專利名稱：用復分解法生產磷酸一銨的方法
技術領域：
本發明涉及生產磷酸一銨的技術領域，具體地說是一種采用復分 解法生產磷酸一銨的方法。
背景技術：
磷酸一銨又名為磷酸二氫銨，其化學式為NH4H2P04，它是一種在 農業生產上沿用已久、對保障農作物生產豐收具有重要作用的磷銨復 合肥料。除用作化肥外，它作為一種重要的磷酸鹽類化工產品，還可 用作滅火阻燃劑和化學添加助劑，已廣泛使用于農業生產、食品制造 和化工醫藥等眾多生產技術領域。迄今為止，在磷酸鹽化學工業中， 長期以來一直都是采用肥料磷酸與NH3進行中和反應的工藝技術來生 產磷酸一銨產品。例如中國專利CN1063157C公開的名稱為"工業 磷酸一銨及工業磷酸一銨與伺料磷酸氫鈣的生產方法"，CN1235794C 公開的名稱為"磷酸二銨與磷酸一銨的聯產法及洗滌液中和設備"和 CN1792778A公開的名稱為"利用鈦白粉廢酸制取高純度磷酸一銨的 方法"等專利文獻，上述專利文獻所公開的均是采用"中和法"生 產制造磷酸一銨的技術。無需諱言，現行沿用的"中和法"生產肥料 磷酸一銨的傳統工藝存在著如下技術性缺陷(1) 在肥料磷酸與NH3進行中和反應的過程中，特別是反應液從 pH1.5進行至pH4.5的階段時，存在于肥料磷酸中的鐵、鋁、鎂等大 量金屬離子會以水不溶性的磷酸氫鹽的形式析出而流失大量的磷元 素，將嚴重影響總磷收率。據調査統計現行"中和法"生產磷酸一 銨的總磷收率一般僅為80%左右。(2) 現有采用"中和法"生產制造磷酸一銨的廠家為使產品能夠 達到國標II類所規定的"水溶性磷占有效磷》75%"的技術指標，只 能選用高品位磷礦為生產原料，這是與資源綜合利用可持續發展的基 本國策相悖的。(3) 采用"中和法"工藝每生產1噸磷酸一銨產品需消耗1.3噸 硫酸原料，由于近來硫磺市場價格持續上漲致使每噸硫酸的生產成本 已高達1600元，直接導致磷酸一銨的生產成本急劇上升。如何才能科學地綜合利用中低品位磷礦(指含P205為25^20%)來生產達到或高于國標n類標準的磷酸一銨， 一直是擺在廣大磷化工 科研工作者面前的一個重大課題，這也正是本發明所要解決的問題。
發明內容
本發明的目的是提出一種能夠普遍適用低、中、高品位磷礦為原 料、采用復分解法生產可達到或高于國標II類質量標準的磷酸一銨產品的方法，本發明的顯著特點是它徹底舍棄了傳統的"中和法"， 另辟蹊徑,提出一種用磷礦粉[主要成份為CasF(P04)3]和硫酸反應制 得的過磷酸鈣再與硫酸銨進行復分解反應生產磷酸一銨產品的新的 工藝。本發明是通過如下技術方案來實現的它按以下次序的步驟進行(1)計量備料按如下重量份計稱取原料(2) 制備過磷酸鈣按重量計取用40^60%的磷礦粉原料放入反應池內，按所用磷礦 粉原料重量的3。4倍加水，在稀釋攪拌的工況下逐漸加入硫酸，通 入蒸汽加熱、控制反應溫度為75。85°C，在攪拌的工況下反應6^8 小時，CasF(P04)3+ 5H2S04 -3HsP04 + 5CaS0" + HF過濾，濾渣經漂洗后排放棄渣，將濾液輸入反應池內，在攪拌工 況下再將余量的磷礦粉原料放入反應池內，通入蒸汽加熱、控制反應 溫度為75。85'C，在攪拌的工況下反應6^8小時，CasF(P04)3十7HsP04 - 5Ca(H2P(k)2 + HF再次過濾，收集澄清濾液，即制得過磷酸鈣溶液，濾渣返送計量 備料步驟作增補原料回用，(3) 復分解反應將制得的過磷酸鈣溶液送入反應池內，在攪拌 工況下加入硫酸銨，通入蒸汽加熱至沸進行復分解反應，制得磷酸一 銨溶液，Ca(H2PO4)2 + (冊4)2S04 - 2N關2P04 + CaSO"過濾，濾渣經漂洗后排放，洗液待用，(4) 微調pH值逐漸加入少量NH40H,調節控制磷酸一銨溶液的 pH值為4^5，再濾去沉淀析出的殘渣雜質，制得合格的磷酸一銨液，磷礦粉 含H2S04 95%的硫酸 含(NH4)2S04 99%的硫酸銨1份， 0. 3。0. 5份， 0. 22"0. 35份，(5)烘干粉碎將制得的合格的磷酸一銨液按常規工藝經過烘干 粉碎，即可制得質量達到或高于國標II類標準的磷酸一銨產品。本發明的實質性特點和顯著進步在于它徹底揚棄了沿用已久的 "中和法"生產磷酸一銨的傳統工藝，另辟蹊徑，獨創性地提出一種 用磷礦粉和硫酸制備過磷酸鈣再與硫酸銨進行復分解反應生產磷酸 一銨產品的新的工藝。避免了傳統的"中和法"在中和反應過程中會 有大量鐵、鋁、鎂等金屬離子以水不溶性的磷酸氫鹽形式析出而流失 大量磷元素的致命性缺陷，可保留反應液原狀氫離子濃度也就保留了 反應液中鐵、鋁、鎂等磷酸二氫鹽的水溶性，即能很好地保障產品質 量中的水溶性磷達標，并且對磷礦原料的品位和雜質含量均無苛刻要 求，可使總磷收率由80%提高至95%以上，每噸磷酸一銨產品所消耗 硫酸原料的數量降低0.5噸左右，總生產成本可降低1000元以上。本發明提出的用復分解法生產磷酸一銨的方法同現行"中和法" 相比具有如下優點1. 本發明工藝流程簡捷，無需新增設備投資，沿用現行常規工 藝設備，即可普遍適用低、中、高品位的磷礦為原料，均能生產出質 量達到或高于國標II類標準的磷酸一銨產品；2. 本發明的總磷收率可高達95%以上，大大提高了資源利用率， 節能減排效果顯著，具有極佳的社會效應；3. 采用本發明提出的復分解法每生產1噸磷酸一銨產品所消耗 硫酸原料量可由"中和法"的1.3噸降低至0.8噸，每噸產品可降低 生產成本1000元以上，具有巨大的經濟效益。4. 本發明運行安全可靠、操作生產和管理十分方便，所生產的 產品質量穩定，它對進一步振興我國磷酸鹽化工企業具有重大意義。
附圖是本發明的生產工藝流程圖。
具體實施例方式實施例一-本發明提出的用復分解法生產磷酸一銨的方法，它依次按以下次 序的歩驟進行(1) 計量備料按如下重量份計稱取原料含P205 30%的磷礦粉 1份，含H2S(k 95%的硫酸 0. 5份，含(NH4)2SO4 99%的硫酸銨 0. 35份。(2) 制備過磷酸鈣首先按重量計取用60%的磷礦粉原料放入配裝有攪拌器和蒸汽加 熱裝置的反應池內，按所用磷礦粉原料重量的4倍加水，在稀釋攪拌 的工況下逐漸加入硫酸，通入蒸汽加熱、控制反應溫度為80'C，在 連續均勻攪拌的工況下，進行如下化學反應7小時Ca5F(P04)3+ 5H2SO4 -3H3P04 + 5CaS0"十HF過濾，濾渣經漂洗后排放棄渣，收集澄清濾液，將濾液輸入配裝 有攪拌器和蒸汽加熱裝置的反應池內，在攪拌工況下再將余量40%的 磷礦粉原料放入反應池內，通入蒸汽加熱、控制反應溫度為80°C， 在連續均勻攪拌的工況下，進行如下反應7小時Ca5F(P04)3+ 7H3P04 - 5Ca(H2PO4)2 + HF過濾，收集澄清濾液，即制得過磷酸鈣溶液。收集上述濾渣，返送計量備料步驟作增補原料回用。(3) 復分解反應將制得的過磷酸鈣溶液送入配裝有攪拌器和蒸 汽加熱裝置的反應池內，在攪拌工況下逐步加入硫酸銨，通入蒸汽加 熱至沸進行如下復分解反應Ca(H2PO4)2 + (斷)2S04 - 2斷H2P04 + CaSO"待復分解反應完畢后進行過濾，將濾渣清洗后排放，制得磷酸一 銨溶液。(4) 微調pH值逐漸加入少量NH40H，調節控制磷酸一銨溶液的 pH值為4.5，濾去沉淀析出的殘渣雜質，即制得合格的磷酸一銨液。(5) 烘干粉碎將制得的合格的磷酸一銨液按常規工藝經過烘干 粉碎，即可制得質量達到或高于國標II類標準的磷酸一銨產品。實施例二本發明提出的的用復分解法生產磷酸一銨的方法，它按以下次序 的步驟進行(1)計量備料按如下重量份計稱取原料含P2Os 25%的磷礦粉 1份，含H2S04 95%的硫酸 0. 4份，含(NH4)2S04 99%的硫酸銨 0.3份。 (2)制備過磷酸鈣首先按重量計取用50%的磷礦粉原料放入配裝有攪拌器和蒸汽加 熱裝置的反應池內，按所用磷礦粉原料重量的3.5倍加水，在稀釋攪 拌的工況下逐漸加入硫酸，通入蒸汽加熱、控制反應溫度為75°C， 在連續均勻攪拌的工況下，進行如下化學反應8小時CasF(P04)3+ 5H2S04 -3HsP04 + 5CaS0" + HF過濾，濾渣經漂洗后排放棄渣，收集澄清濾液，將濾液輸入配裝有攪拌器和蒸汽加熱裝置的反應池內，在攪拌工況下再將余量50%的 磷礦粉原料放入反應池內，通入蒸汽加熱、控制反應溫度為75°C, 在連續均勻攪拌的工況下，進行如下反應8小時CasF(P04)3十7H3P04 - 5Ca(H2PO4)2 + HF過濾，收集澄清濾液，即制得過磷酸鈣溶液。 收集上述濾渣，返送計量備料步驟作增補原料回用。(3) 復分解反應將制得的過磷酸鈣溶液送入配裝有攪拌器和蒸 汽加熱裝置的反應池內，在攪拌工況下逐步加入硫酸銨，通入蒸汽加 熱至沸進行如下復分解反應Ca(H2PO4)2 + (NH4)2S。4 - 2N關2P04 + CaSO"待復分解反應完畢后進行過濾，將濾渣清洗后排放，制得磷酸一 銨溶液。(4) 微調pH值逐漸加入少量NH40H，調節控制磷酸一銨溶液的 pH值為5，再濾去沉淀析出的殘渣雜質，即制得合格的磷酸一銨液。(5) 烘干粉碎將制得的合格的磷酸一銨液按常規工藝經過烘干 粉碎，即可制得質量達到或高于國標II類標準的磷酸一銨產品。實施例三它按以下次序的步驟進行(1)計量備料按如下重量份計稱取原料含P2O5 20%的磷礦粉 1份，含H2SO4 95%的硫酸 0. 3份，含(NH4)2S04 99%的硫酸銨 0. 22份。 (2)制備過磷酸鈣首先按重量計取用55%的磷礦粉原料放入配裝有攪拌器和蒸汽加 熱裝置的反應池內，按所用磷礦粉原料重量的3倍加水，在稀釋攪拌 的工況下逐漸加入硫酸，通入蒸汽加熱、控制反應溫度為85°C，在 連續均勾攪拌的工況下，進行如下化學反應6小時Ca5F(PO4)3 + 5H2S04 -3H3P04 + 5CaS0" + HF過濾，濾渣經漂洗后排放棄渣，收集澄清濾液，將濾液輸入配裝 有攪拌器和蒸汽加熱裝置的反應池內，在攪拌工況下再將余量45%的 磷礦粉原料放入反應池內，通入蒸汽加熱、控制反應溫度為85t:， 在連續均勻攪拌的工況下，進行如下反應6小時CasF(P04)3十7H3P04 - 5Ca(H2PO4)2 + HF過濾，收集澄清濾液，即制得過磷酸鈣溶液。收集上述濾渣，返送計量備料步驟作增補原料回用。(3) 復分解反應將制得的過磷酸鈣溶液送入配裝有攪拌器和蒸 汽加熱裝置的反應池內，在攪拌工況下逐步加入硫酸銨，通入蒸汽加 熱至沸進行如下復分解反應Ca(H2PO4)2 + (NH4)2S04 -2NH4H2P04 + CaSO"待復分解反應完畢后進行過濾，將濾渣清洗后排放，制得磷酸一 銨溶液。(4) 微調pH值逐漸加入少量NH40H，調節控制磷酸一銨溶液的 pH值為4，濾去沉淀析出的殘渣雜質，即制得合格的磷酸一銨液。(5) 烘干粉碎將制得的磷酸一銨液按常規工藝經過烘干粉碎，即 可制得質量達到或高于國標II類標準的磷酸一銨產品。
權利要求
1.一種用復分解法生產磷酸一銨的方法，它依次按以下次序的步驟進行(1)計量備料按如下重量份計稱取原料磷礦粉 1份，含H2SO4 95％的硫酸 0.3∽0.5份，含(NH4)2SO4 99％的硫酸銨 0.22∽0.35份，(2)制備過磷酸鈣按重量計取用40∽60％的磷礦粉原料放入反應池內，按所用磷礦粉原料重量的3∽4倍加水，在稀釋攪拌的工況下逐漸加入硫酸，通入蒸汽加熱、控制反應溫度為75∽85℃，在攪拌的工況下反應6∽8小時，過濾，將濾液輸入反應池內，在攪拌工況下再將余量的磷礦粉原料放入反應池內，通入蒸汽加熱、控制反應溫度為75∽85℃，在攪拌的工況下反應6∽8小時，再次過濾，收集澄清濾液，即制得過磷酸鈣溶液，(3)復分解反應將制得的過磷酸鈣溶液送入反應池內，在攪拌工況下加入硫酸銨，通入蒸汽加熱至沸進行復分解反應，制得磷酸一銨溶液，(4)微調pH值逐漸加入少量NH4OH，調節控制磷酸一銨溶液的pH值為4∽5，即制得合格的磷酸一銨液，(5)烘干粉碎將制得的合格的磷酸一銨液按常規工藝經過烘干粉碎，即可制得質量達到或高于國標II類標準的磷酸一銨產品。
2.根據權利要求1所述的用復分解法生產磷酸一銨的方法，其特 征在于在計量備料步驟中，按如下重量份計稱取原料磷礦粉 含H2SO4 95%的硫酸 含(NH4)2SO4 99%的硫酸銨1份， 0. 3"0. 5份， 0. 22。0. 35份，銨溶液，磷礦粉 含H2S04 95%的硫酸 含(NH4)2S04 99%的硫酸銨1份， 0. 4份, 0.3份。
全文摘要
本發明提出了一種用復分解法生產磷酸一銨的方法，它依次按計量備料、制備過磷酸鈣、復分解反應、微調pH值和烘干粉碎的步驟進行，其顯著特點是首創用磷礦粉和硫酸制備過磷酸鈣再與硫酸銨進行復分解反應來生產磷酸一銨產品，避免了傳統的“中和法”會有大量鐵、鋁、鎂等金屬離子以水不溶性的磷酸氫鹽形式析出而流失大量磷元素的缺陷，保留了反應液原狀氫離子濃度和鐵、鋁、鎂等磷酸二氫鹽的水溶性，可用低、中、高品位磷礦為原料，均能生產出質量達到或高于國標II類標準的磷酸一銨產品，總磷收率高達95％，硫酸原料消耗量降低30％，節能減排效果好，具有十分顯著的經濟效益。
文檔編號C01B25/00GK101234755SQ20081004481
公開日2008年8月6日 申請日期2008年2月25日 優先權日2008年2月25日
發明者周成明, 張志強 申請人:四川省犍為明豐化工有限公司