CN105036852B

CN105036852B - 利用工业级磷酸一铵母液生产大量元素水溶肥料的方法

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Publication number: CN105036852B
Application number: CN201510410698.9A
Authority: CN
Inventors: 李万清; 魏天荣; 刘建宏; 何光伟; 蒋鑫华
Original assignee: Hubei Sanning Chemical Co Ltd
Current assignee: Hubei Sanning Chemical Co Ltd
Priority date: 2015-07-14
Filing date: 2015-07-14
Publication date: 2019-02-26
Anticipated expiration: 2035-07-14
Also published as: CN105036852A

Abstract

利用工业级磷酸一铵母液生产大量元素水溶肥料的方法，将工业级磷酸一铵母液中添加尿素溶液或硝酸铵溶液、钾肥、微量元素和螯合剂，经螯合、过滤、浓缩、干燥制得大量元素水溶肥料。本发明全程无三废排放，实现了资源的梯级利用和综合利用，降低了生产成本，提高了经济效益，而且生产的大量元素水溶肥料与物理混配法相比，纯度高，外观好，成本低，非常利于市场推广和农业应用。

Description

利用工业级磷酸一铵母液生产大量元素水溶肥料的方法

技术领域

本发明属于肥料技术领域，具体涉及利用工业级磷酸一铵母液生产大量元素水溶肥料的方法。

背景技术

水溶肥料是指可以完全溶于水的多元复合肥料，经水溶解或稀释后，可以用于灌溉施肥、叶面施肥等用途的固体或者液体肥料。由于水溶肥料能完全溶解于水中，因此更容易被作物吸收，速溶、无残渣、吸收率高、见效快、施用方便等是水溶肥料的显著优点，而且通过应用于喷、滴灌等设施农业，可以实现水肥一体化。农业部2013年印发的《水肥一体化技术指导意见》指出，到2015年水肥一体化技术推广总面积达到8000万亩以上。

目前国内水溶肥料的生产方法主要为物理混配法，即将工业级磷酸一铵、硫酸钾、磷酸二氢钾等原料进行简单的物理混配。采用该法生产水溶肥料有两个问题：一是，因原料成本高导致水溶肥料价格高，农民承受不起，较大地限制了水溶肥料的推广和应用；二是，该法生产的水溶肥料易出现潮解、结块、胀气、杂质过多等问题。与物理混配法相比，化学合成法生产的水溶肥料外观好，质量优，已有相关专利进行了报道。中国专利CN 103011122 B公开了一种湿法磷酸生产水溶性磷酸钾铵的方法，该方法以湿法磷酸为原料，经脱硫、脱氟、氨中和得到磷酸一铵溶液，磷酸一铵清液与氯化钾进行复分解反应，结晶得到磷酸钾铵，母液经蒸发、干燥后制得氯基水溶肥料。中国专利CN 102633551 B公开了一种用农用肥料生产大量元素水溶肥料的方法，该方法包括以下步骤：1、将磷酸二氢钾或农用硫酸钾配制成饱和溶液，过滤得到清液，然后往饱和清液中加入尿素，冷却结晶、离心过滤后制得晶体磷酸二氢钾或硫酸钾；2、用来自磷酸二氢钾或硫酸钾的母液溶解农用磷酸一铵，加入氨水反应、过滤得到磷酸一铵清液；3、将磷酸一铵清液、晶体磷酸二氢钾或硫酸钾、尿素、硝酸钾及微量元素加入水溶肥料反应釜，恒温反应半小时后进行喷雾干燥制得大量元素水溶肥料。

目前国内湿法磷酸生产工业级磷酸一铵的工艺通常为：湿法磷酸经脱硫、脱氟、氨中和除杂、过滤后得到较纯净的磷酸一铵溶液，磷酸一铵溶液再经浓缩、冷却结晶、离心过滤、干燥制得工业级磷酸一铵。对母液的处理一般有两种方法：一是，脱硫后返回***与磷酸混合，或者返回***与磷酸混合后再脱硫，但需额外引入碳酸钡、磷矿浆等脱硫剂，增加了生产成本，而且当使用磷矿浆时会引入过多钙离子，氨化过程中生产磷酸氢钙，造成产品水不溶物超标。二是，直接将母液送至磷肥厂用于生产农用磷酸一铵，由于精制后的母液中的杂质已经很少了，送去生产农用磷酸一铵无疑造成了人工、资源和能源的浪费。专利201210329385中公开了一种用湿法磷酸生产磷酸一铵联产N－P二元复合肥的方法。

发明内容

本发明的目的是对工业级磷酸一铵母液进行再利用，提供一种利用工业级磷酸一铵母液生产大量元素水溶肥料的方法，能有效节约成本，提高效益。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：利用工业级磷酸一铵母液生产大量元素水溶肥料的方法，具体步骤为：

1）根据所需制备的大量元素水溶肥料及依照NY1107-2010标准的规定，向工业级磷酸一铵母液中加入尿素溶液、钾肥、中微量元素和螯合剂；然后通入氨气或加入氨水调节溶液的pH 值至4.5～5.0进行反应，控制反应温度70～90℃，同时进行搅拌，反应30～60min后趁热过滤；

2）步骤1）所得滤液进行浓缩，至含水量质量分数为25～35%时，进行喷雾干燥，得到大量元素水溶肥料。

进一步的，步骤1）中的尿素溶液的温度为90～105℃、质量浓度为68～75%。

步骤1）中的尿素溶液采用硝酸铵溶液进行替代，其温度为110～125℃、质量浓度为85～90%。具体的替代量根据肥料所需配比确定，使用硝酸铵溶液便可不使用尿素溶液。所述的尿素溶液或者硝酸铵溶液均可直接来自尿素生产装置或者硝酸铵生产装置中，充分利用其热量，节约能耗。

步骤1）中所述的钾肥为农用氯化钾、农用硫酸钾、农用硝酸钾和农用磷酸二氢钾中的一种或几种的组合。

步骤1）中所述的中微量元素为硝酸钙、硫酸镁、硅酸钠、硫酸亚铁、硫酸锰、硫酸铜、硫酸锌、钼酸铵、硼酸等中的一种或几种的组合。

步骤1）中所述的螯合剂为聚磷酸铵、乙二胺四乙酸、柠檬酸、氨基酸、腐殖酸、寡壳糖、葡糖糖酸等中的一种或几种的组合。

步骤1）中添加中微量元素和螯合剂时，其螯合剂添加量与溶液中的中微量元素总含量的摩尔比为1～3﹕1。

步骤1）中过滤之后的滤渣用水冲洗，冲洗后的滤渣及含有有效磷成分的水均送至农用磷酸一铵的生产装置中回收利用。

步骤1）中搅拌时，控制搅拌转速400～800r/min。

本发明使用螯合技术的目的主要是为了防止土壤对中微量元素的固定，提高作物中微量元素的利用率。通过控制适宜的螯合条件如温度、pH和搅拌速率等以得到符合要求的大量元素水溶肥料。

本发明提供的方法中要对母液进行浓缩和喷雾干燥，在此之前加入其它原料，可以利用其它车间的中间产物如尿素溶液或硝铵溶液。

本发明提供的利用工业级磷酸一铵母液生产大量元素水溶肥料的方法，具有以下有益效果：

1、以工业级磷酸一铵母液为原料，生产高附加值的大量元素水溶肥料，而不是把已经较纯净的母液送至农用磷铵装置用于生产低附加值的农用磷酸一铵，实现了资源的梯级利用，并且还充分利用了尿素溶液或硝酸铵溶液的热量，降低了蒸汽消耗；

2、本方法通过在溶液中添加中微量元素和螯合剂合成螯合中微量元素，而不是添加市购的高价螯合中微量元素，既提高了中微量元素的利用率，又降低了生产成本；

3、本方法可以使用农用肥料原料来生产大量元素水溶肥料，而且在溶解、螯合中，原料间的化学反应可进行完全，避免了物理混配法中经常出现的由于原料间的化学反应而导致的产品结块、胀气等问题。

具体实施方式

下面结合实施例来进一步说明本发明，但本发明要求保护的范围并不局限于实施例表述的范围。

以下实施例中所涉及的工业级磷酸一铵母液是采用湿法磷酸制备工业级磷酸一铵时得到的，具体步骤为：

1）将质量浓度为20～28％P₂O₅的稀磷酸进行浓缩除杂，浓缩至46～48％后再加入沉降剂沉降除杂，除杂后的磷酸再用工艺水稀释至20～28％；

2）将步骤1）得到的稀释磷酸泵至氨化反应器，通氨进行一次中和，控制中和度1.01～1.04，反应温度105～115℃，一次中和料浆经过滤后泵至二次中和槽；

3）向二次中和槽内加入稀酸完成二次中和，控制二次中和料浆pH值4.4～4.6，二次中和料浆经过滤后泵至二效浓缩蒸发器；

4）料浆双效浓缩至相对密度1.34～1.38后泵至结晶槽冷却结晶，晶浆经离心过滤，得到的晶体经振动流化床干燥后得到工业级磷酸一铵，离心母液即为本申请中的原料工业级磷酸一铵母液。

所用的沉降剂是聚丙烯酰胺或具有相同功能的类似添加剂，添加量为以体积比计的1～5‰。所添加的稀酸是步骤1）中用工艺水稀释后的浓度为20 ～ 28％稀磷酸。

以低品位磷矿生产的湿法磷酸为原料，采用浓缩除杂和沉降除杂得到预处理磷酸，与添加化合物除杂技术相比成本低且工艺流程简单，可在磷复肥企业大规模推广；而且采用浓缩沉降预处理、二次中和及二级浓缩，工艺流程简单，工艺指标控制可靠、稳定、方便，产品品质高，产出率高。

所得的工业级磷酸一铵母液为含水量60%～65%的硫酸铵和磷酸一铵溶液，干基氮磷钾养分含量为13.5-53.5-0。

实施例1：

1）取含水量65%的工业级磷酸一铵母液1071.4kg，然后加入含水量30%的尿素溶液214.3kg、硝酸钾380.0kg、五水硫酸铜3.0kg、七水硫酸亚铁10.0kg、三水硫酸锰7.0kg、七水硫酸锌3.0kg、四水钼酸铵1.0kg、七水硫酸镁20.0kg、EDTA52.0kg，然后通入氨气或加入氨水调节溶液的pH 值至4.5～5.0进行反应，控制反应温度70～90℃，同时进行搅拌，反应30min后趁热过滤；

2）步骤1）所得滤液进行浓缩，至含水量质量分数为25%时，进行喷雾干燥，得到1000.0kg大量元素水溶肥料，其中含17.0%N、20.0%P₂O₅、17.0%K₂O、0.075%Cu、0.2%Fe、0.2%Mn、0.07%Zn、0.05%Mo。

实施例2：

1）取含水量60%的工业级磷酸一铵母液1400kg，然后加入含水量10%的硝酸铵溶液177.8kg、硫酸钾185.0kg、五水硫酸铜3.0kg、七水硫酸亚铁10.0kg、三水硫酸锰7.0kg、七水硫酸锌3.0kg、四水钼酸铵1.0kg、七水硫酸镁20.0kg、EDTA52.0kg，然后通入氨气或加入氨水调节溶液的pH 值至4.5～5.0进行反应，控制反应温度70～90℃，同时进行搅拌，反应60min后趁热过滤；

2）步骤1）所得滤液进行浓缩，至含水量质量分数为25%时，进行喷雾干燥，得到1000.0kg大量元素水溶肥料，其中含13.2%N、30.0%P₂O₅、9.3%K₂O、0.075%Cu、0.2%Fe、0.2%Mn、0.07%Zn、0.05%Mo。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.利用工业级磷酸一铵母液生产大量元素水溶肥料的方法，其特征在于，具体步骤为：

1）根据所需制备的大量元素水溶肥料及依照NY1107-2010标准的规定，向工业级磷酸一铵母液中加入温度为90～105℃、质量浓度为68～75%的尿素溶液或者温度为110～125℃、质量浓度为85～90%的硝酸铵溶液，以及钾肥、中微量元素和螯合剂；然后通入氨气或加入氨水调节溶液的pH 值至4.5～5.0进行反应，控制反应温度70～90℃，同时进行搅拌，反应30～60min后趁热过滤；所用的尿素溶液或者硝酸铵溶液均直接来自尿素生产装置或者硝酸铵生产装置；

2）步骤1）所得滤液进行浓缩，至含水量质量分数为25～35%时，进行喷雾干燥，得到大量元素水溶肥料；

所述工业级磷酸一铵母液是采用湿法磷酸制备工业级磷酸一铵时得到的，具体步骤为：

4）料浆双效浓缩至相对密度1.34～1.38后泵至结晶槽冷却结晶，晶浆经离心过滤，得到的晶体经振动流化床干燥后得到工业级磷酸一铵，离心母液即为工业级磷酸一铵母液。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤1）中所述的钾肥为农用氯化钾、农用硫酸钾、农用硝酸钾和农用磷酸二氢钾中的一种或几种的组合。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤1）中所述的中微量元素为硝酸钙、硫酸镁、硅酸钠、硫酸亚铁、硫酸锰、硫酸铜、硫酸锌、钼酸铵、硼酸中的一种或几种的组合。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤1）中所述的螯合剂为聚磷酸铵、乙二胺四乙酸、柠檬酸、氨基酸、腐殖酸、寡壳糖、葡糖糖酸中的一种或几种的组合。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤1）中添加中微量元素和螯合剂时，其螯合剂添加量与溶液中的中微量元素总含量的摩尔比为1～3﹕1。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤1）中搅拌时，控制搅拌转速400～800r/min。