DE102023205544A1

DE102023205544A1 - Verfahren für die Co-Produktion von Eisenphosphat über ein Phosphatnitratdüngergerät, Produkt und System

Info

Publication number: DE102023205544A1
Application number: DE102023205544.9A
Authority: DE
Inventors: Deming Huang; Guojun Zhao; Faan Liu; Jin Fang; Shiying Huang; Jing Cheng; Lingyun Zhang; Junqiang Feng; Jianqing Hua
Original assignee: Shenzhen Batian Ecotypic Engineering Co Ltd; Guizhou Batian Ecotypic Engineering Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Batian Ecotypic Engineering Co Ltd; Guizhou Batian Ecotypic Engineering Co Ltd
Priority date: 2022-06-20
Filing date: 2023-06-14
Publication date: 2023-12-21
Also published as: JP2024000517A; WO2023246540A1; KR20230174165A

Abstract

Die vorliegende Erfindung offenbart ein Verfahren für die Co-Produktion von Eisenphosphat über ein Phosphatnitratdüngergerät, ein Produkt und ein System; wobei das Verfahren umfasst: Durchführen eines Säureaufschlusses vom Phosphaterz mittels der Salpetersäure und Abtrennen der säureunlöslichen Stoffe, um eine Säureaufschlusslösung zu erhalten; Gefrieren und Kristallisieren der Säureaufschlusslösung und Durchführen einer Fest-Flüssig-Trennung, um eine erste Lösung zu erhalten; Hinzufügen einer sulfathaltigen Lösung in der ersten Lösung zur Reaktion, um eine zweite Lösung zu erhalten; Durchführen einer Denitrifikationsbehandlung für die zweite Lösung, um eine dritte Lösung zu erhalten; Hinzufügen von Ammoniak in der dritten Lösung zur Neutralisation, wobei die neutralisierte Lösung einer Fest-Flüssig-Trennung unterzogen wird, um eine Ammoniumphosphatlösung zu erhalten, und Hinzufügen einer Eisenquelle in der Ammoniumphosphatlösung zur Reaktion, um Eisenphosphat herzustellen; bei der vorliegenden Erfindung wird aus dem Phosphaterz-Rohmaterial hochreines Eisenphosphat hergestellt und erhalten, wobei die Nebenprodukte des Herstellungsprozesses direkt in der Düngemittelherstellung oder als eigenständiges Produkt ohne Abfall verwendet werden können.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft das technische Gebiet der Phosphaterzaufbereitung, insbesondere ein Verfahren für die Co-Produktion von Eisenphosphat über ein Phosphatnitratdüngergerät, ein Produkt und ein System.
STAND DER TECHNIK
Die Herstellung von Eisenphosphat erfolgt normalerweise durch Reaktion mit Eisen- und Phosphorquellen, wobei bereits hergestelltes Eisen und Phosphorsäure für die Herstellung von Eisenphosphat verwendet werden. Die vorliegende Erfindung ermöglicht jedoch die Herstellung von Eisenphosphat auf zwei Wegen durch eine Phosphatnitratdüngeranlage, wobei ein Weg die Herstellung von Ammoniumphosphat für die Herstellung von Eisenphosphat und der andere Weg die Herstellung von Phosphorsäure für die Herstellung von Eisenphosphat ist, und wobei die beiden Wege das Phosphatnitratdüngergerät für die Herstellung von Eisenphosphat vollständig nutzen.
INHALT DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung stellt ein Verfahren für die Co-Produktion von Eisenphosphat über ein Phosphatnitratdüngergerät zur Verfügung, umfassend die folgenden Schritte:

Durchführen eines Säureaufschlusses vom Phosphaterz oder Phosphatkonzentrat mittels der Salpetersäure und Abtrennen der säureunlöslichen Stoffe, um eine Säureaufschlusslösung zu erhalten;
Gefrieren und Kristallisieren der Säureaufschlusslösung und Durchführen einer Fest-Flüssig-Trennung, um eine erste Lösung zu erhalten;
Entkalken der ersten Lösung durch Zugabe einer sulfathaltigen Lösung, um eine zweite Lösung A zu erhalten, und/oder Hinzufügen der Schwefelsäure in der ersten Lösung zur Reaktion und Durchführen einer Fest-Flüssig-Trennung, um eine erste Lösung zu erhalten;
Durchführen einer Denitrifikationsbehandlung für die zweite Lösung A und/oder die zweite Lösung B, um eine dritte Lösung A und/oder eine dritte Lösung B zu erhalten;
Hinzufügen von Ammoniak in der dritten Lösung A zur Neutralisation, wobei die neutralisierte Lösung einer Fest-Flüssig-Trennung unterzogen wird, um eine Ammoniumphosphatlösung zu erhalten, und Hinzufügen einer Eisenquelle in der Ammoniumphosphatlösung zur Reaktion, um Eisenphosphat herzustellen;
und/oder Durchführen einer Vorbehandlung und Extraktion für die dritte Lösung B mittels eines Extraktionslösungsmittels, um eine extrahierte Phase zu erhalten; Durchführen einer Nachbehandlung und Umkehrextraktion für die extrahierte Phase, um eine Phosphatlösung zu erhalten; wobei die Eisenquelle mit der Phosphatlösung reagiert, um Eisenphosphat zu erhalten.

Durchführen einer Extraktion für die dritte Lösung B zur Entfernung der Metallionen, um eine Phosphatlösung zu erhalten.
In einigen Ausführungsformen wird die Säureaufschlusslösung durch die direkte Filtrationsabtrennung der Flüssigphasenkomponenten der Säureaufschluss-Aufschlämmung erhalten; oder in weiteren Ausführungsformen wird die Säureaufschlusslösung durch eine Kombination aus den durch die Filtration direkt getrennten Flüssigphasenkomponenten der Säureaufschluss-Aufschlämmung und einer Waschlösung, die erhalten wird, indem die durch den Säureaufschluss zersetzten Festphasenkomponente einmal oder mehrmals mit Prozesswasser gewaschen werden, erhalten.
In einigen Ausführungsformen enthält die Säureaufschlusslösung des Phosphatkonzentrats hauptsächlich durch den Säureaufschluss der Salpetersäure gewonnenes Phosphat, verunreinigte Metalle wie Calciumionen usw., Nitrat usw. In einer bevorzugten Ausführungsform kann die während des Säureaufschlussprozesses hinzugefügte Salpetersäure in einem relativen Überschuss vorliegen, um eine vollständige Reaktion des Phosphaterz-Rohmaterials zu ermöglichen.
In einigen Ausführungsformen enthalten die durch die Fest-Flüssig-Trennung gewonnenen säureunlöslichen Stoffe hauptsächlich Silizium-Calcium-Magnesium-Salze; in bevorzugten Ausführungsformen können die durch den Säureaufschluss gewonnenen säureunlöslichen Stoffe zu einem Bodenverbesserungsprodukt zur Verbesserung des Bodens auf der Grundlage der wirksamen Verwendung der in den säureunlöslichen Stoffen enthaltenen Elemente hergestellt werden.
In einigen Ausführungsformen wird die Säureaufschlusslösung bei einer Temperatur von - 10°C bis -5°C gefrierkristallisiert, wobei in diesem Temperaturbereich 60-85% des Calciumnitrats als Ca(NO₃)₂-4H₂O-Kristalle ausfallen; und wobei dann die gefrorene Lösung filtriert wird, was die Koagulation und Ausfällung der Kristalle fördert, um eine erste Lösung zu erhalten, bei der die Calciumverunreinigungen zum ersten Mal entfernt sind.
In einer noch bevorzugteren Ausführungsform wird die auf eine Temperatur von -8°C bis - 5°C gefrorene Säureaufschlusslösung dann direkt in einen Doppeltrommelfilter zur Filtrationsabtrennung geleitet, wobei die nach der Filtration erhaltene Flüssigphasenkomponente die gewonnene erste Lösung ist.
Alternativ wird in bestimmten bevorzugten Ausführungsformen die nach der Filtrationsabtrennung erhaltene Festphasenkomponente, wie ein durch Filtration erhaltener Filterkuchen, mit gefrorener Salpetersäure und gefrorenem Wasser gewaschen, wobei ein Teil der resultierenden Waschlösung zirkulierend in die Säureaufschlusslösung zur weiteren Abtrennung der gefrorenen Kristalle zusammengeführt und der andere Teil der Waschlösung in dem Säureaufschlussbehälter zum Säureaufschluss hinzugefügt wird.
In einigen Ausführungsformen wird eine sulfathaltige Lösung, wie z.B. mindestens eine von Schwefelsäure oder Ammoniumsulfat, in der ersten Lösung hinzugefügt.
In einer anderen Ausführungsform ist die sulfathaltige Lösung nicht übermäßig, um die Einführung von Sulfatverunreinigungen zu vermeiden; d.h. die molare Menge an hinzugefügtem Sulfat übersteigt nicht die molare Menge an Calciumionen in der ersten Lösung, um zu verhindern, dass die zweite Lösung A nach der Entkalkung Sulfat enthält, das die Qualität der Phosphorsäure beeinträchtigt.
In einer anderen Ausführungsform ist die sulfathaltige Lösung nicht übermäßig und die Aufrechterhaltung der Sulfatkonzentration in der zweiten Lösung auf unter 0,5% nach der Entkalkung ist vorteilhaft für die anschließende Entfernung von Verunreinigungen; in einer noch bevorzugteren Ausführungsform wird die Sulfatkonzentration in der zweiten Lösung auf unter 0,1% nach der Entkalkung gehalten; noch bevorzugter wird die Sulfatkonzentration in der zweiten Lösung nach der Entkalkung auf unter 0,01% gehalten.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird die zweite Lösung A oder die zweite Lösung B einer Denitrifikationsbehandlung unterzogen, indem die zweite Lösung durch Verdampfen konzentriert wird, um die Salpetersäure zu entfernen.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Verdampfungstemperatur zur Entfernung der Salpetersäure durch Verdampfen und Konzentrieren der zweiten Lösung A oder B im Bereich von 70-90°C einstellbar (Vakuumsgrad 10-15 kpa); in einer noch bevorzugteren Ausführungsform wird die Temperatur des Verdampfens und Konzentrierens zur Entfernung der Salpetersäure bei 70-90°C gehalten. Wenn es auf eine Nitratkonzentration im System von weniger als 0,1% verdampft wird, ist dies vorteilhaft für die anschließende Entfernung von Metallverunreinigungen und die Herstellung von Phosphorsäure; ferner wird es in einer noch bevorzugteren Ausführungsform auf eine Nitratkonzentration im System von weniger als 0,05% verdampft und konzentriert; noch bevorzugter wird es auf eine Nitratkonzentration im System von weniger als 0,01% ist verdampft und konzentriert.
In einer bevorzugten Ausführungsform hat die dritte Lösung, die erhalten wird, indem die zweite Lösung verdampft und konzentriert wird, um die Salpetersäure zu entfernen, eine Konzentration von Nitrationen von weniger als 0,05%. Noch bevorzugter hat die dritte Lösung eine Konzentration von Nitrationen von weniger als 0,01%.
In der bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei der oben beschriebenen Extraktion um eine mehrstufige Kreuzstromextraktion, um die Extraktion effizienter zu machen.
Der Begriff „mehrstufige Kreuzstromextraktion“ ist ein chemischer Begriff, der sich auf ein Verfahren der mehrstufigen Kreuzstromextraktion in einem mehrstufigen, in Reihe geschalteten Gerät bezieht. Jede Stufe besteht aus einer Extraktionskammer und einer Reextraktionskammer. In der Extraktionskammer wird die Donorphase mit dem Extraktionslösungsmittel in Kontakt gebracht, wobei das Extraktionslösungsmittel, wenn es in der Reextraktionskammer in Kontakt mit der Empfängerphase kommt, wieder extrahiert wird, und wobei das Extraktionslösungsmittel in geeigneter Weise sowohl für die Donorphase als auch für die Empfängerphase in derselben Stufe querströmt, während die Donorphase und die Empfängerphase einige oder alle Stufen im Gegenstrom durchströmen.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst es weiterhin:

Durchführen einer Umkehrextraktion für die durch die Extraktion erhaltene extrahierte Phase, Abtrennen, um die Phosphorsäure und ein Extraktionslösungsmittel zu erhalten, das zur Durchführung der Extraktion wiederverwendet werden kann.

In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Extraktionslösungsmittel mindestens eines von n-Butanol, Isoamylalkohol und Tributylphosphat.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Extraktionslösungsmittel zur Extraktion der dritten Lösung B verwendet, wobei das Volumenverhältnis des Extraktionslösungsmittels zu der dritten Lösung B 0,5-5:1 beträgt.
In einigen spezifischen Ausführungsformen können die organischen Extraktionslösungsmittel, die in dem obigen Extraktionsschritt verwendet werden, auch n-Butanol, Isoamylalkohol, sulfoniertes Petroleum, 260 Lösungsmittelöl, 406# Umweltlösungsmittelöl, Tributylphosphat, Methylisobutylketon und andere üblicherweise verwendete Metallionenextraktionslösungsmittel umfassen. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das im Schritt S50 verwendete Extraktionslösungsmittel Tributylphosphat, wobei das Verhältnis von Tributylphosphat in dem gemischten Extraktionslösungsmittel 1:0,5-2, vorzugsweise 1:1 beträgt. Das Volumenverhältnis der zugegebenen Menge des Extraktionslösungsmittels zu der dritten Lösung B bei der Extraktion beträgt 0,5-5:1; bevorzugt beträgt das Volumenverhältnis der zugegebenen Menge des Extraktionslösungsmittels zu der dritten Lösung B 1-2:1.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst es vor dem Schritt der Umkehrextraktion der extrahierten Phase weiterhin Folgendes:

Waschen der extrahierten Phase, um eine metallionenhaltige Lösung zu erhalten;
Konzentrieren der metallionenhaltigen Lösung, um ein Düngemittelprodukt mit Mittel- und Spurenelementen oder ein Rohmaterial für die Düngemittelherstellung zu erhalten.

In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst es weiterhin:

Verwenden der metallionenhaltigen Lösung für die Herstellung von Phosphatnitratdünger.

In einer bevorzugten Ausführungsform
ist die Säure zum Säureaufschluss des Phosphaterzes mindestens teilweise von der Salpetersäure abgeleitet, die durch Unterziehen der zweiten Lösung A oder der zweiten Lösung B einer Verdampfungsdenitrifikationsbehandlung erhalten wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Eisenquelle mindestens eines von Eisensalzen, Ferrosalzen oder Eisenmonomeren, wobei die sulfathaltige Lösung mindestens eines von der Schwefelsäurelösung und der Ammoniumsulfatlösung ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Reaktion mit der Phosphorsäurelösung über die Eisenquelle bei einem kontrollierten pH-Wert des Reaktionssystems von 4-6 durchgeführt.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Ammoniak mindestens eines von Ammoniakgas, flüssigem Ammoniak oder Ammoniakwasser.
Die vorliegende Erfindung stellt weiterhin ein Eisenphosphatprodukt zur Verfügung, das mit dem obigen Verfahren für die Co-Produktion von Eisenphosphat über ein Phosphatnitratdüngergerät hergestellt wird.
Die vorliegende Erfindung stellt weiterhin ein System für die Co-Produktion von Eisenphosphat über ein Phosphatnitratdüngergerät zur Verfügung, umfassend Folgendes:

einen Säureaufschlussbehälter zur Durchführung einer Säureaufschlussreaktion am Phosphaterz;
eine erste Fest-Flüssig-Trennvorrichtung zur Durchführung einer Fest-Flüssig-Trennung der Säureaufschluss-Aufschlämmung nach dem Säureaufschluss, um eine Säureaufschlusslösung zu erhalten;
eine Gefrierkristallisationsvorrichtung zum Gefrieren und Kristallisieren der Säureaufschlusslösung;
eine zweite Fest-Flüssig-Trennvorrichtung zur Durchführung einer Fest-Flüssig-Trennung der gefrorenen kristallisierten Säureaufschlusslösung, um eine erste Lösung zu erhalten;
eine Entkalkungsreaktionsvorrichtung, in der sich die erste Lösung und eine sulfathaltige Lösung einer Entkalkungsreaktion unterziehen;
eine erste Fest-Flüssig-Trennvorrichtung zur Durchführung einer Fest-Flüssig-Trennung der Produkte der Entkalkungsreaktion, um eine zweite Lösung zu erhalten;
eine Denitrierungsvorrichtung zur Verdampfung der zweiten Lösung, um Nitrat zu entfernen und eine konzentrierte, denitrierte dritte Lösung und Salpetersäure zu erhalten;
eine Extraktionsvorrichtung zum Extrahieren der dritten Lösung mit einem Extraktionslösungsmittel, um eine extrahierte Phase zu erhalten;
eine Umkehrextraktionsvorrichtung für die Umkehrextraktion der extrahierten Phase, um die Phosphorsäure zu erhalten;
und/oder das System mit einer Neutralisationsvorrichtung und einer vierten Fest-Flüssig-Trennvorrichtung versehen ist, wobei die Neutralisationsvorrichtung zum Durchführen einer Neutralisationsreaktion der dritten Lösung und des Ammoniums verwendet wird, um eine Neutralisationsreaktionslösung zu erhalten, und wobei die vierte Fest-Flüssig-Trennvorrichtung zur Fest-Flüssig-Trennung der Neutralisationsreaktionslösung verwendet wird, um eine Ammoniumphosphatlösung zu erhalten.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Denitrierungsvorrichtung mit einem Säureaufschlussbehälter verbunden, damit die von der Denitrierungsvorrichtung entfernte Salpetersäure in den Säureaufschlussbehälter eintritt.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die erste Fest-Flüssig-Trennvorrichtung und/oder die zweite Fest-Flüssig-Trennvorrichtung und/oder die dritte Fest-Flüssig-Trennvorrichtung und/oder die vierte Fest-Flüssig-Trennvorrichtung eines von einem Absetzbehälter, einer Filterpresse oder einem Filterextraktor.
In der bevorzugten Ausführungsform sind die erste Fest-Flüssig-Trennvorrichtung, die zweite Fest-Flüssig-Trennvorrichtung, die dritte Fest-Flüssig-Trennvorrichtung und die vierte Fest-Flüssig-Trennvorrichtung die gleiche Fest-Flüssig-Trennvorrichtung, die umlaufend verwendet wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst es weiterhin:

eine Umkehrextraktionsvorrichtung zur Umkehrextraktion der extrahierten Phase der Extraktionsvorrichtung.

In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst es weiterhin:

eine Waschvorrichtung, die zwischen der Extraktionsvorrichtung und der Umkehrextraktionsvorrichtung angeordnet ist und dazu verwendet wird, die extrahierte Phase der Extraktionsvorrichtung zu waschen, um eine metallionenhaltige Waschlösung zu erhalten;
eine erste Konzentrationsvorrichtung zum Konzentrieren der metallionenhaltigen Waschlösung, um ein Düngemittelprodukt mit Mittel- und Spurenelementen zu erhalten.

In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Extraktionsvorrichtung eine von einer Drehextraktionskolonne, einer mehrstufigen Zentrifugalextraktionskolonne, einer Vibrationssiebbodenkolonne oder einer Siebbodenextraktionskolonne.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst es weiterhin:

eine zweite Konzentrationsvorrichtung zum Konzentrieren der extrahierten Phase aus der Umkehrextraktionsvorrichtung.

Das obige Herstellungsverfahren wird eine Ausrüstung des Phosphatnitratdüngers für die Herstellung von Eisenphosphat verwendet, aus dem Phosphaterz-Rohmaterial wird hochreines Eisenphosphat hergestellt und erhalten, wobei die Nebenprodukte des Herstellungsprozesses direkt in der Düngemittelherstellung oder als eigenständiges Produkt ohne Abfall verwendet werden können, und unter Verwendung der Ausrüstung des Phosphatnitratdüngers wird Eisenphosphat über zwei Wege hergestellt, jeweils den Ammoniumphosphatweg und den Phosphorsäureweg für die Herstellung von Eisenphosphat, und die beiden Wege verwenden jeweils die Ausrüstung des Phosphatnitratdüngers für die Herstellung, die beiden Wege können getrennt oder gleichzeitig durchgeführt werden, das als Nebenprodukt anfallende Kalziumsulfat ist von hoher Qualität und kann für die Verwendung von Kalziumsulfat in der Baustoffindustrie und in anderen Industriezweigen verwendet werden, sowohl die Mittel- und Spurenmetallionen im Nebenproduktextrakt als auch die neutralisierten Phosphatmetallsalz-Sedimente können als Rohstoffe für die Herstellung von Düngemitteln verwendet oder direkt als Düngemittel hergestellt werden, die als Nebenprodukt anfallende Salpetersäure kann für die Zersetzung vom Phosphaterz wiederverwendet werden und kann auch für die Herstellung von Eisenquellen verwendet werden, z.B. kann sie auch zur Herstellung von Eisennitrat oder Ferronitrat verwendet werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 zeigt ein schematisches Diagramm eines Verfahrens für die Co-Produktion von Eisenphosphat über ein Phosphatnitratdüngergerät in einem Ausführungsbeispiel.
2 zeigt ein schematisches Diagramm der Herstellung der Eisenquelle in einem Ausführungsbeispiel.
3 zeigt ein schematisches Diagramm der mehrstufigen Kreuzstromextraktion, des Waschens und der Umkehrextraktion zum Gewinnen der Phosphorsäure in einem Ausführungsbeispiel.
4 zeigt ein schematisches Diagramm eines Systems für die Co-Produktion von Eisenphosphat über ein Phosphatnitratdüngergerät in einem Ausführungsbeispiel.
5 zeigt ein schematisches Diagramm eines Verfahrens für die Co-Produktion von Eisenphosphat über ein Phosphatnitratdüngergerät in einem weiteren Ausführungsbeispiel.
6 zeigt ein schematisches Diagramm eines Systems für die Co-Produktion von Eisenphosphat über ein Phosphatnitratdüngergerät in einem weiteren Ausführungsbeispiel.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die Implementierung, die funktionellen Merkmale und die Vorteile der vorliegenden Erfindung werden mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen in Kombination mit Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es versteht sich, dass die hier geschilderten ausführlichen Ausführungsbeispiele nur zur Erläuterung der vorliegenden Erfindung dient, statt die vorliegende Erfindung zu beschränken.
Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung stellt ein Verfahren für die Co-Produktion von Eisenphosphat über ein Phosphatnitratdüngergerät zur Verfügung, das Verfahren verwendet Phosphaterz und Eisenquellen als Rohstoffe, um Eisenphosphat zu erhalten.
In einigen Ausführungsformen kann es sich bei dem für die Herstellung von Eisenphosphat verwendeten Rohmaterial aus Phosphaterz oder Phosphatkonzentrat um hochwertiges Phosphaterz handeln, das durch natürliches Abbauen gewonnen wird, und bei dem Phosphatkonzentrat handelt es sich um Phosphatkonzentrat, das aus mittel- bis minderwertigem Phosphaterz durch die Entfernung von Verunreinigungen oder Reinigung gewonnen wird.
Ferner zeigt 1 ein schematisches Diagramm eines Verfahrens zur Co-Produktion von Eisenphosphat in einem Ausführungsbeispiel, wobei das Verfahren umfasst:

S 10: Durchführen eines Säureaufschlusses des Rohmaterials des Phosphaterzes oder Phosphatkonzentrats mit Salpetersäure oder einer Salpetersäure enthaltenden Mischsäure und Abtrennen und Entfernen der säureunlöslichen Stoffe, um eine Säureaufschlusslösung zu erhalten;
S20: Gefrieren der Säureaufschlusslösung, um Calciumnitrat zu kristallisieren, und Filtrieren des kristallisierten Calciumnitrats, um eine erste Lösung zu erhalten;
S30: Hinzufügen von Schwefelsäurelösung in der ersten Lösung zur weiteren Entfernung von Calcium, um eine zweite Lösung zu erhalten;
S40: Konzentrieren der zweiten Lösung, so dass die überschüssige Salpetersäure aus der zweiten Lösung verflüchtigt, um eine konzentrierte denitrierte dritte Lösung zu erhalten;
S50: Extrahieren der im Schritt S40 erhaltenen dritten Lösung, um die Phosphorsäure und einen Teil der Metallionen aus der dritten Lösung in die extrahierte Phase abzutrennen; und anschließendes Waschen, um die Metallionen aus der extrahierten Phase zu entfernen; und Durchführen einer Umkehrextraktion der gewaschenen extrahierten Phase, um die Phosphorsäure aus dem organischen Extraktionslösungsmittel in die wässrige Phase zurückzuführen und eine Phosphatlösung zu erhalten;
S60: Herstellen von Eisenphosphat durch die Reaktion der Phosphatlösung mit der Eisenquelle.

Im Schritt S60 wird das Eisenphosphat durch die Reaktion der Eisenquelle mit der im Schritt S50 erhaltenen Phosphatlösung hergestellt. In einigen spezifischen Ausführungsformen umfasst die Eisenquelle mindestens eines von dem Eisensalz wie Eisensulfat, Ferrosulfat, Eisennitrat, Ferronitrat, Eisenchlorid oder dem monomeren Eisen wie Eisenpulver.
In einem spezifischen Ausführungsbeispiel gemäß 2 ist die Eisenquelle eine Lösung von Eisensalzen nach Auflösung und Filtration des Ferrosulfat-Heptahydrat-Rohmaterials mit einem Massenanteil von 85% und weiterer Filtration und Entfernung von Verunreinigungen durch Zugabe des Ammoniakwassers von 25%.
In einer speziellen Ausführungsform wird die Eisenquelle in der im Schritt S50 erhaltenen Phosphatlösung hinzugefügt, und der pH-Wert des Reaktionssystems wird bevorzugt während des Reaktionsprozesses optimal im Bereich von 4 bis 6 geregelt. Dadurch wird einerseits die Ausfällung anderer metallischer Verunreinigungen und unlöslichen Eisenphosphats in großen Mengen vermieden, wenn der pH-Wert des Reaktionssystems höher als 6 ist, und andererseits wird eine schwierigere Ausfällung von Eisenphosphat vermieden, wenn der pH-Wert des Reaktionssystems niedriger als 4 ist.
In einer spezifischen Ausführungsform wird das Reaktionsprodukt aus der Eisenquelle und der Phosphatlösung im Schritt S60 einer Fest-Flüssig-Trennung unterzogen, wobei die Festphasenkomponente Eisenphosphat ist, das kristallines Wasser enthält, und wobei das Eisenphosphat weiter getrocknet wird, um das kristalline Wasser zu entfernen, um ein wasserfreies Eisenphosphatprodukt höherer Reinheit zu erhalten. Die Flüssigphasenkomponente aus der Fest-Flüssig-Trennung des Produkts aus dem Schritt S60 enthält auch Phosphat, Nitrat und andere nicht ausgefällte Metallionen. Ferner umfasst es in einer noch bevorzugteren Ausführungsform weiterhin:

Herstellen der Flüssigphasenkomponente aus der Fest-Flüssig-Trennung des Produkts im Schritt S60 als Rohmaterial für den Phosphatnitratdünger zu dem Phosphatnitratdünger.

In einigen Ausführungsformen wird die Säureaufschlusslösung im Schritt S 10 durch die direkte Filtrationsabtrennung der Flüssigphasenkomponenten der Säureaufschluss-Aufschlämmung erhalten; oder in weiteren Ausführungsformen wird die Säureaufschlusslösung durch eine Kombination aus den durch die direkte Filtration getrennten Flüssigphasenkomponenten der Säureaufschluss-Aufschlämmung und einer Waschlösung, die erhalten wird, indem die durch den Säureaufschluss zersetzten Festphasenkomponente einmal oder mehrmals mit Prozesswasser gewaschen werden, erhalten.
Die Säureaufschlusslösung des Phosphatkonzentrats enthält hauptsächlich durch den Säureaufschluss der Salpetersäure gewonnenes Phosphat, verunreinigte Metalle wie Calciumionen usw., Nitrat usw. In einer bevorzugten Ausführungsform kann die während des Säureaufschlussprozesses hinzugefügte Salpetersäure in einem relativen Überschuss vorliegen, um eine vollständige Reaktion des Phosphaterz-Rohmaterials zu ermöglichen.
In dieser Ausführungsform enthalten die durch die Fest-Flüssig-Trennung gewonnenen säureunlöslichen Stoffe hauptsächlich säureunlösliche Salze von Silizium-Calcium-Magnesium; in bevorzugten Ausführungsformen können die durch den Säureaufschluss gewonnenen säureunlöslichen Stoffe zu einem Bodenverbesserungsprodukt zur Verbesserung des Bodens auf der Grundlage der wirksamen Verwendung der in den säureunlöslichen Stoffen enthaltenen Elemente hergestellt werden.
Im Schritt S20 wird die Säureaufschlusslösung gefroren, um Calciumnitrat zu kristallisieren, und das kristallisierte Calciumnitrat wird filtriert, um eine erste Lösung zu erhalten; Insbesondere wird im Schritt S20 die Säureaufschlusslösung zunächst gefroren, um zu kristallisieren, wobei eine große Menge an Calciumionen und ein Teil der Metallionen wie Magnesium in Form von kristallisiertem Nitrat ausgefällt werden; beispielsweise wird die Säureaufschlusslösung auf eine Temperatur von -10°C bis -5°C, vorzugsweise -8°C bis -5°C, gefroren, und 60-85% des Calciumnitrats fällt in Form von Kristallen von Ca(NO₃)2 · 4H₂O aus; dann wird sie direkt in einen Vakuumfilter zur Filtrationsabtrennung geleitet, wobei die nach der Filtration erhaltene Flüssigphasenkomponente die gewonnene erste Lösung ist.
Alternativ wird in bestimmten bevorzugten Ausführungsformen die nach der Filtrationsabtrennung erhaltene Festphasenkomponente, wie ein durch Pressfiltration erhaltener Pressfilterkuchen, mit gefrorener Salpetersäure und gefrorenem Wasser gewaschen, wobei ein Teil der resultierenden Waschlösung für den Systemkreislauf in die Säureaufschlusslösung zur weiteren Abtrennung der gefrorenen Kristalle zusammengeführt und der andere Teil der Waschlösung in dem Säureaufschlussbehälter zum Säureaufschluss hinzugefügt wird.
Im Schritt S30 wird in der ersten Lösung eine Schwefelsäurelösung hinzugefügt, so dass die verbleibenden Kalziumionen in der ersten Lösung als geringfügig lösliches oder unlösliches Kalziumsulfat ausfällen und eine Fest-Flüssig-Trennung stattfindet; die erhaltene Festphasenkomponente ist Kalziumsulfat, das eine bestimmte Menge Wasser enthält, z.B. Kalziumsulfat-Halbhydrat, und eine zweite Lösung, aus der das Kalzium weiter entfernt wird.
In einer noch bevorzugteren Ausführungsform ist die sulfathaltige Lösung nicht übermäßig, um die Einführung von Sulfatverunreinigungen zu vermeiden; d.h. die molare Menge am Sulfat in der hinzugefügten Sulfatlösung übersteigt nicht die molare Menge an Calciumionen in der ersten Lösung, um zu verhindern, dass die zweite Lösung nach der Entkalkung Sulfat enthält, das die Qualität der Phosphorsäure beeinträchtigt.
In einer Ausführungsform ist die sulfathaltige Lösung nicht übermäßig und die Aufrechterhaltung der Sulfatkonzentration in der zweiten Lösung auf unter 0,5% nach der Entkalkung ist vorteilhaft für die anschließende Entfernung von Verunreinigungen; in einer noch bevorzugteren Ausführungsform wird die Sulfatkonzentration in der zweiten Lösung auf unter 0,1% nach der Entkalkung gehalten; noch bevorzugter wird die Sulfatkonzentration in der zweiten Lösung nach der Entkalkung auf unter 0,01% gehalten.
Im Schritt S40 wird die zweite Lösung konzentriert, so dass die überschüssige Salpetersäure aus der zweiten Lösung verflüchtigt, um eine konzentrierte denitrierte dritte Lösung zu erhalten.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Verdampfungstemperatur zur Entfernung der Salpetersäure durch Verdampfen und Konzentrieren der zweiten Lösung im Bereich von 120-180°C einstellbar; in einer noch bevorzugteren Ausführungsform wird die Temperatur des Verdampfens und Konzentrierens zur Entfernung der Salpetersäure bei 160-177°C gehalten. Wenn es auf eine Nitratkonzentration im System von weniger als 0,5% verdampft wird, ist dies vorteilhaft für die anschließende Entfernung von Metallverunreinigungen und die Herstellung von Phosphorsäure; ferner wird es in einer noch bevorzugteren Ausführungsform auf eine Nitratkonzentration im System von weniger als 0,1% verdampft und konzentriert; noch bevorzugter wird es auf eine Nitratkonzentration im System von weniger als 0,01% ist verdampft und konzentriert.
In einer bevorzugten Ausführungsform hat die dritte Lösung, die erhalten wird, indem die zweite Lösung verdampft und konzentriert wird, um die Salpetersäure zu entfernen, eine Konzentration von Nitrationen von weniger als 0,5%. Noch bevorzugter hat die dritte Lösung eine Konzentration von Nitrationen von weniger als 0,1%.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird in dem Verfahren die in diesem Schritt S40 entfernte Salpetersäure wieder aufgenommen oder zurückgewonnen und im Schritt S10 für den Säureaufschluss des Phosphaterz-Rohmaterial verwendet.
Die dritte Lösung nach dem Konzentrieren und Entfernen der Salpetersäure enthält hauptsächlich die Phosphorsäure und einen Teil der Verunreinigungen und Metallionen.
Im Schritt S50 wird der im Schritt S40 erhaltene dritte Lösung extrahiert, um die Phosphorsäure und einen Teil der Metallionen aus der dritten Lösung in die extrahierte Phase abzutrennen; und anschließend wird ein Waschen durchgeführt, um die Metallionen aus der extrahierten Phase zu entfernen; und eine Umkehrextraktion der gewaschenen extrahierten Phase wird durchgeführt, um die Phosphorsäure aus dem organischen Extraktionslösungsmittel in die wässrige Phase zurückzuführen und eine Phosphatlösung zu erhalten.
Die Begriffe „Extraktion“ und „Umkehrextraktion“ sind beides technische Grundbegriffe aus der chemischen Industrie. Der Begriff „Extraktion“ bezeichnet insbesondere den Vorgang, bei dem ein gelöster Stoff von einem Lösungsmittel in ein anderes überführt wird, indem der Unterschied in der Löslichkeit oder im Verteilungskoeffizienten zwischen zwei ineinander unlöslichen (oder schwer löslichen) Lösungsmitteln verwendet wird. Der Begriff „Umkehrextraktion“ ist das Gegenteil von „Extraktion“ und bezeichnet die Rückführung eines gelösten Stoffs aus dem Extraktionslösungsmittel.
In einigen spezifischen Ausführungsformen können die organischen Extraktionslösungsmittel, die in dem obigen Extraktionsschritt verwendet werden, auch n-Butanol, Isoamylalkohol, sulfoniertes Petroleum, 260 Lösungsmittelöl, 406# Umweltlösungsmittelöl und andere üblicherweise verwendete Metallionenextraktionslösungsmittel umfassen. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das im Schritt S50 verwendete Extraktionslösungsmittel ein Gemisch aus n-Butanol und Isoamylalkohol, wobei das Verhältnis von n-Butanol zu Isoamylalkohol in dem gemischten Extraktionslösungsmittel 1:0,5-2 beträgt, bevorzugt beträgt das Verhältnis von n-Butanol zu Isoamylalkohol 1:1. Das Volumenverhältnis der zugegebenen Menge des Extraktionslösungsmittels zu der dritten Lösung bei der Extraktion beträgt 0,5-5:1.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird nach dem Schritt der Umkehrextraktion die nach der Umkehrextraktion abgetrennte Phosphatlösung auch entfärbt oder konzentriert usw., um einerseits organische Stoffe oder Fluorelemente weiter aus der Lösung zu entfernen und andererseits das Aussehen, die Farbe und die Konzentration des Produkts zu verbessern, auf die Weise wird ein standardisiertes Produkt von hochreiner industrieller Phosphorsäure erhalten. In einer spezifischen Ausführungsform enthält die endgültige hochreine Phosphatlösung, die entfärbt und konzentriert ist, P₂O₅ mit einem Massenprozent von 61,58%.
Neben der Gewinnung von Phosphorsäure durch die Umkehrextraktion kann andererseits das Extraktionslösungsmittel auch durch die Reduktion gereinigt werden, so dass das Extraktionslösungsmittel wiederverwendet werden kann.
In der bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei der oben beschriebenen Extraktion um eine mehrstufige Kreuzstromextraktion, um die Extraktion effizienter zu machen.
Der Begriff „mehrstufige Kreuzstromextraktion“ ist ein chemischer Begriff, der sich auf ein Verfahren der mehrstufigen Kreuzstromextraktion in einem mehrstufigen, in Reihe geschalteten Gerät bezieht. Jede Stufe besteht aus einer Extraktionskammer und einer Reextraktionskammer. In der Extraktionskammer wird die Donorphase mit dem Extraktionslösungsmittel in Kontakt gebracht, wobei das Extraktionslösungsmittel, wenn es in der Reextraktionskammer in Kontakt mit der Empfängerphase kommt, wieder extrahiert wird, und wobei das Extraktionslösungsmittel in geeigneter Weise sowohl für die Donorphase als auch für die Empfängerphase in derselben Stufe querströmt, während die Donorphase und die Empfängerphase einige oder alle Stufen im Gegenstrom durchströmen.
3 zeigt ein schematisches Diagramm, dass in einem spezifischen Ausführungsbeispiel eine mehrstufige Kreuzstromextraktion durchgeführt wird; in dieser Ausführungsform werden eine mehrstufige Extraktion, ein mehrstufiges Waschen und mehrmalige Umkehrextraktionen durchgeführt, um die Effizienz der Trennung der Komponenten in jedem Schritt zu verbessern und dadurch die endgültige Trennung und Reinheit des hergestellten Produkts so weit wie möglich zu verbessern.
In einigen spezifischen Ausführungsformen enthält die durch Waschen erhaltene Lösung, die Metallionenverunreinigungen enthält, die Mittel- und Spurenelemente wie Kalzium, Magnesium, Mangan usw., die Lösung wird dann in dem Phosphordünger oder dem Düngemittelprodukt zur Ergänzung der Mittel- und Spurenelemente hinzugefügt; oder die Lösung, die Metallionenverunreinigungen enthält, wird konzentriert, hinzugefügt und als eigenständiges Düngemittelprodukt mit Mittel- und Spurenelementen hergestellt.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung stellt weiterhin ein System für die Co-Produktion von industrieller Phosphorsäure über ein Phosphatnitratdüngergerät zur Verfügung. In dieser bevorzugten Ausführungsform ist das System für die Co-Produktion von industrieller Phosphorsäure wie in 4 dargestellt und umfasst:

eine Säureaufschluss-Reaktionsvorrichtung für den Säureaufschluss des Phosphaterz-Rohmaterials mit Salpetersäure oder einer Mischsäure;
eine erste Fest-Flüssig-Trennvorrichtung zur Durchführung einer Fest-Flüssig-Trennung der Säureaufschluss-Aufschlämmung nach dem Säureaufschluss, um eine Säureaufschlusslösung zu erhalten;
eine Gefrierkristallisationsvorrichtung zum Gefrieren und Kristallisieren der Säureaufschlusslösung;
eine zweite Fest-Flüssig-Trennvorrichtung zur Durchführung einer Fest-Flüssig-Trennung der Säureaufschlusslösung der Gefrierkristallisationsvorrichtung, um eine erste Lösung und eine feste Phase aus kristallinem Calciumnitrathydrat zu erhalten;
eine Entkalkungsreaktionsvorrichtung für die Reaktion der ersten Lösung und der Salpetersäurelösung;
eine erste Fest-Flüssig-Trennvorrichtung zur Durchführung einer Fest-Flüssig-Trennung der Produkte der Entkalkungsreaktion, um eine zweite Lösung und Calciumsulfat in der festen Phase zu erhalten;
eine Denitrierungsvorrichtung zur Verdampfung und Denitrierung der zweiten Lösung, um eine konzentrierte, denitrierte dritte Lösung und Salpetersäure zu erhalten;
eine Extraktionsvorrichtung zum Extrahieren der dritten Lösung mit einem organischen Extraktionslösungsmittel, um die darin enthaltenen Metallionen zu entfernen;
eine Waschvorrichtung, die zwischen der Extraktionsvorrichtung und der Umkehrextraktionsvorrichtung angeordnet ist, um die extrahierten Phase nach der Extraktion durch die Extraktionsvorrichtung zu waschen; wobei nach dem Zusammenführen der Waschlösung und der extrahierten Restphase eine Phosphatlösung erhalten wird;
eine Umkehrextraktionsvorrichtung zur Umkehrextraktion des metallionenhaltigen organischen Extraktionslösungsmittels, d.h. der extrahierten Phase, um eine Phosphatlösung zu erhalten;
eine Eisenphosphat-Reaktionsvorrichtung für die Reaktion der Phosphatlösung mit einer Eisenquelle zur Herstellung von Eisenphosphat;
eine vierte Fest-Flüssig-Trennvorrichtung für die Fest-Flüssig-Trennung der Reaktionsprodukte der Eisenphosphat-Reaktionsvorrichtung, um die Festphasenkomponente zu erhalten, die das kristallines Wasser enthaltende Eisenphosphatprodukt ist;
eine Denitrierungsvorrichtung, die mit der Säureaufschluss-Reaktionsvorrichtung verbunden ist, damit die bei der Verdampfungsdenitrifikation erzeugte Salpetersäure in den Säureaufschlussbehälter für den Säureaufschluss geleitet werden kann.

Ferner umfasst das obige System weiterhin Folgendes:

eine Kalzinierungsvorrichtung zum Kalzinieren der durch die vierte Fest-Flüssig-Trennvorrichtung abgetrennten Festphasenkomponenten, um ein wasserfreies Eisenphosphatprodukt zu erhalten.

In einigen Ausführungsformen umfasst die Extraktionsvorrichtung eine von einer Drehextraktionskolonne, einer mehrstufigen Zentrifugalextraktionskolonne, einer Vibrationssiebbodenkolonne oder einer Siebbodenextraktionskolonne.
In einigen Ausführungsformen sind die erste Fest-Flüssig-Trennvorrichtung, die zweite Fest-Flüssig-Trennvorrichtung und die dritte Fest-Flüssig-Trennvorrichtung Trennvorrichtungen oder -apparate, die voneinander unabhängig sind; oder in weiteren Ausführungsformen sind die erste Fest-Flüssig-Trennvorrichtung, die zweite Fest-Flüssig-Trennvorrichtung und die dritte Fest-Flüssig-Trennvorrichtung gemeinsame Trennvorrichtungen oder -apparate, die in verschiedenen Schritten jeweils die Trennungsvorgänge der ersten Fest-Flüssig-Trennvorrichtung, der zweiten Fest-Flüssig-Trennvorrichtung und der dritten Fest-Flüssig-Trennvorrichtung nacheinander durchführen. In einigen spezifischen Ausführungsformen können die erste Fest-Flüssig-Trennvorrichtung, die zweite Fest-Flüssig-Trennvorrichtung und die dritte Fest-Flüssig-Trennvorrichtung einen Absetzbehälter, eine Filterpresse, einen Filterextraktor usw. umfassen.
Für das oben beschriebene System der vorliegenden Erfindung wird das bestehende Phosphatnitratdüngersystem teilweise genutzt und verbessert, um hochreines Eisenphosphat herzustellen, wobei die Nebenprodukte des Herstellungsprozesses direkt in der Düngemittelherstellung oder als eigenständiges Produkt ohne Abfall verwendet werden können,
Ein Verfahren zur Co-Produktion von Eisenphosphat in einem weiteren Ausführungsbeispiel ist in 5 dargestellt, wobei das Verfahren umfasst:

S10: Durchführen eines Säureaufschlusses des Phosphaterz-Rohmaterials mit Salpetersäure oder einer Salpetersäure enthaltenden Mischsäure und Abtrennen und Entfernen der säureunlöslichen Stoffe, um eine Säureaufschlusslösung zu erhalten;
S20: Gefrieren der Säureaufschlusslösung, um Calciumnitrat zu kristallisieren, und Filtrieren des kristallisierten Calciumnitrats, um eine erste Lösung zu erhalten;
S30: Hinzufügen einer sulfathaltigen Lösung in der ersten Lösung zur weiteren Entfernung von Calcium, um eine zweite Lösung zu erhalten;
S40: Konzentrieren der zweiten Lösung, so dass die überschüssige Salpetersäure aus der zweiten Lösung verflüchtigt, um eine konzentrierte denitrierte dritte Lösung zu erhalten;
S50: Hinzufügen von Ammoniak, wie z.B. Ammoniakgas, flüssigem Ammoniak oder Ammoniakwasser usw. in der im Schritt S40 erhaltenen dritten Lösung, Durchführen einer Neutralisationsreaktion und Filtrieren, um eine Lösung von Ammoniumphosphatsalz zu erhalten;
S60: Hinzufügen einer Eisenquelle in der im Schritt S50 erhaltenen Ammoniumphosphatsalzlösung zur Reaktion, und Durchführen einer Fest-Flüssig-Trennung, um ein Eisenphosphatprodukt zu erhalten.

Im Schritt S60 reagiert die Eisenquelle wie mindestens eines von Eisensulfat, Ferrosulfat, Eisennitrat, Ferronitrat, Eisenchlorid oder dem monomeren Eisen wie Eisenpulvermit der im Schritt S50 erhaltenen Ammoniumphosphatlösung, um Eisenphosphat zu erhalten.
Ebenfalls wird während des Reaktionsprozesses im Schritt S60 der pH-Wert des Reaktionssystems bevorzugt optimal im Bereich von 4 bis 6 geregelt.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird durch die Neutralisationsreaktion mit hinzugefügtem Ammoniak im Schritt S50 das gewünschte Zielprodukt Ammoniumphosphat durch die Neutralisation erzeugt; andererseits steigt der pH-Wert des Systems während der Neutralisationsreaktion allmählich an und ein Teil der Metallionen wie Calcium, Magnesium und Mangan wird in der festen Phase ausgefällt, was zur Verringerung der Verunreinigungen im Ammoniumphosphatprodukt beiträgt, danach wird durch Filtern von Verunreinigungen und Konzentrieren ein Ammoniumphosphatsalz mit höherer Reinheit erhalten.
In einer noch bevorzugteren Ausführungsform handelt es sich bei den im Schritt S50 durch die Filtration abgetrennten Festphasenkomponenten hauptsächlich um kalzium-, magnesium- und manganhaltige Phosphate; diese werden dann als Bestandteile des Phosphatnitratdüngers zur Herstellung des Phosphatnitratdüngers verwendet.
In einer noch bevorzugteren Ausführungsform wird die Neutralisationsreaktion durchgeführt, indem Ammoniakgas in die dritte Lösung im Schritt S50 geleitet wird, bis der pH-Wert des Systems 6 oder mehr erreicht. Vorzugsweise, wenn der pH-Wert des Systems über 6 liegt, bilden verunreinigte Metallionen im System, wie Calcium, Magnesium, Mangan usw., Ausfällungen in Form von Phosphaten, was zur Verringerung von Verunreinigungen und für die Verbesserung der Reinheit des Ammoniumphosphatsalzes förderlich ist.
In einigen weiteren Ausführungsformen wird in der dritten Lösung im Schritt S50 Ammoniak hinzugefügt, um den pH-Wert des Reaktionssystems zu neutralisieren, so dass der pH-Wert des Neutralisationsreaktionssystems je nach dem Verhältnis oder dem Bedarf an Diammoniumphosphat, Monoammoniumhydrogenphosphat und Triammoniumphosphat in dem herzustellenden Ammoniumphosphatprodukt im Bereich von 4 bis 7 einstellbar ist; durch Einstellen des pH-Bereichs des Neutralisationsreaktionssystems auf verschiedene Intervalle kann der Anteil von Diammoniumphosphat, Monoammoniumhydrogenphosphat und Triammoniumphosphat im hergestellten Produkt einstellbar sein.
Ein System zur Co-Produktion von Eisenphosphat in einem weiteren Ausführungsbeispiel ist in 5 dargestellt, umfassend Folgendes:

eine Säureaufschluss-Reaktionsvorrichtung für den Säureaufschluss des Phosphaterz-Rohmaterials mit Salpetersäure oder einer Mischsäure;
eine erste Fest-Flüssig-Trennvorrichtung zur Durchführung einer Fest-Flüssig-Trennung der Säureaufschluss-Aufschlämmung nach dem Säureaufschluss, um eine Säureaufschlusslösung zu erhalten;
eine Gefrierkristallisationsvorrichtung zum Gefrieren und Kristallisieren der Säureaufschlusslösung;
eine zweite Fest-Flüssig-Trennvorrichtung zur Durchführung einer Fest-Flüssig-Trennung der Säureaufschlusslösung der Gefrierkristallisationsvorrichtung, um eine erste Lösung und eine feste Phase aus kristallinem Calciumnitrathydrat zu erhalten;
eine Entkalkungsreaktionsvorrichtung für die Reaktion der ersten Lösung mit einer sulfathaltigen Lösung wie Schwefelsäure oder Ammoniumsulfat;
eine erste Fest-Flüssig-Trennvorrichtung zur Durchführung einer Fest-Flüssig-Trennung der Produkte der Entkalkungsreaktion, um eine zweite Lösung und Calciumsulfat in der festen Phase zu erhalten;
eine Denitrierungsvorrichtung zur Verdampfung und Denitrierung der zweiten Lösung, um eine konzentrierte, denitrierte dritte Lösung und Salpetersäure zu erhalten;
eine Neutralisationseinheit für die Neutralisationsreaktion zwischen der dritten Lösung und Ammoniak;
eine vierte Fest-Flüssig-Trennvorrichtung zum Durchführen einer Filtrationsabtrennung für das System nach der Neutralisationsreaktion, wobei die flüssige Phase die Ammoniumphosphatlösung ist;
eine Eisenphosphat-Reaktionsvorrichtung für die Reaktion der Ammoniumphosphatlösung mit einer Eisenquelle zur Herstellung von Eisenphosphat;
eine fünfte Fest-Flüssig-Trennvorrichtung für die Fest-Flüssig-Trennung der Reaktionsprodukte der Eisenphosphat-Reaktionsvorrichtung, um die Festphasenkomponente zu erhalten, die das kristallines Wasser enthaltende Eisenphosphatprodukt ist;
eine Denitrierungsvorrichtung, die mit der Säureaufschluss-Reaktionsvorrichtung verbunden ist, damit die bei der Verdampfungsdenitrifikation erzeugte Salpetersäure in den Säureaufschlussbehälter für den Säureaufschluss geleitet werden kann.

In einigen Ausführungsformen sind die erste Fest-Flüssig-Trennvorrichtung, die zweite Fest-Flüssig-Trennvorrichtung, die dritte Fest-Flüssig-Trennvorrichtung, die vierte Fest-Flüssig-Trennvorrichtung und die fünfte Fest-Flüssig-Trennvorrichtung Trennvorrichtungen oder -apparate, die voneinander unabhängig sind; oder in weiteren Ausführungsformen sind die erste Fest-Flüssig-Trennvorrichtung, die zweite Fest-Flüssig-Trennvorrichtung, die dritte Fest-Flüssig-Trennvorrichtung, die vierte Fest-Flüssig-Trennvorrichtung und die fünfte Fest-Flüssig-Trennvorrichtung gemeinsame Trennvorrichtungen oder -apparate, die in verschiedenen Schritten jeweils die Trennungsvorgänge der ersten Fest-Flüssig-Trennvorrichtung, der zweiten Fest-Flüssig-Trennvorrichtung, der dritten Fest-Flüssig-Trennvorrichtung, der vierten Fest-Flüssig-Trennvorrichtung und der fünften Fest-Flüssig-Trennvorrichtung nacheinander durchführen. In einigen spezifischen Ausführungsformen können die erste Fest-Flüssig-Trennvorrichtung, die zweite Fest-Flüssig-Trennvorrichtung, die dritte Fest-Flüssig-Trennvorrichtung, die vierte Fest-Flüssig-Trennvorrichtung und die fünfte Fest-Flüssig-Trennvorrichtung einen Absetzbehälter, eine Filterpresse, einen Filterextraktor usw. umfassen.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Denitrierungsvorrichtung mindestens: einen Aufnahmehohlraum zum Empfangen oder zum Aufnehmen der zweiten Lösung; und ein Heizgerät zum Erhitzen der zweiten Lösung zur Verdampfung.
In einer noch bevorzugteren Ausführungsform ist das Heizgerät ein Widerstandsheizgerät und im Betrieb so konfiguriert, dass es die zweite Lösung zur Verdampfung auf 120-180 °C erhitzt.
Ferner umfasst das obige System weiterhin Folgendes:

eine Kalzinierungsvorrichtung zum Kalzinieren der durch die fünfte Fest-Flüssig-Trennvorrichtung abgetrennten Festphasenkomponenten, um ein wasserfreies Eisenphosphatprodukt zu erhalten.

Zur Veranschaulichung der Effizienz der vorliegenden Erfindung bei der Herstellung von Eisenphosphatprodukten zeigt das folgende Ausführungsbeispiel 1 den Materialeinsatz und die Ausbeute des Herstellungsprozesses in einer bestimmten Ausführungsform an, umfassend Folgendes:

S10: Säureaufschluss eines Phosphatkonzentrats mit einer Masse von 2 t, das 34% P₂O₅ enthält (das insgesamt etwa 40,58% Calciumverunreinigungen, etwa 0,77% Magnesiumverunreinigungen und etwa 1-5 % andere Verunreinigungen wie Eisen, Aluminium, Silicium und Fluor enthält), mit 2,4 t in Prozent konvertierter Salpetersäure (0,53 tN), und Durchführen einer Fest-Flüssig-Trennung der Säureaufschluss-Aufschlämmung, um 0,09 t säureunlösliche Stoffe (die Silicium-, Calcium- und Magnesiumrohstoffe enthält) und eine Säureaufschlusslösung zu erhalten; wobei die säureunlöslichen Stoffe mit Wasser für 2 bis 3 Male gewaschen werden und die Waschlösung in die Säureaufschlusslösung zusammengeführt wird;
S20: Einfrieren der Säurelösung auf eine Temperatur von -10°C bis -5°C zur Kristallisation, dann Vakuumfiltrieren der gefrorenen Lösung bei -2 bis 1°C, um 3,54 t 60%ige rohe Calciumnitratkristalle und 2,186 t erste Lösung (0,635 t P₂O₅) zu trennen und zu erhalten;
S30: Hinzufügen von 0,349 t Schwefelsäure in der ersten Lösung und tiefe Fest-Flüssig-Trennung, um 0,51 t Calciumsulfat-Halbhydrat und 2,055 t zweite Lösung (0,635 t P₂O₅) zu erhalten;
S40: Konzentrieren der zweiten Lösung durch Verdampfen bei 80-85°C, um Salpetersäure zu entfernen, bis das Nitration im System weniger als 0,01% beträgt und die Reaktion gestoppt wird, wobei 0,473t in Prozent konvertierte Salpetersäure und die dritte Lösung gewonnen werden;
S50: Durchführen einer mehrstufigen Kreuzstromextraktion für die dritte Lösung in der Extraktionskolonne mit organischem Extraktionslösungsmittel mit 1-fachem Volumen wie die dritte Lösung (Mischen von n-Butanol und Isoamylalkohol mit einem Volumenverhältnis von 1:1), und die extrahierte Phase wird mit Wasser gewaschen, schließlich wird eine Umkehrextraktion mit reinem Wasser durchgeführt, und die Phosphatlösung wird durch Trennung nach der Umkehrextraktion erhalten;
S60: Herstellung der Eisenquelle: Auflösen des gekauften 85%igen Ferrosulfat-Heptahydrats mit einem Gewicht von 2,3 t in reinem Wasser und Filtrieren, um Verunreinigungen zu entfernen, und 0,93 t 25%iges Ammoniakwasser werden in der Lösung hinzugefügt, erneutes Filtrieren, um Verunreinigungen zu entfernen und die Eisensalzlösung zu erhalten;

Durchführen einer Reaktion der Eisensalzlösung mit der Phosphatlösung, die durch die Umkehrextraktion im Schritt S50 abgetrennt wurde, Kontrollieren des pH-Werts des Reaktionssystems auf 4 bis 6, nach der vollständigen Reaktion und Sedimentation wird die Fest-Flüssig-Trennung durch Pressfiltern durchgeführt, das Filtrat wird konzentriert und kristallisiert, um 0,66 t Ammoniumsulfatprodukt zu erhalten, dann wird die Fest-Flüssig-Trennung durchgeführt, um einen Festphasen-Filterkuchen zu erhalten, das 1,24 t kristallines Wasser enthaltendes Eisenphosphat ist (das 0,48 t P₂O₅ enthält);
Das kristallines Wasser enthaltende Eisenphosphat wird getrocknet, um wasserfreies Eisenphosphat 1t nach Entfernung des kristallinen Wassers zu erhalten; der P₂O₅-Gehalt im wasserfreien Eisenphosphat beträgt 48%, etwa 0,48 t P₂O₅.
S70: die Flüssigphasenkomponente, die aus der Fest-Flüssig-Trennung vom Schritt S60 erhalten wurde, wird konzentriert und zu einem Phosphatnitratdünger hergestellt.
Das folgende Ausführungsbeispiel 2 zeigt den Materialeinsatz und die Ausbeute des Herstellungsprozesses in einer bestimmten Ausführungsform an, umfassend Folgendes:

S10: Säureaufschluss eines Phosphatkonzentrats mit einer Masse von 2 t, das 34% P₂O₅ enthält, mit 2,4 t in Prozent konvertierter Salpetersäure (0,53 tN), und Durchführen einer Fest-Flüssig-Trennung der Säureaufschluss-Aufschlämmung, um 0,09 t säureunlösliche Stoffe (die Silicium-, Calcium- und Magnesiumrohstoffe enthält) und eine Säureaufschlusslösung zu erhalten; wobei die säureunlöslichen Stoffe mit Wasser für 2 bis 3 Male gewaschen werden und die Waschlösung in die Säureaufschlusslösung zusammengeführt wird;
S20: Einfrieren der Säurelösung auf eine Temperatur von -10°C bis -5°C zur Kristallisation, dann Vakuumfiltrieren der abgekühlten Lösung bei -2 bis 1°C, um 3,54 t 60%ige rohe Calciumnitratkristalle und 2,186 t erste Lösung (0,635 t P₂O₅) zu trennen und zu erhalten;
S30: Hinzufügen von 0,349 t Schwefelsäure in der ersten Lösung und tiefe Fest-Flüssig-Trennung, um 0,51 t Calciumsulfat-Halbhydrat und 2,055 t zweite Lösung (0,635 t P₂O₅) zu erhalten;
S40: Konzentrieren und Denitrieren der zweiten Lösung, wobei 0,473t in Prozent konvertierte Salpetersäure und die dritte Lösung gewonnen werden;
S50: schrittweises Hinzufügen von 0,19 t Ammoniak in der dritten Lösung zur Neutralisation, bis der pH-Wert des Neutralisationssystems 7,0 erreicht, dann Warten, bis die Sedimentation vollständig wird, Trennen und Reinigen, wobei die Flüssigphasenkomponente die Ammoniumphosphatlösung ist;
S60: Herstellung der Eisenquelle: Auflösen des gekauften 85%igen Ferrosulfat-Heptahydrats mit einem Gewicht von 2,3 t in reinem Wasser und Filtrieren, um Verunreinigungen zu entfernen, und 0,93 t 25%iges Ammoniakwasser werden in der Lösung hinzugefügt, erneutes Filtrieren, um Verunreinigungen zu entfernen und die Eisensalzlösung zu erhalten;

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Die obigen Ausführungsformen und die Beschreibung spezifischer Lösungen sollten den Umfang des Patentschutzes der vorliegenden Erfindung nicht einschränken. Alle mit Hilfe der Beschreibung der vorliegenden Erfindung ausgeführten äquivalenten Strukturtransformation oder äquivalenten Prozesstransformation oder direkten oder indirekten Verwendungen in anderen verwandten technischen Gebieten sollten als vom Schutzumfang der vorliegenden Erfindung gedeckt angesehen werden.

Claims

Verfahren für die Co-Produktion von Eisenphosphat über ein Phosphatnitratdüngergerät, dadurch gekennzeichnet, dass es die folgenden Schritte umfasst: Durchführen eines Säureaufschlusses vom Phosphaterz oder Phosphatkonzentrat mittels der Salpetersäure und Abtrennen der säureunlöslichen Stoffe, um eine Säureaufschlusslösung zu erhalten; Gefrieren und Kristallisieren der Säureaufschlusslösung und Durchführen einer Fest-Flüssig-Trennung, um eine erste Lösung zu erhalten; Hinzufügen einer sulfathaltigen Lösung in der ersten Lösung zur Reaktion, um durch die Fest-Flüssig-Trennung eine zweite Lösung A zu erhalten; und/oder Hinzufügen der Schwefelsäure in der ersten Lösung zur Reaktion, um durch die Fest-Flüssig-Trennung eine zweite Lösung B zu erhalten; Durchführen einer Denitrifikationsbehandlung für die zweite Lösung A und/oder die zweite Lösung B, um eine dritte Lösung A und/oder eine dritte Lösung B zu erhalten; Hinzufügen von Ammoniak in der dritten Lösung A zur Neutralisation, wobei die neutralisierte Lösung einer Feststofftrennung unterzogen wird, um eine Ammoniumphosphatlösung zu erhalten, und Hinzufügen einer Eisenquelle in der Ammoniumphosphatlösung zur Reaktion, um Eisenphosphat herzustellen; und/oder Durchführen einer Vorbehandlung und Extraktion für die dritte Lösung B mittels eines Extraktionslösungsmittels, um eine extrahierte Phase zu erhalten; Durchführen einer Nachbehandlung und Umkehrextraktion für die extrahierte Phase, um eine Phosphatlösung zu erhalten; wobei die Eisenquelle mit der Phosphatlösung reagiert, um Eisenphosphat zu erhalten.
Verfahren für die Co-Produktion von Eisenphosphat über ein Phosphatnitratdüngergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Eisenquelle mindestens eines von Eisensalzen, Ferrosalzen oder Eisenmonomeren umfasst, wobei die sulfathaltige Lösung mindestens eines von der Schwefelsäurelösung und der Ammoniumsulfatlösung ist.
Verfahren für die Co-Produktion von Eisenphosphat über ein Phosphatnitratdüngergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktion mit der Ammoniumphosphatlösung über die Eisenquelle bei einem kontrollierten pH-Wert des Reaktionssystems von 4-6 durchgeführt wird; wobei die Reaktion mit der Phosphorsäurelösung über die Eisenquelle bei einem kontrollierten pH-Wert des Reaktionssystems von 4-6 durchgeführt wird.
Verfahren für die Co-Produktion von Eisenphosphat über ein Phosphatnitratdüngergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nitratkonzentration in der dritten Lösung A und der dritten Lösung B weniger als 0,1% beträgt; wobei bevorzugt die Nitratkonzentration in der dritten Lösung weniger als 0,05% beträgt; wobei noch bevorzugter die Nitratkonzentration in der dritten Lösung weniger als 0,01% beträgt.
Verfahren für die Co-Produktion von Eisenphosphat über ein Phosphatnitratdüngergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Extraktion der dritten Lösung B mittels des Extraktionslösungsmittels das Volumenverhältnis des Extraktionslösungsmittels zu der dritten Lösung B 0,5-5:1 beträgt.
Verfahren für die Co-Produktion von Eisenphosphat über ein Phosphatnitratdüngergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ammoniak mindestens eines von Ammoniakgas, flüssigem Ammoniak oder Ammoniakwasser umfasst.
Eisenphosphatprodukt, das mit einem Verfahren für die Co-Produktion von Eisenphosphat über ein Phosphatnitratdüngergerät nach einem der Anspruch 1 hergestellt ist.
System für die Co-Produktion von Eisenphosphat über ein Phosphatnitratdüngergerät, dadurch gekennzeichnet, dass es umfasst: eine Säureaufschluss-Reaktionsvorrichtung für den Säureaufschluss von Phosphaterz mit der Salpetersäure; eine erste Fest-Flüssig-Trennvorrichtung zur Durchführung einer Fest-Flüssig-Trennung der Säureaufschluss-Aufschlämmung nach dem Säureaufschluss, um eine Säureaufschlusslösung zu erhalten; eine Gefrierkristallisationsvorrichtung zum Gefrieren und Kristallisieren der Säureaufschlusslösung; eine zweite Fest-Flüssig-Trennvorrichtung zur Durchführung einer Fest-Flüssig-Trennung der gefrorenen kristallisierten Säureaufschlusslösung, um eine erste Lösung zu erhalten; eine Entkalkungsreaktionsvorrichtung, in der sich die erste Lösung und eine sulfathaltige Lösung einer Reaktion unterziehen; eine erste Fest-Flüssig-Trennvorrichtung zur Durchführung einer Fest-Flüssig-Trennung der Produkte der Entkalkungsreaktionsvorrichtung, um eine zweite Lösung zu erhalten; eine Denitrierungsvorrichtung zur Verdampfung der zweiten Lösung, um Nitrat zu entfernen und eine dritte Lösung zu erhalten; eine Extraktionsvorrichtung zum Vorbehandeln und Extrahieren der dritten Lösung mit einem Extraktionslösungsmittel, um eine extrahierte Phase zu erhalten; eine Umkehrextraktionsvorrichtung für die Nachbehandlung und Umkehrextraktion der extrahierten Phase, um die Phosphorsäure zu erhalten; eine Eisenphosphat-Reaktionsvorrichtung, in der die Eisenquelle mit der Phosphorsäure oder der Ammoniumphosphatlösung reagiert, um das Eisenphosphat herzustellen, und/oder das System mit einer Neutralisationsvorrichtung und einer vierten Fest-Flüssig-Trennvorrichtung versehen ist, wobei die Neutralisationsvorrichtung zum Durchführen einer Neutralisationsreaktion der dritten Lösung und des Ammoniums verwendet wird, um eine Neutralisationsreaktionslösung zu erhalten, und wobei die vierte Fest-Flüssig-Trennvorrichtung zur Fest-Flüssig-Trennung der Neutralisationsreaktionslösung verwendet wird, um eine Ammoniumphosphatlösung zu erhalten.