CN111533099B

CN111533099B - 一种水溶性磷酸一铵的生产方法

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Publication number: CN111533099B
Application number: CN202010455228.5A
Authority: CN
Inventors: 许德华; 苏殊; 张志业; 杨秀山; 李朝荣; 王辛龙
Original assignee: Sichuan University
Current assignee: Sichuan University
Priority date: 2020-05-22
Filing date: 2020-05-26
Publication date: 2021-12-07
Anticipated expiration: 2040-05-26
Also published as: CN111533099A

Abstract

本发明涉及一种水溶性磷酸一铵的生产方法，属于磷矿清洁加工利用技术领域。一种水溶性磷酸一铵的生产方法，包括以下步骤：a、采用硝酸和磷矿混合，30～70℃反应0.5～2h，再固液分离，得到酸解液；b、将酸解液中和至pH为6.5～8，固液分离，得到固相I和液相I；c、将固相I和硫酸溶液混合，30～70℃反应0.3～2h，固液分离，得到固相Ⅱ和液相Ⅱ；将液相Ⅱ中和至pH为4.0～4.5，再固液分离，得到固相Ⅲ和液相Ⅲ；其中，所述液相Ⅲ经加工后即为水溶性磷酸一铵。本发明的方法使磷矿中的磷与钙得到完全分离，钙、磷等元素利用率大大提高，可以直接生产水溶性磷酸一铵。

Description

一种水溶性磷酸一铵的生产方法

技术领域

本发明涉及一种水溶性磷酸一铵的生产方法，属于磷矿清洁加工利用技术领域。

背景技术

磷矿资源是国家重要的战略资源，是磷化工产业的物质基础，具有不可再生性，我国磷矿资源丰富，但是80％以上为难以直接利用的中低品位磷矿。

磷矿加工利用主要有热法和湿法工艺，其中湿法工艺占绝大多数。湿法工艺主要包括盐酸法、硫酸法、硝酸法。我国绝大多数企业通过硫酸法加工生产磷酸及下游磷酸盐产品，然而每生产1吨磷酸(以P₂O₅计)将排放5～5.5吨废磷石膏，年排放进8800万吨，累计堆存达数亿吨，综合利用率低于30％。磷石膏主要以露天堆积排放为主，占用大量土地，污染生态环境。因此，迫切需要发展磷资源清洁加工技术，减少生产利用过程的固废排放，实现磷化工行业绿色、清洁、可持续发展。盐酸法湿法磷酸几乎不受原料影响，使用范围广，同时不产生磷石膏固废。然而，盐酸法加工磷矿，介质腐蚀性极强，对设备材质要求高，装置投资大；且过程副产氯化钙难以利用，生产应用局限性非常明显，没有解决磷矿加工过程中固废排放问题。相比硫酸法和盐酸法，硝酸处理磷矿更有意义和前景。硝酸在处理磷矿过程中起到双重作用，既利用硝酸化学能分解磷矿，且其本身可以转化为氮肥加以利用，提高原料利用率。且硝酸法不产生固废，是一种清洁加工技术。

硝酸铵钙是一种优良的含氮、钙元素的农用化学肥料。硝酸铵钙的生产工艺主要有中和法和硝酸磷肥副产物法。其中，硝酸磷肥副产物法的工艺流程为：硝酸分解磷矿的酸解液经冷冻结晶，析出Ca(NO₃)₂·4H₂O。析出的硝酸钙溶于水中后，经液氨或氨水中和后过滤，滤饼再经过浓缩、造粒等步骤后得到硝酸铵钙产品，滤液用于生产硝酸磷肥。但该方法不适用于中低品位磷矿，即使是优质磷矿，酸解后的酸解液中硝酸钙的析出率最高约80％左右，导致后续溶液中硝酸钙含量，复合肥中水不溶含量超标，难以生产高品质肥料。

磷酸一铵作为一种高浓度氮磷复合肥，对农业增产效果显著，是国际公认最重要的复合肥品种。传统的“磷酸浓缩法”和“料浆法”磷铵生产工艺已经趋于成熟，但生产过程中均未对湿法磷酸中杂质进行净化，因此所生产的磷铵纯度较低，只能达到肥料级。工业磷酸有两种主要生产方法：一种是以热法磷酸为原料与氨进行中和反应后结晶制得；另一种是以湿法磷酸为原料，将其脱除杂质后与氨反应，然后结晶制得。热法磷酸工艺能耗高，湿法磷酸对净化技术要求高，工艺复杂。传统的硫酸法湿法磷酸制备工业磷铵前需要通过有机溶剂萃取、离子交换、化学沉淀等方法脱除溶液中大量含有的杂质，包括：SO₄ ^2-、F^-、Fe³⁺、Al³⁺、Mg²⁺等，不仅工艺繁琐，且磷收率不高。另外，近年来水溶磷酸一铵业发展迅速，产品纯度比工业磷酸一铵稍差，但是比肥料级磷酸一铵要好，2016年10月发布了水溶性磷酸一铵的标准(HG/T 5048-2016)。

CN 101838158 A公开了用工业磷酸品质的磷酸生产绿色优质高效复肥磷铵的方法，主要通过依靠燃烧焦、煤提供热量生产的高炉磷酸，其杂质含量少，可直接与液氨反应制备磷铵的方法。该方法虽然使用焦和煤代替电提供热量，但工艺能耗依然很高。我国绝大部分企业采用湿法磷酸工艺，该方法不适合我国企业基本生产布局情况。CN 102134063 A公开了盐酸法一步萃取从中低品位磷矿制造工业磷酸、工业磷铵和视频及磷酸的方法。主要工艺流程是盐酸分解磷矿得到的酸解液经磷酸打浆、盐酸溶解、磷酸三丁酯萃取、再经浓缩、脱色后得到工业磷酸，工业磷酸加氨得到工业磷铵，浓缩的工业磷酸再经脱砷及重金属后得到食品级磷酸。虽然该方法能获得较纯的工业磷酸，但该方法工艺流程长，且萃取剂的使用量及洗涤增加生产成本，且磷损失在净化过程中逐渐增大导致磷收率降低。CN103130205 A公开了一种生产工业级磷酸一铵并联产水溶性硫磷铵的方法。主要的工艺流程为以农用磷铵为原料，加水溶解后，加入碳酸氢铵或氨调节溶液pH，过滤分离后的滤液经浓缩、结晶、过滤、干燥后得到磷酸一铵产品，滤液经浓缩、干燥后得到硫磷铵。该方法中的农用磷铵原料是采用硫酸法湿法磷酸制得的，其对磷矿品位有较高要求，且原料中磷一部分进入硫磷铵，导致工业磷铵中磷的收率较低。CN 104045071 A公开了从磷铵生产中提取工业磷酸一铵的高效去杂生产方法。主要的工艺流程为磷酸与氨进行三次中和，取第二次中和后过滤所得清液再中和得到工业磷酸一铵，其余用于生产肥料磷铵。虽然该工艺通过多次中和能够将杂质含量降低制备工业磷酸一铵，但工业磷酸一铵中的磷占原料中磷的比例很低，大部分都转化为含杂量高的肥料磷铵。CN 105197905 A公开了萃取磷矿联产饲料级磷酸二氢钙及工业级磷铵的生产方法。主要工艺流程为磷酸酸解经浮选的磷精矿，酸解液经过滤除去萃取残渣后，滤液经浓缩、冷却、结晶得到磷酸二氢钙、滤液制备磷酸二氢铵。该方法中磷铵中磷的收率低，大部分转化为磷酸二氢钙。

专利CN109593003A公开了一种提高枸溶性磷肥水溶磷含量的生产方法，即利用硫酸脲通过混合、固化、熟化等步骤将枸溶性磷肥中枸溶性磷转化为水溶性磷，从而提高水溶磷含量。该工艺流程长，操作复杂，所需时间长，生产成本较高。专利CN106219505A公开了一种将枸溶磷转化为水溶磷的方法，即利用强酸将枸溶磷溶解后再添加活化剂、稳定剂等得到稳定的水溶磷料浆。该工艺需利用硫酸及硝酸等强酸，所得水溶磷料浆为强酸性，不利于农业应用。专利CN201310396218.9公开了一种利用湿法磷酸生产全水溶磷酸一铵的方法，即将湿法磷酸氨化反应后的料浆固液分离，将滤液浓缩干燥后得到全水溶磷酸一铵。该法工艺流程长，生产过程中会产生白肥，磷收率低。专利CN201410245006.5公开了一种利用湿法磷酸生产全水溶磷酸一铵及联产磷酸镁铵的方法，即将湿法磷酸通过三次氨化反应、陈化、固液分离、浓缩、结晶等步骤制备得到全水溶磷酸一铵及磷酸镁铵产品。该法磷酸一铵产品水溶磷含量高，但工艺复杂，副产白肥及磷酸镁铵，磷收率低。

我国磷复肥行业主要以硫酸法湿法磷酸为主，但是我国硫磺对外依存度较高，硫资源是我国磷复肥生产的约束性资源，且硫酸法湿法磷酸副产的磷石膏综合利用率不高，综合利用附加值不高，大量磷石膏仍然堆存，造成环境污染，磷石膏成为影响我国磷复肥行业发展的制约因素之一。除了磷石膏固废的为题，行业“三废”污染带来的环保压力是磷铵行业面临的主要问题。因此，工艺技术升级改造、技术装备水平提升、节能降耗、提升磷收率等是行业发展的必然趋势。据此，我们提出一种硝酸分解中低品位磷矿制备水溶性磷酸一铵的生产方法，该方法一方面可以有效利用我国日趋贫化的磷矿资源，另一方面减少硫酸使用量，缓解硫磺对外依存度。

发明内容

针对上述问题，本发明解决的技术问题是提供一种水溶性磷酸一铵的制备方法，该方法制备得水溶性磷酸一铵的工艺简单，磷收率高，硫酸消耗量低。

一种水溶性磷酸一铵的生产方法，包括以下步骤：

a、采用硝酸和磷矿混合，30～70℃反应0.5～2h，再固液分离，得到酸解液；

b、将酸解液中和至pH为6.5～8，固液分离，得到固相I和液相I；

c、将固相I和硫酸溶液混合，30～70℃反应0.3～2h，固液分离，得到固相Ⅱ和液相Ⅱ；将液相Ⅱ中和至pH为4.0～4.5，再固液分离，得到固相Ⅲ和液相Ⅲ；其中，所述液相Ⅲ即为水溶性磷酸一铵。

在一种实施方式中，步骤c中，将液相Ⅱ中和至pH为4.1～4.5。

在一种实施方式中，步骤a中，磷矿为粉状或浆状，以磷矿中水含量为0～40wt％计，硝酸浓度为30～70wt％。

在一种实施方式中，步骤a中，硝酸用量为磷矿完全反应理论耗酸量的0.9～1.2倍；优选的，硝酸用量为磷矿完全反应理论耗酸量的0.9～1.1倍。

在一种实施方式中，步骤a中，固液分离分两步进行，先进行沉降分离，再将沉降分离后的液体进行过滤分离。

在一种实施方式中，步骤b中，所述中和采用碱性中和剂；优选的，所述碱性中和剂为气氨、氨水、石灰石、石灰乳、碳酸铵和碳酸氢铵中的至少一种；进一步优选的，所述碱性中和剂为碳酸钙、氨和石灰乳。

在一种实施方式中，步骤c中，硫酸溶液的浓度为30wt％～60wt％；硫酸溶液的用量为固相Ι完全反应理论耗酸量的0.9～1.2倍；优选的，硫酸溶液用量为固相Ι完全反应理论耗酸量的0.95～1.05倍。

在一种实施方式中，步骤c中，中和液相Ⅱ所使用的中和剂为氨气或液氨。

在一种实施方式中，步骤c中，将液相Ⅲ经加工后制备为固体水溶性磷酸一铵。

其中，所述固体水溶性磷酸一铵的制备方法为：将液相Ⅲ蒸发、浓缩、干燥，得到固体水溶性磷酸一铵。

在一种实施方式中，将液相I加入含营养元素的物质调节产品养分，得到硝酸钙肥料或硝酸铵钙肥料；优选的，所述含营养元素的物质为氨、硝酸铵和硝酸钙中的至少一种。

本发明的有益效果：

1、本发明可直接利用中低品位磷矿，不需要进行磷矿浮选；

2、本发明的方法使磷矿中的磷与钙得到完全分离，钙、磷等元素利用率大大提高，具有较好的经济效益；

3、本发明可以直接生产出水溶性磷酸一铵；得到纯度高的二水硫酸钙；

4、本发明生产水溶性磷酸一铵过程中副产的渣量大量减少；

5、该工艺综合成本低，基本无固废产生，实现磷矿清洁加工利用，具有良好的经济效益、社会效益以及广阔的工业化应用前景；

6、相比传统硫酸法及硝酸-硫酸法，本发明使用硫酸量大大下降；

7、本发明不涉及冷冻步骤，工艺能耗低。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图。

具体实施方式

一种水溶性磷酸一铵的生产方法，包括以下步骤：

a、采用硝酸和磷矿混合，30～70℃反应0.5～2h，再固液分离，所得液相即为酸解液，所得固相即为酸不溶物；

其中，步骤a中，发生的主要反应为：

Ca₅F(PO₄)₃+10HNO₃＝5Ca(NO₃)₂+3H₃PO₄+HF↑。

本发明步骤a中，采用硝酸分解磷矿得到酸解液中P₂O₅浓度低，磷矿中含铁铝的低活性矿石分解率低，难溶杂质溶出量少，相当一部分存在于酸不溶物中通过过滤分离出体系。相比硫酸法，溶液中Fe、Al等杂质离子更少，溶液的MER值小。

其中，所述

低MER值的溶液在后续处理酸解液时，可以进一步防止磷与杂质离子络合沉淀，从而提高磷的收率。

步骤b中，中和至6.5≤pH≤8.0，其目的是为了将酸解液中的磷全部沉淀。固液分离后，固相I主要为CaHPO₄、Ca₃(PO₄)₂和CaF₂，以及少量的Fe³⁺、Al³⁺、Mg²⁺的金属磷酸盐；液相I主要为NO₃ ^-、Ca²⁺，以及微量的H₂PO₄ ^-、HPO₄ ^2-。

步骤c中，发生的反应主要为：

CaHPO₄+H₂SO₄+2H₂O＝CaSO₄·2H₂O↓+H₃PO₄

步骤c中，将固相I用硫酸溶液进行二次酸解，Ca²⁺全部沉淀为二水硫酸钙，磷酸根离子从磷酸钙盐中释放出来存在溶液中。其中，本发明得到的二水硫酸钙纯度高，经转化可以得到性能好的α-半水石膏。

将液相Ⅱ中和至4.0≤pH≤4.5，其目的是为了沉淀溶液中少量溶出的Fe³⁺、Al³⁺杂质，使溶液中杂质离子含量更少，达到净化磷酸溶液的目的。其中，固相Ⅲ即为白肥，其成分为金属磷酸盐，主要为磷酸铁盐和磷酸铝盐。

硝酸法湿法磷酸体系钙磷分离的传统方法为：先将中低品位磷矿酸解，得到的酸解液直接进行冷冻结晶，析出CaNO_3.4H₂O。采用本发明的方法，相比于传统的方法，钙磷分离率大大增加。原因是：采用中和的方法让磷从溶液中全部沉淀，与多余的钙离子分离。磷酸钙盐沉淀再采用硫酸酸解，钙离子与硫酸根结合生成硫酸钙沉淀，磷酸根完全从磷酸钙盐中释放出来。因此，通过两步操作让磷和钙得到完全分离，滤液用于生产水溶性磷酸一铵或其他含磷肥料。

在一种具体的实施方式中，为了提高杂质离子的沉淀率，步骤c中，将液相Ⅱ中和至pH为4.1～4.5。

在一种具体的实施方式中，步骤a中，磷矿为粉状或浆状，当磷矿中水含量为0％时，则为粉状，而随着水含量的增加，磷矿将会变成浆状，比如，当磷矿中水含量为40％时，则为矿浆。本发明方法中，需要严格控制硝酸溶液的浓度。以磷矿中水含量0～40wt％计，硝酸溶液的浓度为30～70wt％，也就是说，当原料磷矿中水含量为0～40wt％时，硝酸溶液的浓度控制为30～70wt％，如果原料磷矿中水含量超过40wt％，则硝酸溶液的浓度需要根据磷矿中水含量进行计算。

磷矿完全反应理论耗酸量，可以根据磷矿中各组分的含量进行计算。比如，检测某磷矿中与酸反应的主要成分为氧化钙、氧化镁、氧化铁和氧化铝，可以根据上述各组分的含量，计算得到该磷矿中氧化钙、氧化镁、氧化铁、氧化铝完全反应的理论耗酸量，即磷矿完全反应理论耗酸量。

其中，步骤a中的固液分离可以采用常规方法进行。

在一种具体的实施方式中，可以采用板框式过滤器进行固液分离。

在另一种具体的实施方式中，步骤a中，固液分离分两步进行，先进行沉降分离，再将沉降分离后的液体进行过滤分离。

其中，步骤c所述的理论耗酸量可以根据固相Ι中的Ca²⁺含量，再按H₂SO₄与Ca²⁺的摩尔比为1:1，计算H₂SO₄的用量，即理论耗酸量。

在一种的实施方式中，步骤c中，中和液相Ⅱ所使用的中和剂为氨气或液氨。

为了便于存储、运输、使用，在一种具体的实施方式中，步骤c中，将液相Ⅲ加工为固体水溶性磷酸一铵。

其中，所述固体水溶性磷酸一铵的制备方法为：将液相Ⅲ经蒸发、浓缩、干燥等步骤，得到固体水溶性磷酸一铵。

生产水溶性磷酸一铵的主要发生如下反应：

H₃PO₄+NH₃＝NH₄H₂PO₄；

生产硝酸铵钙的主要发生如下反应：

H⁺+NO₃ ^-+NH₃+Ca²⁺→5Ca(NO₃)₂·NH₄NO₃·10H₂O。

本领域常用的磷矿均适用于本发明。在一种具体的实施方式中，所述磷矿中的P₂O₅含量为15～30wt％；优选的，所述磷矿中F含量为1.5～3.0wt％。

下面结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步的描述，并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

下述各实施例使用的磷矿具体成分如表1所示。

表1各实施例所用磷矿全分析

实施例1

本实例中选用磷矿P₂O₅、CaO、MgO、Fe₂O₃、Al₂O₃、SiO₂、F含量分别为27.96％、41.30％、1.48％、1.94％、1.03％、9.93％、2.99％，制成磷矿粉。具体工艺如下：

(1)一级酸解：将含水量为30％的磷矿浆和硝酸溶液混合，50℃反应1.5h，得到固液混合物，固液分离后得到酸不溶物及液相；其中，磷矿粉为100g，45wt％硝酸溶液224g；其中酸解液的质量为343g，酸解液的P₂O₅含量7.9％，CaO含量为11.7％；

(2)中和：将步骤(1)得到的液相利用氨进行中和至溶液pH＝6.5；再进行固液分离，得到液相I和65g固相I；

(3)养分调节：将液相I与适量添加剂混合，经浓缩、干燥后得到硝酸(铵)钙肥料；

(4)二级酸解：将固相I和82.5g浓度为45wt％硫酸溶液混合，50℃反应0.5h，得到混合液；

(5)固液分离：将步骤(4)得到的混合液经固液分离得到固相II和溶液II，固相II用热水进行洗涤、过滤，得到二水硫酸钙，洗涤水用于配制硫酸溶液；

(6)中和除杂：将液相II用氨气中和至溶液pH＝4.5，固液分离得到液相III和固相III；

(7)浓缩干燥：将液相III进行蒸发浓缩、干燥，得到39.1g水溶性磷酸一铵。其中，含P₂O₅ 60.8％，含N11.8％，产品各项指标HG/T 5048-2016《水溶性磷酸一铵》，且满足HG/T4133-2010《工业磷酸二氢铵》。

实施例2

本实例中选用磷矿P₂O₅、CaO、MgO、Fe₂O₃、Al₂O₃、SiO₂、F含量分别为18.12％、29.46％、2.74％、1.63％、3.73％、34.53％、1.62％，制成磷矿粉。具体工艺如下：

(1)一级酸解：将含水量为20％的磷矿浆和硝酸溶液混合，60℃反应1h，得到固液混合物，固液分离后得到酸不溶物及液相；其中，磷矿粉为100g，65wt％硝酸溶液150g；其中酸解液质量为230g，酸解液的P₂O₅含量7.8％，CaO含量为12.7％；

(2)中和：将步骤(1)得到的液相利用碳酸铵进行中和至溶液pH＝8.0；再进行固液分离，得到液相I和43g固相I；

(4)二级酸解：将固相I和41g浓度为60wt％硫酸溶液混合，60℃反应0.5h，得到混合液；

(5)固液分离：将步骤(4)得到的混合液固液分离得到固相II和溶液II，固相II用热水进行洗涤、过滤，得到二水硫酸钙，洗涤水用于配制硫酸溶液；

(6)中和除杂：将液相II用氨气中和至溶液pH＝4.0，固液分离得到液相III和固相III；

(7)浓缩干燥：将液相III进行蒸发浓缩、干燥，得到26.5g水溶性磷酸一铵，其中，含P₂O₅ 55.0％，含N11.0％，产品各项指标HG/T 5048-2016《水溶性磷酸一铵》。

实施例3

本实例中选用磷矿P₂O₅、CaO、MgO、Fe₂O₃、Al₂O₃、SiO₂、F含量分别为19.42％、27.99％、0.44％、1.51％、3.36％、41.44％、1.45％，制成磷矿粉。具体工艺如下：

(1)一级酸解：将含水25％的磷矿浆和硝酸溶液混合，70℃反应0.5h，得到固液混合物，固液分离后得到酸不溶物及液相；其中，磷矿粉为100g，50wt％硝酸溶液161g；其中酸解液质量为235.5g，酸解液的P₂O₅含量8％，CaO含量为11.5％；

(2)中和：将步骤(1)得到的液相利用氨进行中和至溶液pH＝6.8；再进行固液分离，得到液相I和44g固相I；

(4)二级酸解：将固相I和50.5g浓度为50wt％硫酸溶液混合，70℃反应0.5h；得到混合液；

(6)中和除杂：将液相II用氨气中和至溶液pH＝4.1，固液分离得到液相III和固相III；

(7)浓缩干燥：将液相III进行蒸发浓缩、干燥，得到27.3g水溶性磷酸一铵，其中，含P₂O₅ 56.0％，含N11.5％，产品各项指标HG/T 5048-2016《水溶性磷酸一铵》。

实施例4

本实例中选用磷矿P₂O₅、CaO、MgO、Fe₂O₃、Al₂O₃、SiO₂、F含量分别为26.70％、41.53％、2.34％、0.60％、0.53％、19.75％、2.50％，制成磷矿粉。具体工艺如下：

(1)一级酸解：将不含水量的磷矿浆和硝酸溶液混合，60℃反应1.2h，得到固液混合物，固液分离后得到酸不溶物及液相；其中，磷矿粉为100g，30wt％硝酸溶液330g；其中酸解液质量为399g，酸解液的P₂O₅含量6.5％，CaO含量为10.1％；

(2)中和：将步骤(1)得到的液相利用碳酸铵进行中和至溶液pH＝7.3；再进行固液分离，得到液相I和61.5g固相I；

(4)二级酸解：将固相I和117g浓度为30wt％硫酸溶液混合，60℃反应0.5h；得到混合液；

(5)固液分离：将步骤(4)得到的固液分离得到固相II和溶液II，固相II用热水进行洗涤、过滤，得到二水硫酸钙，洗涤水用于配制硫酸溶液；

(6)中和除杂：将液相II用液氨中和至溶液pH＝4.4，固液分离得到液相III和固相III；

(7)浓缩干燥：将液相III进行蒸发浓缩、干燥，得到37.3g水溶性磷酸一铵，其中，含P₂O₅ 60.9％，含N11.8％，产品各项指标HG/T 5048-2016《水溶性磷酸一铵》，且满足HG/T4133-2010《工业磷酸二氢铵》。

实施例5

本实例中选用磷矿P₂O₅、CaO、MgO、Fe₂O₃、Al₂O₃、SiO₂、F含量分别为30.41％、41.30％、1.48％、1.94％、1.03％、9.93％、2.99％，制成磷矿粉。具体工艺如下：

(1)一级酸解：将含水量为40％的磷矿浆和硝酸溶液混合，30℃反应2h，得到固液混合物，固液分离后得到酸不溶物及液相；其中，磷矿粉为100g，40wt％硝酸溶液310g；其中酸解液质量为455.5g，酸解液的P₂O₅含量6.6％，CaO含量为9.5％；

(2)中和：将步骤(1)得到的液相利用碳酸铵进行中和至溶液pH＝7.0；再进行固液分离，得到液相I和72.2g固相I；

(4)二级酸解：将固相I和103g浓度为40wt％硫酸溶液混合，30℃反应0.5h；得到混合液；

(7)浓缩干燥：将液相III进行蒸发浓缩、干燥，得到43.8g磷铵，其中，含P₂O₅61.0％，含N11.8％，产品各项指标HG/T 5048-2016《水溶性磷酸一铵》，且满足HG/T 4133-2010《工业磷酸二氢铵》。

Claims

1.一种水溶性磷酸一铵的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：

a、采用硝酸和磷矿混合，30～70℃反应0.5～2h，固液分离后得到酸解液；

c、将固相I和硫酸溶液混合，30～70℃反应0.3～2h，固液分离得到固相Ⅱ和液相Ⅱ；将液相Ⅱ中和至pH为4.0～4.5，再固液分离得到固相Ⅲ和液相Ⅲ；其中，中和液相Ⅱ所使用的中和剂为氨气或液氨；所述液相Ⅲ即为水溶性磷酸一铵。

2.根据权利要求1所述的一种水溶性磷酸一铵的生产方法，其特征在于，步骤c中，将液相Ⅱ中和至pH为4.1～4.5。

3.根据权利要求1或2所述的一种水溶性磷酸一铵的生产方法，其特征在于，步骤a中，磷矿为粉状或浆状，以磷矿中水含量为0～40wt％计，硝酸浓度为30～70wt％。

4.根据权利要求1或2所述的一种水溶性磷酸一铵的生产方法，其特征在于，步骤a中，硝酸用量为磷矿完全反应理论耗酸量的0.9～1.2倍。

5.根据权利要求4所述的一种水溶性磷酸一铵的生产方法，其特征在于，步骤a中，硝酸用量为磷矿完全反应理论耗酸量的0.9～1.1倍。

6.根据权利要求1或2所述的一种水溶性磷酸一铵的生产方法，其特征在于，步骤a中，固液分离分两步进行，先进行沉降分离，再将沉降分离后的液体进行过滤分离。

7.根据权利要求1或2所述的一种水溶性磷酸一铵的生产方法，其特征在于，步骤b中，所述中和采用碱性中和剂。

8.根据权利要求7所述的一种水溶性磷酸一铵的生产方法，其特征在于，步骤b中，所述碱性中和剂为气氨、氨水、石灰石、石灰乳、碳酸铵和碳酸氢铵中的至少一种。

9.根据权利要求7所述的一种水溶性磷酸一铵的生产方法，其特征在于，步骤b中，所述碱性中和剂为碳酸钙、氨和石灰乳。

10.根据权利要求1或2所述的一种水溶性磷酸一铵的生产方法，其特征在于，步骤c中，硫酸溶液的浓度为30wt％～60wt％；硫酸溶液的用量为固相Ι完全反应理论耗酸量的0.9～1.2倍。

11.根据权利要求10所述的一种水溶性磷酸一铵的生产方法，其特征在于，步骤c中，硫酸溶液用量为固相Ι完全反应理论耗酸量的0.95～1.05倍。

12.根据权利要求1或2所述的一种水溶性磷酸一铵的生产方法，其特征在于，将液相Ⅲ加工为固体水溶性磷酸一铵。

13.根据权利要求12所述的一种水溶性磷酸一铵的生产方法，其特征在于，将液相Ⅲ经蒸发、浓缩、干燥，得到固体水溶性磷酸一铵。

14.根据权利要求1或2所述的水溶性磷酸一铵的生产方法，其特征在于，将液相I加入含营养元素的物质调节产品养分，经蒸发浓缩、干燥得到硝酸钙肥料或硝酸铵钙肥料。

15.根据权利要求14所述的水溶性磷酸一铵的生产方法，其特征在于，所述含营养元素的物质为氨、硝酸铵或硝酸钙中的至少一种。