专利名称：一种用湿法磷酸生产工业级磷酸二铵的方法
技术领域：
本发明涉及一种用湿法磷酸生产工业级磷酸二铵的方法。
背景技术：
在现有技术中，以热法磷酸或净化磷酸为原料生产工业级磷酸二铵的缺点是能耗高、成本高、污染大；以湿法生产的工业级磷酸二铵的不足在于产品质量不稳定，这是因为在除杂过程存在因产品的高金属含量会随磷酸质量变化而导致产品质量难以保证。以湿法磷酸生产工业级磷酸二铵的难点在于如何有效地除去磷酸中的杂质。湿法磷酸中含有大量杂质，如Mg2 +、Ca2 +、Fe3 +、Al3 +、SO42 和F 等，其杂质含量取决于磷矿原料成分和加工流程，在中和过程中的不同PH值下，会生成各种化合物，如(Fe，AD3NH4H8(PO4) 6 · 6H20、(Fe，Al)Mg (NH4)2 (HPO4) 2F3、(Fe，Al) NH4 (HPO4) 2 · O. 5H20、CaHPO4、(NH4)2SiF6、SiO2 · ηΗ20等。这些复合物有的是可溶性的，有的是不溶性的，从而降低一铵中的水溶性P2O5和有效P2O5含量，同时影响中和料浆的黏度，对中和反应料浆的流动性和液固分离不利。中国专利ZL201010191905. 3公开了一种用湿法磷酸生产工业级磷酸二铵的方法，是将湿法磷酸与氨进行两次中和反应，制得工业级磷酸二铵，并采用酸洗工序，将挥发的气体原料回收使用，结晶母液循环使用或经浓缩回收工业级磷酸二铵产品，提高产品得率，同时生产过程中的副产品用作复合肥原料。该方案在生产过程中因杂质未得到有效去除而影响了产品的质量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用湿法磷酸生产工业级磷酸二铵的方法，解决现有技术中工业级磷酸二铵生产工艺的能耗高、成本高、污染大、产品质量不稳定的问题。本发明的目的是通过以下技术方案实现的。一种用湿法磷酸生产工业级磷酸二铵的方法，在采用湿法磷酸为原料，与氨进行两次中和反应制得工业级磷酸二铵，其特征在于在制得工业级磷酸二铵的过程中用硫化铵对其进行净化，再用磷酸氢钙对其进行脱硫，接着调整PH值，进行浓缩、结晶、干燥、包装；所述的生产流程为(I)湿法磷酸与氨中和在搅拌状态下向中和槽内加入湿法磷酸，再加入氨气或氨水，将溶液的PH值中和至4. 2 4. 5，趁热将料浆过滤并除去滤饼，所得滤液为磷铵料浆；(2) 二次中和将步骤(I)中除去滤饼后的滤液送入二次中和槽中，加入氨水或氨气，中和至溶液的PH值为6. 8 7. 2，使料浆溶液基本呈中性；(3)加入硫化铵进行净化将步骤(2)中所得中性料浆送入净化槽内，在搅拌状态下加入硫化铵至溶液呈黑色，取样分析合格后，离心过滤除去滤饼金属渣，将滤液送入脱硫槽进一步作脱硫处理；(4)加入磷酸氢钙进行脱硫将步骤(3)中经净化后的滤液在脱硫槽内升温至60 80°C，加入磷酸氢钙，搅拌反应30 60min后过滤除去硫酸钙，将滤液送入pH调节槽；(5) pH精调向pH精调槽内加入计量的氨气或氨水，将pH值调整至7. 9 8. 0，待PH值稳定后送入浓缩装置；(6)浓缩结晶经二次中和后的料浆在浓缩槽内用蒸汽浓缩至料浆比重至1. 25 1.30，送入结晶槽内冷却至料浆温度值40°C以下结晶，结晶后的料浆经过滤分离，所得母液返回浓缩槽内继续浓缩结晶，将所得工业级磷酸二铵干燥、包装。所述步骤(I)中磷酸为P2O5浓度在20-35 %的湿法稀磷酸；在中和时逸出的氨气用稀磷酸洗涤吸收。所述步骤(3)中取样分析合格的检测方法为将黑色溶液过滤，并向滤液中滴加硫化铵，到溶液不再显示黑色为止。所述步骤(4)中在加入磷酸氢钙前需先取样分析其中硫酸根含量，磷酸氢钙的加入量为硫酸根物质量的O. 85 1. O倍。所述步骤(6)中浓缩结晶时采用负压浓缩，浓缩过程中逸出的氨气用磷酸洗涤吸收，吸收后的料浆送至步骤(I)的中和槽内。所述步骤(I)中的滤饼为农用级磷铵，送至复合肥装置生产能复合肥。所述步 骤(3)中的滤饼金属渣经收集以提取其中的有用金属。根据氨化料浆的性质，在料浆溶液的pH值在4. O 4. 5范围内，磷酸中的杂质与氨和磷酸发生化学反应可生成一系列不溶性的化合物，经过滤便可除去磷酸中的杂质，经净化除杂后二次中和及PH值的精调便得工业级磷酸二铵。在本发明所述的工业级磷酸二铵生产过程中发生了一系列化学反应，其中主要为磷酸一铵和磷酸二铵的生成，化学反应方程式为H3PO4 + NH3=NH4H2PO4H3PO4 + NH3= (NH4) 2ΗΡ04本发明的有益效果能耗和成本较低，生产过程污染小，产品质量稳定，有效去除了湿法磷酸中的金属杂质，并将磷酸根转化为磷酸以便生成磷酸二铵，提高了工业级磷酸二铵的产品质量。在中和净化的基础上采用硫化铵脱硫，能进一步除去湿法磷酸中的砷、铅等重金属及部分其他金属阳离子，使得产品品质更高。采用磷酸氢钙，在除去杂质的同时将磷酸氢钙中的磷酸根转化为磷酸，生成磷酸二铵，不仅不会引入杂质还产生了很好的经济效益。所用磷酸全部为湿法磷酸，和热法磷酸及净化酸相比较，生产成本低，能耗少，环境污染小，具有很好社会及经济效益。在中和、加热蒸发、冷却结晶过程中，氨气的逸出全部回收利用，没有氨气在生产过程中逸出，对人体和环境不会造成影响。工业级磷酸二铵生产过程中，中和后的滤渣可用于肥料级磷酸一铵生产，净化渣用于提取金属、母液返回结晶系统循环利用回收，无废渣、废液排放。附图标记
图1为本发明的工艺流程简图；图2为本发明的设备流程图；图中1-中和槽，2-离心机，3-复合肥生产装置，4-二次中和槽，5-净化槽，6-脱硫槽，7-pH精调槽，8-浓缩槽，9-结晶槽，10-母液槽，11-干燥机，12-包装机。
具体实施例方式为了加深对本发明的理解，下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的描述，但不构成对本发明保护范围的限定。图1为本发明的工艺流程简图，图2为本发明的设备流程图。如图1、图2所示，本发明是先将湿法磷酸，氨气或氨水输入中和槽I中进行中和；中和所得物通过离心机2离心后将滤饼送至复合肥生产装置3，并将滤液送至二次中和槽4内与氨气进行二次中和；二次中和所得料浆送至净化槽5内与硫化铵混合搅拌进行净化反应；净化所得物用离心机2离心过滤分离滤饼金属渣和滤液，并将滤液送至脱硫槽6内与氢氧化钙进行脱硫反应；脱硫所得物在用离心机2分离硫酸钙和滤液，并将滤液送至pH精调槽7与氨气混合进行pH精调；在调整好PH值后在浓缩槽8内进行浓缩，再送入结晶槽9内结晶，接着通过离心机2进行离心分离，将得到的母液回收继续浓缩处理，最后将所得滤饼(磷酸二铵)经干燥机11干燥处理后送到包装机12包装即可。实施例1将P2O5浓度为25 %的湿法磷酸送入中和槽内，在搅拌条件下向中和槽内通入氨气，当料浆的PH值在4. 3时停止通氨，料浆趁热过滤，滤饼送至复合肥装置生产肥料级磷酸一铵复合肥，滤液进入二次中和槽；在二次中和槽内继续通入氨气中和，当料浆PH值达到
7.O时停止通氨，二次中和完毕送入净化槽；在净化槽中向二次中和料浆内加入硫化铵搅拌反应，经检测合格后，停止加入硫化铵，用离心机过滤分离，滤饼金属渣用于提取金属，滤液进入脱硫工序，脱硫槽内的料浆取样分析硫酸，向取样分析硫酸根的滤液中加入磷酸氢钙(磷酸氢钙的加入量为硫酸根摩尔量的O. 9倍)在60°C搅拌反应50min，过滤，硫酸钙送入堆场处理，滤液送入PH精调槽内通入氨气调节料浆pH至8. 0，调好pH值的料浆送入闪蒸浓缩槽内浓缩至比重达到1. 30，送入冷却结晶槽内结晶，离心分离，母液返回浓缩槽继续浓缩结晶，滤饼即产品工业级磷酸二铵，在80°C以下干燥后得成品工业级磷酸二铵，经分析各项指标均达到工业级磷酸二铵标准`。实施例2将P2O5浓度为30%的湿法磷酸送入中和槽内，在搅拌条件下向中和槽内加入质量浓度为25%的氨水，当料浆的pH值在4. 5后停止加入氨水，料浆趁热过滤，滤饼送至复合肥装置生产肥料级磷酸一铵复合肥，滤液送入二次中和槽；在二次中和槽内继续加入氨水中和，当料浆PH值达到7.1时停止通氨，二次中和完毕送入净化槽；在净化槽中向二次中和料浆内加入硫化铵搅拌反应，经检测合格后，停止加入硫化铵，用离心机过滤分离，滤饼金属渣用于提取金属，滤液进入脱硫工序，脱硫槽内的料浆取样分析硫酸，向取样分析硫酸根的滤液中加入磷酸氢钙(磷酸氢钙的加入量与硫酸根等摩尔量)在80°C搅拌反应40min，过滤，硫酸钙送入堆场处理，滤液送入PH精调槽内通入氨气调节料浆pH至7. 95，调好pH值的料浆送入闪蒸浓缩槽内浓缩至比重达到1. 28，送入冷却结晶槽内结晶，离心分离，母液返回浓缩槽继续浓缩结晶，滤饼即产品工业级磷酸二铵，在80°C以下干燥后得成品工业级磷酸二铵，经分析各项指标均达到工业级磷酸二铵标准。
权利要求
1.一种用湿法磷酸生产工业级磷酸二铵的方法，在采用湿法磷酸为原料，与氨进行两次中和反应制得工业级磷酸二铵，其特征在于在制得工业级磷酸二铵的过程中用硫化铵对其进行净化，再用磷酸氢钙对其进行脱硫，接着调整PH值，进行浓缩、结晶、干燥、包装；所述的生产流程为 (1)湿法磷酸与氨中和在搅拌状态下向中和槽内加入湿法磷酸，再加入氨气或氨水，将溶液的PH值中和至4. 2 4. 5，趁热将料浆过滤并除去滤饼，所得滤液为磷铵料浆； (2)二次中和将步骤(I)中除去滤饼后的滤液送入二次中和槽中，加入氨水或氨气，中和至溶液的pH值为6. 8 7. 2，使料浆溶液基本呈中性； (3)加入硫化铵进行净化将步骤(2)中所得中性料浆送入净化槽内，在搅拌状态下加入硫化铵至溶液呈黑色，取样分析合格后，离心过滤除去滤饼金属渣，将滤液送入脱硫槽进一步作脱硫处理； (4)加入磷酸氢钙进行脱硫将步骤(3)中经净化后的滤液在脱硫槽内升温至60 80°C，加入磷酸氢钙，搅拌反应30 60min后过滤除去硫酸钙，将滤液送入pH调节槽； (5)pH精调向pH精调槽内加入计量的氨气或氨水，将pH值调整至7. 9 8. 0，待？!1值稳定后送入浓缩装置； (6)浓缩结晶经二次中和后的料浆在浓缩槽内用蒸汽浓缩至料浆比重至1.25 1.30，送入结晶槽内冷却至料浆温度值40°C以下结晶，结晶后的料浆经过滤分离，所得母液返回浓缩槽内继续浓缩结晶，将所得工业级磷酸二铵干燥、包装。
2.根据权利要求1所述的一种用湿法磷酸生产工业级磷酸二铵的方法，其特征在于所述步骤(I)中磷酸为P2O5浓度在20-35%的湿法稀磷酸；在中和时逸出的氨气用稀磷酸洗涤吸收。
3.根据权利要求1所述的一种用湿法磷酸生产工业级磷酸二铵的方法，其特征在于所述步骤(3)中取样分析合格的检测方法为将黑色溶液过滤，并向滤液中滴加硫化铵，到溶液不再显示黑色为止。
4.根据权利要求4所述的一种用湿法磷酸生产工业级磷酸二铵的方法，其特征在于所述步骤(4)中在加入磷酸氢钙前需先取样分析其中硫酸根含量，磷酸氢钙的加入量为硫酸根物质量的O. 85 1. O倍。
5.根据权利要求1所述的一种用湿法磷酸生产工业级磷酸二铵的方法，其特征在于所述步骤(6)中浓缩结晶时采用负压浓缩，浓缩过程中逸出的氨气用磷酸洗涤吸收，吸收后的料浆送至步骤(I)的中和槽内。
6.根据权利要求1所述的一种用湿法磷酸生产工业级磷酸二铵的方法，其特征在于所述步骤(I)中的滤饼为农用级磷铵，送至复合肥装置生产能复合肥。
7.根据权利要求1所述的一种用湿法磷酸生产工业级磷酸二铵的方法，其特征在于所述步骤(3)中的滤饼金属渣经收集以提取其中的有用金属。
全文摘要
本发明公开了一种用湿法磷酸生产工业级磷酸二铵的方法，在采用湿法磷酸为原料，与氨进行两次中和反应制得工业级磷酸二铵，其特征在于在制得工业级磷酸二铵的过程中用硫化铵对其进行净化，再用磷酸氢钙对其进行脱硫，接着调整pH值，进行浓缩、结晶、干燥、包装。本发明能耗和成本较低，生产过程污染小，有效去除了湿法磷酸中的金属杂质，提高了工业级磷酸二铵的产品质量。
文档编号C01B25/28GK103058157SQ20121056753
公开日2013年4月24日 申请日期2013年2月26日 优先权日2013年2月26日
发明者廖吉星, 朱飞武, 彭宝林, 潘礼富, 周勇, 郑超, 宋同斌, 王先炜, 谢静, 张丽, 韩朝应, 张强星 申请人:贵州开磷(集团)有限责任公司