专利名称：芒硝综合利用工艺的制作方法
技术领域：
本发明属于无机复合肥料合成工艺领域，具体是一种芒硝综合利用工艺，即利用废芒硝制备硫酸钾、磷酸二氢钾及复合肥料工艺。
磷酸二氢钾和硫酸钾在农业生产上有着广泛的应用前景。磷酸二氢钾是一种高效磷钾复合肥料，适用于各种作物和土壤；而硫酸钾也是一种高效肥料，主要用于忌氯农作物，同时向作物提供中量营养元素和促进农作物对氮的吸收。
目前国内硫酸钾的生产，主要采用硫酸酸解氯化钾法，设备复杂，投资大，且需消耗硫酸，而产品质量不高(含cl-高)，国内产量不大，主要依靠进口；磷酸二氢生产主要采用中和法(磷酸中和碳酸钾)，该方法虽产品质量好，工艺简单，但由于采用磷酸和碳酸钾为原料，成本过高；自建热法磷酸厂或电解氯化钾厂，投资也很大。
本发明的目的是克服现有技术的缺陷，为公众提供一种芒硝综合利用新工艺，该工艺可利用三废，即利用废芒硝为原料，生产高效硫酸钾和磷酸二氢钾及复合肥料，工艺过程中无二次污染产生，成本低，产品质量好。
本发明的目的是通过下述技术方案来实现的。
芒硝综合利用工艺，包括制硫酸钾、制粗碱、制磷酸二氢钾及制复合肥料等工艺，其具体工艺流程为步骤一、制硫酸钾采用现有技术根据下述反应式制取钾芒硝(K2SO4·Na2SO4)，然后进一步转化反应制取K2SO4
将过量的KCl与Na2SO4·10H2O和水加入反应釜中，常温下搅拌进行反应，离心过滤(I)，所得滤饼(I)再与过量的KCl进一步在转化器中进行反应，离心过滤(II)，滤液(或称母液)(II)返回反应釜或转化器中，滤饼(II)经烘干后得产品硫酸钾；步骤二、制粗碱上述离心过滤(I)所得滤液或称母液(I)经浓缩、冷却(I)，再次过滤(III)，滤液或称母液(III)返回反应釜中，以NaCl为主要组分的滤饼(III)，根据下述反应式进行反应将NaCl与NH4HCO3及水加入碳化设备中，搅拌反应后过滤(IV)，滤液(IV)备用，滤饼(IV)经干燥后得粗碱(NaHCO3为主、Na2CO3)半成品；步骤三、制磷酸二氢钾将上述粗碱(NaHCO3、Na2CO3)半成品，按下述反应式进行反应
在粗碱中加入KCl和H3PO4及适量的水，进行中和反应后，冷却(II)，离心过滤(V)，滤饼(V)经干燥后得产品KH2PO4；滤液(V)经浓缩后再次进行加热过滤(VI)，得到的滤饼(VI)即中间产品NaCl返回碳化设备中制粗碱。滤液(VI)返回冷却(II)塔中。
步骤四、制复合肥料上述过滤(IV)所得的滤液(IV)中还含有NaHCO3及NaHCO3及KCl，按下述反应式加入H3PO4进行中和反应，控制PH＝3～3.5
反应完毕后离心过滤(VII)，滤饼(VII)为含水的NH4NaHPO4为主要组成的复合肥料，进一步干燥后得不含水的以NH4HPO4为主要组成的复合肥料。
上述滤液(VII)可进一步浓缩，冷却(III)再过滤(VIII)，滤液(VIII)返回浓缩塔，滤饼(VIII)干燥得以N、P2O5、K2O为主要组成的复合肥料。
上述工艺流程详见附图
一。
本发明是以芒硝(包括含芒硝废水，例如硫酸分解硼砂制硼酸所排放的含芒硝废水，人造纤维厂排放的含硫酸十水芒硝废渣等)为原料，采用复分解法制取硫酸钾和磷酸二氢钾工艺及复合肥料工艺，它具有以下特点(1)不用硫酸制硫酸钾；(2)可利用三废物质为原料，价格低廉。例如人纤厂排放的含酸十水芒硝，每吨99年售价为15～20元，而且还不能完全销售完，工厂内堆积如小山，即使商品元明粉，99年四川售价180元/吨；(3)不用碳酸钾生产磷酸二氢钾，由本工艺自产粗碱(NaHCO3+Na2CO3)与KCl转化制得；(4)本工艺尚可付产高浓复合肥料；(5)作为半成品原料NaCl，绝大部分循环使用；(6)以三废中的十水芒硝及氯化钾为原料，将制氯化钾等几项工艺组成一个循环系统，使成本降低，经济效益提高，又无二次污染产生。
本发明消耗定额及产品率估算(一)以年产1000吨农用硫酸钾为基准估算；(二)主要原材料
(1)十水芒硝(Na2SO4·10H2O) 2.86吨/吨产品；(2)氯化钾(98％KCl) 2.104吨/吨产品；(3)磷酸(85％磷酸) 2吨/吨产品；(4)农用碳铵(17.1％N) 1.09吨/吨产品。
(三)产品产率(1)农用硫酸钾(≥45％ K2O) 1吨(2)磷酸二氢钾(农用一级品≥96％ KH2PO4) 1.8吨(3)高浓度氮磷复合肥(N-P2O5-K2O＝8-50-0) 0.405吨(4)三元高浓复合肥(N-P2O5-K2O＝16-12-12) 1.8吨。
实施例一(一)制硫酸钾(以1000份(重量)农用K2SO4)为基准)；(1)制钾芒硝4000份母液(母液(III)+母液(II))加十水芒硝2587份。在25℃、PH＝6～6.5条件下加氯化钾485份。反应毕，可得湿钾芒硝1314份。
(2)制硫酸钾在25℃，PH＝6～6.5条件下。在2285份母液(II)中，加KCl 485份，湿钾芒硝1314份，可得到980～1020份成品硫酸钾(是多个样品烘干后的平均值)。
(3)回收食盐在制钾芒硝后得到盐母液(母液(I))2860份，经浓缩，过滤，可得到以湿食盐为主要组分的滤饼平均为800份(含水约10％)。
(二)制粗碱及复合肥料(1)制粗碱(NaHCO3及Na2CO3混合物)在40℃、PH＝8条件下，将上述回收食盐800份，加至2580份水中。氨化后再加碳铵(农用级)1090份。反应毕，可得到干燥粗碱786份和母液3180份。
(2)制氮磷复合肥将粗碱母液3180份，用磷酸中和至PH＝3～3.5，在常温条件下反应毕可沉降析出NH4NaHPO4·4H2O结晶，经干燥脱水后，可得到高浓度氮磷复合肥料405份。
(3)制三元复合肥将全部NH4NaHPO4母液，经蒸发浓缩，冷却结晶，过滤，干燥后，可得到三元复合肥696～708份。
(三)制磷酸二氢钾将786份粗碱溶解在水中，用1560份磷酸中和至PH＝4.5，经冷却结晶，过滤。可得到磷酸二氢钾1800～1827份。
上述实例所得产品质量(1)硫酸钾(农用级)≥45％ K2O；(2)磷酸二氢钾(农用级)≥96％ KH2PO4；(3)高浓复合肥(N-P2O5-K2O＝8-50-0)；(4)高浓复合肥(N-P2O5-K2O＝16-12-12)。
实施例二(一)制硫酸钾(以1吨十水芒硝为计算基准)(1)原料①十水芒硝(人造纤维厂排放含酸湿芒硝，经离心机甩干的产物)；②氯化钾98％KCl。
(2)制钾芒(a)母液用量母液(I)0.8M3；母液(II)0.6～0.8M3；(b)搅拌情况机械搅拌，50～80转/分；(c)芒硝用量1吨Na2SO4·10H2O；(d)氯化钾用量0.2吨；(e)反应温度25℃；(f)反应时间55分钟；(g)过滤方式离心过滤；(h)洗涤情况不洗涤。
(3)钾芒硝转化
(a)转化温度25℃；(b)钾芒硝转化时间60分钟；(c)转化液用量1.6M3；(d)钾芒硝用量1吨十水芒硝反应得到的全部钾芒硝，约480～500公斤(湿基)；(e)搅拌方式机械搅拌50～80转/分；(f)过滤方式离心过滤；(g)洗水用量0.8M3；(h)氯化钾用量0.17吨。
(4)硫酸钾干燥温度100℃(较佳100～120℃)；(5)钾芒母液浓缩母液(I)由3体积浓缩至1体积浓母液；(a)浓缩温度微沸(蒸汽2.5～3kg/cm2)；(b)过滤温度28～32℃；(c)过滤方式离心过滤；(d)回收食盐不干燥。
(二)粗碱(以0.465吨食盐90％为基准)。
(a)软水用量1.5M3；(b)碳铵用量0.63吨(0.62～0.64吨)；(c)搅拌方式机械搅拌，50～80转/分；(d)料液PH值PH＝8鼓入干燥粗碱尾气控制；(e)加料顺序①加软水；②加食盐；③鼓入含NH3及CO3干燥粗碱尾气控制；④加碳铵；(f)反应时间60分钟；(g)过滤方式离心过滤；
(h)洗水用量～0.35(0.3～0.4)M3；(i)粗碱干燥温度120℃；(三)氮磷复合肥料(以1.85M3粗碱母液为基准)(a)碱母液量1.85M3；(b)磷酸用量～0.25吨85％H3PO4(以料液PH为准)；(c)搅拌方式机械搅拌，50～80转/分；(d)料液PH值3～3.5；(e)反应温度常温；(f)反应时间加料15分，继续反应30分；(g)过滤方式离心过滤；(h)干燥温度60℃；(i)产品规格N-P2O5-K2O＝8-50-0(粉状)(产品组成主要为NH4NaHPO4)；(四)三元复合肥料(a)母液用量分离NH4NaHPO4后的全部母液和粗碱全部洗水；(b)浓缩温度微沸(2.5～3kg/cm蒸汽供热)；(c)蒸发时料液PH值PH≤1；(d)冷却温度常温；(e)过滤方式离心过滤；(f)干燥温度80℃(75℃～85℃)；(g)产品规格N-P2O5-K2O＝16-12-12；(五)磷酸二氢钾(以产1吨KH2PO4为基准)(a)软水用量2M3；(b)粗碱用量0.43吨(0.42～0.44吨)；(c)磷酸用量～0.85吨(以料液PH值确定实际用量)；(d)料液PH值PH＝4.5(PH＝4.2～4.7)；(e)氯化钾用量～0.62吨，但应以磷酸实际用量按公式计算；(f)搅拌方式机械搅拌，50～80转/分；(g)料液反应温度90℃(87～95℃)；(h)料液反应时间35分；(i)料液冷却温度自然或强制冷却，室温；(j)过滤方式离心过滤；(k)软水用量相当于每离心机结晶重的30％～60％；(e)干燥情况农用级不干燥；(m)母液浓缩蒸发逸出水为所加母液的
～
(h)蒸发温度微沸(供热蒸汽为2.5～3kg/cm2)；(o)浓母液补水量每M3浓母液加洗水或软水0.15～0.12M3；(p)食盐放出用冷母液冲刷放至盐池；(r)食盐过滤离心过滤；(s)食盐干燥不干燥(送去制粗碱)。
权利要求
1.芒硝综合利用工艺，其特征在于是以十水芒硝和氯化钾为原料，将制硫酸钾、制粗碱、制磷酸二氢钾及制复合肥料工艺组成一个循环系统，其具体工艺流程为a.制硫酸钾将过量的KCl与Na2SO4·10H2O和水加入反应釜中，常温下搅拌进行反应，离心过滤(I)，所得滤饼(I)再与过量的KCl进一步在转化器中进行反应，离心过滤(II)，滤液(II)返回反应釜或转化器中，滤饼(II)经烘干后得产品硫酸钾；b.制粗碱上述离心过滤(I)所得滤液(I)经浓缩、冷却(I)，再次过滤(III)，滤液(III)返回反应釜中，以NaCl为主要组分的滤饼(III)，与NH4HCO3及水加入碳化设备中，搅拌反应后过滤(IV)，滤液(IV)备用，滤饼(IV)经干燥后得粗碱(NaHCO3为主、Na2CO3)半成品；c.制磷酸二氢钾在上述粗碱(NaHCO3、Na2CO3)半成品中加入KCl和H3PO4及适量的水，进行中和反应后，冷却(II)，离心过滤(V)，滤饼(V)经干燥后得产品KH2PO4；滤液(V)经浓缩后再次进行加热过滤(VI)，得到的滤饼(VI)即中间产品NaCl返回碳化设备中，滤液(VI)返回冷却(II)塔中；d.制复合肥料在过滤(IV)所得的滤液(IV)中加入H3PO4进行中和反应，PH＝3～3.5，离心过滤(VII)，滤饼(VII)为含水的NH4NaHPO4为主要组成的复合肥料；或将滤液(VII)进一步浓缩，冷却再过滤(III)，滤液(VIII)返回浓缩塔，滤饼(VIII)干燥得N、P2O5、K2O为主要组成的三元复合肥料。
全文摘要
本发明是一种芒硝综合利用工艺,它是以三废中的十水芒硝及氯化钾为原料,将制硫酸钾、制粗碱、制磷酸二氢钾及制复合肥料等工艺组成一个闭路循环系统,为公众提供一种芒硝综合利用新工艺,该工艺可生产高效硫酸钾和磷酸二氢钾及复合肥料,工艺过程中无二次污染产生,成本低,产品质量好。
文档编号C05G1/00GK1257832SQ9911749
公开日2000年6月28日 申请日期1999年12月30日 优先权日1999年12月30日
发明者黄孝农 申请人:黄孝农