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。無需結(jié)晶、過濾工序，且尾氣粉塵對環(huán)境的影響極小，具有很好的經(jīng)濟效益。
【專利說明】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。【背景技術(shù)】
[0002]當前我國磷化工行業(yè)肥料傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)能嚴重過剩，結(jié)構(gòu)不合理，提升產(chǎn)品技術(shù)含量和產(chǎn)品價值，是磷化工產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的方向。同時，水肥一體化技術(shù)已被公認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發(fā)展良機。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，市場需求十分廣闊。同時，純度在65%-72%的全水溶性磷酸一銨在阻燃級市場也有廣闊的應(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)脫硫后與氨進行中和反應(yīng)生成磷酸一銨料漿，經(jīng)過濾(或壓濾)除去部分鐵、鋁、鎂、氟等雜質(zhì)后濃縮到一定比重，再進行冷卻結(jié)晶、分離、干燥制得工業(yè)級磷酸一銨。該方法主要存在以下缺陷:①工藝流程長，有冷卻結(jié)晶過程，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)過程中產(chǎn)生大量的濾渣和母液處理工序復(fù)雜，對環(huán)境污染較大，產(chǎn)品附加值低。④工人勞動強度相對較大。⑤設(shè)備生產(chǎn)能力容易達到瓶頸，規(guī)模小，不能滿足市場需求。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、過濾、壓濾或其結(jié)合)能夠使其很好的分離開來，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)有工藝中通常認為水溶性滴灌級化肥應(yīng)當是由結(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)時間長的不足。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。為滴灌級化肥生產(chǎn)提出了一種全新解決方案，降低了滴灌級化肥的生產(chǎn)成本，對于推廣滴灌施肥具體重大意義。
[0010]進一步，所述濕法磷酸，滿足以下技術(shù)指標=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=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]進一步，所述濕法磷酸與氣氨中和反應(yīng)，反應(yīng)終點料漿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，同時磷酸中鐵、鎂、鋁雜質(zhì)進入到固相成份中，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]進一步，所述液固分離是沉降分離、過濾分離、壓濾分離或其結(jié)合。優(yōu)先固液分離方法為:先沉降分離，再對沉降分離得到的稠漿壓濾處理。
[0014]進一步，所述壓濾分離使用全自動立式壓濾機或隔膜壓濾機進行壓濾。全自動壓濾機自動化程度高，壓濾過程穩(wěn)定性好，可以有效保證各批次壓濾的液固分離比穩(wěn)定，減少工人的勞動強度，減少因人工原因造成的產(chǎn)品質(zhì)量波動。隔膜式壓濾機在單位面積處理能力、降低濾餅水分、對處理物料的性質(zhì)具有極強的適應(yīng)能力。所以可以選用全自動立式壓濾機或隔膜壓濾機。
[0015]進一步，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)濃縮則濾液流動性變得極差，轉(zhuǎn)移過程會變得極為困難。如果濃縮過程不達到此濃度范圍，則濾液中水分含量過大，干燥耗能增加。綜合，濃縮過程和干燥過程的能耗比例，取舍后，選擇料漿濃縮至1.36~1.45g/cm3時，就應(yīng)當轉(zhuǎn)入干燥流程了。
[0017]進一步，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，且對于濃度1.36~1.45g/cm3的磷酸一銨料漿干燥過程能耗比例最優(yōu)。
[0018]進一步，干燥過程產(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強度，既回收了產(chǎn)品，又解決了尾氣粉塵對環(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。在過濾分離后，雜質(zhì)被很好的分離開來，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)過程中的冷卻結(jié)晶、結(jié)晶分離，簡化了工藝，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)點在于節(jié)能降耗，采用濕法磷酸生產(chǎn)的磷酸一銨清液進行高效沉降、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，即磷酸銨料漿過濾，濾液濃縮、結(jié)晶、過濾以及振動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，電耗、熱能為傳統(tǒng)方式的50%，同時，工藝特性能實現(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。本技術(shù)的研究成功對發(fā)展全水溶性磷酸一銨具有重大的推動作用，對行業(yè)發(fā)展具有深遠意義。
【專利附圖】

【附圖說明】:
[0021]圖1-本發(fā)明的一個實施例的流程示意圖。
【具體實施方式】
[0022]本發(fā)明中的部分技術(shù)術(shù)語解釋如下:濕法磷酸，是指濕法生產(chǎn)磷酸，是用無機酸分解磷礦粉，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機酸的不同可分為硫酸法、硝酸法、鹽酸法等。本發(fā)明中未特別說明的百分比均為重量百分比。
[0023]下面結(jié)合試驗例及【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步的詳細描述。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施例，凡基于本
【發(fā)明內(nèi)容】
所實現(xiàn)的技術(shù)均屬于本發(fā)明的范圍。
[0024]實施例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)與氣氨進行中和反應(yīng)，反應(yīng)完成后中和料漿終點PH=4.0，壓濾機對中和料漿進行液固分離，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)。對中和料漿壓濾的濾液進行濃縮，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)與氣氨進行中和反應(yīng)，反應(yīng)完成后中和料漿終點PH=4.2。采用先沉降分離，后壓濾處理的方法進行固液分離，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)。對中和料漿壓濾的濾液進行濃縮，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)與氣氨進行中和反應(yīng)，反應(yīng)完成后中和料漿終點PH=3.8。采用先沉降分離，后壓濾處理的方法進行固液分離，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)。對中和料漿壓濾的濾液進行濃縮，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=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進行分離，所述壓濾機為全自動立式壓濾機或隔膜壓濾機。
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，干燥過程產(chǎn)生的尾氣采用布袋收塵器處.理。
【文檔編號】C05B7/00GK103466579SQ201310396218
【公開日】2013年12月25日 申請日期: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 申請人:四川宏達股份有限公司