專利名稱：一種利用磷酸繼沉淀鹽制備圓形顆粒鉀肥的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用磷酸繼沉淀鹽制備圓形顆粒鉀肥的方法。
背景技術(shù)：
化肥的生產(chǎn)和使用，經(jīng)過(guò)了從單質(zhì)肥料到復(fù)合肥料的發(fā)展階段，已開(kāi)始進(jìn)入到了 測(cè)土配方的施肥階段。測(cè)土配方施肥，是根據(jù)植物的營(yíng)養(yǎng)需求和土壤的肥力情況，施用合適 比例養(yǎng)分的肥料。目前工業(yè)化大批量生產(chǎn)的單質(zhì)肥料、復(fù)合肥料，因產(chǎn)品的品種數(shù)量有限， 很難較好地滿足測(cè)土配方施肥的需要。有一種稱之為摻混肥料的生產(chǎn)方法，即根據(jù)養(yǎng)分配 比要求，以各種不發(fā)生明顯化學(xué)反應(yīng)、顆粒度和圓度基本一致的氮、磷、鉀等固體基礎(chǔ)肥料 為原料，通過(guò)摻混的方法配制成養(yǎng)分分布均勻的肥料。這種肥料加工過(guò)程簡(jiǎn)單，裝置投資費(fèi) 用及加工費(fèi)用比較低，是一種非常適合于測(cè)土配方施肥的肥料品種。這種肥料在生產(chǎn)、儲(chǔ) 運(yùn)、使用時(shí)十分強(qiáng)調(diào)各種基礎(chǔ)肥料的顆粒尺寸、重度和圓度的基本一致、使不致發(fā)生摻混后 出現(xiàn)結(jié)塊粉碎和低吸濕點(diǎn)的現(xiàn)象。生產(chǎn)最適合于測(cè)土配方施肥需求的摻混肥料品種，目前所需要的氮肥、磷肥的圓 形顆粒單質(zhì)基礎(chǔ)肥料的造粒技術(shù)已經(jīng)非常成熟，但鉀的基礎(chǔ)肥料，國(guó)內(nèi)外目前普遍采用的 是擠壓造粒技術(shù)，該技術(shù)生產(chǎn)的顆粒鉀肥產(chǎn)品，是一種片狀不規(guī)則的顆粒(且單系列生產(chǎn) 裝置的生產(chǎn)能力較低，通常為1-5萬(wàn)噸/年)。目前市場(chǎng)中的摻混肥料所使用的鉀基礎(chǔ)肥料，由于普遍使用的是片狀不規(guī)則的顆 粒，在儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中容易離析分層，使養(yǎng)分差別較大(美國(guó)限制摻混肥料產(chǎn)品的銷售半徑應(yīng) 在60公里內(nèi))。為了克服摻混肥料生產(chǎn)中鉀的基礎(chǔ)肥料為片狀不規(guī)則顆粒的缺陷，近幾年 有利用轉(zhuǎn)鼓造粒機(jī)通過(guò)蒸汽將粉狀鉀鹽和黏土團(tuán)聚造粒的方法，這種方法一般需要較大量 的蒸汽和黏土，生產(chǎn)成本較高，有效成分鉀的含量較低，不適合大規(guī)模生產(chǎn)。也有通過(guò)添加 高分子粘結(jié)劑配置成水溶液將粉狀的鉀鹽進(jìn)行團(tuán)聚造粒的，同樣因粘結(jié)劑昂貴，造粒需用 蒸汽，且鉀鹽需要進(jìn)一步粉碎等工序，生產(chǎn)成本較高，難以實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。濕法磷酸用于生產(chǎn)肥料已有一百多年的歷史，生產(chǎn)工藝已經(jīng)非常成熟穩(wěn)定。但 在萃取磷酸的濃縮和存貯過(guò)程中，隨著溫度和時(shí)間的變化，會(huì)有大量的固相繼沉淀鹽產(chǎn)生 (主要是鐵鋁的復(fù)合鹽)，該繼沉淀鹽的粘性很大。目前，濕法磷酸生產(chǎn)肥料的企業(yè)，對(duì)磷酸 的繼沉淀鹽的處理方法，通常是采用自然沉降分離后，一是送回萃取或過(guò)濾工序再次進(jìn)行 洗滌過(guò)濾，這種方法會(huì)在一定程度上降低萃取及過(guò)濾裝置的能力，并影響過(guò)濾工序的洗滌 效率；二是與澄清的磷酸按比例配置成一定I32O5的濃度，用于生磷酸銨類肥料(例如MAP)， 這種方法會(huì)使產(chǎn)品中的P205%有所下降；三是定期清理磷酸貯槽，將固相的磷酸繼沉淀鹽 通過(guò)人工清理出來(lái)用于加工普鈣肥料等，這種方法需要耗費(fèi)大量的人力物力。因此，提供一種工藝合理并且生產(chǎn)成本低(以鉀鹽和濕法磷酸繼沉淀鹽為原料) 的圓形顆粒鉀基礎(chǔ)肥料的生產(chǎn)方法就成為該技術(shù)領(lǐng)域亟需解決的技術(shù)難題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種工藝合理并且生產(chǎn)成本低的圓形顆粒鉀肥的生產(chǎn)方法。本發(fā)明所提供的制備圓形顆粒鉀肥的方法，包括下述步驟(1)將濕法磷酸繼沉淀鹽料漿置于容器中，通過(guò)加入磷酸和/或水，調(diào)控其繼沉淀 鹽的固相質(zhì)含量為40-60% (以保持良好的流動(dòng)性)，同時(shí)控制所述繼沉淀鹽料漿中I32O5的 質(zhì)量濃度為30% -40%，得到磷酸繼沉淀鹽料漿A ；(2)在轉(zhuǎn)鼓造粒裝置中投入鉀鹽和氨化中和后的磷酸繼沉淀鹽料漿干物料作為底 料，使底料的循環(huán)流量達(dá)到裝置運(yùn)行時(shí)投入原料總質(zhì)量的3-5倍，起動(dòng)造粒返料循環(huán)系統(tǒng)， 并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)熱至底料溫度達(dá)到60-70°C ；所述氨化中和后的磷酸繼沉淀鹽料漿干物料是由磷酸繼沉淀鹽料漿A和氨按照 質(zhì)量比00-30) (1- 反應(yīng)得到的，所述底料中鉀鹽與氨化中和后的磷酸繼沉淀鹽料漿 干物料質(zhì)量比為(68-79) (21-32)；所述原料由下述質(zhì)量百分比為物質(zhì)組成20. 0-30. 0%所述磷酸繼沉淀鹽料漿A、 1.0-2. 0%的氨、以及68. 0-79. 0%的鉀鹽；(3)將所述原料中的磷酸繼沉淀鹽料漿A，通過(guò)料漿泵送入步驟( 中裝有底料的 轉(zhuǎn)鼓造粒裝置，經(jīng)噴頭噴灑在轉(zhuǎn)鼓造粒裝置中的返料床上，同時(shí)在所述返料床中通入所述 原料中的氨，對(duì)所述磷酸繼沉淀鹽料漿A進(jìn)行中和；或?qū)⑺鲈现械牧姿崂^沉淀鹽料漿A送入管式反應(yīng)器，同時(shí)在所述管式反應(yīng)器 中加入所述原料中的氨，對(duì)所述磷酸繼沉淀鹽料漿A進(jìn)行中和，再將中和后的料漿噴灑在 轉(zhuǎn)鼓造粒裝置的返料床上；(4)再向轉(zhuǎn)鼓造粒裝置中的返料循環(huán)系統(tǒng)投入所述原料中的鉀鹽，形成含水量 3-5%的半成品物料；(5)將步驟(4)所得的半成品物料進(jìn)行干燥，得到圓形顆粒鉀肥。上述方法制備得到的圓形顆粒鉀肥經(jīng)過(guò)篩分得到粒徑為2-4. 75mm的圓形顆粒鉀 肥。上述步驟中，所述原料總質(zhì)量、磷酸繼沉淀鹽料漿A的質(zhì)量、氨的質(zhì)量以及鉀鹽的質(zhì)量 均以干基計(jì)。其中，步驟( 和(4)中所述的鉀鹽均為氯化鉀或硫酸鉀；所述鉀鹽的純度以氧化 鉀計(jì)質(zhì)量含量大于>50%。步驟O)中所述底料配方為680-790kg/t的氯化鉀(干基，下同)或硫酸鉀；氨 化中和后的磷酸繼沉淀鹽料漿干物料210-320kg/t。使底料配方與制備產(chǎn)品時(shí)所需各原料 的配比一致，有利于快速生產(chǎn)出合格產(chǎn)品。步驟4)中半成品物料中的含水量可通過(guò)控制加入的繼沉淀鹽A的含水量、返料的 流量和干燥機(jī)的熱負(fù)荷來(lái)控制。步驟(5)中采用來(lái)自燃燒爐的溫度為350-450°C的熱氣對(duì)所述半成品物料進(jìn)行干 燥，干燥后產(chǎn)品的溫度為70-90°C。本發(fā)明所用的磷酸繼沉淀鹽料漿中磷酸繼沉淀鹽的主要成分為(Fe, AD3KH14(PO)8 · 4H20 ； (Na, K)2SiF6 ;CaS04 · 0. 5H20 ；AlH3 (PO4)2 · 2H20 ； CaSO4 · 2H20 ；NaxMgxAl2_x，(F, 0H)6 · H2O ； (Mg, Fe, Mn) SiF6H2O 等。本發(fā)明所制備的圓形顆粒鉀基礎(chǔ)肥料，既含有較高的K2O的主養(yǎng)分，也含有一定量P2O5和N，還含有一定量的Ca、Mg、Si等中微量植物營(yíng)養(yǎng)分元素；該產(chǎn)品根據(jù)植物和土壤肥 力情況，既可單獨(dú)施用，更可以與顆粒氮肥、顆粒磷肥或復(fù)合肥等摻混施用，可以最大限度 地滿足測(cè)土配方施肥對(duì)肥料品種的市場(chǎng)需求；本發(fā)明采用磷復(fù)肥企業(yè)濕法萃取磷酸在濃縮 和存貯過(guò)程中產(chǎn)生的磷酸繼沉淀鹽生產(chǎn)圓形顆粒鉀基礎(chǔ)肥料，可以解決目前磷復(fù)肥企業(yè)將 濕法磷酸繼沉淀鹽送回萃取過(guò)濾裝置，影響萃取過(guò)濾裝置的產(chǎn)能和洗滌率的問(wèn)題，或?qū)⒘?酸繼沉淀鹽用于生產(chǎn)磷酸銨類肥料，會(huì)降低產(chǎn)品養(yǎng)分的問(wèn)題。由于濕法磷酸的繼沉淀鹽料 漿粘性大的物理化學(xué)特性，使其在鉀鹽(特別是氯化鉀，多為砂性物質(zhì))造粒中發(fā)揮粘合劑 的作用，從而降低了生產(chǎn)成本。且該方法工藝合理易于實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)，可以產(chǎn)生 較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
具體實(shí)施例方式下面通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的方法進(jìn)行說(shuō)明，但本發(fā)明并不局限于此。下述實(shí)施例中所述實(shí)驗(yàn)方法，如無(wú)特殊說(shuō)明，均為常規(guī)方法；所述試劑和材料，如 無(wú)特殊說(shuō)明，均可從商業(yè)途徑獲得。下述實(shí)施例中所用的磷酸繼沉淀鹽是磷酸生產(chǎn)過(guò)程中 產(chǎn)生的副產(chǎn)物。下述實(shí)施例中所述“ ％，，均為“質(zhì)量百分含量”。實(shí)施例1、“2-13_40”含鉀為主的氯基圓形顆粒鉀基礎(chǔ)肥料的生產(chǎn)按磷酸繼沉淀鹽料漿(干基，下同)/合成氨/鉀鹽的比例=30 2 68，原料配 方為磷酸繼沉淀鹽料漿固含量為60%、含P205% 30.0(其中含H3PO4所占的P205% 18. 0 ； H2O % 30) :428. 57kg/t ；合成氨(HN3 % 99. 5 ；H2O % 0. 5) 18. 56kg/t ；氯化鉀:688. 42kg/ t(60% K2O, H2O % 1. 0)。生產(chǎn)步驟如下(1)在轉(zhuǎn)鼓造粒機(jī)中按68 32的質(zhì)量比投入氯化鉀(60% K2O)和經(jīng)氨化中和后 的磷酸繼沉淀鹽料漿干物料作為底料，底料的循環(huán)流量200-250t/h，達(dá)到要投入轉(zhuǎn)鼓造粒 裝置的原料總質(zhì)量的4-5倍，起動(dòng)造粒返料循環(huán)系統(tǒng)，并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)熱至底料溫度達(dá)到 60-70 0C ；(2)起動(dòng)磷酸繼沉淀鹽料漿泵，將磷酸繼沉淀鹽料漿，按21. 43t/h的流量送入轉(zhuǎn) 鼓造粒裝置，通過(guò)噴頭將料漿噴灑在返料床上，同時(shí)在返料床中的氨分布器通入0. 93t/h 的合成氨將磷酸繼沉淀鹽料漿進(jìn)行中和(或?qū)⒘姿崂^沉淀鹽料漿，按21. 43t/h的流量送入 管式反應(yīng)器，同時(shí)向管式反應(yīng)器加入0. 93t/h的合成氨將磷酸繼沉淀鹽料漿進(jìn)行中和，制 成反應(yīng)料漿之后噴灑在返料床上)，與此同時(shí)按原料配方在轉(zhuǎn)鼓造粒裝置的返料循環(huán)系統(tǒng) 按34. 42t/h的流量投入氯化鉀，在造粒機(jī)出口形成含水量為3-4%的半成品物料；(3)半成品物料經(jīng)干燥(干燥機(jī)來(lái)自燃燒爐的熱氣溫度為400-450°C，干燥后產(chǎn)品 的溫度為70-90°C，物料在干燥機(jī)內(nèi)的停留時(shí)間為50分鐘)；篩分(上下層篩網(wǎng)的孔徑分 別為4. 75和2. OOmm)；冷卻(產(chǎn)品冷卻后為40_50°C，產(chǎn)品在冷卻機(jī)內(nèi)的停留時(shí)間為20分 鐘)，即得到粒徑為2-4. 75mm的含鉀為主的圓形顆?；A(chǔ)肥料的產(chǎn)品。按此原料配方生產(chǎn)的產(chǎn)品規(guī)格為(2-13-40) :N% = 1. 52 ；P2O5% = 12. 86 ；K20% = 41. 30 ；Η20%= 2. 0 ；粒度 0-4. 75mm% )彡 90 ；顆粒強(qiáng)度彡 20No實(shí)施例2、“1-10_40”含鉀為主的硫基圓形顆粒鉀基礎(chǔ)肥料的生產(chǎn)按磷酸繼沉淀鹽料漿(干基，下同)合成氨鉀鹽=20 1 79的比例，原料配方為磷酸繼沉淀鹽料漿固含量為40%、含Ρ205%40·0(其中含H3PO4所占的Ρ205%20·0 ； H2O % 25) :266. 67kg/t ；合成氨(HN3 % 99. 5 ；H2O % 0. 5) 12. 83kg/t ；硫酸鉀795. 18kg/ t(50% K2O, H2O % 1. 0)。生產(chǎn)步驟如下(1)在轉(zhuǎn)鼓造粒機(jī)中按79 21的質(zhì)量比投入硫酸鉀(50% K2O)和經(jīng)氮化中和 后的磷酸繼沉淀鹽料漿干物料的底料，底料的循環(huán)流量200-250t/h，達(dá)到要投入轉(zhuǎn)鼓造粒 裝置的原料總質(zhì)量的4-5倍，起動(dòng)造粒返料循環(huán)系統(tǒng)，并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)熱至底料溫度達(dá)到 60-70 0C ；(2)、起動(dòng)磷酸繼沉淀鹽料漿泵，將磷酸繼沉淀鹽料漿，按13. 334t/h的流量送入 轉(zhuǎn)鼓造粒裝置，通過(guò)噴頭將料漿噴灑在返料床上，同時(shí)在返料床中的氨分布器通入0. 642t/ h的合成氨將磷酸繼沉淀鹽料漿進(jìn)行中和(或?qū)⒘姿崂^沉淀鹽料漿，按沈.667t/h的流量送 入管式反應(yīng)器，同時(shí)向管式反應(yīng)器加入0. 642t/h的合成氨將磷酸繼沉淀鹽料漿進(jìn)行中和， 制成反應(yīng)料漿之后噴灑在返料床上)，與此同時(shí)按原料配方在轉(zhuǎn)鼓造粒裝置的返料循環(huán)系 統(tǒng)按39. 76t/h的流量投入硫酸鉀，在造粒機(jī)出口形成含水量為3-4%的半成品物料；(3)半成品物料經(jīng)干燥(干燥機(jī)來(lái)自燃燒爐的熱氣溫度為400-450°C，干燥后產(chǎn)品 的溫度為70-90°C，物料在干燥機(jī)內(nèi)的停留時(shí)間為50分鐘)；篩分(上下層篩網(wǎng)的孔徑分 別為4. 75和2. OOmm)；冷卻(產(chǎn)品冷卻后為40_50°C，產(chǎn)品在冷卻機(jī)內(nèi)的停留時(shí)間為20分 鐘)，即得到粒徑為2-4. 75mm的含鉀為主的圓形顆粒基礎(chǔ)肥料的產(chǎn)品。按此原料配方生產(chǎn)的產(chǎn)品規(guī)格為(1-10-40) :N% = 1. 05 ；P2O5% = 10. 67 ；K20% = 39. 76 ；Η20%= 1. 50 ；粒度 75mm% )彡 90 ；顆粒強(qiáng)度彡 25N0上述實(shí)施例制備的圓形顆粒鉀基礎(chǔ)肥料的突出優(yōu)點(diǎn)是①產(chǎn)品中含有較高的K20( ^40%),同時(shí)含有一定量的P2O5和N的無(wú)機(jī)養(yǎng)分外， 根據(jù)土壤的肥力情況，可單獨(dú)施用，是一種高效的含鉀為主的基礎(chǔ)肥料。②產(chǎn)品用作摻混肥的基礎(chǔ)肥料，與目前國(guó)內(nèi)外普遍用作摻混肥料的片狀顆粒鉀肥 比較，產(chǎn)品為圓形顆粒，可克服摻混肥料易產(chǎn)生離析分層影響產(chǎn)品質(zhì)量的缺陷。③本產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝技術(shù)，與目前國(guó)內(nèi)外普遍是采用擠壓造粒生產(chǎn)片狀鉀的基礎(chǔ) 肥較比較(單系列裝置規(guī)模為1-5萬(wàn)噸/年)，生產(chǎn)裝置可實(shí)現(xiàn)大型化(> 30萬(wàn)噸/年)， 可以產(chǎn)生較好的規(guī)模效益。
權(quán)利要求
1.一種制備圓形顆粒鉀肥的方法，包括下述步驟(1)將濕法磷酸繼沉淀鹽料漿置于容器中，通過(guò)加入磷酸和/或水，調(diào)控其繼沉淀鹽的 固相質(zhì)含量為40-60%，同時(shí)控制所述繼沉淀鹽料漿中P2O5的質(zhì)量濃度為30% -40%，得到 磷酸繼沉淀鹽料漿A ；(2)在轉(zhuǎn)鼓造粒裝置中投入鉀鹽和氨化中和后的磷酸繼沉淀鹽料漿干物料作為底料， 使底料的循環(huán)流量達(dá)到裝置運(yùn)行時(shí)投入原料總質(zhì)量的3-5倍，起動(dòng)造粒返料循環(huán)系統(tǒng)，并 對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)熱至底料溫度達(dá)到60-70°C ；所述氨化中和后的磷酸繼沉淀鹽料漿干物料是由磷酸繼沉淀鹽料漿A和氨按照質(zhì)量 比Q0-30) (1-2)反應(yīng)得到的，所述底料中鉀鹽與氨化中和后的磷酸繼沉淀鹽料漿干物 料質(zhì)量比為(68-79) (21-32)；所述原料由下述質(zhì)量百分比為物質(zhì)組成20. 0-30.0%所述磷酸繼沉淀鹽料漿A、 1.0-2. 0%的氨、以及68. 0-79. 0%的鉀鹽；(3)將所述原料中的磷酸繼沉淀鹽料漿A，通過(guò)料漿泵送入步驟( 中裝有底料的轉(zhuǎn)鼓 造粒裝置，經(jīng)噴頭噴灑在轉(zhuǎn)鼓造粒裝置中的返料床上，同時(shí)在所述返料床中通入所述原料 中的氨，對(duì)所述磷酸繼沉淀鹽料漿A進(jìn)行中和；或?qū)⑺鲈现械牧姿崂^沉淀鹽料漿A送入管式反應(yīng)器，同時(shí)在所述管式反應(yīng)器中加 入所述原料中的氨，對(duì)所述磷酸繼沉淀鹽料漿A進(jìn)行中和，再將中和后的料漿噴灑在轉(zhuǎn)鼓 造粒裝置的返料床上；(4)再向轉(zhuǎn)鼓造粒裝置中的返料循環(huán)系統(tǒng)投入所述原料中的鉀鹽，形成含水量3-5% 的半成品物料；(5)將步驟(4)所得的半成品物料進(jìn)行干燥，得到圓形顆粒鉀肥；上述步驟中，所述原料總質(zhì)量、磷酸繼沉淀鹽料漿A的質(zhì)量、氨的質(zhì)量以及鉀鹽的質(zhì)量 均以干基計(jì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟( 和中所述鉀鹽為氯化鉀或 硫酸鉀；所述鉀鹽的純度以氧化鉀計(jì)質(zhì)量含量大于> 50%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟(5)中采用來(lái)自燃燒爐的溫度為 350-4500C的熱氣對(duì)所述半成品物料進(jìn)行干燥，干燥后產(chǎn)品的溫度為70-90°C。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述圓形顆粒鉀肥的粒徑為2-4.75mm。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種制備圓形顆粒鉀肥的方法。該方法包括下述步驟(1)將濕法磷酸繼沉淀鹽料漿置于容器中，通過(guò)加入磷酸和/或水，調(diào)控其繼沉淀鹽的固相質(zhì)含量為40-60％，同時(shí)控制所述繼沉淀鹽料漿中P2O5的質(zhì)量濃度為30％-40％，得到磷酸繼沉淀鹽料漿A；(2)將占原料總質(zhì)量20.0-30.0％的磷酸繼沉淀鹽料漿A噴灑在轉(zhuǎn)鼓造粒裝置中的返料床上，同時(shí)通入占原料總質(zhì)量1.0-2.0％的氨，對(duì)磷酸繼沉淀鹽料漿A進(jìn)行中和；再向轉(zhuǎn)鼓造粒裝置中的返料循環(huán)系統(tǒng)投入占原料總質(zhì)量68.0-79.0％的鉀鹽，進(jìn)行造粒；(3)對(duì)顆粒進(jìn)行干燥、篩分、冷卻得到合格產(chǎn)品。本發(fā)明的方法工藝合理、生產(chǎn)成本低且易于實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)，可以產(chǎn)生較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
文檔編號(hào)C05D1/00GK102070358SQ201010548138
公開(kāi)日2011年5月25日 申請(qǐng)日期2010年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月17日
發(fā)明者宋安新, 梁紅江, 賁艷英, 鄭秀興 申請(qǐng)人:中國(guó)海洋石油總公司, 中國(guó)-阿拉伯化肥有限公司, 中海石油化學(xué)股份有限公司