一种磷酸二氢钾结晶提纯的方法
【技术领域】
[0001]本发明公开了一种磷酸二氢钾结晶提纯的方法，属于磷酸二氢钾提纯制备技术领域。
【背景技术】
[0002]磷酸二氢钾是一种高效磷钾复肥，因其具有营养成分高，化学性质稳定、无嗅、无毒、无味、易溶于水，吸湿性小，不结块，能够应用工业、农业等领域，具有广泛的用途。如在工业方面主要作为化工原材料的生产，在农业方面主要用于饲料和化肥的添加，除此之外，磷酸二氢钾还可以用于食品添加作为原料，改善食品口感和质量，为人体补充钾元素等中微量元素。
[0003]目前对于磷酸二氢钾产品的生产方法主要有中和法、萃取法、离子交换法、复分解法。
[0004]( I)中和法生产磷酸二氢钾中和法的特点是工艺流程短，技术成熟，设备少，产品质量高，能耗低，投资少。该法以热法磷酸和钾碱为原料，生产成本高，难以在农业上应用，主要用于生产食品、医药和工业级的磷酸二氢钾。
[0005](2)溶剂萃取法成为精制磷酸最有效的方法之一，用湿法磷酸制取提供了方便。采用有机溶剂萃取法，可选择性地对进行萃取，可排除粗磷酸中的离子型杂质，制取的磷酸二氢钾产品质量高，能耗低，但磷酸回收率低，有机溶剂价格昂贵，对环境有污染。
[0006](3)离子交法可用氨中和湿法磷酸除去大部分杂质得到较纯磷酸二氢铵溶液作为离子交换的原料，同时用较廉价的氯化钾代替中和法所用的氢氧化钾，与中和法相比生产成本有较大下降，但该法的蒸发量太大成品需要蒸发水，能耗过高，且树脂价格昂贵，一次性投资较大。另外，每生产磷酸二氢钾要副产的氯化铵稀溶液，产量大时后处理很麻烦；
(4)复分解法主要是采用磷酸与碳酸钠反应制备磷酸二氢钠后再与氯化钾反应生成磷酸二氢钾的工艺流程。该法的特点是生产设备简单，反应条件平和，操作方便，没有污染，质量可靠，但该法的产品质量不如中和法，会含有少量氯化钠。结晶后的母液中回收氯化钠耗能高，价值低。
[0007]除此以外，还有结晶法也是磷酸二氢钾产品制备过程中常用的方法，但是该方法在结晶析出的过程中也难以完全析出，而是始终处于饱和状态的饱和溶液，继而使得磷酸二氢钾在溶液中含量较大，造成的大量的磷酸二氢钾的浪费，磷酸二氢钾结晶过度又会给磷酸二氢钾产品带入大量杂质，继而使得磷酸二氢钾产品的纯度较低。
[0008]因此，探寻一种高收率、高纯度的磷酸二氢钾制备方法是很有意义的事情。
【发明内容】
[0009]本发明主要解决的技术问题:针对目前传统方法在制备磷酸二氢钾的过程中，工艺复杂，能耗高，污染重，且在结晶析出的过程中难以完全析出，使得原料利用率低，造成大量浪费，且容易带入大量杂质，导致磷酸二氢钾提取率低，纯度低的现状，提供了一种将磷酸二氢钾料液通过调温，在温度不同的情况下，分别加入草酸钙、硝酸钠、乙醇、硝酸钾，最终静置析出，结晶干燥，从而得到磷酸二氢钾沉淀提纯的方法。该方法操作简便，能耗低，制备过程中污染小，不仅使得磷酸二氢钾制备过程中结晶可以完全析出，而且无任何杂质带入，最终使得磷酸二氢钾收率高达95%以上，纯度高达92%以上，具有较高的使用价值。
[0010]为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是:
(1)量取I?2L含磷酸二氢钾母液，放入8L的反应釜中，在常温下，以3?5°C/min的速率提升反应釜内温度至81?100°C，待温度达到时，立即向反应釜中加入5?1g草酸钙，启动搅拌器，以200?250r/min的速度对反应釜内混合物进行搅拌，持续搅拌15?25min，使其完全混合均匀；
(2)待上述搅拌结束，将反应釜以2?3°C/min的速率降温至60?80°C，之后向反应釜中加入3?8g硝酸钠，再次启动搅拌器，以250?300r/min的转速对反应釜中混合物进行搅拌，在搅拌过程中，以35?45滴/min的速率向反应釜内滴加质量浓度为35%的乙醇溶液，滴加10?15min，待滴加结束后，继续搅拌10?15min;
(3)待上述搅拌结束，将反应釜中混合物取出，倒入冷却罐中，将3?5°C的冷却水通入冷却罐外的冷却管中，待混合物温度降低至30?59°C时，立即向冷却罐中加入4?6g硝酸钾，充分搅拌均匀，再向其中倒入15?20mL质量浓度为30%的乙醇溶液，静置35?45min;
(4)待静置结束，将静置后混合物取出，倒入3L的烧杯中，并将烧杯放入冰水浴中，在温度为8?12°C下静置20?30min，随后向烧杯中加入10?15mL质量浓度为25%的乙醇溶液，充分搅拌10?12min后，降低冰水浴温度至O?:TC，静置直至混合物中晶体完全析出为止；
(5)待上述晶体完全析出后，过滤，收集过滤物，放入烘箱中，在105?110°C下烘干至恒重，即可得到磷酸二氢钾颗粒状结晶产品。
[0011]本发明的应用方法是:将本发明制得的磷酸二氢钾均匀撒入待施肥的农田中，其中每公顷农田施撒30?50kg，2?3天后，对施撒过磷酸二氢钾的农田进行翻耕，待全部翻耕结束，在农田中种植农作物，并以每公顷70?90L的量引入清水浇灌，即可。检测后，可知本发明制得的磷酸二氢钾被植物吸收利用率达到98%以上，为普通磷肥、钾肥的3?4倍，可大规模生产应用。
[0012]本发明是有益效果是:
(1)本发明方法独特新颖，克服了以前生产工艺复杂，能耗高，污染重的缺点，是一种先进且工艺简洁的工业化生产方法；
(2)本发明使得磷酸二氢钾在制备过程中结晶可以完全析出，而且无任何杂质带入，避免了资源的浪费；
(3)本发明使得磷酸二氢钾收率高达95%以上，纯度高达92%以上，具有较高的使用价值，可以大规模进行推广应用。
【具体实施方式】
[0013]首先量取I?2L含磷酸二氢钾母液，放入8L的反应釜中，在常温下，以3?5°C/min的速率提升反应釜内温度至81?100°C，待温度达到时，立即向反应釜中加入5?1g草酸钙，启动搅拌器，以200?250r/min的速度对反应釜内混合物进行搅拌，持续搅拌15?25min，使其完全混合均匀；待上述搅拌结束，将反应釜以2?3°C/min的速率降温至60?80°C，之后向反应釜中加入3?8g硝酸钠，再次启动搅拌器，以250?300r/min的转速对反应釜中混合物进行搅拌，在搅拌过程中，以35?45滴/min的速率向反应釜内滴加质量浓度为35 %的乙醇溶液，滴加10?15min，待滴加结束后，继续搅拌10?15min;待上述搅拌结束，将反应釜中混合物取出，倒入冷却罐中，将3?5°C的冷却水通入冷却罐外的冷却管中，待混合物温度降低至30?59°C时，立即向冷却罐中加入4?6g硝酸钾，充分搅拌均匀，再向其中倒入15?20mL质量浓度为30%的乙醇溶液，静置35?45min;接下来待静置结束，将静置后混合物取出，倒入3L的烧杯中，并将烧杯放入冰水浴中，在温度为8?12°C下静置20?30min，随后向烧杯中加入1?15mL质量浓度为25 %的乙醇溶液，充分搅拌1?12min后，降低冰水浴温度至O?:TC，静置直至混合物中晶体完全析出为止；最后待上述晶体完全析出后，过滤，收集过滤物，放入烘箱中，在105?110°C下烘干至恒重，即可得到磷酸二氢钾颗粒状结曰章口曰曰广口口 O
[0014]实例I
首先量取IL含磷酸二氢钾母液，放入8L的反应釜中，在常温下，以3°C/min的速率提升反应釜内温度至81°C，待温度达到时，立即向反应釜中加入5g草酸钙，启动搅拌器，以200r/min的速度对反应Il内混合物进行搅拌，持续搅拌