CN85100950A

CN85100950A - 混合肥料的生产方法

Info

Publication number: CN85100950A
Application number: CN 85100950
Authority: CN
Inventors: 维沃林伦
Original assignee: Kemira Oyj
Current assignee: Kemira Oyj
Priority date: 1985-04-01
Filing date: 1985-04-01
Publication date: 1987-01-10

Abstract

揭示了一从磷矿石生产适用于制取含有氮和磷的混合肥料的料浆的工艺过程，在此工艺过程中用硝酸浸析磷矿石以产生一酸性料浆，然后于二个中和阶段在同时冷却的情形下用氨中和此料浆。在二个中和阶段内加入磷酸铵于酸性料浆中以满足混合肥料对磷的需要，其中不超过40％，以重量计的一部分上述磷酸铵加入第一中和阶段该处料浆的酸度保持在pH2至4，余下部分的磷酸铵则加入第二中和阶段该处的酸度保持在pH5至6。

Description

本发明是关于生产制造混合肥料所需的料浆，特别是含有氮和磷的肥料。

本发明更专致于用硝酸分解磷矿石以产生酸性料浆，然后用氨将其中和，同时亦可加入一些其他酸类的方法来生产适合于制含氮和磷以及还可能含有钾的混合肥料的料浆。

通常用于制造含氮，磷和钾的混合肥料，亦即所谓NPK肥料的磷的原料是磷矿石。目的是要将矿石中的磷转化成对植物有致的形态。这发生在硝酸与磷矿石反应的时候，矿石中的磷会以磷酸的形态释出。在相继的阶段中用氨将制得的酸性混合物和添加的磷酸，甚至还有硫酸，中和至所要求的程度。

磷矿石常含作为带磷矿物质的磷灰石，对于每L个P₂O₅分子它平均含3.35个CaO分子，其中3个与P₂O₅相结合，0.35个与氟和其他阴离子相结合。这样的化合物形成一个分子，其磷对植物无效。在本法中用硝酸将此分子分解获得可溶的或游离形态的磷。

在磷灰石与硝酸的反应中使用略为过量的硝酸，从而达到短的反应时间和高的效率。对于每一分子磷灰石采用6.8分子的硝酸。

在混合物氨化时，得到硝酸铵，P₂O₅经磷酸一钙（P₂O₅，CaO）变为磷酸＝钙（P₂O₅·2CaO），而部分钙仍为硝酸钙C_a（NO₃）₂。

磷灰石与硝酸间的反应：

中和反应：

硝酸钙Ca（NO₃）₂必须除去，因为其高度吸湿性在肥料中会引起难以克服的困难。

在Odda法（Farm Chemicals杂志1967年5月第29页）中，除去部分由分解磷矿石所得的钙的方法是将它结晶为硝酸钙四水化合物。但此法有缺点，即昂贵的结晶过程和大量难以销命的副产品。

在另一方法，PEC法（Farm Chemicals杂志1967年5月第28页）中，钙藉着某些酸，例如磷酸，在许多氨化槽中沉淀。此法的一个缺点是需要大量的氨化槽逐步提高硝磷酸盐料浆的pH值至适合于混合肥料的制造。

亦已知各别的方法中将磷酸与硝酸一起加至磷矿石分解阶段，藉此磷酸以取代磷矿石中的部分磷。硝酸与磷矿石反应所生成的磷酸和硝酸以及其他化合物与添加的磷酸一起再用氨中和。因为料浆具有很大的变稠倾向，这些方法通常包含数个中和阶段或是要在拉化机中完成部分的中和。

现已发现上述缺点可以消除，同时，中和阶段亦可减少至二级。接本发明的方法，磷矿石，例如磷灰石中的磷可转化成对植物有效的形态。本发明泼及适合于制造气磷混合肥料的料浆的生产方法。此法包括：用硝酸分解磷矿石制得酸性料浆，以及在二中和阶段以加入的的氨中和此酸性料浆。

加硝酸于磷矿石使其磷成为磷酸释出。当pH在中和阶段增加时，磷酸与钙反应，绝大部分生成可溶于柠檬酸铵的磷酸二钙，水溶的磷酸一钙只占小部分。为使混合肥料中所含的磷符合具水溶性的要求，在某些情况下一部分磷的进料应为水溶形态，即如磷酸铵类或磷酸。

于此方法中，在第一中和阶段加入不超过40%总需要量的磷酸铵（磷酸二铵或一铵），料浆的酸度保持在pH2至4。馀下磷酸铵加至第二中和阶段其pH在5至6。必要时在中和阶段内最好将料浆冷却至110至150℃的温度范围。

已经知道由于加至中和阶段的磷的量而导致料浆变稠的情形是可以用上述的方法消除的，即以磷酸铵取代部分磷矿石，至少60%的磷酸铵要加在第二中和阶段，此处pH已高至料浆不会变稠。此外可使反应器内的稳定性良好。

参照附图详述本发明于下，附图描绘了拟应用本发明方法的装置。

图中A为第一分解反应器，B为第二分解反应器，C为第一中和反应器，D为第二种中和反应器，E是洗涤***。

磷矿石经管1和硝酸经管2加入装有搞拌机之第一分解反应器A。硝酸与磷矿石反应时产生一带有磷酸的酸性料浆，它的温度根据酸和矿之比调节至约60-90℃。若认为另一分解反应器是必需时，使酸性料浆由第一分解反应器A经管3流入装有搞拌的第二分解反应器B。必要时经管4和5分别加入更多的磷矿石和硝酸至反应器B。依据着拟产肥料的品位，将硫酸经管6加至反应器B亦可使磷矿石进一步分解。当采用硫酸时，反应器B的温度会升高，由于NOX气体的散发会随着温度升高而增加，故不允其超过90℃。

使酸性料浆从第二分解反应器B（若不用反应器B时则从反应器A经管7流出进入装有搞拌机的第一中和反应器C。将一部分磷酸一铵或二铵经管8同时加入反应器C，如采用硫酸时则将其一部或全部经管9加入。将酸性料浆以及最后添加的酸中和至P^H2.0-4.0，然后氨经过衔接数个喷口的管10加入反应器C。根据着拟产的品位，一部分硝酸可能管11加入反应器C以取代加于分解反应器A和B。依据所生成盐的组成以及料浆的水分，调节反应器C的温度至约110-150℃。

料浆经管12从第一中和反应器C进入装有搞拌机的第二中和反应器D。馀下的磷酸一铵或二铵，及若采用馀下的硫酸时，会分别经管13和14加入反应器D，氨经过衔接着数个喷口的管15加入反应器D将料浆中和至pH5.0-6.0。根据所生成盐的组成以及料浆的水分，调节反应器D的温度至约110-150℃。最后料浆经溢流管16从反应器D排出。此时，视乎料浆中所含盐的组成，中和了的料浆内水分约为10-16%，将此料浆送至进一步加工的***，例如粒化和烘于。

在中和反应器的总P₂O₅进料中，加至第一中和反应器C的部分应在0-40%的范围。馀下的P₂O₅是加至反应器D。

由肥料加工烘干工段的气体净化装置所收集的粉尘以及钾盐和微量元素（如采用时）通常经管17加入第二中和反应器D。硝酸铵（可用以取代部分氨和硝酸）分别经管18和19加至反应器C或反应器D或同时加至二者。

由分解反应器A和B以及中和反应器C和D产生的气体分别沿管道***20和21导入洗涤***E。洗涤水经管22加入洗涤***E，由洗涤***E排出之洗涤水沿管道***23导至中和反应器C或D。硫酸或磷酸作为洗涤剂可经管24加入洗涤***E用以控制洗涤液的pH。

若用硫酸于洗涤时，直接加入反应器的硫酸须相应减少。若使用磷酸于洗涤时，磷酸铵进料应减少而氨的进料增加，这样使加至洗涤***E的磷酸再加上增多的氨的量会相当于减少的磷酸铵量。经洗涤E清洁的气体由管25排出。

在下列的例子中更详细地叙述本发明。

例1

原料：

磷矿石 32.4% P₂O₅

硝酸 60% HNO₃

磷酸一铵 11% N

55% P₂O₅

氨气 100% NH₃

氮化钾 60% K₂O

当以每小时63吨的产率制取15-15-15（N-P₂O₅-K₂O）肥料时，工艺过程和剥得每吨肥料所需原料的进料量如下：

将磷矿石190Kg与以100%酸计的硝酸315Kg加入分解反应器A。反应器A中的温度为75℃。

此后将酸性料浆直接导入第一中和反应器C，然后氨气会经反应器底部的数个喷口送入使料浆的pH升至3.0。藉加入来自洗涤***E的洗涤水以及蒸发水分保持反应器C内的温度于12.5℃。

料浆由反应器C流入第二中和反应器D。将磷酸一铵的全部需用量170Kg，加入反应器D。没有使用硫酸。加入反应器D的氯化钾量为254Kg。氨气经反应器底部的数个喷口道入使料浆的pH升至5.8。在中和反应器C和D内氨的总消耗量为82Kg。反应器D中的温度在120℃。

由反应器D得到的产品为含水15%的NPK料浆。此料浆适于以通常的粒化方法作进一步加工。

例2

原料：

磷矿石 34% P₂O₅

硝酸 60% HNO₃

硝酸铵（溶液） 90% NH₄NO₃

磷酸一铵 11% N

55% P₂O₅

硫酸 93% H₂SO₄

氨气 100% NH₃

氯化钾 60% K₂O

硫酸镁

硼酸盐肥料

在以每小时50吨的产率制造20-10-10 N-P₂O₅-K₂O）肥料时其工艺过程以及生产每吨肥料所需原料的进料量如下：

将65Kg磷矿石和300Kg硝酸（以100%酸计）加入第一分解反应器A。反应器A中的温度为65℃。

此后将酸性料浆导入第二分解反应器B，並加入60Kg以100%酸计的硫酸。第二分解反应器B的温度升至80℃。

料浆自第二分解反应器B流入第一中和反应器C，加入作为原料用的磷酸一铵量的20%。同时气态氨经反应器底部之数个喷口送入使料浆的pH升至3.3。藉加入来自洗涤***E的洗涤水和蒸发水分使反应器C中的温度保持在140℃。

料浆以反应器C流入第二中和反应器D，加入以100%NH₄NO₃计的硝酸铵溶液95Kg和磷酸铵需用量的80%总的磷酸一铵耗用量为144Kg。加入反应器D的氯化钾为165Kg。微量元素（35Kg硫酸镁和4Kg硼酸盐肥料）亦加入反应器D内。氨经反应器底部的数个喷口通入使料浆的pH升至5.6。在中和反应器C和D内氨的总消耗量为110Kg。反应器D中的温度保持在140℃。

由反应器D得到的产品为含水10%的NPK料浆。此料浆适于用通常的粒化方法进一步加工並获得高品质的粒化20-10-10肥料。

Claims

1、一个适合于制造含有氮和磷的混合肥料的料浆的生产方法，它的磷来白磷矿石，此法包括用硝酸分解磷矿石制取酸性料浆和可选择同时冷却的条件下用氨在二个中和阶段将酸性料浆中和，以及加磷酸铵至上述二中的阶段的酸性料浆中以满足混合肥料的磷需要量，其中以重量计不超过40%的部分上述磷酸铵是加至第一中和阶段，该处料浆的酸度保持在pH2至4，馀下的磷酸铵加至第二中和阶段，该处料浆的酸度保持在pH5至6。

2、依照要求权利1的方法，将其中以重量计不超过总磷酸铵量的20%加入第一中和阶段。

3、依照要求权利1或2的方法，其中在第1与第二中和阶段温度保持在110与150℃之间。

4、依照要求权利1，2或3的方法，将磷酸二铵加至上述的中和阶段。

5、依照要求权利1、2、3或4的方法，其中除磷酸铵外，将硫酸加入至少一个中和阶段内。

6、依照任何上述要求权利的方法，其中分解磷矿石是在二个阶段进行，包括除硝酸和磷矿石外还将硫酸加入第二分解阶段。

7、依照任何上舆要求权利的方法，还包括加钾盐入第二中和阶段，此处料浆附加地含有钾。

8、依照任何上述要求权利的方法，在第二中和阶段末了，料浆含有以重量计为10至16%的水分。

9、依照任何上述要求权利的方法，其中提及的磷矿石含有磷灰石。

10、依照任何上述要求权利的方法，将硝酸铵加至其中最少一个中和阶段。