專利名稱：一種用濕法磷酸生產(chǎn)工業(yè)級磷酸二銨的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用濕法磷酸生產(chǎn)工業(yè)級磷酸二銨的方法。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中，以熱法磷酸或凈化磷酸為原料生產(chǎn)工業(yè)級磷酸二銨的缺點是能耗高、成本高、污染大；以濕法生產(chǎn)的工業(yè)級磷酸二銨的不足在于產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，這是因為在除雜過程存在因產(chǎn)品的高金屬含量會隨磷酸質(zhì)量變化而導致產(chǎn)品質(zhì)量難以保證。以濕法磷酸生產(chǎn)工業(yè)級磷酸二銨的難點在于如何有效地除去磷酸中的雜質(zhì)。濕法磷酸中含有大量雜質(zhì)，如Mg2 +、Ca2 +、Fe3 +、Al3 +、SO42 和F 等，其雜質(zhì)含量取決于磷礦原料成分和加工流程，在中和過程中的不同PH值下，會生成各種化合物，如(Fe，AD3NH4H8(PO4) 6 · 6H20、(Fe，Al)Mg (NH4)2 (HPO4) 2F3、(Fe，Al) NH4 (HPO4) 2 · O. 5H20、CaHPO4、(NH4)2SiF6、SiO2 · ηΗ20等。這些復合物有的是可溶性的，有的是不溶性的，從而降低一銨中的水溶性P2O5和有效P2O5含量，同時影響中和料漿的黏度，對中和反應(yīng)料漿的流動性和液固分離不利。中國專利ZL201010191905. 3公開了一種用濕法磷酸生產(chǎn)工業(yè)級磷酸二銨的方法，是將濕法磷酸與氨進行兩次中和反應(yīng)，制得工業(yè)級磷酸二銨，并采用酸洗工序，將揮發(fā)的氣體原料回收使用，結(jié)晶母液循環(huán)使用或經(jīng)濃縮回收工業(yè)級磷酸二銨產(chǎn)品，提高產(chǎn)品得率，同時生產(chǎn)過程中的副產(chǎn)品用作復合肥原料。該方案在生產(chǎn)過程中因雜質(zhì)未得到有效去除而影響了產(chǎn)品的質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種用濕法磷酸生產(chǎn)工業(yè)級磷酸二銨的方法，解決現(xiàn)有技術(shù)中工業(yè)級磷酸二銨生產(chǎn)工藝的能耗高、成本高、污染大、產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定的問題。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的。一種用濕法磷酸生產(chǎn)工業(yè)級磷酸二銨的方法，在采用濕法磷酸為原料，與氨進行兩次中和反應(yīng)制得工業(yè)級磷酸二銨，其特征在于在制得工業(yè)級磷酸二銨的過程中用硫化銨對其進行凈化，再用磷酸氫鈣對其進行脫硫，接著調(diào)整PH值，進行濃縮、結(jié)晶、干燥、包裝；所述的生產(chǎn)流程為(I)濕法磷酸與氨中和在攪拌狀態(tài)下向中和槽內(nèi)加入濕法磷酸，再加入氨氣或氨水，將溶液的PH值中和至4. 2 4. 5，趁熱將料漿過濾并除去濾餅，所得濾液為磷銨料漿；(2) 二次中和將步驟(I)中除去濾餅后的濾液送入二次中和槽中，加入氨水或氨氣，中和至溶液的PH值為6. 8 7. 2，使料漿溶液基本呈中性；(3)加入硫化銨進行凈化將步驟(2)中所得中性料漿送入凈化槽內(nèi)，在攪拌狀態(tài)下加入硫化銨至溶液呈黑色，取樣分析合格后，離心過濾除去濾餅金屬渣，將濾液送入脫硫槽進一步作脫硫處理；(4)加入磷酸氫鈣進行脫硫?qū)⒉襟E(3)中經(jīng)凈化后的濾液在脫硫槽內(nèi)升溫至60 80°C，加入磷酸氫鈣，攪拌反應(yīng)30 60min后過濾除去硫酸鈣，將濾液送入pH調(diào)節(jié)槽；(5) pH精調(diào)向pH精調(diào)槽內(nèi)加入計量的氨氣或氨水，將pH值調(diào)整至7. 9 8. 0，待PH值穩(wěn)定后送入濃縮裝置；(6)濃縮結(jié)晶經(jīng)二次中和后的料漿在濃縮槽內(nèi)用蒸汽濃縮至料漿比重至1. 25 1.30，送入結(jié)晶槽內(nèi)冷卻至料漿溫度值40°C以下結(jié)晶，結(jié)晶后的料漿經(jīng)過濾分離，所得母液返回濃縮槽內(nèi)繼續(xù)濃縮結(jié)晶，將所得工業(yè)級磷酸二銨干燥、包裝。所述步驟(I)中磷酸為P2O5濃度在20-35 %的濕法稀磷酸；在中和時逸出的氨氣用稀磷酸洗滌吸收。所述步驟(3)中取樣分析合格的檢測方法為將黑色溶液過濾，并向濾液中滴加硫化銨，到溶液不再顯示黑色為止。所述步驟(4)中在加入磷酸氫鈣前需先取樣分析其中硫酸根含量，磷酸氫鈣的加入量為硫酸根物質(zhì)量的O. 85 1. O倍。所述步驟(6)中濃縮結(jié)晶時采用負壓濃縮，濃縮過程中逸出的氨氣用磷酸洗滌吸收，吸收后的料漿送至步驟(I)的中和槽內(nèi)。所述步驟(I)中的濾餅為農(nóng)用級磷銨，送至復合肥裝置生產(chǎn)能復合肥。所述步 驟(3)中的濾餅金屬渣經(jīng)收集以提取其中的有用金屬。根據(jù)氨化料漿的性質(zhì)，在料漿溶液的pH值在4. O 4. 5范圍內(nèi)，磷酸中的雜質(zhì)與氨和磷酸發(fā)生化學反應(yīng)可生成一系列不溶性的化合物，經(jīng)過濾便可除去磷酸中的雜質(zhì)，經(jīng)凈化除雜后二次中和及PH值的精調(diào)便得工業(yè)級磷酸二銨。在本發(fā)明所述的工業(yè)級磷酸二銨生產(chǎn)過程中發(fā)生了一系列化學反應(yīng)，其中主要為磷酸一銨和磷酸二銨的生成，化學反應(yīng)方程式為H3PO4 + NH3=NH4H2PO4H3PO4 + NH3= (NH4) 2ΗΡ04本發(fā)明的有益效果能耗和成本較低，生產(chǎn)過程污染小，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，有效去除了濕法磷酸中的金屬雜質(zhì)，并將磷酸根轉(zhuǎn)化為磷酸以便生成磷酸二銨，提高了工業(yè)級磷酸二銨的產(chǎn)品質(zhì)量。在中和凈化的基礎(chǔ)上采用硫化銨脫硫，能進一步除去濕法磷酸中的砷、鉛等重金屬及部分其他金屬陽離子，使得產(chǎn)品品質(zhì)更高。采用磷酸氫鈣，在除去雜質(zhì)的同時將磷酸氫鈣中的磷酸根轉(zhuǎn)化為磷酸，生成磷酸二銨，不僅不會引入雜質(zhì)還產(chǎn)生了很好的經(jīng)濟效益。所用磷酸全部為濕法磷酸，和熱法磷酸及凈化酸相比較，生產(chǎn)成本低，能耗少，環(huán)境污染小，具有很好社會及經(jīng)濟效益。在中和、加熱蒸發(fā)、冷卻結(jié)晶過程中，氨氣的逸出全部回收利用，沒有氨氣在生產(chǎn)過程中逸出，對人體和環(huán)境不會造成影響。工業(yè)級磷酸二銨生產(chǎn)過程中，中和后的濾渣可用于肥料級磷酸一銨生產(chǎn)，凈化渣用于提取金屬、母液返回結(jié)晶系統(tǒng)循環(huán)利用回收，無廢渣、廢液排放。附圖標記

圖1為本發(fā)明的工藝流程簡圖；圖2為本發(fā)明的設(shè)備流程圖；圖中1-中和槽，2-離心機，3-復合肥生產(chǎn)裝置，4-二次中和槽，5-凈化槽，6-脫硫槽，7-pH精調(diào)槽，8-濃縮槽，9-結(jié)晶槽，10-母液槽，11-干燥機，12-包裝機。
具體實施例方式為了加深對本發(fā)明的理解，下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步詳細的描述，但不構(gòu)成對本發(fā)明保護范圍的限定。圖1為本發(fā)明的工藝流程簡圖，圖2為本發(fā)明的設(shè)備流程圖。如圖1、圖2所示，本發(fā)明是先將濕法磷酸，氨氣或氨水輸入中和槽I中進行中和；中和所得物通過離心機2離心后將濾餅送至復合肥生產(chǎn)裝置3，并將濾液送至二次中和槽4內(nèi)與氨氣進行二次中和；二次中和所得料漿送至凈化槽5內(nèi)與硫化銨混合攪拌進行凈化反應(yīng)；凈化所得物用離心機2離心過濾分離濾餅金屬渣和濾液，并將濾液送至脫硫槽6內(nèi)與氫氧化鈣進行脫硫反應(yīng)；脫硫所得物在用離心機2分離硫酸鈣和濾液，并將濾液送至pH精調(diào)槽7與氨氣混合進行pH精調(diào)；在調(diào)整好PH值后在濃縮槽8內(nèi)進行濃縮，再送入結(jié)晶槽9內(nèi)結(jié)晶，接著通過離心機2進行離心分離，將得到的母液回收繼續(xù)濃縮處理，最后將所得濾餅(磷酸二銨)經(jīng)干燥機11干燥處理后送到包裝機12包裝即可。實施例1將P2O5濃度為25 %的濕法磷酸送入中和槽內(nèi)，在攪拌條件下向中和槽內(nèi)通入氨氣，當料漿的PH值在4. 3時停止通氨，料漿趁熱過濾，濾餅送至復合肥裝置生產(chǎn)肥料級磷酸一銨復合肥，濾液進入二次中和槽；在二次中和槽內(nèi)繼續(xù)通入氨氣中和，當料漿PH值達到
7.O時停止通氨，二次中和完畢送入凈化槽；在凈化槽中向二次中和料漿內(nèi)加入硫化銨攪拌反應(yīng)，經(jīng)檢測合格后，停止加入硫化銨，用離心機過濾分離，濾餅金屬渣用于提取金屬，濾液進入脫硫工序，脫硫槽內(nèi)的料漿取樣分析硫酸，向取樣分析硫酸根的濾液中加入磷酸氫鈣(磷酸氫鈣的加入量為硫酸根摩爾量的O. 9倍)在60°C攪拌反應(yīng)50min，過濾，硫酸鈣送入堆場處理，濾液送入PH精調(diào)槽內(nèi)通入氨氣調(diào)節(jié)料漿pH至8. 0，調(diào)好pH值的料漿送入閃蒸濃縮槽內(nèi)濃縮至比重達到1. 30，送入冷卻結(jié)晶槽內(nèi)結(jié)晶，離心分離，母液返回濃縮槽繼續(xù)濃縮結(jié)晶，濾餅即產(chǎn)品工業(yè)級磷酸二銨，在80°C以下干燥后得成品工業(yè)級磷酸二銨，經(jīng)分析各項指標均達到工業(yè)級磷酸二銨標準`。實施例2將P2O5濃度為30%的濕法磷酸送入中和槽內(nèi)，在攪拌條件下向中和槽內(nèi)加入質(zhì)量濃度為25%的氨水，當料漿的pH值在4. 5后停止加入氨水，料漿趁熱過濾，濾餅送至復合肥裝置生產(chǎn)肥料級磷酸一銨復合肥，濾液送入二次中和槽；在二次中和槽內(nèi)繼續(xù)加入氨水中和，當料漿PH值達到7.1時停止通氨，二次中和完畢送入凈化槽；在凈化槽中向二次中和料漿內(nèi)加入硫化銨攪拌反應(yīng)，經(jīng)檢測合格后，停止加入硫化銨，用離心機過濾分離，濾餅金屬渣用于提取金屬，濾液進入脫硫工序，脫硫槽內(nèi)的料漿取樣分析硫酸，向取樣分析硫酸根的濾液中加入磷酸氫鈣(磷酸氫鈣的加入量與硫酸根等摩爾量)在80°C攪拌反應(yīng)40min，過濾，硫酸鈣送入堆場處理，濾液送入PH精調(diào)槽內(nèi)通入氨氣調(diào)節(jié)料漿pH至7. 95，調(diào)好pH值的料漿送入閃蒸濃縮槽內(nèi)濃縮至比重達到1. 28，送入冷卻結(jié)晶槽內(nèi)結(jié)晶，離心分離，母液返回濃縮槽繼續(xù)濃縮結(jié)晶，濾餅即產(chǎn)品工業(yè)級磷酸二銨，在80°C以下干燥后得成品工業(yè)級磷酸二銨，經(jīng)分析各項指標均達到工業(yè)級磷酸二銨標準。
權(quán)利要求
1.一種用濕法磷酸生產(chǎn)工業(yè)級磷酸二銨的方法，在采用濕法磷酸為原料，與氨進行兩次中和反應(yīng)制得工業(yè)級磷酸二銨，其特征在于在制得工業(yè)級磷酸二銨的過程中用硫化銨對其進行凈化，再用磷酸氫鈣對其進行脫硫，接著調(diào)整PH值，進行濃縮、結(jié)晶、干燥、包裝；所述的生產(chǎn)流程為 (1)濕法磷酸與氨中和在攪拌狀態(tài)下向中和槽內(nèi)加入濕法磷酸，再加入氨氣或氨水，將溶液的PH值中和至4. 2 4. 5，趁熱將料漿過濾并除去濾餅，所得濾液為磷銨料漿； (2)二次中和將步驟(I)中除去濾餅后的濾液送入二次中和槽中，加入氨水或氨氣，中和至溶液的pH值為6. 8 7. 2，使料漿溶液基本呈中性； (3)加入硫化銨進行凈化將步驟(2)中所得中性料漿送入凈化槽內(nèi)，在攪拌狀態(tài)下加入硫化銨至溶液呈黑色，取樣分析合格后，離心過濾除去濾餅金屬渣，將濾液送入脫硫槽進一步作脫硫處理； (4)加入磷酸氫鈣進行脫硫?qū)⒉襟E(3)中經(jīng)凈化后的濾液在脫硫槽內(nèi)升溫至60 80°C，加入磷酸氫鈣，攪拌反應(yīng)30 60min后過濾除去硫酸鈣，將濾液送入pH調(diào)節(jié)槽； (5)pH精調(diào)向pH精調(diào)槽內(nèi)加入計量的氨氣或氨水，將pH值調(diào)整至7. 9 8. 0，待？!1值穩(wěn)定后送入濃縮裝置； (6)濃縮結(jié)晶經(jīng)二次中和后的料漿在濃縮槽內(nèi)用蒸汽濃縮至料漿比重至1.25 1.30，送入結(jié)晶槽內(nèi)冷卻至料漿溫度值40°C以下結(jié)晶，結(jié)晶后的料漿經(jīng)過濾分離，所得母液返回濃縮槽內(nèi)繼續(xù)濃縮結(jié)晶，將所得工業(yè)級磷酸二銨干燥、包裝。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用濕法磷酸生產(chǎn)工業(yè)級磷酸二銨的方法，其特征在于所述步驟(I)中磷酸為P2O5濃度在20-35%的濕法稀磷酸；在中和時逸出的氨氣用稀磷酸洗滌吸收。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用濕法磷酸生產(chǎn)工業(yè)級磷酸二銨的方法，其特征在于所述步驟(3)中取樣分析合格的檢測方法為將黑色溶液過濾，并向濾液中滴加硫化銨，到溶液不再顯示黑色為止。
4.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種用濕法磷酸生產(chǎn)工業(yè)級磷酸二銨的方法，其特征在于所述步驟(4)中在加入磷酸氫鈣前需先取樣分析其中硫酸根含量，磷酸氫鈣的加入量為硫酸根物質(zhì)量的O. 85 1. O倍。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用濕法磷酸生產(chǎn)工業(yè)級磷酸二銨的方法，其特征在于所述步驟(6)中濃縮結(jié)晶時采用負壓濃縮，濃縮過程中逸出的氨氣用磷酸洗滌吸收，吸收后的料漿送至步驟(I)的中和槽內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用濕法磷酸生產(chǎn)工業(yè)級磷酸二銨的方法，其特征在于所述步驟(I)中的濾餅為農(nóng)用級磷銨，送至復合肥裝置生產(chǎn)能復合肥。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用濕法磷酸生產(chǎn)工業(yè)級磷酸二銨的方法，其特征在于所述步驟(3)中的濾餅金屬渣經(jīng)收集以提取其中的有用金屬。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用濕法磷酸生產(chǎn)工業(yè)級磷酸二銨的方法，在采用濕法磷酸為原料，與氨進行兩次中和反應(yīng)制得工業(yè)級磷酸二銨，其特征在于在制得工業(yè)級磷酸二銨的過程中用硫化銨對其進行凈化，再用磷酸氫鈣對其進行脫硫，接著調(diào)整pH值，進行濃縮、結(jié)晶、干燥、包裝。本發(fā)明能耗和成本較低，生產(chǎn)過程污染小，有效去除了濕法磷酸中的金屬雜質(zhì)，提高了工業(yè)級磷酸二銨的產(chǎn)品質(zhì)量。
文檔編號C01B25/28GK103058157SQ20121056753
公開日2013年4月24日 申請日期2013年2月26日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月26日
發(fā)明者廖吉星, 朱飛武, 彭寶林, 潘禮富, 周勇, 鄭超, 宋同斌, 王先煒, 謝靜, 張麗, 韓朝應(yīng), 張強星 申請人:貴州開磷(集團)有限責任公司