专利名称：湿法磷酸生产工业、农用级磷酸一铵及磷酸铵镁的方法
技术领域：
本发明涉及一种生产磷酸一铵及磷酸铵镁的方法，尤其是一种用湿法磷酸分级 生产工业级磷酸一铵和农用级磷酸一铵及磷酸铵镁的方法，属于化工技术领域。
背景技术：
随着现代化设施农业的普及，市场对全水溶磷肥的需求越来越大。传统的磷酸 一铵生产工艺如“浓缩法”是先浓缩磷酸，然后再用氨进行中和；而“稀酸料浆法”是 先用氨中和磷酸，然后再进行浓缩、干燥。两种方法都属于一段式中和工艺，虽然规模 大，生产成本低，但只能生产农用级的磷酸一铵，且产品的水溶性差，不能满足现代设 施农业对全水溶性磷肥的要求。虽然有部分厂家采用二段式中和工艺来生产工业级磷酸 一铵，但二段式中和法的滤饼需要得到传统的一段式中和法系统的支持才能转化为合格 的农用级磷酸一铵，其脱镁后的磷酸铵溶液需要用热法磷酸回调pH值才能生产工业级磷 酸一铵，故其成本仍然较高。因此，需要研发成本低，产量高，质量好的全水溶性磷肥 的生产工艺。发明内容
本发明的目的在于提供一种工艺简单、原料适应性广、生产成本低、产品质量 好，既能生产工业级磷酸一铵，又能联产农用级磷酸一铵及磷酸铵镁的方法。
本发明全部利用湿法磷酸来进行生产，旨在以湿法路线取代热法路线及热湿法 路线，以较低的成本实现全水溶性磷肥的生产，以满足现代设施农业的需求。
本发明通过三段式中和工艺，其核心要点是用已脱镁的磷铵溶液作为中和剂， 从而达到深度脱镁的目的，并利用生产工业级磷酸一铵所产生的母液，与磷铵料浆滤饼 调浆后，生产出农用级磷酸一铵。
本发明通过下列技术方案实现一种湿法磷酸生产工业、农用级磷酸一铵及磷 酸铵镁的方法，其特征在于包括下列工艺步骤
A、在湿法磷酸中，按Na 湿法磷酸中F=I 3的摩尔比，加入碳酸钠或氢 氧化钠，在常温下反应60 100分钟，过滤得脱氟磷酸液及滤渣，滤渣经洗涤、干燥后 即为氟硅酸钠产品，洗涤水返回滤液中；
B、在A步骤所得部分脱氟磷酸液中，加入碳酸氢铵或液氨进行第一次中和反应 至pH值为4.5 5.0，过滤得磷酸一铵溶液及滤饼；
C、在B步骤所得磷酸一铵溶液中，继续加入碳酸氢铵或液氨进行第二次中和反 应至pH值为5.8 6.2，充分反应后过滤，得脱镁磷酸一铵、磷酸二铵混合溶液及滤渣， 滤渣经洗涤、干燥后，即为磷酸铵镁产品；
D、将C步骤所得混合液加入到A步骤所得剩余的脱氟磷酸液中，进行第三次中 和反应至pH值为4.5 5.0，过滤得净化的磷酸一铵溶液及滤饼；
E、将D步骤所得净化的磷酸一铵溶液浓缩成^O5质量浓度为观 31 %的浓缩液，冷却至55 65°C，加入适量磷酸一铵晶种，在该温度下等温结晶1小时，之后冷却 结晶至30°C以下，过滤分离出晶体及母液，对所述母液重复本步骤的浓缩、结晶、过滤 分离过程1 2次，合并各次晶体，经干燥后即为工业级磷酸一铵产品；F、将E步骤最后一次过滤分离出的母液与B步骤、D步骤的滤饼混合调浆，经 干燥后即得粉状农用级磷酸一铵产品。所述A步骤中加入的碳酸钠或氢氧化钠为工业级产品。所述A步骤的湿法磷酸为P2O5质量浓度为20 28 %的未经过浓缩的湿法磷酸， 经本发明处理后得磷酸一铵。所述A步骤的湿法磷酸可用湿法磷酸系统生产的磷酸、磷酸二氢钾混合液代 替，经本发明处理后所得产品为磷酸二氢钾铵。所述B步骤和C步骤中加入的中和剂碳酸氢铵或液氨为工业级产品。所述A步骤、C步骤、F步骤中的干燥均为常规干燥。所述E步骤的等温结晶、冷却结晶均为常规结晶。本发明中无特殊说明的％，均为质量％。本发明与现有技术相比，具有下列优点和效果1、可以不依赖其它系统的支持，仅靠自身的系统就可完成所有产品的生产过 程；2、全部采用湿法磷酸来生产高品质工业级磷酸一铵；3、利用结晶后的磷酸一铵母液(水溶磷比例高、氮比例高)与过滤所得的磷 酸一铵滤饼(水溶磷比例偏低、氮比例偏低)混合调浆后，经干燥即得到农用级磷酸一 铵，既简单经济地解决了滤饼及母液的后续处理问题，简化磷酸的净化工序，省去脱硫 工序，较大幅度地降低生产成本，又获得合格的农用级磷酸一铵产品；4、有效回收了湿法磷酸中的氟，使之形成氟硅酸钠产品，既回收利用了氟资 源，也避免了因磷肥含氟而对环境造成的氟污染；5、巧妙地将湿法磷酸中的镁转化为优良的缓释氮肥——磷酸铵镁；6、本发明工艺完全实现了物尽其用的目的，可用高镁磷矿作为湿法磷酸的原 料，使不适合于“浓缩法”或“稀酸料浆法”的高镁磷矿得到充分利用，从而扩大了湿 法磷酸的原料来源。
图1是本发明工艺流程图。
具体实施例方式下面结合实施例对本发明做进一步描述。实施例1A、取某磷肥厂湿法稀磷酸8000 克(其中P2O5 24.11%； Fl.67%； SO3 1.97%； CaO 0.25%； Mg01.06%； Fe2030.87%； AL2O3 0.49% ),缓慢加入工业级碳酸钠 126 克， 常温搅拌下充分反应1小时后过滤分离出滤液和滤渣，用200克水分次将滤渣洗至无酸性 后烘干得150克氟硅酸钠产品(Na2SiF6含量98.10% )，洗水合并入滤液中，再加入1400 克水稀释得脱氟稀磷酸9460克；B、取A步骤所得脱氟稀磷酸7730克，常温搅拌下缓慢加入工业级碳酸氢铵进行中和反应至pH值4.6后过滤分离，滤液为磷酸一铵溶液，滤饼备用；
C、将B步骤所得滤液在常温搅拌下继续加入工业级碳酸氢铵进行中和反应至 pH值6.0，继续搅拌充分反应1小时后过滤分离，滤渣经常规洗涤、干燥后即得细沙状磷 酸铵镁产品 230 克(其中P2O5 30.67%； MgO 16.80%； N5.90%； CaOl.19% ),滤液即 为脱镁后的磷酸一铵、磷酸二铵混合溶液；
D、将C步骤所得全部滤液在常温搅拌下缓慢加入到A步骤所得剩余的1730克 脱氟稀磷酸中进行中和反应，加完后pH值为4.9，过滤分离，滤饼备用，滤液即为已净 化磷酸一铵溶液；
E、将D步骤所得已净化磷酸一铵溶液经常规蒸发浓缩至I52O5含量为30%后冷 却至62°C，加入1克磷酸一铵晶种，等温结晶1小时后降温结晶，降温至^rc后离心分 离晶体和母液；分离后的母液按本步骤中上述蒸发浓缩后结晶、离心分离的过程重复操 作2次；将3次离心分离后的晶体全部混合干燥后即得工业级磷酸一铵产品1740克(其 中P2O5 60.80% ； N12.01% ；水不溶物 0.02% )；
F、将E步骤最后一次过滤分离出的母液与B步骤及D步骤所得滤饼混合调浆 后，经常规干燥得粉状农用级磷酸一铵产品1701克(其中有效:P20545.52% ；水溶性 P2O5 32.32% ； N 9.68% )。
实施例2
A、取某磷肥厂湿法稀磷酸 8000 克(其中P2O5 24.11%； Fl.67%； S031.97%； CaO 0.25% ； Mg01.06% ； Fe2030.87 % ； AL2O3 0.49% )，缓慢加入工业级氢氧化钠 95 克，常温搅拌下充分反应1小时后过滤分离出滤液和滤渣；用200克水分次将滤渣洗至无 酸性后烘干得151克氟硅酸钠产品(Na2Sff6含量98.05% )，洗水合并入滤液中，再加入 1400克水稀释得脱氟稀磷酸9480克；
B、取A步骤所得脱氟稀磷酸7200克，常温搅拌下缓慢加入工业级碳酸氢铵进 行中和反应至pH值4.9后过滤分离，滤液为磷酸一铵溶液，滤饼备用
C、将B步骤所得滤液在常温搅拌下继续加入工业级碳酸氢铵进行中和反应至 pH值6.2，继续搅拌充分反应1小时后过滤分离，滤渣经常规洗涤、干燥后即得细沙状磷 酸铵镁产品 258 克(其中P2O5 29.82%； MgO 16.30%； N5.62%； CaOl.14% ),滤液即 为脱镁后的磷酸一铵、磷酸二铵混合溶液；
D、将C步骤所得全部滤液在常温搅拌下缓慢加入到A步骤所得剩余的2280克 脱氟稀磷酸中进行中和反应，加完后pH值为4.7，过滤分离，滤饼备用，滤液即为已净 化磷酸一铵溶液；
E、将D步骤所得已净化磷酸一铵溶液经常规蒸发浓缩至I52O5含量为后冷 却至58°C，加入1克磷酸一铵晶种，等温结晶1小时后降温结晶，降温至25°C后离心分 离晶体和母液；分离后的母液按本步骤中上述蒸发浓缩后结晶、离心分离的过程重复操 作2次；将3次离心分离后的晶体全部混合干燥后即得工业级磷酸一铵产品1710克(其 中P2O5 60.85% ； Nll.99% ；水不溶物 0.02% )；
F、将E步骤最后一次过滤分离出的母液与B步骤及D步骤所得滤饼混合调浆 后，经常规干燥得粉状农用级磷酸一铵产品1705克(其中有效:P20545.90% ；水溶性 P2O5 32.61% ； N 9.98% )。
权利要求
1.一种湿法磷酸生产工业、农用级磷酸一铵及磷酸铵镁的方法，其特征在于包括下 列工艺步骤A、在湿法磷酸中，按Na湿法磷酸中F=I 3的摩尔比，加入碳酸钠或氢氧化 钠，在常温下反应60 100分钟，过滤得脱氟磷酸液及滤渣，滤渣经洗涤、干燥后即为 氟硅酸钠产品，洗涤水返回滤液中；B、在A步骤所得部分脱氟磷酸液中，加入碳酸氢铵或液氨进行第一次中和反应至 pH值为4.5 5.0，过滤得磷酸一铵溶液及滤饼；C、在B步骤所得磷酸一铵溶液中，继续加入碳酸氢铵或液氨进行第二次中和反应至 pH值为5.8 6.2，充分反应后过滤，得脱镁磷酸一铵、磷酸二铵混合溶液及滤渣，滤渣 经洗涤、干燥后，即为磷酸铵镁产品；D、将C步骤所得混合液加入到A步骤所得剩余的脱氟磷酸液中，进行第三次中和反 应至pH值为4.5 5.0，过滤得净化的磷酸一铵溶液及滤饼；E、将D步骤所得净化的磷酸一铵溶液浓缩成P2O5质量浓度为28 31%的浓缩液， 冷却至55 65°C，加入适量磷酸一铵晶种，在该温度下等温结晶1小时，之后冷却结晶 至30°C以下，过滤分离出晶体及母液，对所述母液重复本步骤的浓缩、结晶、过滤分离 过程1 2次，合并各次晶体，经干燥后即为工业级磷酸一铵产品；F、将E步骤最后一次过滤分离出的母液与B步骤、D步骤的滤饼混合调浆，经干燥 后即得粉状农用级磷酸一铵产品。
2.如权利要求1所述的湿法磷酸生产工业、农用级磷酸一铵及磷酸铵镁的方法，其特 征在于所述A步骤中加入的碳酸钠或氢氧化钠为工业级产品。
3.如权利要求1所述的湿法磷酸生产工业、农用级磷酸一铵及磷酸铵镁的方法，其特 征在于所述B步骤和C步骤中加入的中和剂碳酸氢铵或液氨为工业级产品。
全文摘要
本发明提供一种湿法磷酸生产工业、农用级磷酸一铵及磷酸铵镁的方法，以湿法磷酸为原料，通过脱氟及三段分步中和工艺，分别获得氟硅酸钠、磷酸一铵溶液，磷酸一铵滤饼及磷酸铵镁，其中磷酸一铵溶液经浓缩结晶后得高品质全水溶工业级磷酸一铵，磷酸一铵滤饼与重复结晶后的磷酸一铵母液调浆干燥后得合格的农用级磷酸一铵，磷酸铵镁本身就是一种优良的缓释氮肥。该工艺设备投资小，原料适应性好，生产成本低，产品质量好，其低成本的全水溶工业级磷酸一铵，将为现代设施农业提供价廉物美的全水溶磷肥。
文档编号C01B25/28GK102020256SQ20101055250
公开日2011年4月20日 申请日期2010年11月22日 优先权日2010年11月22日
发明者李庆, 马健 申请人:李庆, 马健