專利名稱：芒硝綜合利用工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無(wú)機(jī)復(fù)合肥料合成工藝領(lǐng)域，具體是一種芒硝綜合利用工藝，即利用廢芒硝制備硫酸鉀、磷酸二氫鉀及復(fù)合肥料工藝。
磷酸二氫鉀和硫酸鉀在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上有著廣泛的應(yīng)用前景。磷酸二氫鉀是一種高效磷鉀復(fù)合肥料，適用于各種作物和土壤；而硫酸鉀也是一種高效肥料，主要用于忌氯農(nóng)作物，同時(shí)向作物提供中量營(yíng)養(yǎng)元素和促進(jìn)農(nóng)作物對(duì)氮的吸收。
目前國(guó)內(nèi)硫酸鉀的生產(chǎn)，主要采用硫酸酸解氯化鉀法，設(shè)備復(fù)雜，投資大，且需消耗硫酸，而產(chǎn)品質(zhì)量不高(含cl-高)，國(guó)內(nèi)產(chǎn)量不大，主要依靠進(jìn)口；磷酸二氫生產(chǎn)主要采用中和法(磷酸中和碳酸鉀)，該方法雖產(chǎn)品質(zhì)量好，工藝簡(jiǎn)單，但由于采用磷酸和碳酸鉀為原料，成本過高；自建熱法磷酸廠或電解氯化鉀廠，投資也很大。
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，為公眾提供一種芒硝綜合利用新工藝，該工藝可利用三廢，即利用廢芒硝為原料，生產(chǎn)高效硫酸鉀和磷酸二氫鉀及復(fù)合肥料，工藝過程中無(wú)二次污染產(chǎn)生，成本低，產(chǎn)品質(zhì)量好。
本發(fā)明的目的是通過下述技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
芒硝綜合利用工藝，包括制硫酸鉀、制粗堿、制磷酸二氫鉀及制復(fù)合肥料等工藝，其具體工藝流程為步驟一、制硫酸鉀采用現(xiàn)有技術(shù)根據(jù)下述反應(yīng)式制取鉀芒硝(K2SO4·Na2SO4)，然后進(jìn)一步轉(zhuǎn)化反應(yīng)制取K2SO4
將過量的KCl與Na2SO4·10H2O和水加入反應(yīng)釜中，常溫下攪拌進(jìn)行反應(yīng)，離心過濾(I)，所得濾餅(I)再與過量的KCl進(jìn)一步在轉(zhuǎn)化器中進(jìn)行反應(yīng)，離心過濾(II)，濾液(或稱母液)(II)返回反應(yīng)釜或轉(zhuǎn)化器中，濾餅(II)經(jīng)烘干后得產(chǎn)品硫酸鉀；步驟二、制粗堿上述離心過濾(I)所得濾液或稱母液(I)經(jīng)濃縮、冷卻(I)，再次過濾(III)，濾液或稱母液(III)返回反應(yīng)釜中，以NaCl為主要組分的濾餅(III)，根據(jù)下述反應(yīng)式進(jìn)行反應(yīng)將NaCl與NH4HCO3及水加入碳化設(shè)備中，攪拌反應(yīng)后過濾(IV)，濾液(IV)備用，濾餅(IV)經(jīng)干燥后得粗堿(NaHCO3為主、Na2CO3)半成品；步驟三、制磷酸二氫鉀將上述粗堿(NaHCO3、Na2CO3)半成品，按下述反應(yīng)式進(jìn)行反應(yīng)
在粗堿中加入KCl和H3PO4及適量的水，進(jìn)行中和反應(yīng)后，冷卻(II)，離心過濾(V)，濾餅(V)經(jīng)干燥后得產(chǎn)品KH2PO4；濾液(V)經(jīng)濃縮后再次進(jìn)行加熱過濾(VI)，得到的濾餅(VI)即中間產(chǎn)品NaCl返回碳化設(shè)備中制粗堿。濾液(VI)返回冷卻(II)塔中。
步驟四、制復(fù)合肥料上述過濾(IV)所得的濾液(IV)中還含有NaHCO3及NaHCO3及KCl，按下述反應(yīng)式加入H3PO4進(jìn)行中和反應(yīng)，控制PH＝3～3.5
反應(yīng)完畢后離心過濾(VII)，濾餅(VII)為含水的NH4NaHPO4為主要組成的復(fù)合肥料，進(jìn)一步干燥后得不含水的以NH4HPO4為主要組成的復(fù)合肥料。
上述濾液(VII)可進(jìn)一步濃縮，冷卻(III)再過濾(VIII)，濾液(VIII)返回濃縮塔，濾餅(VIII)干燥得以N、P2O5、K2O為主要組成的復(fù)合肥料。
上述工藝流程詳見附圖
一。
本發(fā)明是以芒硝(包括含芒硝廢水，例如硫酸分解硼砂制硼酸所排放的含芒硝廢水，人造纖維廠排放的含硫酸十水芒硝廢渣等)為原料，采用復(fù)分解法制取硫酸鉀和磷酸二氫鉀工藝及復(fù)合肥料工藝，它具有以下特點(diǎn)(1)不用硫酸制硫酸鉀；(2)可利用三廢物質(zhì)為原料，價(jià)格低廉。例如人纖廠排放的含酸十水芒硝，每噸99年售價(jià)為15～20元，而且還不能完全銷售完，工廠內(nèi)堆積如小山，即使商品元明粉，99年四川售價(jià)180元/噸；(3)不用碳酸鉀生產(chǎn)磷酸二氫鉀，由本工藝自產(chǎn)粗堿(NaHCO3+Na2CO3)與KCl轉(zhuǎn)化制得；(4)本工藝尚可付產(chǎn)高濃復(fù)合肥料；(5)作為半成品原料NaCl，絕大部分循環(huán)使用；(6)以三廢中的十水芒硝及氯化鉀為原料，將制氯化鉀等幾項(xiàng)工藝組成一個(gè)循環(huán)系統(tǒng)，使成本降低，經(jīng)濟(jì)效益提高，又無(wú)二次污染產(chǎn)生。
本發(fā)明消耗定額及產(chǎn)品率估算(一)以年產(chǎn)1000噸農(nóng)用硫酸鉀為基準(zhǔn)估算；(二)主要原材料
(1)十水芒硝(Na2SO4·10H2O) 2.86噸/噸產(chǎn)品；(2)氯化鉀(98％KCl) 2.104噸/噸產(chǎn)品；(3)磷酸(85％磷酸) 2噸/噸產(chǎn)品；(4)農(nóng)用碳銨(17.1％N) 1.09噸/噸產(chǎn)品。
(三)產(chǎn)品產(chǎn)率(1)農(nóng)用硫酸鉀(≥45％ K2O) 1噸(2)磷酸二氫鉀(農(nóng)用一級(jí)品≥96％ KH2PO4) 1.8噸(3)高濃度氮磷復(fù)合肥(N-P2O5-K2O＝8-50-0) 0.405噸(4)三元高濃復(fù)合肥(N-P2O5-K2O＝16-12-12) 1.8噸。
實(shí)施例一(一)制硫酸鉀(以1000份(重量)農(nóng)用K2SO4)為基準(zhǔn))；(1)制鉀芒硝4000份母液(母液(III)+母液(II))加十水芒硝2587份。在25℃、PH＝6～6.5條件下加氯化鉀485份。反應(yīng)畢，可得濕鉀芒硝1314份。
(2)制硫酸鉀在25℃，PH＝6～6.5條件下。在2285份母液(II)中，加KCl 485份，濕鉀芒硝1314份，可得到980～1020份成品硫酸鉀(是多個(gè)樣品烘干后的平均值)。
(3)回收食鹽在制鉀芒硝后得到鹽母液(母液(I))2860份，經(jīng)濃縮，過濾，可得到以濕食鹽為主要組分的濾餅平均為800份(含水約10％)。
(二)制粗堿及復(fù)合肥料(1)制粗堿(NaHCO3及Na2CO3混合物)在40℃、PH＝8條件下，將上述回收食鹽800份，加至2580份水中。氨化后再加碳銨(農(nóng)用級(jí))1090份。反應(yīng)畢，可得到干燥粗堿786份和母液3180份。
(2)制氮磷復(fù)合肥將粗堿母液3180份，用磷酸中和至PH＝3～3.5，在常溫條件下反應(yīng)畢可沉降析出NH4NaHPO4·4H2O結(jié)晶，經(jīng)干燥脫水后，可得到高濃度氮磷復(fù)合肥料405份。
(3)制三元復(fù)合肥將全部NH4NaHPO4母液，經(jīng)蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾，干燥后，可得到三元復(fù)合肥696～708份。
(三)制磷酸二氫鉀將786份粗堿溶解在水中，用1560份磷酸中和至PH＝4.5，經(jīng)冷卻結(jié)晶，過濾?？傻玫搅姿岫溻?800～1827份。
上述實(shí)例所得產(chǎn)品質(zhì)量(1)硫酸鉀(農(nóng)用級(jí))≥45％ K2O；(2)磷酸二氫鉀(農(nóng)用級(jí))≥96％ KH2PO4；(3)高濃復(fù)合肥(N-P2O5-K2O＝8-50-0)；(4)高濃復(fù)合肥(N-P2O5-K2O＝16-12-12)。
實(shí)施例二(一)制硫酸鉀(以1噸十水芒硝為計(jì)算基準(zhǔn))(1)原料①十水芒硝(人造纖維廠排放含酸濕芒硝，經(jīng)離心機(jī)甩干的產(chǎn)物)；②氯化鉀98％KCl。
(2)制鉀芒(a)母液用量母液(I)0.8M3；母液(II)0.6～0.8M3；(b)攪拌情況機(jī)械攪拌，50～80轉(zhuǎn)/分；(c)芒硝用量1噸Na2SO4·10H2O；(d)氯化鉀用量0.2噸；(e)反應(yīng)溫度25℃；(f)反應(yīng)時(shí)間55分鐘；(g)過濾方式離心過濾；(h)洗滌情況不洗滌。
(3)鉀芒硝轉(zhuǎn)化
(a)轉(zhuǎn)化溫度25℃；(b)鉀芒硝轉(zhuǎn)化時(shí)間60分鐘；(c)轉(zhuǎn)化液用量1.6M3；(d)鉀芒硝用量1噸十水芒硝反應(yīng)得到的全部鉀芒硝，約480～500公斤(濕基)；(e)攪拌方式機(jī)械攪拌50～80轉(zhuǎn)/分；(f)過濾方式離心過濾；(g)洗水用量0.8M3；(h)氯化鉀用量0.17噸。
(4)硫酸鉀干燥溫度100℃(較佳100～120℃)；(5)鉀芒母液濃縮母液(I)由3體積濃縮至1體積濃母液；(a)濃縮溫度微沸(蒸汽2.5～3kg/cm2)；(b)過濾溫度28～32℃；(c)過濾方式離心過濾；(d)回收食鹽不干燥。
(二)粗堿(以0.465噸食鹽90％為基準(zhǔn))。
(a)軟水用量1.5M3；(b)碳銨用量0.63噸(0.62～0.64噸)；(c)攪拌方式機(jī)械攪拌，50～80轉(zhuǎn)/分；(d)料液PH值PH＝8鼓入干燥粗堿尾氣控制；(e)加料順序①加軟水；②加食鹽；③鼓入含NH3及CO3干燥粗堿尾氣控制；④加碳銨；(f)反應(yīng)時(shí)間60分鐘；(g)過濾方式離心過濾；
(h)洗水用量～0.35(0.3～0.4)M3；(i)粗堿干燥溫度120℃；(三)氮磷復(fù)合肥料(以1.85M3粗堿母液為基準(zhǔn))(a)堿母液量1.85M3；(b)磷酸用量～0.25噸85％H3PO4(以料液PH為準(zhǔn))；(c)攪拌方式機(jī)械攪拌，50～80轉(zhuǎn)/分；(d)料液PH值3～3.5；(e)反應(yīng)溫度常溫；(f)反應(yīng)時(shí)間加料15分，繼續(xù)反應(yīng)30分；(g)過濾方式離心過濾；(h)干燥溫度60℃；(i)產(chǎn)品規(guī)格N-P2O5-K2O＝8-50-0(粉狀)(產(chǎn)品組成主要為NH4NaHPO4)；(四)三元復(fù)合肥料(a)母液用量分離NH4NaHPO4后的全部母液和粗堿全部洗水；(b)濃縮溫度微沸(2.5～3kg/cm蒸汽供熱)；(c)蒸發(fā)時(shí)料液PH值PH≤1；(d)冷卻溫度常溫；(e)過濾方式離心過濾；(f)干燥溫度80℃(75℃～85℃)；(g)產(chǎn)品規(guī)格N-P2O5-K2O＝16-12-12；(五)磷酸二氫鉀(以產(chǎn)1噸KH2PO4為基準(zhǔn))(a)軟水用量2M3；(b)粗堿用量0.43噸(0.42～0.44噸)；(c)磷酸用量～0.85噸(以料液PH值確定實(shí)際用量)；(d)料液PH值PH＝4.5(PH＝4.2～4.7)；(e)氯化鉀用量～0.62噸，但應(yīng)以磷酸實(shí)際用量按公式計(jì)算；(f)攪拌方式機(jī)械攪拌，50～80轉(zhuǎn)/分；(g)料液反應(yīng)溫度90℃(87～95℃)；(h)料液反應(yīng)時(shí)間35分；(i)料液冷卻溫度自然或強(qiáng)制冷卻，室溫；(j)過濾方式離心過濾；(k)軟水用量相當(dāng)于每離心機(jī)結(jié)晶重的30％～60％；(e)干燥情況農(nóng)用級(jí)不干燥；(m)母液濃縮蒸發(fā)逸出水為所加母液的
～
(h)蒸發(fā)溫度微沸(供熱蒸汽為2.5～3kg/cm2)；(o)濃母液補(bǔ)水量每M3濃母液加洗水或軟水0.15～0.12M3；(p)食鹽放出用冷母液沖刷放至鹽池；(r)食鹽過濾離心過濾；(s)食鹽干燥不干燥(送去制粗堿)。
權(quán)利要求
1.芒硝綜合利用工藝，其特征在于是以十水芒硝和氯化鉀為原料，將制硫酸鉀、制粗堿、制磷酸二氫鉀及制復(fù)合肥料工藝組成一個(gè)循環(huán)系統(tǒng)，其具體工藝流程為a.制硫酸鉀將過量的KCl與Na2SO4·10H2O和水加入反應(yīng)釜中，常溫下攪拌進(jìn)行反應(yīng)，離心過濾(I)，所得濾餅(I)再與過量的KCl進(jìn)一步在轉(zhuǎn)化器中進(jìn)行反應(yīng)，離心過濾(II)，濾液(II)返回反應(yīng)釜或轉(zhuǎn)化器中，濾餅(II)經(jīng)烘干后得產(chǎn)品硫酸鉀；b.制粗堿上述離心過濾(I)所得濾液(I)經(jīng)濃縮、冷卻(I)，再次過濾(III)，濾液(III)返回反應(yīng)釜中，以NaCl為主要組分的濾餅(III)，與NH4HCO3及水加入碳化設(shè)備中，攪拌反應(yīng)后過濾(IV)，濾液(IV)備用，濾餅(IV)經(jīng)干燥后得粗堿(NaHCO3為主、Na2CO3)半成品；c.制磷酸二氫鉀在上述粗堿(NaHCO3、Na2CO3)半成品中加入KCl和H3PO4及適量的水，進(jìn)行中和反應(yīng)后，冷卻(II)，離心過濾(V)，濾餅(V)經(jīng)干燥后得產(chǎn)品KH2PO4；濾液(V)經(jīng)濃縮后再次進(jìn)行加熱過濾(VI)，得到的濾餅(VI)即中間產(chǎn)品NaCl返回碳化設(shè)備中，濾液(VI)返回冷卻(II)塔中；d.制復(fù)合肥料在過濾(IV)所得的濾液(IV)中加入H3PO4進(jìn)行中和反應(yīng)，PH＝3～3.5，離心過濾(VII)，濾餅(VII)為含水的NH4NaHPO4為主要組成的復(fù)合肥料；或?qū)V液(VII)進(jìn)一步濃縮，冷卻再過濾(III)，濾液(VIII)返回濃縮塔，濾餅(VIII)干燥得N、P2O5、K2O為主要組成的三元復(fù)合肥料。
全文摘要
本發(fā)明是一種芒硝綜合利用工藝,它是以三廢中的十水芒硝及氯化鉀為原料,將制硫酸鉀、制粗堿、制磷酸二氫鉀及制復(fù)合肥料等工藝組成一個(gè)閉路循環(huán)系統(tǒng),為公眾提供一種芒硝綜合利用新工藝,該工藝可生產(chǎn)高效硫酸鉀和磷酸二氫鉀及復(fù)合肥料,工藝過程中無(wú)二次污染產(chǎn)生,成本低,產(chǎn)品質(zhì)量好。
文檔編號(hào)C05G1/00GK1257832SQ9911749
公開日2000年6月28日 申請(qǐng)日期1999年12月30日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月30日
發(fā)明者黃孝農(nóng) 申請(qǐng)人:黃孝農(nóng)