一种以盐酸分解中低品位磷矿,三聚氰胺复盐结晶法制造磷酸一铵和磷酸二铵的方法与流程

文档序号:11275267阅读:379来源:国知局

技术领域
:本发明属于湿法磷酸铵盐的净化和制造技术,是用盐酸加工磷矿,三聚氰胺复盐结晶法制造新一代磷铵的技术范畴。
背景技术
::磷酸铵盐大量用于工业和农业生产之中,每年产量达数百万吨,目前的生产方法有热法磷酸与氨中和,喷浆造粒即得工业及产品,而大量的还是以硫酸湿法磷酸氨化得到。这中又分先浓缩后中和和先中和后浓缩两种流程,前者是国内外经典方法,要求磷矿质量比较好的富矿,湿法磷酸且在浓缩过程中由于会不断析出铁铝磷酸酸盐淤泥,而不得不进行中途过滤再浓缩的过程,当浓缩到p2o5≥50%时即可氨中和,喷浆造粒成产品,国内因为磷矿质量较差,为了避免出现断断续续浓缩过滤现象,大都采用先以氨中和p2o5=30%左右的硫酸湿法磷酸,再一次浓缩到较浓的磷铵溶液去喷浆造粒,这即为我国特有的料浆法磷铵工艺,已在我国大量推广应用,此法的优点是可以使用质量较差的磷矿,浓缩设备材质好解决一些,缺点是产品氮磷含量均比经典法低一些,且磷矿中的铁、铝、氟、砷、铅、镉均进入产品中,长期施用这种肥料,土壤中这些元素会累集,污染了土壤,终身难以去除,这样农作物也会受到毒害。应该从源头来治理,即在生产磷铵产品时,尽量将这些有害元素除去,由于目前我国肥料磷铵企业出现产品成本与售价倒挂现象,根本没有精力来关注土壤中毒问题。国内湘潭大学发表了盐酸法三聚氰胺制磷酸一铵和磷酸二铵的报导[1]是以活性炭,纯碱和tbp净化盐酸分解贫磷矿的分解液。本工艺改为石灰乳中和分解液除杂,已从除杂物(白肥)的酸化盐析处理过程中,回收p2o5,达到简化净化过程和高的p2o5收率的目的。技术实现要素::本发明是利用盐酸分解任何磷矿,三聚氰胺复盐结晶法制造磷酸一铵和二铵的方法,具体步骤为:1以盐酸分解全过40目磷矿,其反应温度为摄氏80度左右,盐酸用量为磷矿中所有金属氧化物的理论耗酸量总和的105%倍,反应时间为加矿粉完毕再搅拌30分钟。2以工业滤布热过滤和洗涤,得分解液和硅渣。3以石灰乳中和分解液到ph=1-3,过滤得滤液和湿固相(白肥)。4将滤液与三聚氰胺在常温反应1小时,加量为滤液中磷酸摩尔数的两倍摩尔的三聚氰胺,产生磷酸三聚氰胺结晶体和金属氯化物溶液。5过滤、洗涤上磷酸三聚氰胺复盐结晶。6以氢氧化铵溶液常温与涤洗后磷酸三聚氰胺反应30分钟,过滤、洗涤,得磷酸铵溶液及固相三聚氰胺,后者返回下一循环去沉淀部分中和的分解液中的磷酸。7将上磷酸铵溶液浓缩,结晶,干燥,即得符合gb10205-2001标准的磷酸一铵和磷酸二铵产品。8将上金属氯化物溶液与洗涤磷酸三聚氰胺的洗水合并加盐酸与白肥打浆溶解,加热赶出氟化氢回分解磷矿工序氟吸收器吸收去制无水氟化氢。9冷却上溶液,析出大量金属氯化物结晶,分离,淋洗,析晶母液和洗水返回分解磷矿。10分离的金属氯化物加水溶解,以石灰乳中和到ph=6-7,过滤洗涤,滤液及洗水浓缩结晶成高品位无水氯化钙(cacl2=95.8%)。11中和产生的金属氢氧化物加盐酸溶解,以n235萃取剂萃铁。12在萃铁有机相中通入气氨,将产生的铁铵盐分离洗涤通空气焙烧而得氧化铁红(fe2o3=98.2%)。13在萃铁萃余水相通入气氨,产生氢氧化镁沉淀,滤洗,焙烧而得无硼活性氧化镁(mgo=95.3%)。14过滤氢氧化镁的滤液和洗水在摄氏150~250度喷雾热解产生铝氧粉(al2o3=95.1%)。15将热解气相冷却分离得氯化铵。16当氯化钙销售不畅时,将结晶氯化钙与硅渣拌合,在摄氏810-820度焙烧半小时,得到硅肥和氯化氢,后者返回去酸化分解白肥。主要反应式为:ca5f(po4)3+10hcl-→3h3po4+5cacl2+hfal2o3+mgo+fe2o3+14hcl-→2alcl3+2fecl3+mgcl2+7h2oh3po4+ca(oh)2-→cahpo4·2h2o↓(白肥)h3po4+c3h6n6-→c3h6n6·h3po4c3h6n6·h3po4+nh4oh-→nh4h2po4+c3h6n6c3h6n6·h3po4+2nh4oh-→(nh4)2hpo4+c3h6n6附图说明:图1为盐酸分解中低品位磷矿、三聚氰胺复盐结晶法制造磷酸铵盐的工艺流程图。全过40目的磷矿粉投入到已加热到摄氏60度的盐酸中,盐酸加量为磷矿金属氧化物理论耗酸量总和的105%倍,在加毕矿粉后再保温搅拌30分钟,产生的含氟气体以水吸收去制无水hf,趁热过滤,硅渣洗涤后堆放,可当作砂子使用,分解液趁热加入石灰乳中和到ph=1-3,除杂产生的湿固相(白肥)待处理,将两倍摩尔的三聚氰胺投入到一倍磷酸摩尔的净化分解液中,常温搅拌1小时,将产生的c3h6n6·h3po4过滤,洗涤得洗净c3h6n6·h3po4和金属氯化物溶液,将洗净c3h6n6·h3po4与氢氧化铵溶液按生成一铵及二铵加氨常温反应半小时,生成磷酸铵盐,滤洗,滤液和洗水浓缩结晶,干燥得磷酸铵盐,释放出的c3h6n6返回下一循环去沉淀净化了的分解液中的磷酸,将上金属氯化物和生成c3h6n6·h3po4反应的滤液和洗水合并加盐酸与白肥打浆溶解。加热赶出的hf去磷矿分解工序的吸收器中吸收制无水hf,冷却溶液析出大量金属氯化物结晶,抽滤淋洗,析晶母液和洗水返回分解磷矿,加水溶解此金属氯化物,加石灰乳中和到ph=6-7,产生铁铝镁氢氧化物,滤洗,滤液和洗水浓缩造粒即得高品位无水氯化钙,将铁铝镁氢氧化物加盐酸溶解,以n235萃取剂萃铁15分钟,料温摄氏10-45度,分出萃铁有机相,通入气氨,产生铁铵盐,将铁铵盐分离洗涤通空气焙烧即得氧化铁红,萃铁萃取剂返回下次萃铁,分离的萃铁萃余水相通气氨,沉淀出氢氧化镁,经滤洗焙烧而得无硼活性氧化镁,滤液与洗水在摄氏150~250度喷雾焙烧,即得到铝氧粉,气相冷却得氯化铵。当氯化钙销售不畅时,将结晶氯化钙与硅渣拌合,在摄氏810-820度焙烧半小时,得到硅肥和氯化氢,后者返回去酸化分解白肥。实施例:表1、原矿组成名称p2o5caomgofe2o3al2o3fal重量%12.330.7510.051.220.581.924.9称1000克全过40目磷矿粉,徐徐倒入已加热摄氏60度1881毫升30%工业盐酸中反应,加毕再保温搅拌30分钟,含氟气体用水吸收去制无水hf,热过滤洗涤得湿硅渣361克,滤液和洗水2490克,以石灰乳中和分解液到ph=2,抽滤,滤液2608克有磷酸161克,即1.64摩尔加3.28摩尔即422克三聚氰胺与2608克净化分解液在摄氏28度搅拌1小时,过滤以300×3毫升水淘洗200×1毫升水淋洗,得湿磷酸三聚氰胺沉淀物569克和金属氯化物溶液,在沉淀物中加入氢氧化铵按生成一铵和二铵要求,调整ph值,搅拌半小时,晶浆滤洗,滤液和洗水浓缩,结晶干燥,得纯度为98.2%的磷酸一铵182克,纯度为98.3%的磷酸二铵216克,释放出的三聚氰胺返回下一循环沉淀净化了的分解液中的磷酸,将上金属氯化物和生成c3h6n6·h3po4反应的滤液和洗水合并加盐酸与白肥打浆溶解,加热赶出hf,进入分解磷矿工序的吸收器内吸收,去制无水hf,溶液冷却析出大量金属氯化物结晶,晶浆过滤淋洗,析晶母液与洗水返回分解磷矿,金属氯化物加水溶解,以石灰乳中和到ph=6-7,滤洗,滤液洗水浓缩造粒得无水氯化钙1021克(纯度95.8%),金属氢氧化物加盐酸溶解,以n235萃取剂萃铁,分离萃铁有机相,以氨水反萃生成铁铵盐,将其分离洗涤通空气焙烧得11.2克纯度为98.2%的氧化铁红。氨水反萃生成铁铵盐分离出的萃取剂返回萃取下一循环的金属氢氧化物的酸化液,萃铁时的萃余水相通气氨,产生氢氧化镁及铝酸盐,将氢氧化镁过滤,洗涤焙烧得无硼活性氧化镁粉95.2克(mgo=95.3%),过滤洗涤的溶液在摄氏240~250度喷雾焙烧而得铝氧粉5.5克(al2o3=95.1%),将焙烧气相升华的nh4cl冷却收集得固体氯化铵。将1021g无水氯化钙与611g干硅渣拌合,在摄氏810-820度焙烧半小时,得到高活性硅肥1023g和氯化氢643g,将氯化氢负压吸收到白肥打浆反应罐内,分解白肥。表2、hg/t4511-2013参考文献[1]陈芳菲等“盐酸法制备磷酸一铵和磷酸二铵”中南大学学报(自然科学报)第40卷第2期2009年4月。当前第1页12
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