一种盐酸分解磷矿部分脱钙生产高浓度氯基复合肥的方法
【专利摘要】本发明公开了一种盐酸分解磷矿部分脱钙生产高浓度氯基复合肥的方法，其方法是工业生产副产的盐酸用于分解磷矿，所得到的酸解液经脱氟、部分脱钙，固液分离，得到的含磷、氮溶液通氨中和，浓缩、加钾造粒生产高浓度氯基复合肥。具体工艺过程包括：A）磷矿酸解；B）酸解液脱氟、部分脱钙；C）氨化；D）浓缩；E）加钾造粒得到高浓度氯基复合肥。本发明可大规模消耗盐酸，有效解决了工业副产盐酸难以利用的难题，盐酸分解磷矿与硫酸相比，具有反应迅速、分解率高，磷矿原料适用范围广、成本低等优点，据此可充分利用我国丰富的中低品位磷矿资源，所得产品氮磷钾复合肥总养分≥40%。
【专利说明】一种盐酸分解磷矿部分脱钙生产高浓度氯基复合肥的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种盐酸分解磷矿部分脱钙生产高浓度氯基复合肥的方法，特别涉及一种利用工业副产盐酸分解磷矿，所得到的酸解液部分脱钙用于制备高浓度氯基复合肥的方法。属复合肥生产方法【技术领域】。
【背景技术】
[0002]我国有着丰富的磷矿资源，储量仅次于摩洛哥，居世界第二位，但与世界相关国家相比，其在矿石质量、可选性和磷矿石开采等方面都有着较大的差距，其中可供加工利用的磷矿石基础储量相对较低，只有40.54亿吨，P2O5质量分数大于30%的富矿只有11.08亿吨，而全国磷矿石P2O5平均质量分数只有17%。近年来，随着富矿资源的过度利用，现已日趋枯竭，如何有效开发、利用中低品位磷矿资源对于我国磷化工行业的可持续发展变得尤为重要。
[0003]关于盐酸分解磷矿的相关研究，国内外已有很长的研究历史，该路线因存在氯化钙和磷酸分离困难的问题，大体来说分为两条路线:一是利用盐酸分解磷矿，使用有机溶剂对湿法磷酸进行萃取，然后再经反萃、蒸发、浓缩得到精制磷酸并回收有机溶剂，该路线存在流程复杂、投资大、能耗高等缺点。二是利用盐酸分解磷矿生产磷酸氢钙，通常是采用石灰乳液或碳酸钙中和酸解液，使得酸解液中的钙以磷酸氢钙的形式析出，该工艺虽然流程简单，便于控制，但也存在大量的氯化钙溶液被浪费，经济性不高等问题。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种利用工业生产副产的盐酸作为酸解液分解磷矿，且附加值高、排放废物少，磷、氮回收率高的盐酸分解磷矿酸解液制备氯基复合肥的方法。
[0005]本发明所述的盐酸分解磷矿酸解液制备氯基复合肥的方法，是这样实现的: 包括以下步骤:
a.采用工业副产盐酸作为酸解液用于分解磷矿，磷矿原料为中低品位磷矿和磷精矿；
b.将步骤a得到的磷矿酸解液加入脱氟剂脱氟，分离酸不溶物获得脱氟酸解液；
c.将步骤b得到的脱氟酸解液加入除钙剂沉淀钙离子，过滤生成的固体石膏，滤液即为部分脱钙酸解液；
d.将步骤c得到的部分脱钙酸解液通氨中和氨化，浓缩，加钾肥、造粒生产氯基NPK复合肥；
e.将步骤c得到的固体石膏经洗涤、真空蒸发浓缩干燥处理得到高纯度石膏产品。
[0006]步骤a中磷矿粒度大小为I?5mm，磷矿P2O5含量为15%?30%。
[0007]步骤a中盐酸的重量分数为20?35% ;盐酸用量为理论用量的100?105%，反应温度25?50°C，反应时间0.5?2.0h。
[0008]步骤b中脱氟剂为硫酸钠、氯化钠、硫酸钾、氯化钾中的一种；用量为理论用量的50?80% ;反应温度为30?50°C，反应时间为1.0?2.5h。
[0009]步骤c中的除钙剂为硫酸铵、硫酸钾中的一种或硫酸铵与硫酸钾的混合物，除钙剂用量为脱氟酸解液中硫酸根与钙离子摩尔比0.6-0.85:1，反应温度为30-60°C，反应时间为 1.0-4.0h。
[0010]步骤d中和氨化所用的氨为液氨，钾肥原料为氯化钾。
[0011]步骤d的中和反应终点pH为3.8?4.2，中和度1.0-1.2。
[0012]步骤e中真空蒸发浓缩的条件为温度60_80°C，压力0.04?0.08MPa。
[0013]本发明克服了【背景技术】上述工艺路线存在的弊端，用硫酸铵、硫酸钾作为沉钙剂部分脱除酸解液中的钙离子，副产高纯度石膏，过程排放废物少，产品附加值高，能够经济有效地利用工业副产盐酸以及国内丰富的中低品位磷矿资源。
[0014]本发明可大规模消耗工业副产盐酸，得到的氯基复合肥产品附加值高，经济效益良好，对有效利用工业副产盐酸和国内丰富的中低品位磷矿资源具有重要的现实和经济意义。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为本发明工艺流程图。
【具体实施方式】
[0016]下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。所述的实施例，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0017]将工业副产盐酸作为酸解液分解磷矿，所得到的酸解液经脱氟、部分脱钙，固液分离，得到的含磷、氮溶液通氨中和，浓缩、加钾造粒生产氯基复合肥，具体方法如下:
a.采用工业副产盐酸作为酸解液用于分解磷矿，磷矿原料为中低品位磷矿和磷精矿；
b.将步骤a得到的磷矿酸解液加入脱氟剂脱氟，分离酸不溶物获得脱氟酸解液；
c.将步骤b得到的脱氟酸解液加入除钙剂沉淀钙离子，过滤生成的固体石膏，滤液即为部分脱钙酸解液；
d.将步骤c得到的部分脱钙酸解液通氨中和氨化，浓缩，加钾肥、造粒生产氯基NPK复合肥；
e.将步骤c得到的固体石膏经洗涤、真空蒸发浓缩干燥处理得到高纯度石膏产品。
[0018]步骤a中磷矿粒度大小为I?5mm，磷矿P2O5含量为15%?30%。
[0019]步骤a中盐酸的重量分数为20?35% ;盐酸用量为理论用量的100?105%，反应温度25?50°C，反应时间0.5?2.0h。
[0020]步骤b中脱氟剂为硫酸钠、氯化钠、硫酸钾、氯化钾中的一种；用量为理论用量的50?80% ;反应温度为30?50°C，反应时间为1.0?2.5h。
[0021]步骤c中的除钙剂为硫酸铵、硫酸钾中的一种或硫酸铵与硫酸钾的混合物，除钙剂用量为脱氟酸解液中硫酸根与钙离子摩尔比0.6-0.85:1，反应温度为30-60°C，反应时间为 1.0-4.0h。
[0022]步骤d中和氨化所用的氨为液氨，钾肥原料为氯化钾。
[0023]步骤d的中和反应终点pH为3.8?4.2，中和度1.0-1.2。
[0024]步骤e中真空蒸发浓缩的条件为温度60_80°C，压力0.04?0.08MPa。
[0025]实施例1
(1)将P2O5含量为24.74%磷矿石破碎为粒度大小2mm的磷矿粉，将工业副产盐酸与酸解段酸不溶物过滤时的洗液混合，配制成重量分数为25%的盐酸溶液，将上述盐酸溶液在搅拌条件下加入酸解槽与磷矿粉进行酸解反应，盐酸用量为理论用量的100%，反应温度为40°C，反应时间为l.0h ；
(2)在搅拌条件下，往步骤(I)酸解所得料浆中加入无水硫酸钠进行脱氟反应，其用量为理论用量的60%，反应温度为40°C，反应时间为1.5h，然后过滤料浆，滤液即为经脱氟处理的酸解液；
(3)在搅拌条件下，往步骤(2)过滤所得滤液中加入硫酸铵部分脱钙，硫酸铵用量为酸解液中硫酸根与钙离子摩尔比0.65，反应温度为50°C，反应时间为2.5h，通过固液分离除去石膏，液相即为部分脱钙后的酸解液，所得石膏用10g洗水/10g (石膏)洗涤、于100°C条件下干燥可得到高纯度石膏产品；
(4)将步骤(3)所得酸解液进行通氨中和,控制中和反应终点pH4.1，中和度1.18 ；
(5)将步骤(4)中和反应所得料浆于温度70°C，压力0.055MPa条件下，进行真空蒸发浓缩，除去其中的游离水；
(6)往步骤(5)蒸发浓缩所得料浆加入氯化钾，调整养分中的氮、磷、钾配比为
17-19-4；
(7)将步骤(6)所得料浆进行浓缩、造粒，最终生成产含氯NPK复合肥。
[0026]实施例2
(1)将P2O5含量为21.57%磷矿石破碎为粒度大小5_的磷矿粉，将工业副产盐酸与酸解段酸不溶物过滤时的洗液混合，配制成重量分数为18%的盐酸溶液，将上述盐酸溶液在搅拌条件下加入酸解槽与磷矿粉进行酸解反应，盐酸用量为理论用量的105%，反应温度为45°C，反应时间为2.0h ；
(2)在搅拌条件下，往步骤(I)酸解所得料浆中加入硫酸钾进行脱氟反应，其用量为理论用量的80%，反应温度为30°C，反应时间为1.0h，然后过滤料浆，滤液即为经脱氟处理的酸解液；
(3)在搅拌条件下，往步骤(2)过滤所得滤液中加入硫酸铵部分脱钙，硫酸铵用量为酸解液中硫酸根与钙离子摩尔比0.80，反应温度为40°C，反应时间为3.0h，通过固液分离除去石膏，液相即为经脱钙后的酸解液，所得石膏用150g洗水/10g (石膏)洗涤、于90°C条件下干燥可得到石膏产品；
(4)将步骤(3)所得酸解液进行通氨中和,控制中和反应终点pH4.0,中和度1.10 ；
(5)将步骤(4)中和反应所得料浆于温度60°C，压力0.07MPa条件下，进行真空蒸发浓缩，除去其中的游离水；
(6)往步骤(5)蒸发浓缩所得料浆加入氯化钾，调整养分中的氮、磷、钾配比为
18-17-5；
(7)将步骤(6)所得料浆进行浓缩、造粒，最终生成产含氯N-P-K复合肥。
[0027]实施例3
(I)将P2O5含量为26.52%磷矿石破碎为粒度大小3mm的磷矿粉，将工业副产盐酸与酸解段酸不溶物过滤时的洗液混合，配制成重量分数为20%的盐酸溶液，将上述盐酸溶液在搅拌条件下加入酸解槽与磷矿粉进行酸解反应，盐酸用量为理论用量的103%，反应温度为40°C，反应时间为0.5h ；
(2)在搅拌条件下，往步骤(I)酸解所得料浆中加入氯化钠进行脱氟反应，其用量为理论用量的70%，反应温度为40°C，反应时间为1.5h，然后过滤料浆，滤液即为经脱氟处理的酸解液；
(3)在搅拌条件下，往步骤(2)过滤所得滤液中加入硫酸铵和硫酸钾部分脱钙，硫酸铵和硫酸钾用量为酸解液中硫酸根与钙离子摩尔比0.75，且硫酸铵:硫酸钾摩尔比为80:20,反应温度为60°C，反应时间为2.0h，通过固液分离除去石膏，液相即为经部分脱钙后的酸解液，所得石膏用120g洗水/10g (石膏)洗涤、于105°C条件下干燥可得到石膏产品；
(4)将步骤(3)所得酸解液进行通氨中和,控制中和反应终点pH3.8，中和度1.07 ；
(5)将步骤(4)中和反应所得料浆于温度80°C，压力0.045MPa条件下，进行真空蒸发浓缩，除去其中的游离水；
(6)往步骤(5)蒸发浓缩所得料浆加入氯化钾，调整养分中的氮、磷、钾配比为
19-17-6 ；
(7)将步骤(6)所得料浆进行浓缩、造粒，最终生成产含氯N-P-K复合肥。
[0028]本发明提供的方法可制得满足中国国家标准(GB15063-2001)的中高浓度水溶性含氯复合肥(高浓度:总养分(Ν+Ρ205+Κ20)含量> 40%，水溶性磷占有效磷百分率> 70% ;中浓度:总养分(Ν+Ρ205+Κ20)含量彡30%，水溶性磷占有效磷百分率彡50%)，产品可作为忌氯农作物用基础肥料，市场潜力巨大，附加值高；本方法排放废物少，与环境友好；磷、氮回收率高，能更经济地利用工业副产的盐酸以及国内丰富的中低品位磷矿资源。
[0029]本发明就是将工业生产副产的盐酸用于分解磷矿，所得到的酸解液经脱氟、部分脱钙，通氨中和，加钾、造粒生产氯基复合肥。
【权利要求】
1.一种盐酸分解磷矿部分脱钙生产高浓度氯基复合肥的方法，其特征是，包括以下步骤: a.采用工业副产盐酸作为酸解液用于分解磷矿，磷矿原料为中低品位磷矿和磷精矿； b.将步骤a得到的磷矿酸解液加入脱氟剂脱氟，分离酸不溶物获得脱氟酸解液； c.将步骤b得到的脱氟酸解液加入除钙剂沉淀钙离子，过滤生成的固体石膏，滤液即为部分脱钙酸解液； d.将步骤c得到的部分脱钙酸解液通氨中和氨化，浓缩，加钾肥、造粒生产氯基NPK复合肥； e.将步骤c得到的固体石膏经洗涤、真空蒸发浓缩干燥处理得到高纯度石膏产品。
2.权利要求1所述的一种盐酸分解磷矿部分脱钙生产高浓度氯基复合肥的方法，其特征是:步骤a中磷矿粒度大小为I?5mm，磷矿P2O5含量为15%?30%。
3.权利要求1所述的一种盐酸分解磷矿部分脱钙生产高浓度氯基复合肥的方法，其特征是:步骤a中盐酸的重量分数为20?35% ;盐酸用量为理论用量的100?105%，反应温度25?50°C，反应时间0.5?2.0h0
4.权利要求1所述的一种盐酸分解磷矿部分脱钙生产高浓度氯基复合肥的方法，其特征是:步骤b中脱氟剂为硫酸钠、氯化钠、硫酸钾、氯化钾中的一种；用量为理论用量的50?80% ;反应温度为30?50°C，反应时间为1.0?2.5h。
5.权利要求1所述的一种盐酸分解磷矿部分脱钙生产高浓度氯基复合肥的方法，其特征是:步骤c中的除钙剂为硫酸铵、硫酸钾中的一种或硫酸铵与硫酸钾的混合物，除钙剂用量为脱氟酸解液中硫酸根与钙离子摩尔比0.6-0.85:1，反应温度为30-60°C，反应时间为1.0-4.0h0
6.权利要求1所述的盐酸分解磷矿部分脱钙生产高浓度氯基复合肥的方法，其特征是:步骤d中和氨化所用的氨为液氨,钾肥原料为氯化钾。
7.权利要求1所述的盐酸分解磷矿部分脱钙生产高浓度氯基复合肥的方法，其特征是:步骤d的中和反应终点pH为3.8?4.2，中和度1.0-1.2。
8.权利要求1所述的盐酸分解磷矿部分脱钙生产高浓度氯基复合肥的方法，其特征是:步骤e中真空蒸发浓缩的条件为温度60-80°C，压力0.04?0.08MPa。
【文档编号】C05G1/00GK104311190SQ201410525643
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年10月9日 优先权日:2014年10月9日
【发明者】张宗凡, 方晓峰, 查坐统, 倪双林, 陈洪来 申请人:云南省化工研究院