溼法磷酸生產全水溶磷酸一銨的方法
2023-04-23 12:09:36
溼法磷酸生產全水溶磷酸一銨的方法
【專利摘要】本發明是涉及磷化工領域，具體涉及一種全水溶磷酸一銨生產裝置，主要由中和系統，固液分離系統，濃縮系統，乾燥系統，成品收集系統和尾氣處理系統組成。採用本發明高濃度全水溶磷酸一銨裝置，生產全水溶磷酸一銨，具有生產能力高，能耗低的優點。無需結晶、過濾工序，且尾氣粉塵對環境的影響極小，具有很好的經濟效益。
【專利說明】溼法磷酸生產全水溶磷酸一銨的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種磷化肥生產領域，特別涉及一種溼法磷酸生產全水溶磷酸一銨的方法。【背景技術】
[0002]當前我國磷化工行業肥料傳統產業產能嚴重過剩，結構不合理，提升產品技術含量和產品價值，是磷化工產業結構調整的方向。同時，水肥一體化技術已被公認為世界上提高水肥資源利用率的最佳技術。與傳統施肥相比，水肥一體化技術省水、省肥、省工、高效、增產。而作為水肥一體化技術的重要配套產品，全水溶性磷酸一銨肥料迎來發展良機。全水溶性磷酸一銨既可直接作為肥料使用，也可作為滴灌肥的原料，市場需求十分廣闊。同時，純度在65%-72%的全水溶性磷酸一銨在阻燃級市場也有廣闊的應用空間，可作為生產消防滅火器乾粉的原料。
[0003]現全水溶性磷酸一銨生產主要以熱法磷酸及溼法磷酸淨化為原料進行生產。但熱法磷酸受資源、環境、能源等因素的制約，能耗高，成本高；溼法磷酸淨化主要採用有機溶劑萃取法、離子交換法、離子交換法及電滲析法，磷酸濃縮結晶法或復鹽結晶法，化學沉澱法，但由於磷收率及能耗等影響，生產成本高。
[0004]目前生產水溶性磷酸一銨的一般方法為:利用磷礦與硫酸反應製得溼法磷酸，溼法磷酸經脫硫後與氨進行中和反應生成磷酸一銨料漿，經過濾(或壓濾)除去部分鐵、鋁、鎂、氟等雜質後濃縮到一定比重，再進行冷卻結晶、分離、乾燥製得工業級磷酸一銨。該方法主要存在以下缺陷:①工藝流程長，有冷卻結晶過程，熱損失高，平均每噸產品蒸汽消耗量
4.6噸。②由於結晶分離後，有大量的結晶母液產生，生產效率低，原料消耗量高，噸產品電耗500kw.h左右。③生產過程中產生大量的濾渣和母液處理工序複雜，對環境汙染較大，產品附加值低。④工人勞動強度相對較大。⑤設備生產能力容易達到瓶頸，規模小，不能滿足市場需求。⑥不利於規模化生產，難以降低成本，因而採用上述方法生產的水溶性磷酸一銨價格通常較高，不利於滴灌施肥的推廣。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在於克服現有技術中水溶性磷酸一銨生產成本高，不利於滴灌施肥推廣的不足，提供一種溼法磷酸生產全水溶性磷酸一銨的方法。
[0006]為了實現上述發明目的，本發明提供了以下技術方案:
[0007]一種溼法磷酸生產全水溶性磷酸一銨的方法，包括如下步驟:將溼法磷酸與氨氣中和反應，將中和料漿進行固液分離，除去固相渣(也可稱為濾渣)，收集濾液並濃縮，將濃縮後的磷酸一銨料漿乾燥得到全水溶性磷酸一銨。通過該方法製備得到的磷酸一銨複合肥為全水溶性磷酸一銨，能夠適用於滴灌施肥，而且生產過程中不包含冷卻結晶、結晶分離工藝，生產成本低，有利於全水溶性滴灌磷酸一銨的推廣應用。
[0008]進一步，所述溼法磷酸是硫酸法溼法磷酸。將磷礦漿與硫酸萃取反應製備得到的溼法磷酸，為硫酸法溼法磷酸。使用硫酸法溼法磷酸，磷礦石分解後的產物磷酸為液相，副產物硫酸鈣是溶解度很小的固相。磷酸通入氨氣中和反應後，磷酸一銨為水溶性成分，含鈣鐵、鋁、鎂、氟、矽等雜質為微溶成分，固液分離(沉降、過濾、壓濾或其結合)能夠使其很好的分離開來，濾液為水溶性磷酸一銨溶液，濃縮乾燥後得到全水溶性磷酸一銨。
[0009]現有工藝中通常認為水溶性滴灌級化肥應當是由結晶工藝純化得到高純度化肥，然而結晶工藝本身存在著能耗高，反應時間長的不足。本發明將現有工藝中冷卻結晶、分離結晶的工藝步驟，轉換為直接濃縮乾燥，簡化了工藝步驟，節約了成本。且得到的磷酸一銨具有非常好的水溶性，能夠很好的應用於滴灌工藝。為滴灌級化肥生產提出了一種全新解決方案，降低了滴灌級化肥的生產成本，對於推廣滴灌施肥具體重大意義。
[0010]進一步，所述溼法磷酸，滿足以下技術指標=P2O5濃度15~30重量％，SO3濃度
0.5-1重量％，F濃度0.5-2重量％。
[0011]硫酸法溼法磷酸，磷礦漿和硫酸萃取反應制溼法磷酸，使製得的溼法磷酸滿足以下技術指標=P2O5濃度15~30重量％，SO3濃度0.5-1重量％，F濃度0.5-2重量％。使SO3濃度保持在較低值，能夠保證產品SO3含量控制在更低的範圍內，更少的SO3濃度意味著更低的硫酸根離子濃度，保證產品的質量。
[0012]進一步，所述溼法磷酸與氣氨中和反應，反應終點料漿pH=3.5-5.0。溶液中和反應使pH=3.5-5.0，溶液中磷酸與氨氣中和反應完全轉化為磷酸一銨，同時磷酸中鐵、鎂、鋁雜質進入到固相成份中，有利於磷酸一銨在固液 分離中得到淨化，最終磷酸一銨中水不溶物含量少，產品品質提升。
[0013]進一步，所述液固分離是沉降分離、過濾分離、壓濾分離或其結合。優先固液分離方法為:先沉降分離，再對沉降分離得到的稠漿壓濾處理。
[0014]進一步，所述壓濾分離使用全自動立式壓濾機或隔膜壓濾機進行壓濾。全自動壓濾機自動化程度高，壓濾過程穩定性好，可以有效保證各批次壓濾的液固分離比穩定，減少工人的勞動強度，減少因人工原因造成的產品質量波動。隔膜式壓濾機在單位面積處理能力、降低濾餅水分、對處理物料的性質具有極強的適應能力。所以可以選用全自動立式壓濾機或隔膜壓濾機。
[0015]進一步，所述固相渣水含量為15-40重量％，將此固相渣用於生產磷氮元素化肥。固液分離得到的固相渣中含有磷酸一銨，固相渣可以乾燥後用作普通的磷氮元素化肥。
[0016]進一步，步驟(3)濾液濃縮為密度1.36~1.45g/cm3的全水溶性磷酸一銨料漿。濃縮至1.36~1.45g/cm3的全水溶性磷酸一銨料漿，在此濃度下，料漿的黏度已經較大，不宜繼續濃縮。如果繼續濃縮則濾液流動性變得極差，轉移過程會變得極為困難。如果濃縮過程不達到此濃度範圍，則濾液中水分含量過大，乾燥耗能增加。綜合，濃縮過程和乾燥過程的能耗比例，取捨後，選擇料漿濃縮至1.36~1.45g/cm3時，就應當轉入乾燥流程了。
[0017]進一步，全水溶性磷酸一銨料漿乾燥方式為噴霧乾燥，優先壓力式噴霧乾燥。壓力式噴霧乾燥能力大，乾燥程度好，且對於濃度1.36~1.45g/cm3的磷酸一銨料漿乾燥過程能耗比例最優。
[0018]進一步，乾燥過程產生的尾氣採用布袋收塵器處理。布袋收塵器處理尾氣收塵效率高，取代傳統沉降室沉降粉塵方式，減輕了人工清理沉降室勞動強度，既回收了產品，又解決了尾氣粉塵對環境的汙染。[0019]本發明將磷礦石分解後的產物溼法磷酸通入氨氣中和反應後，生成的磷酸一銨為水溶性成分，而少量的鈣鐵、鋁、鎂、氟、矽等雜質為微溶成分，沉降或分解。在過濾分離後，雜質被很好的分離開來，濾液為全水溶性磷酸一銨溶液，濃縮乾燥後直接得到全水溶性磷酸一銨。免去了傳統工藝中，水溶性磷酸一銨生產過程中的冷卻結晶、結晶分離，簡化了工藝，節約成本。且最後得到的磷酸一銨依然保持非常好的水溶性，能夠很好的應用於滴灌工藝。
[0020]與現有技術相比，本發明的有益效果:本技術主要優點在於節能降耗，採用溼法磷酸生產的磷酸一銨清液進行高效沉降、壓濾、濃縮，噴霧乾燥直接製得高純度高水溶率磷酸一銨產品，磷礦資源範圍廣(適用中低品位磷礦)，產品質量好，產品純度高，水溶率達99%以上，產品磷收率高，打破了溼法磷酸生產高純度高水溶率磷酸一銨產品傳統的生產方式，即磷酸銨料漿過濾，濾液濃縮、結晶、過濾以及振動流化床乾燥工藝路線，裝置能力得到有效提升，電耗、熱能消耗大大低於傳統高純度高水溶率磷酸一銨產品指標，電耗、熱能為傳統方式的50%，同時，工藝特性能實現大規模產業化生產，人力等成本將大幅降低。同熱法磷酸及傳統溼法磷酸淨化生產高濃度磷酸一銨能耗及產能相比，具有非常大的優勢。本技術的研究成功對發展全水溶性磷酸一銨具有重大的推動作用，對行業發展具有深遠意義。
【專利附圖】
【附圖說明】:
[0021]圖1-本發明的一個實施例的流程示意圖。
【具體實施方式】
[0022]本發明中的部分技術術語解釋如下:溼法磷酸，是指溼法生產磷酸，是用無機酸分解磷礦粉，分離出粗磷酸，再經淨化後製得磷酸產品。溼法磷酸工藝按其所用無機酸的不同可分為硫酸法、硝酸法、鹽酸法等。本發明中未特別說明的百分比均為重量百分比。
[0023]下面結合試驗例及【具體實施方式】對本發明作進一步的詳細描述。但不應將此理解為本發明上述主題的範圍僅限於以下的實施例，凡基於本
【發明內容】
所實現的技術均屬於本發明的範圍。
[0024]實施例1
[0025]如圖1所示工藝流程，磷礦漿和硫酸萃取製取溼法磷酸，所得脫硫磷酸主要技術指標為=P2O5濃度18.5%，SO3濃度0.65%，F濃度1.5%。將所得到的脫硫磷酸在氨中和反應器內與氣氨進行中和反應，反應完成後中和料漿終點PH=4.0，壓濾機對中和料漿進行液固分離，得到固相渣和濾液，固相渣水含量為15-40%，固相渣(濾渣)用於普通磷氮元素肥料生產。對中和料漿壓濾的濾液進行濃縮，濃縮為密度1.42/cm3的全水溶性磷酸一銨一銨料漿。將濃縮後的全水溶性磷酸一銨一銨料漿進行壓力式噴霧乾燥生成全水溶磷酸一銨。所得磷酸一銨主要技術指標如下:氮(NH4) 12.1%，五氧化二磷(P2O5) 55.8%，PH=4.0 (1%水溶液)，水不溶物0.22%。
[0026]實施例2
[0027]如圖2所示工藝流程，磷礦漿和硫酸萃取製取溼法磷酸，所得脫硫磷酸主要技術指標為=P2O5濃度21.2%，SO3濃度0.7%，F濃度1.7%。將所得到的脫硫磷酸在氨中和反應器內與氣氨進行中和反應，反應完成後中和料漿終點PH=4.2。採用先沉降分離，後壓濾處理的方法進行固液分離，得到固相渣和濾液，固相渣水含量為15-40%，固相渣用於普通磷氮元素肥料生產。對中和料漿壓濾的濾液進行濃縮，濃縮為密度1.43g/cm3的全水溶性磷酸一銨一銨料漿。將濃縮後的全水溶性磷酸一銨一銨料漿進行壓力式噴霧、沸騰床沸騰乾燥生成全水溶磷酸一銨。所得磷酸一銨主要技術指標如下:氮(NH4)12.5%，五氧化二磷(P2O5) 55.3%，PH=4.2 (1%水溶液)，水不溶物0.27%。
[0028]實施例3
[0029]如圖2所示工藝流程，磷礦漿和硫酸萃取製取溼法磷酸，所得脫硫磷酸主要技術指標為=P2O5濃度25.5%，303濃度0.8%，F濃度1.85%。將所得到的脫硫磷酸在氨中和反應器內與氣氨進行中和反應，反應完成後中和料漿終點PH=3.8。採用先沉降分離，後壓濾處理的方法進行固液分離，得到固相渣和濾液，固相渣水含量為15-40%，固相渣用於普通磷氮元素肥料生產。對中和料漿壓濾的濾液進行濃縮，濃縮為密度1.39g/cm3的全水溶性磷酸一銨一銨料漿。將濃縮後的全水溶性磷酸一銨一銨料漿進行壓力式噴霧、沸騰床沸騰乾燥生成全水溶磷酸一銨。所得磷酸一銨主要技術指標如下:氮(NH4)Il.9%，五氧化二磷(P2O5)56.2%，ΡΗ=3.8 (1%水溶液)，水不溶物0.27%。
【權利要求】
1.一種溼法磷酸生產全水溶性磷酸一銨的方法,包括如下步驟:將溼法磷酸與氨氣中和反應，將中和料漿進行固液分離，除去固相渣，收集濾液並濃縮，將濃縮後的磷酸一銨料漿乾燥得到全水溶性磷酸一銨。
2.根據權利要求1所述方法，其特徵在於，所述溼法磷酸是硫酸法溼法磷酸。
3.根據權利要求2所述方法，其特徵在於，所述溼法磷酸，滿足以下技術指標=P2O5濃度15~30重量％，SO3濃度0.5-1重量％，F濃度0.5-2重量％。
4.根據權利要求1所述方法，其特徵在於，所述溼法磷酸與氣氨中和反應，反應終點料眾 ρΗ=3.5-5.0。
5.根據權利要求1所述方法，其特徵在於，所述液固分離是沉降分離、過濾分離、壓濾分離或其結合。
6.根據權利要求5所述方法，其特徵在於，所述壓濾分離使用壓濾機進行分離，所述壓濾機為全自動立式壓濾機或隔膜壓濾機。
7.根據權利要求1所述方法，其特徵在於，所述固相渣水含量為15-40重量％，將此固相渣用於生產磷氮元素化肥。
8.根據權利要求1所述方法，其特徵在於，濾液濃縮後的密度為1.36~1.45g/cm3。
9.根據權利要求1所述方法，其特徵在於，全水溶性磷酸一銨料漿乾燥方式為噴霧乾燥。
10.根據權利要求1所述方法，其特徵在於，乾燥過程產生的尾氣採用布袋收塵器處.理。
【文檔編號】C05B7/00GK103466579SQ201310396218
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月4日 優先權日:2013年9月4日
【發明者】王大為, 楊守明, 鮮雲芳, 王德昆, 張勇, 楊健, 胡偉, 程海中, 範享亮, 代應洪 申請人:四川宏達股份有限公司