一種由硝酸磷肥副產品硝酸鈣製備硝酸鉀的方法
2023-10-05 09:31:04 2
專利名稱：一種由硝酸磷肥副產品硝酸鈣製備硝酸鉀的方法
技術領域：
本發明涉及一種硝酸鉀的製備方法，特別涉及一種由硝酸磷肥副產品硝酸鈣製備硝酸鉀的方法，屬於農用硝酸鉀肥料生產技術領域。
背景技術：
硝酸鈣為硝酸磷肥工業的副產品，由硝酸分解磷礦取得，其中含硝態氮11. 86%，為低濃度硝態氮肥料。因養分含量過低，單位養分運輸成本高。因此作為肥料使用是不經濟的。硝酸鉀是一種極易溶於水的肥料。其中所含的硝酸根和鉀離子都能為農作物吸收，不殘留有害物質，是一種優良的氮鉀二元複合肥。其中含硝態氮13. 85%，氧化鉀 46. 58%，均為農作物生長所必需的大量元素，兩者間具有良好的協調作用，可互相促進被作物吸收並促進其他營養元素的吸收；其所含的氮鉀比為1:3 (—般農作物都以此比例吸收氮、鉀)，可在作物需肥高峰期均衡迅速地被作物吸收利用；且不含氯化鈉，鹽指數低；水溶性好但不吸溼，養分含量高，肥效作用迅速。使用硝酸鉀可提高農作物產量，改善品質，提早成熟，增強抗病力，延長保鮮期。廣泛用於各種糧食作物、經濟作物；作基肥或追肥施用，特別適用於菸草，蔬菜和水果等經濟作物。
發明內容
本發明的目的旨在於克服現有技術的缺陷，提供一種既解決了硝酸磷肥工業副產品硝酸鈣處理的問題，同時生產出優質高濃度的硝酸鉀肥料，且過程中不會產生難以處理的廢棄物的由硝酸磷肥副產品硝酸鈣製備硝酸鉀的方法。本發明所述一種由硝酸磷肥副產品硝酸鈣製備硝酸鉀的方法，包括以下步驟
a.首先在溶解槽中加入100-150kg的水，倒入30-60kg的工業氯化鉀後，開啟攪拌溶解，將氯化鉀配成飽和溶液並泵入硝酸鉀反應槽；
b.其次將硝酸分解磷礦生產磷肥裝置的溼硝酸鈣晶體計量後加入硝酸鉀反應槽中， 與步驟a所得的氯化鉀溶液混合、攪拌進行複分解反應，得硝酸鉀反應液；
c.最後將步驟b所得硝酸鉀反應液經適當濃縮、冷凍結晶，析出硝酸鉀晶體，固液分離、冷水洗滌晶體，獲高純硝酸鉀產品；母液濃縮結晶，獲副產品二水氯化鈣或無水氯化鈣；
或者，
A.首先在溶解槽中加入100-150kg的水，倒入10-15kg的硫酸鉀後，開啟攪拌溶解，將硫酸鉀配成飽和溶液並泵入硝酸鉀反應槽；
B.其次將硝酸分解磷礦生產磷肥裝置的溼硝酸鈣晶體計量後加入硝酸鉀反應槽中， 與步驟A所得的硫酸鉀溶液攪拌混合、反應，得硝酸鉀反應液，將硝酸鉀反應液經過濾機過濾後，得到硝酸鉀溶液和石膏，其是氧化鉀的含量為2-5% ；
C.最後將步驟B所得硝酸鉀溶液濃縮結晶，得結晶後母液和溼硝酸鉀晶體，溼硝酸鉀晶體乾燥，得成品硝酸鉀；所得結晶後母液返回硝酸鉀反應槽。步驟a氯化鉀溶解在20°C -40°C下進行，並且過濾除去殘渣後冷卻至室溫。步驟b中氯化鉀與硝酸鈣的摩爾比為2-2. 1:1、反應時間15min-60min。步驟c中過濾機為轉盤或轉鼓式真空過濾機。步驟c中冷凍溫度為0°C -20°C。步驟A中硫酸鉀為普通肥料級硫酸鉀。步驟B中硝酸鈣與硫酸鉀的摩爾比為1.0-1. 2:1，其反應溫度為100°C _150°C，反應時間為lh_2h。步驟C中過濾機為轉盤或轉鼓式真空過濾機。步驟C結晶後母液全部返回硝酸鉀反應槽。本發明採用氯化鉀，通過以下技術方案實現先在溶解槽中加入一定量的水，倒入一定量的氯化鉀後，開啟攪拌溶解，將氯化鉀配成飽和溶液並泵入硝酸鉀反應槽；然後將硝酸分解磷礦生產磷肥裝置的溼硝酸鈣晶體計量後加入硝酸鉀反應槽中，與氯化鉀溶液混合、攪拌進行複分解反應，得硝酸鉀反應液，該硝酸鉀反應液經適當濃縮後，冷凍結晶，得到高純硝酸鉀晶體，母液濃縮結晶得到副產品無水或二水氯化鈣。反應方程式Ca(NO3)2 + 2KC1 — 2KN03 + CaCl2
採用氯化鉀與硝酸鈣複分解法生產硝酸鉀，其基本原理是利用氯化鈣與硝酸鉀在較低溫度下溶解度的巨大差別，先結晶出硝酸鉀，然後繼續濃縮生產氯化鈣。當採用硫酸鉀時，本發明是先在溶解槽中加入一定量的水，倒入一定量的硫酸鉀後，開啟攪拌溶解，將硫酸鉀配成飽和溶液並泵入硝酸鉀反應槽；然後將硝酸分解磷礦生產磷肥裝置的溼硝酸鈣晶體計量後加入硝酸鉀反應槽中，與硫酸鉀溶液攪拌混合、反應，得硝酸鉀反應液，該硝酸鉀反應液經過濾機過濾後，得到硝酸鉀溶液和石膏(含少量鉀)；最後將硝酸鉀溶液濃縮結晶，得結晶後母液和溼硝酸鉀晶體，溼硝酸鉀晶體乾燥，得成品硝酸鉀； 所得結晶後母液返回硝酸鉀反應槽。本發明的原理可根據下列反應方程式進行描述和說明
Ca5F (PO4) 3 + IOHNO3 + 4H20 — 5Ca (NO3)2 4H20 + 3H3P04 + HF 個硝酸分解磷礦粉生成磷酸、磷酸二氫鈣或磷酸氫鈣等和硝酸鈣。通過冷卻結晶或過濾等方式將硝酸鈣與含磷部分分離。含磷部分經氨化或直接包裝為磷肥；硝酸鈣溶液或含水結晶即為副產品。硫酸鉀與硝酸鈣混合，鈣離子與硫酸根離子結合生成石膏沉澱被脫除，溶液即為硝酸鉀溶液。K2SO4 + Ca(NO3)2 4H20 — CaSO4 2H20 I + 2KN03 + 2H20 硝酸鉀經冷卻結晶析出，結晶後母液返回硝酸鉀反應槽。其中有生成鉀石膏的反應
K2SO4 + 5CaS04 + 1. 5H20 — K2SO4 5CaS04 1. 5H20
副反應會造成鉀損失，石膏沉澱中會含有2-5%K20，需硝酸鈣萃取洗滌回收。K2SO4 5CaS04 1. 5H20 + Ca(NO3)2 + 10. 5H20 — 6CaS04 2H20 I + KNO3 通過控制硫酸鉀與硝酸鈣的反應摩爾比，可抑制副反應發生，減少鉀的損失。本發明所述的由硝酸磷肥副產品哨酸鈣製備硝酸鉀的方法解決了硝酸磷肥工業副產品硝酸鈣處理的問題，同時生產出優質高濃度的硝酸鉀肥料，且過程中不會產生難以處理的廢棄物。
具體實施例方式本發明所述的一種由硝酸磷肥副產品硝酸鈣製備硝酸鉀的方法將在下述實施例中加以詳細說明，但不限於實施例。實施例1
先在溶解槽中加入IOOkg水，倒入34. 2kg氯化鉀後，開啟攪拌溶解，將氯化配成飽和溶液並泵入硝酸鉀反應槽；然後將硝酸分解磷礦生產磷肥裝置的溼硝酸鈣晶體37. 6kg加入硝酸鉀反應槽中，與氯化鉀溶液混合、慢速攪拌進行複分解反應，反應時間15min ；然後冷凍至5°C，結晶出透明長針狀硝酸鉀晶體，過濾後再通過硝酸鉀乾燥裝置在120°C乾燥1小時，得成品硝酸鉀39. 4kg，結晶後母液濃縮結晶得到副產品氯化鈣21. 7kgo實施例2
先在溶解槽中加入150kg水，倒入51. 3kg氯化鉀後，開啟攪拌溶解，將氯化配成飽和溶液並泵入硝酸鉀反應槽；然後將硝酸分解磷礦生產磷肥裝置的溼硝酸鈣晶體56. 4kg加入硝酸鉀反應槽中，與氯化鉀溶液混合、慢速攪拌進行複分解反應，反應時間30min ；然後冷凍至0°C，結晶出透明長針狀硝酸鉀晶體，過濾後再通過硝酸鉀乾燥裝置在120°C乾燥1小時，得成品硝酸鉀59. 1kg，結晶後母液濃縮結晶得到副產品氯化鈣32. 5kgo實施例3
先在溶解槽中加入IOOkg水，倒入IOkg硫酸鉀後，開啟攪拌溶解，將硫酸鉀配成飽和溶液並泵入硝酸鉀反應槽；然後將硝酸分解磷礦生產磷肥裝置的溼硝酸鈣晶體13. 6kg加入硝酸鉀反應槽中，與硫酸鉀溶液攪拌混合、反應，同時通入蒸汽，維持反應溫度100°C，反應時間池；硝酸鉀反應液經過濾機過濾後，得到硝酸鉀溶液和石膏，其中含少量鉀；最後將硝酸鉀溶液進行濃縮，通過硝酸鉀冷卻結晶分離裝置，結晶析出溼硝酸鉀晶體，離心甩幹後， 再通過硝酸鉀乾燥裝置在120°c乾燥1小時，得成品硝酸鉀9. 9kg，結晶後母液返回硝酸鉀反應槽。實施例4
先在溶解槽中加入120kg水，倒入12kg硫酸鉀後，開啟攪拌溶解，將硫酸鉀配成飽和溶液並泵入硝酸鉀反應槽；然後將硝酸分解磷礦生產磷肥裝置的溼硝酸鈣晶體16. 3kg加入硝酸鉀反應槽中，與硫酸鉀溶液攪拌混合、反應，同時通入蒸汽，維持反應溫度120°C，反應時間1. 5h ；硝酸鉀反應液經過濾機過濾後，得到硝酸鉀溶液和石膏，其中含有少量鉀；最後將硝酸鉀溶液進行濃縮，通過硝酸鉀冷卻結晶分離裝置，結晶析出溼硝酸鉀晶體，離心甩幹後，再通過硝酸鉀乾燥裝置在120°C乾燥1小時，得成品硝酸鉀11. m^g，結晶後母液返回硝酸鉀反應槽。實施例5
先在溶解槽中加入150kg水，倒入15kg硫酸鉀後，開啟攪拌溶解，將硫酸鉀配成飽和溶液並泵入硝酸鉀反應槽；然後將硝酸分解磷礦生產磷肥裝置的溼硝酸鈣晶體20. 3kg加入硝酸鉀反應槽中，與硫酸鉀溶液攪拌混合、反應，同時通入蒸汽，維持反應溫度150°C，反應時間Ih ；硝酸鉀反應液經過濾機過濾後，得到硝酸鉀溶液和石膏，其中含少量鉀；最後將硝酸鉀溶液進行濃縮，通過硝酸鉀冷卻結晶分離裝置，結晶析出溼硝酸鉀晶體，離心甩幹後， 再通過硝酸鉀乾燥裝置在120°C乾燥1小時，得成品硝酸鉀14. 8kg,結晶後母液返回硝酸鉀反應槽。
權利要求
1.一種由硝酸磷肥副產品硝酸鈣製備硝酸鉀的方法，其特徵在於包括以下步驟a.首先在溶解槽中加入100-150kg的水，倒入30-60kg的工業氯化鉀後，開啟攪拌溶解，將氯化鉀配成飽和溶液並泵入硝酸鉀反應槽；b.其次將硝酸分解磷礦生產磷肥裝置的溼硝酸鈣晶體計量後加入硝酸鉀反應槽中， 與步驟a所得的氯化鉀溶液混合、攪拌進行複分解反應，得硝酸鉀反應液；c.最後將步驟b所得硝酸鉀反應液經適當濃縮、冷凍結晶，析出硝酸鉀晶體，固液分離、冷水洗滌晶體，獲高純硝酸鉀產品；母液濃縮結晶，獲副產品二水氯化鈣或無水氯化鈣；或者，A.首先在溶解槽中加入100-150kg的水，倒入10-15kg的硫酸鉀後，開啟攪拌溶解，將硫酸鉀配成飽和溶液並泵入硝酸鉀反應槽；B.其次將硝酸分解磷礦生產磷肥裝置的溼硝酸鈣晶體計量後加入硝酸鉀反應槽中， 與步驟A所得的硫酸鉀溶液攪拌混合、反應，得硝酸鉀反應液，將硝酸鉀反應液經過濾機過濾後，得到硝酸鉀溶液和石膏，含2-5%氧化鉀；C.最後將步驟B所得硝酸鉀溶液濃縮結晶，得結晶後母液和溼硝酸鉀晶體，溼硝酸鉀晶體乾燥，得成品硝酸鉀；所得結晶後母液返回硝酸鉀反應槽。
2.如權利要求1所述的一種由硝酸磷肥副產品硝酸鈣製備硝酸鉀的方法，其特徵在於，步驟a氯化鉀溶解在20°C -40°C下進行，並且過濾除去殘渣後冷卻至室溫。
3.如權利要求1所述的一種由硝酸磷肥副產品硝酸鈣製備硝酸鉀的方法，其特徵在於，步驟b中氯化鉀與硝酸鈣的摩爾比為2-2. 1:1、反應時間15min-60min。
4.如權利要求1所述的一種由硝酸磷肥副產品硝酸鈣製備硝酸鉀的方法，其特徵在於，步驟c中過濾機為轉盤或轉鼓式真空過濾機。
5.如權利要求1所述的一種由硝酸磷肥副產品硝酸鈣製備硝酸鉀的方法，步驟c中冷凍溫度為0°c -20°c。
6.如權利要求1所述的一種由硝酸磷肥副產品硝酸鈣製備硝酸鉀的方法，其特徵在於，步驟A中硫酸鉀為普通肥料級硫酸鉀。
7.如權利要求1所述的一種由硝酸磷肥副產品硝酸鈣製備硝酸鉀的方法，其特徵在於，步驟B中硝酸鈣與硫酸鉀的摩爾比為1. 0-1. 2:1，其反應溫度為100°C _150°C，反應時間為 ih-ai。
8.如權利要求1所述的一種由硝酸磷肥副產品硝酸鈣製備硝酸鉀的方法，其特徵在於，步驟C中過濾機為轉盤或轉鼓式真空過濾機。
9.如權利要求1所述的一種由硝酸磷肥副產品硝酸鈣製備硝酸鉀的方法，其特徵在於，步驟C結晶後母液全部返回硝酸鉀反應槽。
全文摘要
一種由硝酸磷肥副產品硝酸鈣製備硝酸鉀的方法涉及一種硝酸鉀的製備方法，特別涉及一種由硝酸磷肥副產品硝酸鈣製備硝酸鉀的方法，屬於農用硝酸鉀肥料生產技術領域，本發明包括以下步驟a.首先在溶解槽中加入水，倒入工業氯化鉀或者硫酸鉀後，開啟攪拌溶解，將氯化鉀或硫酸鉀配成飽和溶液並泵入硝酸鉀反應槽；b.其次將溼硝酸鈣晶體計量後加入硝酸鉀反應槽中，與步驟a所得的溶液混合、攪拌進行複分解反應，得硝酸鉀反應液；c.最後將步驟b所得硝酸鉀反應液結晶後析出硝酸鉀晶體，本發明解決了硝酸磷肥工業副產品硝酸鈣處理的問題，同時生產出優質高濃度的硝酸鉀肥料，且過程中不會產生難以處理的廢棄物。
文檔編號C01D9/12GK102502719SQ201110390100
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月30日 優先權日2011年11月30日
發明者吳立群, 張必江, 楊斌, 梁雪松, 肖勇 申請人:雲南雲天化國際化工股份有限公司雲峰分公司, 雲南省化工研究院