[发明专利]磷酸二氢钾铵的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种磷酸二氢钾铵的制备方法，属于化学工业技术领域。

背景技术

磷酸二氢钾铵是由不同比例的磷酸二氢钾和磷酸二氢铵组成的复合晶体，其分子式为KH₂PO₄·NH₄H₂PO₄。与磷酸二氢钾一样，磷酸二氢钾铵也具备全水溶，盐指数低的优点。另外由于它还含有氮元素，因而是一种全水溶的高浓度三元复合肥，其肥效优于磷酸二氢钾。是一种非常有发展前途的新型复合肥。

美国Pennzoil公司早在上世纪70年代末，就成功开发出了磷酸二氢钾铵。但该公司未能解决结晶提纯的问题，产品质量得不到进一步提高，达不到全水溶性。目前国外只有以色列利用溶剂萃取提纯法，生产出了质量比较好的磷酸二氢钾铵，但其生产成本高，工艺复杂，生产率低。国内也有企业尝试用工业磷酸生产磷酸二氢钾铵，但同样存在着成本高的问题，因此至今未能实现大规模的工业化生产，从而也无法大规模推广使用磷酸二氢钾铵。然而，随着现代农业的发展，喷施及无土栽培所需的高效全水溶磷肥的需求量将越来越大。因此，利用湿法磷酸来生产低成本的全水溶性磷肥，将有着十分重要的现实意义。

发明内容

为克服现有技术存在的上述不足，本发明提供一种工艺简单，成本低，产品质量好的全水溶性磷酸二氢钾铵的制备方法。

本发明利用现有技术中的普通湿法磷酸工艺来实现低成本的全水溶性磷酸二氢钾铵的生产，旨在为现代农业生产提供一种物美价廉的全水溶性高效复合肥。

本发明通过下列技术方案实现：一种磷酸二氢钾铵的制备方法，包括下列工艺步骤：

A、将硫酸和氯化钾按硫酸∶氯化钾＝2.5～3.5∶1的摩尔比进行混合后，在100～130℃温度下反应1～2小时，得硫酸氢钾和硫酸的混合液，反应产生的氯化氢气体送盐酸工序生产盐酸；

或者，将硫酸和硫酸钾按硫酸∶硫酸钾＝2.0～3.0∶0.5的摩尔比进行混合后，得硫酸氢钾和硫酸的混合液；

B、预先在普通硫酸法湿法磷酸工艺的磷酸萃取槽中加入回磷酸，在回磷酸中的P₂O₅不低于15％，K₂O不低于4％的条件下，将A步骤所得混合液及磷矿粉，按混合液∶磷矿粉＝0.8～1∶1的质量比，分别加入到磷酸萃取槽中，在料浆液固比为2～3∶1，液相SO₃浓度为20～50克/升，反应温度为70～80℃条件下，反应4～6小时后，对反应料浆进行过滤，滤液为磷酸二氢钾与磷酸的混合液，滤渣为含钾磷石膏，滤渣经洗涤、干燥后，即为土壤调理剂或复混肥的填充料，部分滤液及洗涤液合并后作为回磷酸返回磷酸萃取槽中循环使用；

其特征在于还包括下列工艺步骤：

C、对B步骤的其余滤液进行中和至PH＝4.5～5.5后，经过滤分离出液相和固相，液相为磷酸二氢钾铵溶液，固相为含有部分水不溶物的磷酸二氢钾铵产品；

D、将C步骤的磷酸二氢钾铵溶液浓缩至P₂O₅为26～30％时，按磷酸二氢钾铵溶液质量的0.05～0.3％，加入结晶改进剂，待料液温度降至60～70℃时，按结晶产品质量的0.1％加入晶种，进行1～3小时的恒温结晶，之后再将料液移至降温结晶槽，在降温速率为3～10℃/小时的条件下，冷却结晶至温度低于30℃时，分离得磷酸二氢钾铵一次结晶产品及磷酸二氢钾铵母液；

E、将D步骤的母液加温至50℃～80℃，搅拌4--6小时后，过滤分离，滤液为净化的母液，滤渣为水不溶的磷酸铵镁副产品；净化的母液返回D步骤重复浓缩、结晶，得磷酸二氢钾铵二次结晶产品，或者直接将净化的母液喷雾干燥后，得粉状磷酸二氢钾铵产品。

所述A步骤的硫酸为普通工业浓硫酸，氯化钾或硫酸钾为农用级。

所述B步骤的磷矿粉为适用于普通湿法磷酸生产的磷矿粉。

所述C步骤的中和使用碳酸氢铵或者液氨进行。

所述D步骤中的结晶改进剂采用市售的EDTA或其钠盐，或者柠檬酸或其钠盐中的一种或几种。

所述D步骤的晶种即为本工艺的磷酸二氢钾铵一次结晶产品。