芒硝綜合利用工藝的製作方法

2023-11-05 10:10:02 1

專利名稱：芒硝綜合利用工藝的製作方法
技術領域：
本發明屬於無機複合肥料合成工藝領域，具體是一種芒硝綜合利用工藝，即利用廢芒硝製備硫酸鉀、磷酸二氫鉀及複合肥料工藝。
磷酸二氫鉀和硫酸鉀在農業生產上有著廣泛的應用前景。磷酸二氫鉀是一種高效磷鉀複合肥料，適用於各種作物和土壤；而硫酸鉀也是一種高效肥料，主要用於忌氯農作物，同時向作物提供中量營養元素和促進農作物對氮的吸收。
目前國內硫酸鉀的生產，主要採用硫酸酸解氯化鉀法，設備複雜，投資大，且需消耗硫酸，而產品質量不高(含cl-高)，國內產量不大，主要依靠進口；磷酸二氫生產主要採用中和法(磷酸中和碳酸鉀)，該方法雖產品質量好，工藝簡單，但由於採用磷酸和碳酸鉀為原料，成本過高；自建熱法磷酸廠或電解氯化鉀廠，投資也很大。
本發明的目的是克服現有技術的缺陷，為公眾提供一種芒硝綜合利用新工藝，該工藝可利用三廢，即利用廢芒硝為原料，生產高效硫酸鉀和磷酸二氫鉀及複合肥料，工藝過程中無二次汙染產生，成本低，產品質量好。
本發明的目的是通過下述技術方案來實現的。
芒硝綜合利用工藝，包括制硫酸鉀、制粗鹼、制磷酸二氫鉀及制複合肥料等工藝，其具體工藝流程為步驟一、制硫酸鉀採用現有技術根據下述反應式製取鉀芒硝(K2SO4·Na2SO4)，然後進一步轉化反應製取K2SO4
將過量的KCl與Na2SO4·10H2O和水加入反應釜中，常溫下攪拌進行反應，離心過濾(I)，所得濾餅(I)再與過量的KCl進一步在轉化器中進行反應，離心過濾(II)，濾液(或稱母液)(II)返回反應釜或轉化器中，濾餅(II)經烘乾後得產品硫酸鉀；步驟二、制粗鹼上述離心過濾(I)所得濾液或稱母液(I)經濃縮、冷卻(I)，再次過濾(III)，濾液或稱母液(III)返回反應釜中，以NaCl為主要組分的濾餅(III)，根據下述反應式進行反應將NaCl與NH4HCO3及水加入碳化設備中，攪拌反應後過濾(IV)，濾液(IV)備用，濾餅(IV)經乾燥後得粗鹼(NaHCO3為主、Na2CO3)半成品；步驟三、制磷酸二氫鉀將上述粗鹼(NaHCO3、Na2CO3)半成品，按下述反應式進行反應
在粗鹼中加入KCl和H3PO4及適量的水，進行中和反應後，冷卻(II)，離心過濾(V)，濾餅(V)經乾燥後得產品KH2PO4；濾液(V)經濃縮後再次進行加熱過濾(VI)，得到的濾餅(VI)即中間產品NaCl返回碳化設備中制粗鹼。濾液(VI)返回冷卻(II)塔中。
步驟四、制複合肥料上述過濾(IV)所得的濾液(IV)中還含有NaHCO3及NaHCO3及KCl，按下述反應式加入H3PO4進行中和反應，控制PH＝3～3.5
反應完畢後離心過濾(VII)，濾餅(VII)為含水的NH4NaHPO4為主要組成的複合肥料，進一步乾燥後得不含水的以NH4HPO4為主要組成的複合肥料。
上述濾液(VII)可進一步濃縮，冷卻(III)再過濾(VIII)，濾液(VIII)返回濃縮塔，濾餅(VIII)乾燥得以N、P2O5、K2O為主要組成的複合肥料。
上述工藝流程詳見附圖
一。
本發明是以芒硝(包括含芒硝廢水，例如硫酸分解硼砂制硼酸所排放的含芒硝廢水，人造纖維廠排放的含硫酸十水芒硝廢渣等)為原料，採用複分解法製取硫酸鉀和磷酸二氫鉀工藝及複合肥料工藝，它具有以下特點(1)不用硫酸制硫酸鉀；(2)可利用三廢物質為原料，價格低廉。例如人纖廠排放的含酸十水芒硝，每噸99年售價為15～20元，而且還不能完全銷售完，工廠內堆積如小山，即使商品元明粉，99年四川售價180元/噸；(3)不用碳酸鉀生產磷酸二氫鉀，由本工藝自產粗鹼(NaHCO3+Na2CO3)與KCl轉化製得；(4)本工藝尚可付產高濃複合肥料；(5)作為半成品原料NaCl，絕大部分循環使用；(6)以三廢中的十水芒硝及氯化鉀為原料，將制氯化鉀等幾項工藝組成一個循環系統，使成本降低，經濟效益提高，又無二次汙染產生。
本發明消耗定額及產品率估算(一)以年產1000噸農用硫酸鉀為基準估算；(二)主要原材料
(1)十水芒硝(Na2SO4·10H2O) 2.86噸/噸產品；(2)氯化鉀(98％KCl) 2.104噸/噸產品；(3)磷酸(85％磷酸) 2噸/噸產品；(4)農用碳銨(17.1％N) 1.09噸/噸產品。
(三)產品產率(1)農用硫酸鉀(≥45％ K2O) 1噸(2)磷酸二氫鉀(農用一級品≥96％ KH2PO4) 1.8噸(3)高濃度氮磷複合肥(N-P2O5-K2O＝8-50-0) 0.405噸(4)三元高濃複合肥(N-P2O5-K2O＝16-12-12) 1.8噸。
實施例一(一)制硫酸鉀(以1000份(重量)農用K2SO4)為基準)；(1)制鉀芒硝4000份母液(母液(III)+母液(II))加十水芒硝2587份。在25℃、PH＝6～6.5條件下加氯化鉀485份。反應畢，可得溼鉀芒硝1314份。
(2)制硫酸鉀在25℃，PH＝6～6.5條件下。在2285份母液(II)中，加KCl 485份，溼鉀芒硝1314份，可得到980～1020份成品硫酸鉀(是多個樣品烘乾後的平均值)。
(3)回收食鹽在制鉀芒硝後得到鹽母液(母液(I))2860份，經濃縮，過濾，可得到以溼食鹽為主要組分的濾餅平均為800份(含水約10％)。
(二)制粗鹼及複合肥料(1)制粗鹼(NaHCO3及Na2CO3混合物)在40℃、PH＝8條件下，將上述回收食鹽800份，加至2580份水中。氨化後再加碳銨(農用級)1090份。反應畢，可得到乾燥粗鹼786份和母液3180份。
(2)制氮磷複合肥將粗鹼母液3180份，用磷酸中和至PH＝3～3.5，在常溫條件下反應畢可沉降析出NH4NaHPO4·4H2O結晶，經乾燥脫水後，可得到高濃度氮磷複合肥料405份。
(3)制三元複合肥將全部NH4NaHPO4母液，經蒸發濃縮，冷卻結晶，過濾，乾燥後，可得到三元複合肥696～708份。
(三)制磷酸二氫鉀將786份粗鹼溶解在水中，用1560份磷酸中和至PH＝4.5，經冷卻結晶，過濾。可得到磷酸二氫鉀1800～1827份。
上述實例所得產品質量(1)硫酸鉀(農用級)≥45％ K2O；(2)磷酸二氫鉀(農用級)≥96％ KH2PO4；(3)高濃複合肥(N-P2O5-K2O＝8-50-0)；(4)高濃複合肥(N-P2O5-K2O＝16-12-12)。
實施例二(一)制硫酸鉀(以1噸十水芒硝為計算基準)(1)原料①十水芒硝(人造纖維廠排放含酸溼芒硝，經離心機甩幹的產物)；②氯化鉀98％KCl。
(2)制鉀芒(a)母液用量母液(I)0.8M3；母液(II)0.6～0.8M3；(b)攪拌情況機械攪拌，50～80轉/分；(c)芒硝用量1噸Na2SO4·10H2O；(d)氯化鉀用量0.2噸；(e)反應溫度25℃；(f)反應時間55分鐘；(g)過濾方式離心過濾；(h)洗滌情況不洗滌。
(3)鉀芒硝轉化
(a)轉化溫度25℃；(b)鉀芒硝轉化時間60分鐘；(c)轉化液用量1.6M3；(d)鉀芒硝用量1噸十水芒硝反應得到的全部鉀芒硝，約480～500公斤(溼基)；(e)攪拌方式機械攪拌50～80轉/分；(f)過濾方式離心過濾；(g)洗水用量0.8M3；(h)氯化鉀用量0.17噸。
(4)硫酸鉀乾燥溫度100℃(較佳100～120℃)；(5)鉀芒母液濃縮母液(I)由3體積濃縮至1體積濃母液；(a)濃縮溫度微沸(蒸汽2.5～3kg/cm2)；(b)過濾溫度28～32℃；(c)過濾方式離心過濾；(d)回收食鹽不乾燥。
(二)粗鹼(以0.465噸食鹽90％為基準)。
(a)軟水用量1.5M3；(b)碳銨用量0.63噸(0.62～0.64噸)；(c)攪拌方式機械攪拌，50～80轉/分；(d)料液PH值PH＝8鼓入乾燥粗鹼尾氣控制；(e)加料順序①加軟水；②加食鹽；③鼓入含NH3及CO3乾燥粗鹼尾氣控制；④加碳銨；(f)反應時間60分鐘；(g)過濾方式離心過濾；
(h)洗水用量～0.35(0.3～0.4)M3；(i)粗鹼乾燥溫度120℃；(三)氮磷複合肥料(以1.85M3粗鹼母液為基準)(a)鹼母液量1.85M3；(b)磷酸用量～0.25噸85％H3PO4(以料液PH為準)；(c)攪拌方式機械攪拌，50～80轉/分；(d)料液PH值3～3.5；(e)反應溫度常溫；(f)反應時間加料15分，繼續反應30分；(g)過濾方式離心過濾；(h)乾燥溫度60℃；(i)產品規格N-P2O5-K2O＝8-50-0(粉狀)(產品組成主要為NH4NaHPO4)；(四)三元複合肥料(a)母液用量分離NH4NaHPO4後的全部母液和粗鹼全部洗水；(b)濃縮溫度微沸(2.5～3kg/cm蒸汽供熱)；(c)蒸發時料液PH值PH≤1；(d)冷卻溫度常溫；(e)過濾方式離心過濾；(f)乾燥溫度80℃(75℃～85℃)；(g)產品規格N-P2O5-K2O＝16-12-12；(五)磷酸二氫鉀(以產1噸KH2PO4為基準)(a)軟水用量2M3；(b)粗鹼用量0.43噸(0.42～0.44噸)；(c)磷酸用量～0.85噸(以料液PH值確定實際用量)；(d)料液PH值PH＝4.5(PH＝4.2～4.7)；(e)氯化鉀用量～0.62噸，但應以磷酸實際用量按公式計算；(f)攪拌方式機械攪拌，50～80轉/分；(g)料液反應溫度90℃(87～95℃)；(h)料液反應時間35分；(i)料液冷卻溫度自然或強制冷卻，室溫；(j)過濾方式離心過濾；(k)軟水用量相當於每離心機結晶重的30％～60％；(e)乾燥情況農用級不乾燥；(m)母液濃縮蒸發逸出水為所加母液的
～
(h)蒸發溫度微沸(供熱蒸汽為2.5～3kg/cm2)；(o)濃母液補水量每M3濃母液加洗水或軟水0.15～0.12M3；(p)食鹽放出用冷母液衝刷放至鹽池；(r)食鹽過濾離心過濾；(s)食鹽乾燥不乾燥(送去制粗鹼)。
權利要求
1.芒硝綜合利用工藝，其特徵在於是以十水芒硝和氯化鉀為原料，將制硫酸鉀、制粗鹼、制磷酸二氫鉀及制複合肥料工藝組成一個循環系統，其具體工藝流程為a.制硫酸鉀將過量的KCl與Na2SO4·10H2O和水加入反應釜中，常溫下攪拌進行反應，離心過濾(I)，所得濾餅(I)再與過量的KCl進一步在轉化器中進行反應，離心過濾(II)，濾液(II)返回反應釜或轉化器中，濾餅(II)經烘乾後得產品硫酸鉀；b.制粗鹼上述離心過濾(I)所得濾液(I)經濃縮、冷卻(I)，再次過濾(III)，濾液(III)返回反應釜中，以NaCl為主要組分的濾餅(III)，與NH4HCO3及水加入碳化設備中，攪拌反應後過濾(IV)，濾液(IV)備用，濾餅(IV)經乾燥後得粗鹼(NaHCO3為主、Na2CO3)半成品；c.制磷酸二氫鉀在上述粗鹼(NaHCO3、Na2CO3)半成品中加入KCl和H3PO4及適量的水，進行中和反應後，冷卻(II)，離心過濾(V)，濾餅(V)經乾燥後得產品KH2PO4；濾液(V)經濃縮後再次進行加熱過濾(VI)，得到的濾餅(VI)即中間產品NaCl返回碳化設備中，濾液(VI)返回冷卻(II)塔中；d.制複合肥料在過濾(IV)所得的濾液(IV)中加入H3PO4進行中和反應，PH＝3～3.5，離心過濾(VII)，濾餅(VII)為含水的NH4NaHPO4為主要組成的複合肥料；或將濾液(VII)進一步濃縮，冷卻再過濾(III)，濾液(VIII)返回濃縮塔，濾餅(VIII)乾燥得N、P2O5、K2O為主要組成的三元複合肥料。
全文摘要
本發明是一種芒硝綜合利用工藝,它是以三廢中的十水芒硝及氯化鉀為原料,將制硫酸鉀、制粗鹼、制磷酸二氫鉀及制複合肥料等工藝組成一個閉路循環系統,為公眾提供一種芒硝綜合利用新工藝,該工藝可生產高效硫酸鉀和磷酸二氫鉀及複合肥料,工藝過程中無二次汙染產生,成本低,產品質量好。
文檔編號C05G1/00GK1257832SQ9911749
公開日2000年6月28日 申請日期1999年12月30日 優先權日1999年12月30日
發明者黃孝農 申請人:黃孝農