专利名称：小氮肥厂以石膏为原料生产硫酸铵和碳酸气肥的方法
技术领域：
本发明涉及化肥工业技术领域，特别是小氮肥厂以石膏为原料生产硫酸铵和碳酸气肥的方法。
我国有小氮肥厂1千余家，绝大多数是以合成氨法生产碳酸氢铵，碳氨是我国独有的化肥品种，曾经为我国农业发展作出过突出贡献，但从长期使用的情况看，碳氨从各方面性质分析，都不是一种理想的肥料，其氮含量低，化学性质不稳定，极易分解，难以存放。
目前，小氮肥企业面临着极大的困境，农民已很少使用碳氨，很多小氮肥企业想改产尿素或其它产品，但受到资金、设备的制约及行业竞争的压力，困难重重；我国有极为丰富的石膏(CaSO4)资源，质高价廉，但长期以来，石膏只是被用于建材领域，近几年来，开发出了用石膏生产硫酸、联产水泥的方法，有些地方也实现了工业化，取得明显的经济效益；从理论上说，石膏与碳酸铵发生复分解反应可生成硫酸铵和碳酸钙，化学反应式为但由于这一反应的后续分离成本太高，后续产品又没很好的市场，制约了这一反应的工业化应用；近年来，随着经济的发展，高效农业受到人们的重视，利用温棚种植蔬菜等高附加值农产品的面积愈来愈大，二氧化碳气肥有相当巨大的市场，但是目前市场上的二氧化碳气肥价格都太高，而且功能单一；硫酸铵是一种高效肥料，它不但是一种氮源肥料，而且还是一种硫源肥料，目前，从世界范围来看，植物生长除了必须氮、磷、钾外，硫也是十分重要的，目前，我国土壤中，硫的缺乏已造成很多作物的营养退化，很多土壤需要追加硫肥；但硫酸铵的制作成本比碳铵高，这是制约硫酸铵肥料生产的因素之一。
本发明的目的是提供一种适合于小氮肥厂产品更新换代、可充分利用石膏资源、可实现工业化、商品化生产的硫酸铵和碳酸报导肥的生产方法。
本发明按下述方案实现小氮肥厂以石膏为原料生产硫酸铵和碳酸气肥的方法，其主要工艺过程包括生石膏粉与碳化氨水进行碳化氨水过量下的复分解反应，反应后沉淀，分离出的含有硫酸铵的碳酸钙直接烘干并与粘结剂复配生产碳酸气肥，分离出的清液用二氧化硫中和后浓缩、结晶、分离、烘干制成硫酸铵；复分解反应的条件为碳化氨水过量度10—5％(摩尔量)，温度20—60℃，反应在常压搅拌下进行，反应时间40—70分钟；用二氧化硫中和终点的PH值为7；碳酸气肥的生产方法是首先确定已烘干的碳酸钙中硫酸铵的含量，按一定配比补充硫酸铵，并配入一定量的粘结剂，热挤压成型为圆柱形颗粒；粘结剂是硫磺和碱木素；碳酸气肥补充硫酸铵的数量按碳酸钙量的一半换算成摩尔数，并减掉相应残留硫酸铵的摩尔数的量补加；碳酸气肥里粘结剂中硫磺的加入量按碳酸钙重量换算成摩尔量的一半配入；碱木素是从造纸黑液中分离出来的，其配入量占总肥重量10—15％(重量)。
本发明生产原理如下生石膏粉与碳化氨水发生复解反应，生成碳酸钙沉淀和硫酸铵，其反应方程式如下碳化氨水是由CO2通入氨水溶液中制成，控制碳化氨水的摩尔量比上述反应式的计算量高10％(M)左右，可使CaSO4的转化率达到99％以上，反应后，反应液澄清，CaSO3沉淀析出，分离出上清液，沉淀部分压滤，烘干，用于制碳酸气肥，滤液与上清液合并通入SO2气体，将游离氨中和，生成亚硫酸铵，亚硫酸铵不稳定，易氧化，在随后的浓缩、结晶过程中氧化成硫酸铵，因此，本发明可使碳化铵水的转化率也达到99％以上，烘干后的CaCO3中尚包裹有(NH4)2SO4，将其配入硫磺、微量元素、碱木素并适当补充(NH4)2SO4后热挤压成型可制成碳酸气肥，碳酸气肥产生CO2的原理是(NH4)2SO4中NH4+在土壤中为植物所吸收，游离出的SO42-与CaCO3反应生成硫酸钙并放出CO2和H2O，硫磺在土壤中发生化学和生化反应，生成硫酸或硫酸盐，它也与CaCO3反应使其施放出CO2气体；造纸所产生的黑液是对环境造成极大危害的污染源，黑液的治理途径一般有两条，一条是用燃烧法；另一种是SO2酸析木素法，碱木素就是通过后一种方法得到的物质，碱木素中含有大量N、P、K及碳水化合物，它在70—110℃变软，和硫黄一样是一种热融性的粘结剂，同时，在土壤中在微生物的作用下，可提高土壤的活力。
本发明正是利用以上的原理而实现，其生产工艺简明，所需投资设备少，而产品收率高，成本低，具有广阔的市场前景，同时，可结合造纸黑液的治理进行，应用本技术，可使大部分因资金缺乏而陷于困境的小氮肥厂走向市场，实现产品的更新换代，走上良性循环之路。
实施例粒度100目的生石膏粉和130滴度的碳化氨水放入反应釜内反应，碳化氨水的加入量按SO42-／NH4+的摩尔比为0．9投料，即NH4+过量10％，温度50℃，常压搅拌，反应1个小时后，放入沉淀桶，分离出上清液，沉淀经过滤，滤液与上清液合并到中和桶，用SO2气体中和至PH为7，进浓缩釜浓缩至饱和溶液后，进结晶槽冷却结晶，母液返回上一工序，结晶进行烘干，即得到(NH4)2SO4成品；压滤出的CaCO3烘干，检测其内(NH4)2SO4的含量，按CaCO3的量的一半，折算出摩尔数，其内含的(NH4)2SO4的摩尔数也一并算出，补加(NH4)2SO4，补加量以补加后，(NH4)2SO4的总摩尔量与一半CaCO3摩尔量的数据相同为宜，硫磺(S)的加入量也折算成摩尔数，最终加入量与一半CaCO3摩尔量的数据相同，碱木素的加入量按总量的10％(W)加入，将配制好的混合物进入热挤压成型机，挤压成5×10mm的圆柱形颗粒即为成品碳酸气肥。
权利要求
1．小氮肥厂以石膏为原料生产硫酸铵和碳酸气肥的方法，其主要工艺过程包括生石膏粉与碳化氨水进行碳化氨水过量下的复分解反应，反应后沉淀，分离出的含有硫酸铵的碳酸钙直接烘干并与粘结剂复配生产碳酸气肥，分离出的清液用二氧化硫中和后浓缩、结晶、分离、烘干制成硫酸铵。
2．如权利要求1所述的生产硫酸铵和碳酸气肥的方法，其特征在于上述复分解反应的条件为碳化氨水过量10—5％(摩尔量)，温度20—60℃，反应在常压搅拌下进行，反应时间40—70分钟。
3．如权利要求1所述的生产硫酸铵和碳酸气肥的方法，其特征在于上述用二氧化硫中和终点的PH值为7。
4．如权利要求1所述的生产硫酸铵和碳酸气肥的方法，其特征在于上述碳酸气肥的生产方法是首先确定已烘干的碳酸钙中硫酸铵的含量，按一定配比补充硫酸铵，并配入一定量的粘结剂，热挤压成型为圆柱形颗粒。
5．如权利要求1或4所述的生产硫酸铵和碳酸气肥的方法，其特征在于上述粘结剂是硫磺和碱木素。
6．如权利要求1或4所述的生产硫酸铵和碳酸气肥的方法，其特征在于上述碳酸气肥补充硫酸铵的数量按碳酸钙量的一半换算成摩尔数，并减掉相应残留硫酸铵的摩尔数的量补加。
7．如权利要求1或4或5所述的生产硫酸铵和碳酸气肥的方法，其特征在于上述碳酸气肥里粘结剂中硫磺的加入量按碳酸钙重量换算成摩尔量的一半配入。
8．如权利要求1或4所述的生产硫酸铵和碳酸报导肥的方法，其特征在于上述碱木素是从造纸黑液中分离出来的，其配入量占总肥重量的10—15％(重量)。
全文摘要
本发明是一种小氮肥厂以石膏为原料生产硫酸铵和碳酸气肥的方法。其主要工艺过程包括生石膏粉与碳化氨水进行碳化氨水过量下的复分解反应,反应后沉淀分离出的含有硫酸铵的碳酸钙直接烘干并与粘结剂复配生产碳酸气肥,分离出的清液用二氧化硫中和后浓缩、结晶、分离、烘干制成硫酸铵。本发明生产工艺简明,所需投资设备少,而产品收率高、成本低,具有广阔的市场前景,同时,可结合造纸黑液的治理进行,应用本技术可使大部分因资金缺乏而陷于困境的小氮肥厂实现产品的更新换代。
文档编号C05C3/00GK1279223SQ0010447
公开日2001年1月10日 申请日期2000年7月19日 优先权日2000年7月19日
发明者张民乾 申请人:张民乾