專利名稱：用中低品位高鎂磷礦生產(chǎn)銨鎂磷肥的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于含氮、磷、鎂的復(fù)合肥料生產(chǎn)領(lǐng)域，是一種針對(duì)富含碳酸巖的中低品位高鎂磷礦擬定的生產(chǎn)工藝方案。
鎂是葉綠素的組成要素，它參與酶的活化等生物過(guò)程，是植物生長(zhǎng)不可缺少的重要元素。近年來(lái)，在緩效肥料的研究中已將鎂與氮、磷、鉀並列為作物的主要營(yíng)養(yǎng)素。但是，長(zhǎng)期以來(lái)，在磷肥的生產(chǎn)過(guò)程中，鎂鹽的存在使酸耗增加，萃取率降低，使傳統(tǒng)的濕法磷酸生產(chǎn)工藝難于實(shí)施，因此被認(rèn)定為磷肥生產(chǎn)中的有害成份，必須用物理或化學(xué)的手段預(yù)先分離。在化學(xué)脫鎂的研究中，各國(guó)學(xué)者嘗試采用鹽酸，氫氟酸，稀硫酸或煙道氣予處理礦料，將含鎂量降至1.5%以下，再按傳統(tǒng)工藝方法生產(chǎn)濕法磷酸或磷肥，取得一定的進(jìn)展。
1986年蘇聯(lián)學(xué)者T.иЭАВЕРТЯЕВА等人系統(tǒng)研究了磷礦中鎂鹽(MgO2%-4%)對(duì)生產(chǎn)萃取磷酸的不良影響〔Т.ИЭАВЕРТЯЕВАХИМⅡPOM-CTbNo.9532-5351986〕文章指出3.5%的MgO存在使傳統(tǒng)生產(chǎn)過(guò)程的主要技術(shù)指標(biāo)惡化;分解率，洗滌率，磷回收率均大為降低。文章還估算出MgO含量為3.5%-4%時(shí)，將導(dǎo)致磷礦原料消耗增加，使其生產(chǎn)能力下降25%，同時(shí)產(chǎn)品的物理性質(zhì)也相應(yīng)地劣化。為解決此困難，ЭАВЕРТЯЕВА提出將脫鎂后制得的萃取磷酸返回處理高鎂磷礦，使鎂轉(zhuǎn)入液相后進(jìn)行氨化處理，當(dāng)PH＝4-8后在80°-90°下濃縮料漿，以制得磷酸銨鎂復(fù)合肥料。
上述方法對(duì)于MgO在4%左右的高品位磷礦，如蘇聯(lián)卡夫道夫斯克磷灰石P2O536%-38%，MgO 5%以下，CO21%左右制取復(fù)合肥料是行之有效的。但是當(dāng)鎂含量更高(MgO 5%-6%)，磷品位較低(25%以下)且含有大量的碳酸巖時(shí)，上述工藝方法中的多項(xiàng)物料平衡難于建立，使工藝條件難以實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明考慮到我國(guó)大量存在的富含碳酸巖的中低品位高鎂磷礦，研究了硫磷混合酸脫鎂和直接濃縮含鎂清液並氨化此液制取銨鎂磷肥的優(yōu)化條件，直接生產(chǎn)高濃度，低成本的復(fù)合肥料。本發(fā)明還研究了當(dāng)上述磷礦中倍半氧化物含量較大時(shí)，因料漿粘稠度較大，限制了濃縮終點(diǎn)的提高這一難點(diǎn)，建議考慮采用二次中和的工藝路線以制取銨鎂磷肥。
本發(fā)明所限定的礦料是中低品位的高鎂磷礦(如沉積型磷塊巖)。其中含鎂量為4%-6%，而礦料中CO2含量高達(dá)10%-15%是其顯著特點(diǎn)。
本發(fā)明確定的原則流程示意圖如附


圖1或附圖2附
圖1直接濃縮氨化制肥流程示意圖。
Ⅰ脫鎂Ⅱ過(guò)濾Ⅲ二水物法制酸Ⅳ濃縮Ⅴ氨化Ⅵ?；稍?。
附圖2二次中和料漿濃縮制肥流程示意圖。
Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ同附
圖1，Ⅳ一次氨化中和;Ⅴ料漿濃縮;Ⅵ二次氨化中和;Ⅶ?；?，干燥。
依附
圖1或2皆可將本發(fā)明的工藝分成脫鎂，制取二水磷酸及制肥三部份。
一、脫鎂工藝脫鎂選用硫磷混合酸。其中磷酸系制取二水物磷酸工段所得之產(chǎn)品?；旌纤嶂辛蛩岚吹V料中二氧化碳理論計(jì)算量的20-50%與磷酸混合，混合酸中含P2O5在10%-13%，混合酸的氫離子濃度應(yīng)控制在2.0mg/cm3-4.0mg/cm3，以0.3mg/cm3為最佳?；焖嵊昧恳嗍且远趸加?jì)量的90%-120%，以110%為好。脫鎂反應(yīng)在80℃-95℃下進(jìn)行，最佳溫度90℃，反應(yīng)30分鐘左右后在真空度440-480mmHg下過(guò)濾，固相物經(jīng)一次洗滌，其清液送至制肥工段。
二、萃酸工藝脫鎂，洗滌后之固相物按傳統(tǒng)的二水物法制備萃取磷酸，此磷酸返回用于礦料脫鎂。其獨(dú)特之處在于所用硫酸與“氧化鈣”之比為0.70-0.85∶1(此“氧化鈣”為礦料中CaO+MgO皆折算為CaO的量)最佳用量應(yīng)視礦料中氧化鎂含量及脫鎂混酸中SO3濃度而定。
三、制肥工藝制肥的工藝路線根據(jù)礦料的不同可采用附
圖1所述的步驟，也可以采用附圖2所確定的流程進(jìn)行。
1.在一般情況下，建議選用附
圖1所示的步驟制肥。
其方法是直接在95℃-105℃下濃縮過(guò)濾所得的含鎂清液。濃縮最好在沸點(diǎn)溫度進(jìn)行。當(dāng)P2O5含量到達(dá)35%-38%后即通入氨氣，俟中和度達(dá)1.50-2.00即PH＝5.5-7.0時(shí)即得到固體氮，磷、鎂復(fù)合肥料。此固體經(jīng)?；稍镏频贸善?。
由于脫鎂使體系酸度降低，且濃縮過(guò)程中其中和度基本不變，故清液的濃縮可在合金鋼容器中進(jìn)行。
2.如礦料中含有較多的倍半氧化物則可采用下面所說(shuō)的工藝，用二次中和法制肥。
此工藝過(guò)程與85104948.6號(hào)專利申請(qǐng)《用中低品位磷礦生產(chǎn)固體磷銨的方法》相似。但第一次中和氨化，其PH＝2.0-4.5，然后升溫在95℃-100℃濃縮料漿至含水36%左右，再次通入氨氣二次中和，其中和度為1.60-2.00、即PH＝6.2-7.2，便生成固體銨鎂磷肥經(jīng)?；稍镏频贸善?。
與1相同，由于清液及料漿酸度較小，故濃縮器可選用合金鋼材質(zhì)。
本發(fā)明所得成品兼有速效和緩效兩種功能，是極具前途的復(fù)合肥料。
本發(fā)明確定的脫鎂、萃酸、制肥一體化工藝流程簡(jiǎn)單、易行，設(shè)備簡(jiǎn)單，凡使用傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)磷銨的廠家皆可直接用原有設(shè)備投產(chǎn)。
本發(fā)明充分利用磷酸自身的化學(xué)能，從而降低了中和劑和硫酸用量，濃縮器改用合金鋼，增加了傳熱效率，加上充分地利用廉價(jià)的中低品位磷礦，使生產(chǎn)成本大幅度降低。
此外，生產(chǎn)過(guò)程中除磷石膏外無(wú)其他付產(chǎn)物和廢物生成則是本發(fā)明的又一顯著優(yōu)點(diǎn)。
實(shí)施例1礦樣化學(xué)組成(%)P2O5CaO MgO CO2SiO2Fe2O3Al2O3F SO323.8141.895.5513.1510.610.550.462.180按400g/小時(shí)投礦量進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)，過(guò)濾真空度為440mmHg-480mmHg。
脫鎂用混合酸中P2O5為13%它是由酸(%)P2O520.26 SO32.88 MgO 0.93 Fe2O30.60 Al2O30.41 H+4.57mg/cm3比重為1.24的酸配制而成。脫鎂酸用量110%(CO2理論計(jì)算量為100%)料漿液固比～2∶1，反應(yīng)溫度90℃，反應(yīng)時(shí)間30分鐘。
脫鎂固相物經(jīng)一次洗滌后其組成為(%)P2O5MgO Fe2O3Al2O3CaO CO2SO3F26.390.880.440.5342.461.307.292.11
將固相物按傳統(tǒng)二水物法制取磷酸，此過(guò)程硫酸量為CaO計(jì)量的75%。
脫鎂清液化學(xué)組成(%)P2O5MgO SO3Fe2O3Al2O3〔H+〕(mg/cm3)14.493.711.180.330.130.688將此液濃縮至P2O337%時(shí)，在溫度90℃下通入氨氣當(dāng)PH＝5.75時(shí)得到固體銨鎂磷肥，經(jīng)?；稍锏贸善罚瘜W(xué)組分如下(%) P2O5＝49.12 MgO有效＝12.32 N＝11.09 CaO有效＝2.26 水溶性P2O5占78.83%，有效率100%。
實(shí)施例2運(yùn)轉(zhuǎn)條件及真空質(zhì)同實(shí)施例1礦樣含(%)P2O524.70，MgO4.12，CO210.08，F(xiàn)e2O31.75，Al2O33.04。
萃酸，脫鎂條件與實(shí)施例1相同。
脫鎂所得之清液用氨氣中和至PH～4.0在100℃下濃縮至含水量35.19%，再通入氨氣二次中和至PH＝7.0，即得固體銨鎂磷肥，經(jīng)?；稍镏瞥沙善?。
成品化學(xué)組成(%)P2O5＝46.95 MgO有效＝8.75 N＝10.01其中水溶性P2O5占65.05%，有效率96%。
權(quán)利要求
1.一種用中低品位高鎂磷礦生產(chǎn)銨鎂磷肥的方法，其主要流程是經(jīng)酸化脫鎂所得之固相物用于制取萃取磷酸，且此酸返回用作脫鎂用酸，脫鎂所得之液相物則直接制得銨、鎂、磷復(fù)合肥料，其特征在于(1)所用礦料是含CO2達(dá)10%-15%，MgO為4%-6%的中低品位磷礦；(2)脫鎂用酸為硫磷混合酸；(3)脫鎂過(guò)濾所得之含鎂清液采用直接濃縮再氨化制肥或采用二次中和料漿濃縮的方法制肥。
2.依權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于(1)脫鎂混合酸中硫酸代用量為CO2理論計(jì)算量的20%-50%。(2)混合酸的氫離子濃度應(yīng)控制在2.0-4.0mg/cm3最佳濃度為～3mg/cm3。
3.依權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于脫鎂過(guò)濾之清液采用先濃縮再氨化的方式制肥。濃縮在90℃-105℃下進(jìn)行，最好在沸點(diǎn)溫度下濃縮，俟料漿含P2O535%-38%即通入氨氣中和，氨化終點(diǎn)的酸度為PH＝5.5-7.0，最佳點(diǎn)為PH＝6.0-6.2。
4.依權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于脫鎂所得之清液通入氨氣一次中和至PH＝2.0-4.5，然后升溫濃縮料漿至含水量36.5%-33.5%再二次用氨氣中和，中和終點(diǎn)之PH＝6.2-7.2。
5.依權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于清液的濃縮可在合金鋼容器中進(jìn)行。
6.依權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于清液的濃縮可在合金鋼容器中進(jìn)行。
7.依權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于料漿的濃縮可在合金鋼容器中進(jìn)行。
全文摘要
用中低品位高鎂磷礦生產(chǎn)銨鎂磷肥的方法。以含CO
文檔編號(hào)C05B11/08GK1034913SQ8810587
公開(kāi)日1989年8月23日 申請(qǐng)日期1988年2月10日 優(yōu)先權(quán)日1988年2月10日
發(fā)明者王方瑚, 周先惠, 姚永毅 申請(qǐng)人:成都科技大學(xué)