專利名稱：氯化銨循環(huán)法制磷肥及純堿工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種氯化銨循環(huán)法制磷肥及純堿工藝，涉及磷肥及純堿的制備，屬無機(jī)化學(xué)工業(yè)領(lǐng)域。
現(xiàn)有的磷肥生產(chǎn)工藝為熱法磷工藝，如鈣鎂磷肥、脫氟磷肥、熱法磷酸等的生產(chǎn)，均需使用含有Ca5(PO4)3F并折合全磷含量(Tp2o5)≥25％的高、中品位磷礦石，且需≥1350℃的高溫才能制成，而全磷含量(Tp2o5)≤20％的低品位磷礦石根本無法使用，成為礦山廢渣。
現(xiàn)有的純堿生產(chǎn)工藝，國(guó)內(nèi)外基本上采用氨堿法(蘇維爾法)和聯(lián)堿法(侯氏制堿法)二種。由于氨堿法對(duì)食鹽的利用率不高，一般為75％，且食鹽中氯離子完全未能利用，生產(chǎn)過程中要排放大量含食鹽的氯化鈣廢液，所以，國(guó)內(nèi)已基本上不采用此法。而聯(lián)堿法盡管食鹽利用率高，氯離子可用于生產(chǎn)NH4Cl，基本上已無三廢排放，但其不足之處是必須有一個(gè)相應(yīng)規(guī)模的合成氨工廠與之配套，以提供所需的氨氣(NH3)。
本發(fā)明的目的在于提供一種利用低品位磷礦石為原料生產(chǎn)磷肥和純堿的工藝，降低生產(chǎn)成本。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的將1份全磷含量為16～20％的低品位磷礦石和0.1～0.5份的CaO粉碎后與0.2～1份NH4Cl混勻，加至加熱設(shè)備中，在750～950℃下煅燒5～40分鐘，制得的熟料為枸溶性磷肥產(chǎn)品，煅燒時(shí)產(chǎn)生的NH3氣、CO2可與NaCl反應(yīng)生產(chǎn)純堿，其副產(chǎn)品NH4Cl可返回與磷礦石和CaO反應(yīng)而循環(huán)使用。
上述方案中，煅燒后的熟料可經(jīng)水洗、過濾，濾餅經(jīng)干燥后得枸溶性磷肥產(chǎn)品，濾液經(jīng)熬制得無水CaCl2。
上述方案中，制純堿為現(xiàn)有技術(shù)，即以NH3、CO2在吸收器中經(jīng)水吸收制得NH4HCO3料漿，過濾得NH4HCO3濾餅，以每份NH4HCO3與0.7～1份精食鹽(NaCl)、4～6份NH4Cl清母液或水在30～40℃下反應(yīng)1～3小時(shí)，制得NaHCO3沉淀和NH4Cl溶液，經(jīng)過濾分離，濾餅為NaHCO3，經(jīng)500～800℃煅燒0.5～2小時(shí)，得純堿產(chǎn)品；煅燒中分解出的CO2可返回吸收器中與NH3反應(yīng)；濾液中含有的NH4Cl經(jīng)冷析結(jié)晶制得NH4Cl料漿，再過濾得到NH4Cl晶體，可返回與低品位磷礦石和CaO反應(yīng)，而濾液經(jīng)沉降得到NH4Cl清母液可返回用作NH4HCO3與NaCl反應(yīng)的介質(zhì)。
上述技術(shù)方案中，磷礦石中Ca5(PO4)3F的分解反應(yīng)，主要基于CaCl2在高溫下的部分分解(《無機(jī)鹽工藝學(xué)》、ME波任等著，化學(xué)工業(yè)出版社1982年9月出版；《純化學(xué)試劑》、卡爾維金著，高等教育出版社1957年1月出版)，使配料發(fā)生酸解反應(yīng)……(1)……(2)……(3)磷酸同磷礦反應(yīng)，制得磷酸的鈣鹽，在高溫下最終可生成可溶于檸檬酸溶液(枸溶)的偏磷酸鈣、焦磷酸鈣、磷酸鈣等。
NH4Cl在較高溫度下可升華形成NH4Cl細(xì)微粒子的煙霧，在有水的存在下，也可部分發(fā)生下列反應(yīng)……(4)，然后酸解磷礦。
磷礦在煅燒時(shí)，所含的SiO2與CaO反應(yīng)生成CaSiO3，形成非晶態(tài)物質(zhì)，從而使產(chǎn)品枸溶。
磷礦經(jīng)NH4Cl處理，能得到枸溶性磷肥，應(yīng)當(dāng)是上述反應(yīng)或更多的化學(xué)反應(yīng)的綜合結(jié)果。
而純堿的生產(chǎn)基于下述反應(yīng)………(5)
………(6)本發(fā)明與聯(lián)堿法制純堿工藝相比，除具有其同樣的優(yōu)點(diǎn)外，省去了配套的合成氨工廠，減少了投資，減少了設(shè)備及人員，因而降低了產(chǎn)品成本，且可聯(lián)產(chǎn)磷肥，副產(chǎn)CaCl2。
與現(xiàn)有的磷肥生產(chǎn)工藝相比，本發(fā)明可采用含全磷≥17％的低品位磷礦，而這種磷礦石目前國(guó)內(nèi)礦山均視其為廢物而拋棄。此外，采用本發(fā)明制得的磷肥比用高、中品位磷礦石制得的產(chǎn)品質(zhì)量還高。采用含全磷17％～22.25％的磷礦石，就可制得含有效磷13.70％～17.75％的磷，且僅需中等溫度加工。
圖一為本發(fā)明的工藝流程示意圖。
下面為本發(fā)明的實(shí)施例，其中磷礦石全磷含量(Tp2o5)為16.95％～25.38％，生石灰為鋼鐵廠轉(zhuǎn)爐堿性渣，含CaO約為95％，氯化銨的純度為≥98.5％。
實(shí)施例一磷礦石粉(Tp2o5=25.38％)20份，NH4Cl10份，生石灰粉5.6份，混勻后在720℃下煅燒35分鐘，得枸溶性產(chǎn)品，其全磷含量Tp2o5=19.01％，有效磷Cp2o5=8.83％，轉(zhuǎn)化率C/T=46.45％，產(chǎn)量為26.7份。
實(shí)施例二除煅燒溫度為770℃，煅燒時(shí)間為30分鐘外，其余同實(shí)施例一，產(chǎn)品中Tp2o5=19.52％,Cp2o5=13.14％,C/T=63.73％，產(chǎn)量為26份。
實(shí)施例三除煅燒溫度為800℃，煅燒時(shí)間為15分鐘外，其余同實(shí)施例一，產(chǎn)品中Tp2o5=19.37％,Cp2o5=15.56％,C/T=80.33％，產(chǎn)量為26.2份。
實(shí)施例四除煅燒溫度為870℃，煅燒時(shí)間為10分鐘外，其余同實(shí)施例一，產(chǎn)品中Tp2o5=18.94％,Cp2o5=15.46％,C/T=81.63％，產(chǎn)量為26.8份。
實(shí)施例五除煅燒溫度為920℃，煅燒時(shí)間為5分鐘外，其余同實(shí)施例一，產(chǎn)品中Tp2o5=19.67％,Cp2o5=14.77％,C/T=73.77％，產(chǎn)量為25.8份。
實(shí)施例六除NH4Cl用量為6份，生石灰粉用量為3.5份，煅燒溫度為870℃，煅燒時(shí)間為20分鐘外，其余同實(shí)施例一，產(chǎn)品中Tp2o5=21.88％,Cp2o5=6.9％,C/T=31.54％，產(chǎn)量為23.2份。
實(shí)施例七除NH4Cl用量為16份，生石灰粉用量為8份，其余同實(shí)施例六，產(chǎn)品中Tp2o5=16.92％,Cp2o5=16.29％,C/T=96.22％，產(chǎn)量為30份。
實(shí)施例八除煅燒后的熟料經(jīng)水洗、過濾，濾餅經(jīng)干燥后得枸溶性磷肥產(chǎn)品外，其余同實(shí)施例七，產(chǎn)品中Tp2o5=23.39％,Cp2o5=22.3％,C/T=95.4％，產(chǎn)量為21.7份。
實(shí)施例九除磷礦石粉的全磷含量TP2o5為16.95％外，其余同實(shí)施例一，產(chǎn)品中TP2P5=16.9％,Cp2o5=14.9％,C/T=88.02％。
實(shí)施例十將實(shí)施例二中所產(chǎn)生的NH3和CO2在吸收器中經(jīng)多級(jí)水吸收，生成NH4HCO3料漿，過濾，濾餅為NH4HCO3，濾液返回作吸收液用。按每份NH4HCO3加0.7份NaCl、4份NH4Cl清母液，在30℃下反應(yīng)3小時(shí)，得到NaHCO3沉淀和NH4Cl溶液，經(jīng)過濾分離，濾餅為NaHCO3，在560℃下煅燒2小時(shí)，得純堿產(chǎn)品。煅燒中分解出的CO2返回吸收器中與NH3反應(yīng)。濾液中含有的NH4Cl經(jīng)冷析結(jié)晶制得NH4Cl料漿，再過濾得到NH4Cl晶體，返回到實(shí)施例二中與低品位磷礦和CaO反應(yīng)。濾液經(jīng)沉降得到NH4Cl清母液，返回用作NH4HCO3與NaCl反應(yīng)的介質(zhì)。沉降液返回過濾。
實(shí)施例十一將實(shí)施例三中所產(chǎn)生的NH3和CO2在吸收器中經(jīng)多級(jí)水吸收，生成的NH4HCO3按每份與1份NaCl、6份NH4Cl清母液在40℃下反應(yīng)1小時(shí)，制得的NaHCO3在800℃下煅燒30分鐘，得純堿產(chǎn)品。其它同實(shí)施例十。
權(quán)利要求
1.一種氯化銨循環(huán)法制磷肥及純堿工藝，其特征在于將1份全磷含量為16～20％的低品位磷礦石和0.1～0.5份的CaO粉碎后與0.2～1份NH4Cl混勻，加至加熱設(shè)備中，在750～950℃下煅燒5～40分鐘，制得的熟料為枸溶性磷肥產(chǎn)品，煅燒時(shí)產(chǎn)生的NH3氣、CO2可與NaCl反應(yīng)生產(chǎn)純堿，其副產(chǎn)品NH4Cl可返回與磷礦石和CaO反應(yīng)而循環(huán)使用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氯化銨循環(huán)法制磷肥及純堿工藝，其特征在于煅燒后的熟料可經(jīng)水洗、過濾，濾餅經(jīng)干燥后得枸溶性磷肥產(chǎn)品，濾液經(jīng)熬制得無水CaCl2。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氯化銨循環(huán)法制磷肥及純堿工藝，其特征在于制純堿為現(xiàn)有技術(shù)，即以NH3、CO2在吸收器中經(jīng)水吸收制得NH4HCO3料漿，過濾得NH4HCO3濾餅，以每份NH4HCO3與0.7～1份精食鹽(NaCl)、4～6份NH4Cl清母液或水在30～40℃下反應(yīng)1～3小時(shí)，制得NaHCO3沉淀和NH4Cl溶液，經(jīng)過濾分離，濾餅為NaHCO3，經(jīng)500～800℃煅燒0.5～2小時(shí)，得純堿產(chǎn)品；煅燒中分解出的CO2可返回吸收器中與NH3反應(yīng)；濾液中含有的NH4Cl經(jīng)冷析結(jié)晶制得NH4Cl料漿，再過濾得到NH4Cl晶體，可返回與低品位磷礦石和CaO反應(yīng)，而濾液經(jīng)沉降得到NH4Cl清母液可返回用作NH4HCO3與NaCl反應(yīng)的介質(zhì)。
全文摘要
本發(fā)明是一種氯化銨循環(huán)法制磷肥及純堿工藝,其特征在于將1份全磷含量為16～20%的低品位磷礦石和0.1～0.5份的CaO粉碎后與0.2～1份NH
文檔編號(hào)C05B13/00GK1232005SQ9911475
公開日1999年10月20日 申請(qǐng)日期1999年3月30日 優(yōu)先權(quán)日1999年3月30日
發(fā)明者黃孝農(nóng), 張世光 申請(qǐng)人:黃孝農(nóng)