专利名称：氯化铵循环法制磷肥及纯碱工艺的制作方法
技术领域：
本发明是一种氯化铵循环法制磷肥及纯碱工艺，涉及磷肥及纯碱的制备，属无机化学工业领域。
现有的磷肥生产工艺为热法磷工艺，如钙镁磷肥、脱氟磷肥、热法磷酸等的生产，均需使用含有Ca5(PO4)3F并折合全磷含量(Tp2o5)≥25％的高、中品位磷矿石，且需≥1350℃的高温才能制成，而全磷含量(Tp2o5)≤20％的低品位磷矿石根本无法使用，成为矿山废渣。
现有的纯碱生产工艺，国内外基本上采用氨碱法(苏维尔法)和联碱法(侯氏制碱法)二种。由于氨碱法对食盐的利用率不高，一般为75％，且食盐中氯离子完全未能利用，生产过程中要排放大量含食盐的氯化钙废液，所以，国内已基本上不采用此法。而联碱法尽管食盐利用率高，氯离子可用于生产NH4Cl，基本上已无三废排放，但其不足之处是必须有一个相应规模的合成氨工厂与之配套，以提供所需的氨气(NH3)。
本发明的目的在于提供一种利用低品位磷矿石为原料生产磷肥和纯碱的工艺，降低生产成本。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的将1份全磷含量为16～20％的低品位磷矿石和0.1～0.5份的CaO粉碎后与0.2～1份NH4Cl混匀，加至加热设备中，在750～950℃下煅烧5～40分钟，制得的熟料为枸溶性磷肥产品，煅烧时产生的NH3气、CO2可与NaCl反应生产纯碱，其副产品NH4Cl可返回与磷矿石和CaO反应而循环使用。
上述方案中，煅烧后的熟料可经水洗、过滤，滤饼经干燥后得枸溶性磷肥产品，滤液经熬制得无水CaCl2。
上述方案中，制纯碱为现有技术，即以NH3、CO2在吸收器中经水吸收制得NH4HCO3料浆，过滤得NH4HCO3滤饼，以每份NH4HCO3与0.7～1份精食盐(NaCl)、4～6份NH4Cl清母液或水在30～40℃下反应1～3小时，制得NaHCO3沉淀和NH4Cl溶液，经过滤分离，滤饼为NaHCO3，经500～800℃煅烧0.5～2小时，得纯碱产品；煅烧中分解出的CO2可返回吸收器中与NH3反应；滤液中含有的NH4Cl经冷析结晶制得NH4Cl料浆，再过滤得到NH4Cl晶体，可返回与低品位磷矿石和CaO反应，而滤液经沉降得到NH4Cl清母液可返回用作NH4HCO3与NaCl反应的介质。
上述技术方案中，磷矿石中Ca5(PO4)3F的分解反应，主要基于CaCl2在高温下的部分分解(《无机盐工艺学》、ME波任等著，化学工业出版社1982年9月出版；《纯化学试剂》、卡尔维金著，高等教育出版社1957年1月出版)，使配料发生酸解反应……(1)……(2)……(3)磷酸同磷矿反应，制得磷酸的钙盐，在高温下最终可生成可溶于柠檬酸溶液(枸溶)的偏磷酸钙、焦磷酸钙、磷酸钙等。
NH4Cl在较高温度下可升华形成NH4Cl细微粒子的烟雾，在有水的存在下，也可部分发生下列反应……(4)，然后酸解磷矿。
磷矿在煅烧时，所含的SiO2与CaO反应生成CaSiO3，形成非晶态物质，从而使产品枸溶。
磷矿经NH4Cl处理，能得到枸溶性磷肥，应当是上述反应或更多的化学反应的综合结果。
而纯碱的生产基于下述反应………(5)
………(6)本发明与联碱法制纯碱工艺相比，除具有其同样的优点外，省去了配套的合成氨工厂，减少了投资，减少了设备及人员，因而降低了产品成本，且可联产磷肥，副产CaCl2。
与现有的磷肥生产工艺相比，本发明可采用含全磷≥17％的低品位磷矿，而这种磷矿石目前国内矿山均视其为废物而抛弃。此外，采用本发明制得的磷肥比用高、中品位磷矿石制得的产品质量还高。采用含全磷17％～22.25％的磷矿石，就可制得含有效磷13.70％～17.75％的磷，且仅需中等温度加工。
图一为本发明的工艺流程示意图。
下面为本发明的实施例，其中磷矿石全磷含量(Tp2o5)为16.95％～25.38％，生石灰为钢铁厂转炉碱性渣，含CaO约为95％，氯化铵的纯度为≥98.5％。
实施例一磷矿石粉(Tp2o5=25.38％)20份，NH4Cl10份，生石灰粉5.6份，混匀后在720℃下煅烧35分钟，得枸溶性产品，其全磷含量Tp2o5=19.01％，有效磷Cp2o5=8.83％，转化率C/T=46.45％，产量为26.7份。
实施例二除煅烧温度为770℃，煅烧时间为30分钟外，其余同实施例一，产品中Tp2o5=19.52％,Cp2o5=13.14％,C/T=63.73％，产量为26份。
实施例三除煅烧温度为800℃，煅烧时间为15分钟外，其余同实施例一，产品中Tp2o5=19.37％,Cp2o5=15.56％,C/T=80.33％，产量为26.2份。
实施例四除煅烧温度为870℃，煅烧时间为10分钟外，其余同实施例一，产品中Tp2o5=18.94％,Cp2o5=15.46％,C/T=81.63％，产量为26.8份。
实施例五除煅烧温度为920℃，煅烧时间为5分钟外，其余同实施例一，产品中Tp2o5=19.67％,Cp2o5=14.77％,C/T=73.77％，产量为25.8份。
实施例六除NH4Cl用量为6份，生石灰粉用量为3.5份，煅烧温度为870℃，煅烧时间为20分钟外，其余同实施例一，产品中Tp2o5=21.88％,Cp2o5=6.9％,C/T=31.54％，产量为23.2份。
实施例七除NH4Cl用量为16份，生石灰粉用量为8份，其余同实施例六，产品中Tp2o5=16.92％,Cp2o5=16.29％,C/T=96.22％，产量为30份。
实施例八除煅烧后的熟料经水洗、过滤，滤饼经干燥后得枸溶性磷肥产品外，其余同实施例七，产品中Tp2o5=23.39％,Cp2o5=22.3％,C/T=95.4％，产量为21.7份。
实施例九除磷矿石粉的全磷含量TP2o5为16.95％外，其余同实施例一，产品中TP2P5=16.9％,Cp2o5=14.9％,C/T=88.02％。
实施例十将实施例二中所产生的NH3和CO2在吸收器中经多级水吸收，生成NH4HCO3料浆，过滤，滤饼为NH4HCO3，滤液返回作吸收液用。按每份NH4HCO3加0.7份NaCl、4份NH4Cl清母液，在30℃下反应3小时，得到NaHCO3沉淀和NH4Cl溶液，经过滤分离，滤饼为NaHCO3，在560℃下煅烧2小时，得纯碱产品。煅烧中分解出的CO2返回吸收器中与NH3反应。滤液中含有的NH4Cl经冷析结晶制得NH4Cl料浆，再过滤得到NH4Cl晶体，返回到实施例二中与低品位磷矿和CaO反应。滤液经沉降得到NH4Cl清母液，返回用作NH4HCO3与NaCl反应的介质。沉降液返回过滤。
实施例十一将实施例三中所产生的NH3和CO2在吸收器中经多级水吸收，生成的NH4HCO3按每份与1份NaCl、6份NH4Cl清母液在40℃下反应1小时，制得的NaHCO3在800℃下煅烧30分钟，得纯碱产品。其它同实施例十。
权利要求
1.一种氯化铵循环法制磷肥及纯碱工艺，其特征在于将1份全磷含量为16～20％的低品位磷矿石和0.1～0.5份的CaO粉碎后与0.2～1份NH4Cl混匀，加至加热设备中，在750～950℃下煅烧5～40分钟，制得的熟料为枸溶性磷肥产品，煅烧时产生的NH3气、CO2可与NaCl反应生产纯碱，其副产品NH4Cl可返回与磷矿石和CaO反应而循环使用。
2.根据权利要求1所述的氯化铵循环法制磷肥及纯碱工艺，其特征在于煅烧后的熟料可经水洗、过滤，滤饼经干燥后得枸溶性磷肥产品，滤液经熬制得无水CaCl2。
3.根据权利要求1所述的氯化铵循环法制磷肥及纯碱工艺，其特征在于制纯碱为现有技术，即以NH3、CO2在吸收器中经水吸收制得NH4HCO3料浆，过滤得NH4HCO3滤饼，以每份NH4HCO3与0.7～1份精食盐(NaCl)、4～6份NH4Cl清母液或水在30～40℃下反应1～3小时，制得NaHCO3沉淀和NH4Cl溶液，经过滤分离，滤饼为NaHCO3，经500～800℃煅烧0.5～2小时，得纯碱产品；煅烧中分解出的CO2可返回吸收器中与NH3反应；滤液中含有的NH4Cl经冷析结晶制得NH4Cl料浆，再过滤得到NH4Cl晶体，可返回与低品位磷矿石和CaO反应，而滤液经沉降得到NH4Cl清母液可返回用作NH4HCO3与NaCl反应的介质。
全文摘要
本发明是一种氯化铵循环法制磷肥及纯碱工艺,其特征在于将1份全磷含量为16～20%的低品位磷矿石和0.1～0.5份的CaO粉碎后与0.2～1份NH
文档编号C05B13/00GK1232005SQ9911475
公开日1999年10月20日 申请日期1999年3月30日 优先权日1999年3月30日
发明者黄孝农, 张世光 申请人:黄孝农