濕法磷酸生產(chǎn)全水溶磷酸一銨的方法
【專利摘要】本發(fā)明是涉及磷化工領(lǐng)域，具體涉及一種全水溶磷酸一銨生產(chǎn)裝置，主要由中和系統(tǒng)，固液分離系統(tǒng)，濃縮系統(tǒng)，干燥系統(tǒng)，成品收集系統(tǒng)和尾氣處理系統(tǒng)組成。采用本發(fā)明高濃度全水溶磷酸一銨裝置，生產(chǎn)全水溶磷酸一銨，具有生產(chǎn)能力高，能耗低的優(yōu)點(diǎn)。無(wú)需結(jié)晶、過(guò)濾工序，且尾氣粉塵對(duì)環(huán)境的影響極小，具有很好的經(jīng)濟(jì)效益。
【專利說(shuō)明】濕法磷酸生產(chǎn)全水溶磷酸一銨的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種磷化肥生產(chǎn)領(lǐng)域，特別涉及一種濕法磷酸生產(chǎn)全水溶磷酸一銨的方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]當(dāng)前我國(guó)磷化工行業(yè)肥料傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)能嚴(yán)重過(guò)剩，結(jié)構(gòu)不合理，提升產(chǎn)品技術(shù)含量和產(chǎn)品價(jià)值，是磷化工產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的方向。同時(shí)，水肥一體化技術(shù)已被公認(rèn)為世界上提高水肥資源利用率的最佳技術(shù)。與傳統(tǒng)施肥相比，水肥一體化技術(shù)省水、省肥、省工、高效、增產(chǎn)。而作為水肥一體化技術(shù)的重要配套產(chǎn)品，全水溶性磷酸一銨肥料迎來(lái)發(fā)展良機(jī)。全水溶性磷酸一銨既可直接作為肥料使用，也可作為滴灌肥的原料，市場(chǎng)需求十分廣闊。同時(shí)，純度在65%-72%的全水溶性磷酸一銨在阻燃級(jí)市場(chǎng)也有廣闊的應(yīng)用空間，可作為生產(chǎn)消防滅火器干粉的原料。
[0003]現(xiàn)全水溶性磷酸一銨生產(chǎn)主要以熱法磷酸及濕法磷酸凈化為原料進(jìn)行生產(chǎn)。但熱法磷酸受資源、環(huán)境、能源等因素的制約，能耗高，成本高；濕法磷酸凈化主要采用有機(jī)溶劑萃取法、離子交換法、離子交換法及電滲析法，磷酸濃縮結(jié)晶法或復(fù)鹽結(jié)晶法，化學(xué)沉淀法，但由于磷收率及能耗等影響，生產(chǎn)成本高。
[0004]目前生產(chǎn)水溶性磷酸一銨的一般方法為:利用磷礦與硫酸反應(yīng)制得濕法磷酸，濕法磷酸經(jīng)脫硫后與氨進(jìn)行中和反應(yīng)生成磷酸一銨料漿，經(jīng)過(guò)濾(或壓濾)除去部分鐵、鋁、鎂、氟等雜質(zhì)后濃縮到一定比重，再進(jìn)行冷卻結(jié)晶、分離、干燥制得工業(yè)級(jí)磷酸一銨。該方法主要存在以下缺陷:①工藝流程長(zhǎng)，有冷卻結(jié)晶過(guò)程，熱損失高，平均每噸產(chǎn)品蒸汽消耗量
4.6噸。②由于結(jié)晶分離后，有大量的結(jié)晶母液產(chǎn)生，生產(chǎn)效率低，原料消耗量高，噸產(chǎn)品電耗500kw.h左右。③生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生大量的濾渣和母液處理工序復(fù)雜，對(duì)環(huán)境污染較大，產(chǎn)品附加值低。④工人勞動(dòng)強(qiáng)度相對(duì)較大。⑤設(shè)備生產(chǎn)能力容易達(dá)到瓶頸，規(guī)模小，不能滿足市場(chǎng)需求。⑥不利于規(guī)?；a(chǎn)，難以降低成本，因而采用上述方法生產(chǎn)的水溶性磷酸一銨價(jià)格通常較高，不利于滴灌施肥的推廣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中水溶性磷酸一銨生產(chǎn)成本高，不利于滴灌施肥推廣的不足，提供一種濕法磷酸生產(chǎn)全水溶性磷酸一銨的方法。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了以下技術(shù)方案:
[0007]一種濕法磷酸生產(chǎn)全水溶性磷酸一銨的方法，包括如下步驟:將濕法磷酸與氨氣中和反應(yīng)，將中和料漿進(jìn)行固液分離，除去固相渣(也可稱為濾渣)，收集濾液并濃縮，將濃縮后的磷酸一銨料漿干燥得到全水溶性磷酸一銨。通過(guò)該方法制備得到的磷酸一銨復(fù)合肥為全水溶性磷酸一銨，能夠適用于滴灌施肥，而且生產(chǎn)過(guò)程中不包含冷卻結(jié)晶、結(jié)晶分離工藝，生產(chǎn)成本低，有利于全水溶性滴灌磷酸一銨的推廣應(yīng)用。
[0008]進(jìn)一步，所述濕法磷酸是硫酸法濕法磷酸。將磷礦漿與硫酸萃取反應(yīng)制備得到的濕法磷酸，為硫酸法濕法磷酸。使用硫酸法濕法磷酸，磷礦石分解后的產(chǎn)物磷酸為液相，副產(chǎn)物硫酸鈣是溶解度很小的固相。磷酸通入氨氣中和反應(yīng)后，磷酸一銨為水溶性成分，含鈣鐵、鋁、鎂、氟、硅等雜質(zhì)為微溶成分，固液分離(沉降、過(guò)濾、壓濾或其結(jié)合)能夠使其很好的分離開來(lái)，濾液為水溶性磷酸一銨溶液，濃縮干燥后得到全水溶性磷酸一銨。
[0009]現(xiàn)有工藝中通常認(rèn)為水溶性滴灌級(jí)化肥應(yīng)當(dāng)是由結(jié)晶工藝純化得到高純度化肥，然而結(jié)晶工藝本身存在著能耗高，反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)的不足。本發(fā)明將現(xiàn)有工藝中冷卻結(jié)晶、分離結(jié)晶的工藝步驟，轉(zhuǎn)換為直接濃縮干燥，簡(jiǎn)化了工藝步驟，節(jié)約了成本。且得到的磷酸一銨具有非常好的水溶性，能夠很好的應(yīng)用于滴灌工藝。為滴灌級(jí)化肥生產(chǎn)提出了一種全新解決方案，降低了滴灌級(jí)化肥的生產(chǎn)成本，對(duì)于推廣滴灌施肥具體重大意義。
[0010]進(jìn)一步，所述濕法磷酸，滿足以下技術(shù)指標(biāo)=P2O5濃度15~30重量％，SO3濃度
0.5-1重量％，F(xiàn)濃度0.5-2重量％。
[0011]硫酸法濕法磷酸，磷礦漿和硫酸萃取反應(yīng)制濕法磷酸，使制得的濕法磷酸滿足以下技術(shù)指標(biāo)=P2O5濃度15~30重量％，SO3濃度0.5-1重量％，F(xiàn)濃度0.5-2重量％。使SO3濃度保持在較低值，能夠保證產(chǎn)品SO3含量控制在更低的范圍內(nèi)，更少的SO3濃度意味著更低的硫酸根離子濃度，保證產(chǎn)品的質(zhì)量。
[0012]進(jìn)一步，所述濕法磷酸與氣氨中和反應(yīng)，反應(yīng)終點(diǎn)料漿pH=3.5-5.0。溶液中和反應(yīng)使pH=3.5-5.0，溶液中磷酸與氨氣中和反應(yīng)完全轉(zhuǎn)化為磷酸一銨，同時(shí)磷酸中鐵、鎂、鋁雜質(zhì)進(jìn)入到固相成份中，有利于磷酸一銨在固液 分離中得到凈化，最終磷酸一銨中水不溶物含量少，產(chǎn)品品質(zhì)提升。
[0013]進(jìn)一步，所述液固分離是沉降分離、過(guò)濾分離、壓濾分離或其結(jié)合。優(yōu)先固液分離方法為:先沉降分離，再對(duì)沉降分離得到的稠漿壓濾處理。
[0014]進(jìn)一步，所述壓濾分離使用全自動(dòng)立式壓濾機(jī)或隔膜壓濾機(jī)進(jìn)行壓濾。全自動(dòng)壓濾機(jī)自動(dòng)化程度高，壓濾過(guò)程穩(wěn)定性好，可以有效保證各批次壓濾的液固分離比穩(wěn)定，減少工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，減少因人工原因造成的產(chǎn)品質(zhì)量波動(dòng)。隔膜式壓濾機(jī)在單位面積處理能力、降低濾餅水分、對(duì)處理物料的性質(zhì)具有極強(qiáng)的適應(yīng)能力。所以可以選用全自動(dòng)立式壓濾機(jī)或隔膜壓濾機(jī)。
[0015]進(jìn)一步，所述固相渣水含量為15-40重量％，將此固相渣用于生產(chǎn)磷氮元素化肥。固液分離得到的固相渣中含有磷酸一銨，固相渣可以干燥后用作普通的磷氮元素化肥。
[0016]進(jìn)一步，步驟(3)濾液濃縮為密度1.36~1.45g/cm3的全水溶性磷酸一銨料漿。濃縮至1.36~1.45g/cm3的全水溶性磷酸一銨料漿，在此濃度下，料漿的黏度已經(jīng)較大，不宜繼續(xù)濃縮。如果繼續(xù)濃縮則濾液流動(dòng)性變得極差，轉(zhuǎn)移過(guò)程會(huì)變得極為困難。如果濃縮過(guò)程不達(dá)到此濃度范圍，則濾液中水分含量過(guò)大，干燥耗能增加。綜合，濃縮過(guò)程和干燥過(guò)程的能耗比例，取舍后，選擇料漿濃縮至1.36~1.45g/cm3時(shí)，就應(yīng)當(dāng)轉(zhuǎn)入干燥流程了。
[0017]進(jìn)一步，全水溶性磷酸一銨料漿干燥方式為噴霧干燥，優(yōu)先壓力式噴霧干燥。壓力式噴霧干燥能力大，干燥程度好，且對(duì)于濃度1.36~1.45g/cm3的磷酸一銨料漿干燥過(guò)程能耗比例最優(yōu)。
[0018]進(jìn)一步，干燥過(guò)程產(chǎn)生的尾氣采用布袋收塵器處理。布袋收塵器處理尾氣收塵效率高，取代傳統(tǒng)沉降室沉降粉塵方式，減輕了人工清理沉降室勞動(dòng)強(qiáng)度，既回收了產(chǎn)品，又解決了尾氣粉塵對(duì)環(huán)境的污染。[0019]本發(fā)明將磷礦石分解后的產(chǎn)物濕法磷酸通入氨氣中和反應(yīng)后，生成的磷酸一銨為水溶性成分，而少量的鈣鐵、鋁、鎂、氟、硅等雜質(zhì)為微溶成分，沉降或分解。在過(guò)濾分離后，雜質(zhì)被很好的分離開來(lái)，濾液為全水溶性磷酸一銨溶液，濃縮干燥后直接得到全水溶性磷酸一銨。免去了傳統(tǒng)工藝中，水溶性磷酸一銨生產(chǎn)過(guò)程中的冷卻結(jié)晶、結(jié)晶分離，簡(jiǎn)化了工藝，節(jié)約成本。且最后得到的磷酸一銨依然保持非常好的水溶性，能夠很好的應(yīng)用于滴灌工藝。
[0020]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果:本技術(shù)主要優(yōu)點(diǎn)在于節(jié)能降耗，采用濕法磷酸生產(chǎn)的磷酸一銨清液進(jìn)行高效沉降、壓濾、濃縮，噴霧干燥直接制得高純度高水溶率磷酸一銨產(chǎn)品，磷礦資源范圍廣(適用中低品位磷礦)，產(chǎn)品質(zhì)量好，產(chǎn)品純度高，水溶率達(dá)99%以上，產(chǎn)品磷收率高，打破了濕法磷酸生產(chǎn)高純度高水溶率磷酸一銨產(chǎn)品傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式，即磷酸銨料漿過(guò)濾，濾液濃縮、結(jié)晶、過(guò)濾以及振動(dòng)流化床干燥工藝路線，裝置能力得到有效提升，電耗、熱能消耗大大低于傳統(tǒng)高純度高水溶率磷酸一銨產(chǎn)品指標(biāo)，電耗、熱能為傳統(tǒng)方式的50%，同時(shí)，工藝特性能實(shí)現(xiàn)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，人力等成本將大幅降低。同熱法磷酸及傳統(tǒng)濕法磷酸凈化生產(chǎn)高濃度磷酸一銨能耗及產(chǎn)能相比，具有非常大的優(yōu)勢(shì)。本技術(shù)的研究成功對(duì)發(fā)展全水溶性磷酸一銨具有重大的推動(dòng)作用，對(duì)行業(yè)發(fā)展具有深遠(yuǎn)意義。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】:
[0021]圖1-本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]本發(fā)明中的部分技術(shù)術(shù)語(yǔ)解釋如下:濕法磷酸，是指濕法生產(chǎn)磷酸，是用無(wú)機(jī)酸分解磷礦粉，分離出粗磷酸，再經(jīng)凈化后制得磷酸產(chǎn)品。濕法磷酸工藝按其所用無(wú)機(jī)酸的不同可分為硫酸法、硝酸法、鹽酸法等。本發(fā)明中未特別說(shuō)明的百分比均為重量百分比。
[0023]下面結(jié)合試驗(yàn)例及【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實(shí)施例，凡基于本
【發(fā)明內(nèi)容】
所實(shí)現(xiàn)的技術(shù)均屬于本發(fā)明的范圍。
[0024]實(shí)施例1
[0025]如圖1所示工藝流程，磷礦漿和硫酸萃取制取濕法磷酸，所得脫硫磷酸主要技術(shù)指標(biāo)為=P2O5濃度18.5%，SO3濃度0.65%，F(xiàn)濃度1.5%。將所得到的脫硫磷酸在氨中和反應(yīng)器內(nèi)與氣氨進(jìn)行中和反應(yīng)，反應(yīng)完成后中和料漿終點(diǎn)PH=4.0，壓濾機(jī)對(duì)中和料漿進(jìn)行液固分離，得到固相渣和濾液，固相渣水含量為15-40%，固相渣(濾渣)用于普通磷氮元素肥料生產(chǎn)。對(duì)中和料漿壓濾的濾液進(jìn)行濃縮，濃縮為密度1.42/cm3的全水溶性磷酸一銨一銨料漿。將濃縮后的全水溶性磷酸一銨一銨料漿進(jìn)行壓力式噴霧干燥生成全水溶磷酸一銨。所得磷酸一銨主要技術(shù)指標(biāo)如下:氮(NH4) 12.1%，五氧化二磷(P2O5) 55.8%，PH=4.0 (1%水溶液)，水不溶物0.22%。
[0026]實(shí)施例2
[0027]如圖2所示工藝流程，磷礦漿和硫酸萃取制取濕法磷酸，所得脫硫磷酸主要技術(shù)指標(biāo)為=P2O5濃度21.2%，SO3濃度0.7%，F(xiàn)濃度1.7%。將所得到的脫硫磷酸在氨中和反應(yīng)器內(nèi)與氣氨進(jìn)行中和反應(yīng)，反應(yīng)完成后中和料漿終點(diǎn)PH=4.2。采用先沉降分離，后壓濾處理的方法進(jìn)行固液分離，得到固相渣和濾液，固相渣水含量為15-40%，固相渣用于普通磷氮元素肥料生產(chǎn)。對(duì)中和料漿壓濾的濾液進(jìn)行濃縮，濃縮為密度1.43g/cm3的全水溶性磷酸一銨一銨料漿。將濃縮后的全水溶性磷酸一銨一銨料漿進(jìn)行壓力式噴霧、沸騰床沸騰干燥生成全水溶磷酸一銨。所得磷酸一銨主要技術(shù)指標(biāo)如下:氮(NH4)12.5%，五氧化二磷(P2O5) 55.3%，PH=4.2 (1%水溶液)，水不溶物0.27%。
[0028]實(shí)施例3
[0029]如圖2所示工藝流程，磷礦漿和硫酸萃取制取濕法磷酸，所得脫硫磷酸主要技術(shù)指標(biāo)為=P2O5濃度25.5%，303濃度0.8%，F(xiàn)濃度1.85%。將所得到的脫硫磷酸在氨中和反應(yīng)器內(nèi)與氣氨進(jìn)行中和反應(yīng)，反應(yīng)完成后中和料漿終點(diǎn)PH=3.8。采用先沉降分離，后壓濾處理的方法進(jìn)行固液分離，得到固相渣和濾液，固相渣水含量為15-40%，固相渣用于普通磷氮元素肥料生產(chǎn)。對(duì)中和料漿壓濾的濾液進(jìn)行濃縮，濃縮為密度1.39g/cm3的全水溶性磷酸一銨一銨料漿。將濃縮后的全水溶性磷酸一銨一銨料漿進(jìn)行壓力式噴霧、沸騰床沸騰干燥生成全水溶磷酸一銨。所得磷酸一銨主要技術(shù)指標(biāo)如下:氮(NH4)Il.9%，五氧化二磷(P2O5)56.2%，ΡΗ=3.8 (1%水溶液)，水不溶物0.27%。
【權(quán)利要求】
1.一種濕法磷酸生產(chǎn)全水溶性磷酸一銨的方法,包括如下步驟:將濕法磷酸與氨氣中和反應(yīng)，將中和料漿進(jìn)行固液分離，除去固相渣，收集濾液并濃縮，將濃縮后的磷酸一銨料漿干燥得到全水溶性磷酸一銨。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，所述濕法磷酸是硫酸法濕法磷酸。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述方法，其特征在于，所述濕法磷酸，滿足以下技術(shù)指標(biāo)=P2O5濃度15~30重量％，SO3濃度0.5-1重量％，F(xiàn)濃度0.5-2重量％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，所述濕法磷酸與氣氨中和反應(yīng)，反應(yīng)終點(diǎn)料衆(zhòng) ρΗ=3.5-5.0。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，所述液固分離是沉降分離、過(guò)濾分離、壓濾分離或其結(jié)合。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述方法，其特征在于，所述壓濾分離使用壓濾機(jī)進(jìn)行分離，所述壓濾機(jī)為全自動(dòng)立式壓濾機(jī)或隔膜壓濾機(jī)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，所述固相渣水含量為15-40重量％，將此固相渣用于生產(chǎn)磷氮元素化肥。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，濾液濃縮后的密度為1.36~1.45g/cm3。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，全水溶性磷酸一銨料漿干燥方式為噴霧干燥。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，干燥過(guò)程產(chǎn)生的尾氣采用布袋收塵器處.理。
【文檔編號(hào)】C05B7/00GK103466579SQ201310396218
【公開日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2013年9月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月4日
【發(fā)明者】王大為, 楊守明, 鮮云芳, 王德昆, 張勇, 楊健, 胡偉, 程海中, 范享亮, 代應(yīng)洪 申請(qǐng)人:四川宏達(dá)股份有限公司