專利名稱：富過(guò)磷酸鈣生產(chǎn)技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于磷肥生產(chǎn)技術(shù)。
富過(guò)磷酸鈣實(shí)質(zhì)上是普通過(guò)磷酸鈣的混合物，通常是通過(guò)磷礦石與硫酸-磷酸混合物的酸化作用而制得。它包括P2O5含量為22～44%之間的任何品級(jí)通常生產(chǎn)的品級(jí)范圍25%～35%的P2O5，工藝和設(shè)備與普鈣大致相同(1953“Enriched and Concent-rated Superphoshate”，Ind.Eng.Chemg.，45(3)681～690.)。
富過(guò)磷酸鈣比普鈣提供了更豐富的P2O5，比重鈣提供了更豐富的硫肥(CaSO4·nH2O)，它的一個(gè)特點(diǎn)是將濃硫酸(93%或98%H2SO4)與稀磷酸(30%P2O5)混合可得濃度適當(dāng)?shù)幕旌纤幔瑥亩恍鑼?duì)磷酸進(jìn)行濃縮。
富鈣的生產(chǎn)方法已有公開(kāi)。如蘇聯(lián)專利SU343969，減少磷酸用量加大磷礦粉用量生產(chǎn)雙料過(guò)磷酸鈣，此法，要升高磷酸濃度才能達(dá)到富鈣對(duì)磷的P2O5要求，在硫，磷混酸與磷礦粉混合固化時(shí)可能呈物理性狀稀溏，物料不能為粉狀，采用圓盤(pán)或轉(zhuǎn)鼓造粒均不易生產(chǎn)，所以下步需在流化床上用熱空氣干燥造粒，或是料漿噴霧干燥造粒處理，需要增加干燥設(shè)備及干燥所需的熱源等附屬設(shè)備，如必需的收塵設(shè)備，因而提高了生產(chǎn)成本，增加了投入費(fèi)用。
另外，各個(gè)地區(qū)的礦還因其化學(xué)組成各異而不能套用相同的生產(chǎn)工藝，有的磷礦因雜質(zhì)含量和其他因素，不能直接用于制取磷肥，而必須對(duì)低品位的磷礦石進(jìn)行處理。如四川省金河馬鞭磷礦，其含量為
其生產(chǎn)工藝，因其中倍半氧化物與P2O5之比高達(dá)26.52%，工藝過(guò)程將增加萃取磷酸的濃縮設(shè)備，才能達(dá)到富過(guò)磷酸鈣磷酸29±1%P2O5的要求，因而整個(gè)工藝流程加長(zhǎng)，生產(chǎn)費(fèi)用較高，操作控制困難。
本發(fā)明提供一種富鈣的生產(chǎn)技術(shù)，它具有工藝流程短，生產(chǎn)設(shè)備少，投資省見(jiàn)效快的特點(diǎn)。
本發(fā)明的目的通過(guò)以下描述施達(dá)到用本地昆陽(yáng)磷礦的磷礦粉，昆陽(yáng)礦萃取的二水物法磷酸與工業(yè)硫酸混合后，得到濃度64～70%的混酸，將硫、磷混酸溫度控制冷卻到70～80℃，然后與90%過(guò)100～150目的磷礦石按比例加入混合，在混合器中攪拌反應(yīng)3～15分鐘，攪拌強(qiáng)度14米/分，待均勻混合后，物料進(jìn)入回轉(zhuǎn)化成室固化30～60分鐘，也可用皮帶化成，從化成室中出來(lái)的富鈣溫度下降至60℃，經(jīng)切削器切削成片狀鮮鈣，然后輸送到倉(cāng)庫(kù)堆存、熟化，熟化過(guò)程約需8～12天，時(shí)間取決于原料的種類和性質(zhì)，熟化期間，室溫控制在50℃左右，室內(nèi)相對(duì)濕度控制在85～94%之間，待取樣分析半成品中的游離酸(以P2O5計(jì))下降至5～6%，有效P2O5、水份等指標(biāo)符合要求時(shí)，整個(gè)熟化過(guò)程即告結(jié)束。倉(cāng)庫(kù)出來(lái)的成品為粉狀富鈣，不需碾磨即可直接出售，也可進(jìn)一步加工制成粒狀，粉肥造粒前視游離酸含量加少許鈣鎂磷肥作為中合劑，調(diào)整游離酸含量，以確保粒狀富過(guò)磷鈣質(zhì)量。
本發(fā)明的生產(chǎn)方法，在生產(chǎn)過(guò)程中生產(chǎn)的含氟氣體經(jīng)收氟系統(tǒng)凈化回收后排入大氣，并且生產(chǎn)過(guò)程中溫度均不太高，低于100℃。由于濕度控制得當(dāng)，不需要裝除塵設(shè)備。
本發(fā)明下面將通過(guò)實(shí)施例詳述生產(chǎn)用混酸與磷礦粉比例的確定。
(一)試驗(yàn)原料1、磷礦粉-昆明滇池地區(qū)磷礦石加工的礦粉。
1＃磷礦粉昆陽(yáng)磷肥廠提供化學(xué)組成如下表一
2＃磷礦粉?？谥袨┎料磸S磷精礦加工的磷礦粉化學(xué)組成如下
表二
2、萃取磷酸-云南磷肥廠提供化學(xué)組成如下表三
3、硫酸-安寧硫酸廠提供H2SO4濃度 98.38%(二)操作方法及程序用云南磷肥廠提供的P2O5含量27.02%稀磷酸，加入少量的P2O5為50.27%的濃縮磷酸，配制成含P2O530%的稀磷酸，再以98.38%硫酸按一定比例進(jìn)行混合，硫、磷混合酸溫度控制在70℃。然后按確定的酸礦比例，經(jīng)計(jì)量后先將硫磷混合酸倒入固定好的大鐵鍋內(nèi)，再將磷礦粉一次加入。人工攪拌，攪拌時(shí)間1～2min，攪拌需使物料均勻混合。待物料在大鍋內(nèi)自然化成，固化后物料溫度下降至60℃左右，化成階段即告完成。鮮鈣經(jīng)稱量，并取樣分析有效P2O5、水份、游離酸和氟含量等指標(biāo)。鮮鈣迅速移入恒溫增濕室進(jìn)行模擬化，室溫控制在50℃左右，室內(nèi)相對(duì)濕度控制在85～94%之間。熟化過(guò)程參照過(guò)磷酸鈣生產(chǎn)的熟化過(guò)程，前期熟化過(guò)程為72小時(shí)，后期熟化過(guò)程5～8天，待取樣分析半成品中的游離酸(以P2O5計(jì))下降至5～6%，有效P2O5水份等指標(biāo)符合要求時(shí)，整個(gè)熟化過(guò)程即告結(jié)束。
合格的半成品富過(guò)磷酸鈣除粉肥外，還可進(jìn)行造粒加工(參照重過(guò)磷酸鈣造粒方法)，粉肥造粒前視游離酸含量加少許鈣鎂磷肥作為中合劑，調(diào)整游離酸含量，以確保粒狀富過(guò)磷酸鈣質(zhì)量指標(biāo)符合要求。
(三)條件試驗(yàn)1、富過(guò)磷酸鈣生產(chǎn)用酸礦比例的確定(1)、理論用酸量的計(jì)算磷礦粉與硫酸的化學(xué)反應(yīng)式
而硫酸與磷礦粉第一階段反應(yīng)式為
磷酸繼續(xù)與磷礦粉反應(yīng)，其反應(yīng)式為
磷礦粉中R2O3和MgO與硫酸和磷酸的反應(yīng)式
由反應(yīng)式(4)、(5)、(6)、(7)可看出R2O3生成硫酸鹽還是生成磷酸鹽，耗硫酸的量的相差三倍，根據(jù)我省普鈣的實(shí)際生產(chǎn)的耗酸量更接近于生成磷酸鹽的耗酸理論用量，故理論用酸量按R2O3生成磷酸鹽計(jì)。
硫酸與磷礦反應(yīng)的理論用量為
P2O5%含量X1.61耗酸單位+CO2%含量×2.23耗酸單位+Fe2O3%含量×0.614耗酸單位+Al2O3%含量×0.96耗酸單位1＃磷礦粉每單位耗硫酸量＝0.5822＃磷礦粉每單位耗硫酸量＝0.614可以看出2＃磷礦粉雖P2O5含量低，由于CO2含量較高，故硫酸用量大。
磷酸與磷礦粉反應(yīng)的理論用量為CaO%含量×3.5耗酸單位+MgO%含量×4.68耗酸單位+Fe2O3%含量×1.23耗酸單位+Al2O3%含量×1.92耗酸單位-P2O5含量×196/1421＃磷礦粉每單位耗酸量＝1.1952＃磷礦粉每單位耗酸量＝1.334可以看出2＃磷礦粉層P2O5含量低，由于CaO含量偏高，故磷酸用量大。
(2)、酸礦比例的確定磷礦粉與硫酸反應(yīng)選擇100%理論用硫酸量即1＃磷礦粉∶硫酸＝1∶0.5822＃磷礦粉∶硫酸＝1∶0.614例用98.38%H2SO4和H2PO4，配制66.83%濃度的混合酸1Kg。
設(shè)磷酸需要量為X，硫酸需要量為Y
(X·0.4155+Y·0.9838)/(X+Y) ＝0.6683 (1)(1-Y)·0.4155+0.9838Y＝0.6683 (2)解方程(1)和(2)得Y＝0.4448 (Kg)X＝0.5552 (Kg)G求1Kg濃度為66.83%混合硫磷酸所需要的1＃磷礦粉量設(shè)硫酸部份需要的磷礦粉理論量為a(Kg)硫酸部份需要的磷礦粉理論量為b(Kg)則a＝ (0.4448+0.9838)/0.582 ＝0.7518 (kg)b＝ (0.5552×0.4155)/1.195 ＝0.1930 (kg)即1kg濃度為66.83%硫磷混合酸，需要加入的1＃磷礦粉理論量為a+b＝0.9448 (kg)2、硫酸磷酸混合酸與物料固化時(shí)間試驗(yàn)比較兩種不同品位的磷礦粉與不同濃度的硫磷混合酸、磷礦粉過(guò)量系數(shù)變化等，對(duì)反應(yīng)物料固化時(shí)間的響，結(jié)果見(jiàn)表四。
權(quán)利要求
1.一種生產(chǎn)富過(guò)磷酸鈣磷肥的技術(shù)，是用磷酸和工業(yè)硫酸混合后分解磷礦粉，經(jīng)化成、堆存、熟化后制得，其特征在于磷、硫混酸濃度64～70%，待冷卻到70～80℃與90%過(guò)100～150目的磷礦粉按比例混合，混合均勻后進(jìn)入回轉(zhuǎn)化成室固化30～60分鐘，從化成室出來(lái)后輸送到倉(cāng)庫(kù)堆存、熟化，熟化過(guò)程需8～12天。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)技術(shù)，其特征在于混合攪拌后也可用皮帶化成固化，固化時(shí)間45分鐘。
全文摘要
本發(fā)明屬于磷肥的生產(chǎn)技術(shù)。是用磷酸、硫酸混合成濃度為64～70％的混酸，然后與磷礦粉按一定比例，再經(jīng)一定時(shí)間的固化、堆存、熟化制得。本發(fā)明生產(chǎn)控制過(guò)程簡(jiǎn)便穩(wěn)定，生產(chǎn)設(shè)備可靠，具有投資省、見(jiàn)效快的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)C05B1/02GK1069718SQ92109010
公開(kāi)日1993年3月10日 申請(qǐng)日期1992年7月27日 優(yōu)先權(quán)日1992年7月27日
發(fā)明者項(xiàng)耀明, 張照, 朱英杰, 李仁琇, 于立新, 毛朗, 余少羚 申請(qǐng)人:云南省磷業(yè)公司