形成资源的循环利用。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下。
一种电解锰中性液连续净化联产复合肥的生产工艺，包括如下步骤：
（1）将电解锰过程产生的电解中性液进行降温，其中，电解中性液为包含硫酸铵、硫酸镁和硫酸锰的复盐；
（2）将降温后的电解中性液在结晶器内进行结晶，同时，将磷酸盐作为净化剂加入结晶器内；
（3）将结晶后的复盐结晶物进行离心处理，获得的固相物料送入带式过滤机不断冲洗，并在冲洗的过程中不断喷入洗涤用水，将复盐结晶物中的硫酸锰溶解脱除；
（4）将经过带式过滤机冲洗后获得的剩余物料，在搅拌的状态下，先喷入磷酸进行磷化反应，再喷入浓氨水将pH调至中性；
（5）将调至中性的物料送入造粒机进行造粒，再将获得的颗粒料烘干包装，获得硫磷酸铵镁复合肥。
上述技术方案，通过对电解锰的电解中性液依次进行降温、结晶、离心、过滤、磷化、pH调整、造粒、烘干包装等一系列处理，获得可供使用的硫磷酸铵镁复合肥，有效减少资源浪费，并有效回收电解锰生产过程中的铵、镁、硫资源。
进一步地，该生产工艺，步骤（1）中，将电解中性液的温度降至23℃～27℃，优选为降至25℃；此时，电解锰系统中产生的电解中性液，其温度为55℃，在结晶之前，需将其温度降至合适的范围，即，25℃左右，利于后续结晶过程的进行。
进一步地，该生产工艺，步骤（1）中，电解中性液的降温过程在氨蒸发器中进行，利用液氨蒸发过程中吸热，将电解中性液冷却；更进一步地，该生产工艺，液氨蒸发吸热后，送入氨冷器进行冷却，并将热量传递给冷却介质水，再将冷却介质水吸收的热量用于电解锰系统的制液过程；此过程中，利用液氨蒸发吸热，将电解中性液冷却，再通过氨冷器将吸收热量后的氨的热量进行传递，最终应用于电解锰系统的制液过程，实现热量的有效传递和循环利用。
进一步地，该生产工艺，步骤（3）中，离心处理后获得的液相物料回送入结晶器进行循环处理；实现资源的循环利用，减少资源的浪费，提高有效资源的利用率。
进一步地，该生产工艺，步骤（3）中，将溶解出的硫酸锰溶液与碳酸氢铵进行混合并反应，将锰从液相中沉积出来；进而将锰资源进行收集，进一步减少资源浪费。
进一步地，该生产工艺，步骤（2）中，经过结晶器结晶后获得的上清液，作为洁净中性液送入电解锰系统使用；更进一步地，将电解锰系统使用后的中性液继续送入步骤（1）进行反应；进而将整个系统形成有序的循环。
进一步地，该生产工艺，步骤（4）中，将经过带式过滤机冲洗后获得的剩余物料，投入敞口式螺旋送料机并在搅拌送料的状态下，先在螺旋送料机的前端喷入磷酸进行磷化反应，再在螺旋送料机的后端喷入浓氨水将pH调至中性；通过在敞口式螺旋送料机中边搅拌边送料，并将磷酸和浓氨水分区域进行喷入，进而可在通一个装置中实现物料的搅拌、输送，以及磷化和pH调整的工艺步骤。
本发明电解锰中性液连续净化联产复合肥的生产工艺的有益效果为，通过将电解锰过程产生的中性液依次进行降温、结晶、离心、过滤、磷化、pH调整、造粒、烘干包装等一系列处理，获得可供使用的硫磷酸铵镁复合肥，有效减少资源浪费，并有效回收电解锰生产过程中的铵、镁、硫资源，同时，锰资源也得以有效回收；有效净化电解中性液，解决电解液到处结晶并影响电解生产的问题；通过工序的循环和物料的回收利用，实现资源的最大化利用，并有效提高生产率和成品率；将过程中的热量通过换热进行传递和利用，从而实现热量的循环；通过上述方法，生产出的硫磷酸铵镁复合肥的含量≥95%；其中，有用元素的含量≥45%，包括主要元素（N+P2O5）≥25%，中元素成分（Mg、S、Ca）≥20%，微量元素（Mn、Fe）≥1%；有害重金属元素的含量也符合国家复合肥标准。
附图说明
图1为本发明电解锰中性液连续净化联产复合肥的生产工艺的流程示意图。
具体实施方式
如图1所示，一种电解锰中性液连续净化联产复合肥的生产工艺，主要包括电解中性液的净化和磷化造粒两个过程；具体包括如下步骤。
（1）由于电解过程产生的电解中性液（包含硫酸铵、硫酸镁和硫酸锰的复盐，pH为6.5）为具有一定温度的液体，一般为55℃，因此，需要先将其进行降温处理；该降温过程在氨蒸发器中进行，利用液氨在蒸发过程中的吸热，将电解中性液冷却至25℃；冷却之后，吸收热量的氨再通过压缩机压缩后送入换热器，即，氨冷器，并与氨冷器的冷却介质水进行热量交换产生低压蒸汽，再将该低压蒸汽应用于电解锰系统的电解化合制液过程。
（2）将降温后的电解中性液投入结晶器内，使其不断结晶长大，同时，将磷酸盐作为净化剂加入结晶器内，从而起到诱导结晶的作用，促使硫酸铵镁在结晶器内结晶；经过结晶器结晶后获得的上清液，作为洁净中性液送入电解锰系统的电解中性液池，并用于电解过程，同时，将电解锰系统的电解过程产生的电解中性液继续送入步骤（1）进行循环处理反应。
（3）将结晶后的下部复盐结晶物在离心机内进行固液分离处理，获得的固相物料送入带式过滤机，获得的液相物料（主要包含硫酸镁、硫酸铵、硫酸锰的混合液体）回送入结晶器进行循环处理；
同时，送入带式过滤机的物料，通过在带式过滤机的上方不断喷淋洗涤用水的方式进行水洗，将复盐结晶物中的硫酸锰溶解脱除，使得水洗后的复盐结晶物中的锰含量小于2%；与此同时，洗脱出的液体中的锰含量为7～8 g/L，再将溶解出的硫酸锰溶液与碳酸氢铵进行混合并反应，将锰从液相中沉积出来。
（4）将经过带式过滤机冲洗后获得的剩余物料，即，硫酸铵镁复盐结晶物，在搅拌的状态下，先喷入磷酸进行磷化反应，再喷入浓氨水将pH调至中性，并使复盐结晶物润湿；具体的，将该复盐结晶物，投入敞口式螺旋送料机并在搅拌送料的状态下，先在螺旋送料机的前端喷入磷酸进行磷化反应，使得磷酸与硫酸铵镁不断发生反应，部分生成磷酸铵镁，此时，pH会降低，因此，再在螺旋送料机的后端喷入浓氨水将pH调至达到6.5的中性状态。
（5）将调至中性的物料送入造粒机进行造粒，再将获得的颗粒料烘干包装，获得硫磷酸铵镁复合肥，即，硫磷酸铵镁复盐结晶物的主要成分为硫酸铵、硫酸镁、硫酸锰、磷酸铵。
通过上述工艺过程，获得的硫磷酸铵镁复合肥的含量≥95%，水分≤4.4%；其中，有用元素的含量≥45%，包括主要元素（N+P2O5）≥25%，中元素成分（Mg、S、Ca）≥20%，微量元素（Mn、Fe）≥1%；有害重金属元素（Pb＜0.005%；Cd＜0.005%；AS＜0.005%；Hg＜0.005%；Cr＜0.005%）也符合国家复合肥标准。
上述生产工艺，所使用的设备为常用设备，使得新设备投资较少，同时，该工艺过程所需原材料的来源广泛，为企业节约了大量的生产成本；整体工艺过程有序流畅，可实现生产线的有序循环，且自动化程度高、生产效率高，从而有效回收电解锰生产过程中的铵、镁、硫以及锰资源，并生成高效、缓释、多元素的硫磷酸铵镁复合肥，实现电解锰中性液的资源化利用。

Claims (9)

1.一种电解锰中性液连续净化联产复合肥的生产工艺，其特征在于，包括如下步骤：
（1）将电解锰过程产生的电解中性液进行降温；其中，电解中性液为包含硫酸铵、硫酸镁和硫酸锰的复盐；
（2）将降温后的电解中性液在结晶器内进行结晶，同时，将磷酸盐作为净化剂加入结晶器内；
（3）将结晶后的复盐结晶物进行离心处理，获得的固相物料送入带式过滤机不断冲洗，并在冲洗的过程中不断喷入洗涤用水，将复盐结晶物中的硫酸锰溶解脱除；
（4）将经过带式过滤机冲洗后获得的剩余物料，在搅拌的状态下，先喷入磷酸进行磷化反应，再喷入浓氨水将pH调至中性；
（5）将调至中性的物料送入造粒机进行造粒，再将获得的颗粒料烘干包装，获得硫磷酸铵镁复合肥。
2.如权利要求1所述的生产工艺，其特征在于，所述步骤（1）中，将电解中性液的温度降至23℃～27℃。
3.如权利要求1所述的生产工艺，其特征在于，所述步骤（1）中，电解中性液的降温过程在氨蒸发器中进行，利用液氨在蒸发过程中的吸热，将电解中性液冷却。
4.如权利要求3所述的生产工艺，其特征在于，所述步骤（1）中，液氨蒸发吸热后，送入氨冷器进行冷却，并将热量传递给冷却介质水，再将冷却介质水吸收的热量用于电解锰系统的制液过程。
5.如权利要求1所述的生产工艺，其特征在于，所述步骤（3）中，离心处理后获得的液相物料回送入结晶器进行循环处理。
6.如权利要求1所述的生产工艺，其特征在于，所述步骤（3）中，将溶解出的硫酸锰溶液与碳酸氢铵进行混合并反应，将锰从液相中沉积出来。
7.如权利要求1所述的生产工艺，其特征在于，所述步骤（2）中，经过结晶器结晶后获得的上清液，作为洁净中性液送入电解锰系统的电解过程。
8.如权利要求7所述的生产工艺，其特征在于，将电解锰系统的电解过程产生的电解中性液继续送入步骤（1）进行反应。
9.如权利要求1所述的生产工艺，其特征在于，所述步骤（4）中，将经过带式过滤机冲洗后获得的剩余物料，投入敞口式螺旋送料机并在搅拌送料的状态下，先在螺旋送料机的前端喷入磷酸进行磷化反应，再在螺旋送料机的后端喷入浓氨水将pH调至中性。
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