專利名稱:混合肥料的生產(chǎn)方法
本發(fā)明是關(guān)于生產(chǎn)制造混合肥料所需的料漿，特別是含有氮和磷的肥料。
本發(fā)明更專致于用硝酸分解磷礦石以產(chǎn)生酸性料漿，然后用氨將其中和，同時亦可加入一些其他酸類的方法來生產(chǎn)適合于制含氮和磷以及還可能含有鉀的混合肥料的料漿。
通常用于制造含氮，磷和鉀的混合肥料，亦即所謂NPK肥料的磷的原料是磷礦石。目的是要將礦石中的磷轉(zhuǎn)化成對植物有致的形態(tài)。這發(fā)生在硝酸與磷礦石反應(yīng)的時候，礦石中的磷會以磷酸的形態(tài)釋出。在相繼的階段中用氨將制得的酸性混合物和添加的磷酸，甚至還有硫酸，中和至所要求的程度。
磷礦石常含作為帶磷礦物質(zhì)的磷灰石，對于每L個P2O5分子它平均含3.35個CaO分子，其中3個與P2O5相結(jié)合，0.35個與氟和其他陰離子相結(jié)合。這樣的化合物形成一個分子，其磷對植物無效。在本法中用硝酸將此分子分解獲得可溶的或游離形態(tài)的磷。
在磷灰石與硝酸的反應(yīng)中使用略為過量的硝酸，從而達(dá)到短的反應(yīng)時間和高的效率。對于每一分子磷灰石采用6.8分子的硝酸。
在混合物氨化時，得到硝酸銨，P2O5經(jīng)磷酸一鈣(P2O5，CaO)變?yōu)榱姿幔解}(P2O5·2CaO)，而部分鈣仍為硝酸鈣Ca(NO3)2。
磷灰石與硝酸間的反應(yīng)
中和反應(yīng)
硝酸鈣Ca(NO3)2必須除去，因為其高度吸濕性在肥料中會引起難以克服的困難。
在Odda法(Farm Chemicals雜志1967年5月第29頁)中，除去部分由分解磷礦石所得的鈣的方法是將它結(jié)晶為硝酸鈣四水化合物。但此法有缺點，即昂貴的結(jié)晶過程和大量難以銷命的副產(chǎn)品。
在另一方法，PEC法(Farm Chemicals雜志1967年5月第28頁)中，鈣藉著某些酸，例如磷酸，在許多氨化槽中沉淀。此法的一個缺點是需要大量的氨化槽逐步提高硝磷酸鹽料漿的pH值至適合于混合肥料的制造。
亦已知各別的方法中將磷酸與硝酸一起加至磷礦石分解階段，藉此磷酸以取代磷礦石中的部分磷。硝酸與磷礦石反應(yīng)所生成的磷酸和硝酸以及其他化合物與添加的磷酸一起再用氨中和。因為料漿具有很大的變稠傾向，這些方法通常包含數(shù)個中和階段或是要在拉化機(jī)中完成部分的中和。
現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)上述缺點可以消除，同時，中和階段亦可減少至二級。接本發(fā)明的方法，磷礦石，例如磷灰石中的磷可轉(zhuǎn)化成對植物有效的形態(tài)。本發(fā)明潑及適合于制造氣磷混合肥料的料漿的生產(chǎn)方法。此法包括用硝酸分解磷礦石制得酸性料漿，以及在二中和階段以加入的的氨中和此酸性料漿。
加硝酸于磷礦石使其磷成為磷酸釋出。當(dāng)pH在中和階段增加時，磷酸與鈣反應(yīng)，絕大部分生成可溶于檸檬酸銨的磷酸二鈣，水溶的磷酸一鈣只占小部分。為使混合肥料中所含的磷符合具水溶性的要求，在某些情況下一部分磷的進(jìn)料應(yīng)為水溶形態(tài)，即如磷酸銨類或磷酸。
于此方法中，在第一中和階段加入不超過40%總需要量的磷酸銨(磷酸二銨或一銨)，料漿的酸度保持在pH2至4。馀下磷酸銨加至第二中和階段其pH在5至6。必要時在中和階段內(nèi)最好將料漿冷卻至110至150℃的溫度范圍。
已經(jīng)知道由于加至中和階段的磷的量而導(dǎo)致料漿變稠的情形是可以用上述的方法消除的，即以磷酸銨取代部分磷礦石，至少60%的磷酸銨要加在第二中和階段，此處pH已高至料漿不會變稠。此外可使反應(yīng)器內(nèi)的穩(wěn)定性良好。
參照附圖詳述本發(fā)明于下，附圖描繪了擬應(yīng)用本發(fā)明方法的裝置。
圖中A為第一分解反應(yīng)器，B為第二分解反應(yīng)器，C為第一中和反應(yīng)器，D為第二種中和反應(yīng)器，E是洗滌系統(tǒng)。
磷礦石經(jīng)管1和硝酸經(jīng)管2加入裝有搞拌機(jī)之第一分解反應(yīng)器A。硝酸與磷礦石反應(yīng)時產(chǎn)生一帶有磷酸的酸性料漿，它的溫度根據(jù)酸和礦之比調(diào)節(jié)至約60-90℃。若認(rèn)為另一分解反應(yīng)器是必需時，使酸性料漿由第一分解反應(yīng)器A經(jīng)管3流入裝有搞拌的第二分解反應(yīng)器B。必要時經(jīng)管4和5分別加入更多的磷礦石和硝酸至反應(yīng)器B。依據(jù)著擬產(chǎn)肥料的品位，將硫酸經(jīng)管6加至反應(yīng)器B亦可使磷礦石進(jìn)一步分解。當(dāng)采用硫酸時，反應(yīng)器B的溫度會升高，由于NOX氣體的散發(fā)會隨著溫度升高而增加，故不允其超過90℃。
使酸性料漿從第二分解反應(yīng)器B(若不用反應(yīng)器B時則從反應(yīng)器A經(jīng)管7流出進(jìn)入裝有搞拌機(jī)的第一中和反應(yīng)器C。將一部分磷酸一銨或二銨經(jīng)管8同時加入反應(yīng)器C，如采用硫酸時則將其一部或全部經(jīng)管9加入。將酸性料漿以及最后添加的酸中和至PH2.0-4.0，然后氨經(jīng)過銜接數(shù)個噴口的管10加入反應(yīng)器C。根據(jù)著擬產(chǎn)的品位，一部分硝酸可能管11加入反應(yīng)器C以取代加于分解反應(yīng)器A和B。依據(jù)所生成鹽的組成以及料漿的水分，調(diào)節(jié)反應(yīng)器C的溫度至約110-150℃。
料漿經(jīng)管12從第一中和反應(yīng)器C進(jìn)入裝有搞拌機(jī)的第二中和反應(yīng)器D。馀下的磷酸一銨或二銨，及若采用馀下的硫酸時，會分別經(jīng)管13和14加入反應(yīng)器D，氨經(jīng)過銜接著數(shù)個噴口的管15加入反應(yīng)器D將料漿中和至pH5.0-6.0。根據(jù)所生成鹽的組成以及料漿的水分，調(diào)節(jié)反應(yīng)器D的溫度至約110-150℃。最后料漿經(jīng)溢流管16從反應(yīng)器D排出。此時，視乎料漿中所含鹽的組成，中和了的料漿內(nèi)水分約為10-16%，將此料漿送至進(jìn)一步加工的系統(tǒng)，例如?；秃嬗?。
在中和反應(yīng)器的總P2O5進(jìn)料中，加至第一中和反應(yīng)器C的部分應(yīng)在0-40%的范圍。馀下的P2O5是加至反應(yīng)器D。
由肥料加工烘干工段的氣體凈化裝置所收集的粉塵以及鉀鹽和微量元素(如采用時)通常經(jīng)管17加入第二中和反應(yīng)器D。硝酸銨(可用以取代部分氨和硝酸)分別經(jīng)管18和19加至反應(yīng)器C或反應(yīng)器D或同時加至二者。
由分解反應(yīng)器A和B以及中和反應(yīng)器C和D產(chǎn)生的氣體分別沿管道系統(tǒng)20和21導(dǎo)入洗滌系統(tǒng)E。洗滌水經(jīng)管22加入洗滌系統(tǒng)E，由洗滌系統(tǒng)E排出之洗滌水沿管道系統(tǒng)23導(dǎo)至中和反應(yīng)器C或D。硫酸或磷酸作為洗滌劑可經(jīng)管24加入洗滌系統(tǒng)E用以控制洗滌液的pH。
若用硫酸于洗滌時，直接加入反應(yīng)器的硫酸須相應(yīng)減少。若使用磷酸于洗滌時，磷酸銨進(jìn)料應(yīng)減少而氨的進(jìn)料增加，這樣使加至洗滌系統(tǒng)E的磷酸再加上增多的氨的量會相當(dāng)于減少的磷酸銨量。經(jīng)洗滌E清潔的氣體由管25排出。
在下列的例子中更詳細(xì)地敘述本發(fā)明。
例1原料磷礦石 32.4% P2O5硝酸 60% HNO3磷酸一銨 11% N55% P2O5氨氣 100% NH3氮化鉀 60% K2O當(dāng)以每小時63噸的產(chǎn)率制取15-15-15(N-P2O5-K2O)肥料時，工藝過程和剝得每噸肥料所需原料的進(jìn)料量如下將磷礦石190Kg與以100%酸計的硝酸315Kg加入分解反應(yīng)器A。反應(yīng)器A中的溫度為75℃。
此后將酸性料漿直接導(dǎo)入第一中和反應(yīng)器C，然后氨氣會經(jīng)反應(yīng)器底部的數(shù)個噴口送入使料漿的pH升至3.0。藉加入來自洗滌系統(tǒng)E的洗滌水以及蒸發(fā)水分保持反應(yīng)器C內(nèi)的溫度于12.5℃。
料漿由反應(yīng)器C流入第二中和反應(yīng)器D。將磷酸一銨的全部需用量170Kg，加入反應(yīng)器D。沒有使用硫酸。加入反應(yīng)器D的氯化鉀量為254Kg。氨氣經(jīng)反應(yīng)器底部的數(shù)個噴口道入使料漿的pH升至5.8。在中和反應(yīng)器C和D內(nèi)氨的總消耗量為82Kg。反應(yīng)器D中的溫度在120℃。
由反應(yīng)器D得到的產(chǎn)品為含水15%的NPK料漿。此料漿適于以通常的?；椒ㄗ鬟M(jìn)一步加工。
例2原料磷礦石 34% P2O5硝酸 60% HNO3硝酸銨(溶液) 90% NH4NO3磷酸一銨 11% N55% P2O5硫酸 93% H2SO4氨氣 100% NH3氯化鉀 60% K2O硫酸鎂硼酸鹽肥料在以每小時50噸的產(chǎn)率制造20-10-10 N-P2O5-K2O)肥料時其工藝過程以及生產(chǎn)每噸肥料所需原料的進(jìn)料量如下將65Kg磷礦石和300Kg硝酸(以100%酸計)加入第一分解反應(yīng)器A。反應(yīng)器A中的溫度為65℃。
此后將酸性料漿導(dǎo)入第二分解反應(yīng)器B，並加入60Kg以100%酸計的硫酸。第二分解反應(yīng)器B的溫度升至80℃。
料漿自第二分解反應(yīng)器B流入第一中和反應(yīng)器C，加入作為原料用的磷酸一銨量的20%。同時氣態(tài)氨經(jīng)反應(yīng)器底部之?dāng)?shù)個噴口送入使料漿的pH升至3.3。藉加入來自洗滌系統(tǒng)E的洗滌水和蒸發(fā)水分使反應(yīng)器C中的溫度保持在140℃。
料漿以反應(yīng)器C流入第二中和反應(yīng)器D，加入以100%NH4NO3計的硝酸銨溶液95Kg和磷酸銨需用量的80%總的磷酸一銨耗用量為144Kg。加入反應(yīng)器D的氯化鉀為165Kg。微量元素(35Kg硫酸鎂和4Kg硼酸鹽肥料)亦加入反應(yīng)器D內(nèi)。氨經(jīng)反應(yīng)器底部的數(shù)個噴口通入使料漿的pH升至5.6。在中和反應(yīng)器C和D內(nèi)氨的總消耗量為110Kg。反應(yīng)器D中的溫度保持在140℃。
由反應(yīng)器D得到的產(chǎn)品為含水10%的NPK料漿。此料漿適于用通常的?；椒ㄟM(jìn)一步加工並獲得高品質(zhì)的粒化20-10-10肥料。
權(quán)利要求
1.一個適合于制造含有氮和磷的混合肥料的料漿的生產(chǎn)方法，它的磷來白磷礦石，此法包括用硝酸分解磷礦石制取酸性料漿和可選擇同時冷卻的條件下用氨在二個中和階段將酸性料漿中和，以及加磷酸銨至上述二中的階段的酸性料漿中以滿足混合肥料的磷需要量，其中以重量計不超過40%的部分上述磷酸銨是加至第一中和階段，該處料漿的酸度保持在pH2至4，馀下的磷酸銨加至第二中和階段，該處料漿的酸度保持在pH5至6。
2.依照要求權(quán)利1的方法，將其中以重量計不超過總磷酸銨量的20%加入第一中和階段。
3.依照要求權(quán)利1或2的方法，其中在第1與第二中和階段溫度保持在110與150℃之間。
4.依照要求權(quán)利1，2或3的方法，將磷酸二銨加至上述的中和階段。
5.依照要求權(quán)利1、2、3或4的方法，其中除磷酸銨外，將硫酸加入至少一個中和階段內(nèi)。
6.依照任何上述要求權(quán)利的方法，其中分解磷礦石是在二個階段進(jìn)行，包括除硝酸和磷礦石外還將硫酸加入第二分解階段。
7.依照任何上輿要求權(quán)利的方法，還包括加鉀鹽入第二中和階段，此處料漿附加地含有鉀。
8.依照任何上述要求權(quán)利的方法，在第二中和階段末了，料漿含有以重量計為10至16%的水分。
9.依照任何上述要求權(quán)利的方法，其中提及的磷礦石含有磷灰石。
10.依照任何上述要求權(quán)利的方法，將硝酸銨加至其中最少一個中和階段。
專利摘要
揭示了一從磷礦石生產(chǎn)適用于制取含有氮和磷的混合肥料的料漿的工藝過程，在此工藝過程中用硝酸浸析磷礦石以產(chǎn)生一酸性料漿，然后于二個中和階段在同時冷卻的情形下用氨中和此料漿。在二個中和階段內(nèi)加入磷酸銨于酸性料漿中以滿足混合肥料對磷的需要，其中不超過40％，以重量計的一部分上述磷酸銨加入第一中和階段該處料漿的酸度保持在pH2至4，余下部分的磷酸銨則加入第二中和階段該處的酸度保持在pH5至6。
文檔編號C05B11/00GK85100950SQ85100950
公開日1987年1月10日 申請日期1985年4月1日
發(fā)明者維沃林倫 申請人:基米勒公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan