[发明专利]一种生产高浓度硝酸磷肥的工艺方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种生产高浓度硝酸磷肥的工艺方法，具体来说是一种生产养分大于38％硝酸磷肥的工艺方法。

技术背景

硝酸磷肥是一种氮磷复合肥料，以磷矿、硝酸和氨为原料一般采用冷冻法硝酸磷肥生产工艺生产。我国唯一的一套采用冷冻法生产工艺年产90万吨氮磷复合肥料是天脊牌硝酸磷肥生产装置，工艺路线先进，肥料品种良好，农用效果明显，在国民经济中发挥着重要作用。从当前化肥销售价格情况看，硝酸磷肥单位养分的售价在各种复合肥中是最低的，具有很强的竞争优势。但随着我国高品位磷矿资源的逐年减少，磷矿的品位(P₂O₅↓)和品质(杂质↑)在逐年下降，我国磷矿资源已经被国家列为2010年以后的紧缺资源，且我国磷矿80％为沉积岩，70％为中低品位的胶磷矿。根据现有开采水平和消费量估算，研究结果表明：世界磷矿可以满足100年内的需求，但是中国P₂O₅≥30％的富矿资源仅能利用到2014年(张卫峰，马文奇，张福锁等，自然资源学报，2005，20(3)：378-386；鲁如坤，土壤，2004，36(1)：1-4)。随着优质磷矿贮量的不断减少，无论是国内还是国外，磷复肥企业都将面临着使用低品位磷矿生产的困境，特别是从事高浓度硝酸磷肥生产的企业。所以，必须在现有装置基础上，通过开发新型工艺路线，才能解决低品位磷矿生产合格硝酸磷肥的技术难题，也才能适应我国磷矿资源的市场结构。

冷冻法硝酸磷肥的主要工艺流程为磷矿加硝酸进行酸解、酸解液中的酸不溶物沉淀分离、硝酸钙从酸解液中冷冻结晶析出、硝酸钙过滤、从硝酸钙过滤分离出的母液进行氨中和、中和料浆蒸发，然后造粒、干燥即得硝酸磷肥产品。硝酸磷肥产品总养分大于38％，其中含P₂O₅～12.5％，N～25％，其他养分～2％。该工艺原设计要求原料磷矿品位较高，磷矿质量指标必须满足P₂O₅≥31％、MgO≤1.0％、AI≤10％；配备有消化废料碳酸钙的水泥厂。但是，现实情况是磷矿的品位和品质在逐年下降，企业必须面临着使用中低品位磷矿。如果用中低品位磷矿组织生产，那么现有装置、现有工艺将无法满足生产总养分≥38％、水溶率≥55％的硝酸磷肥产品质量标准。因此，在现有装置基础上开发利用中低品位磷矿石生产高浓度硝酸磷肥的工艺技术具有战略意义。

发明内容

本发明克服现有生产高浓度硝酸磷肥的工艺方法的上述不足，本发明提供一种用中低品位磷矿生产高浓度硝酸磷肥的工艺方法，即用中低品位磷矿生产总养分大于38％的硝酸磷肥的工艺方法。

本发明实现中低品位磷矿生产硝酸磷肥的过程是：磷矿和硝酸加入到酸解槽进行磷矿酸解，然后从酸解液中沉淀分离出酸不溶物，分离了酸不溶物的酸解液进行冷冻结晶使硝酸钙从酸解液中结晶析出，之后进行硝酸钙过滤，对硝酸钙过滤所得母液进行添加硫酸根深度除钙，经深度除钙后的母液进行氨气中和，之后中和料浆经蒸发、造粒、干燥即得总养分大于38％的硝酸磷肥产品。从母液深度除钙工序分离出的硫酸钙可经硫酸钙转化工序生成碳酸钙和硫酸铵，硫酸铵返回母液深度除钙工序实现硫资源循环利用，碳酸钙送往水泥厂加工生产水泥。

本发明的构思主要是在冷冻法硝酸磷肥工艺流程基础上，即磷矿加硝酸酸解、酸不溶物沉淀分离、硝酸钙冷冻结晶、硝酸钙过滤、母液中和、蒸发、造粒、干燥等工序的基础上，在硝酸钙过滤和母液中和工序之间增加了母液深度除钙工序，通过向母液中添加硫酸或者硫酸铵，使母液中的钙离子以二水硫酸钙的结晶形式析出。为了提高矿物质的利用率减少环境污染，本发明可将母液深度除钙分离出的硫酸钙在钙转化工序经碳酸铵液转化实现硫资源循环利用，无硫酸钙堆积污染问题。本发明的制备方法过程中，硫酸钙、碳酸钙结晶性能好，过滤强度高，对磷矿品位有较好的适应性，特别适合于中低品位磷矿生产养分高的硝酸磷肥，能提高硝酸磷肥装置P₂O₅回收率。

本发明的生产高浓度硝酸磷肥的工艺方法包括下述的依次的主要步骤：磷矿加硝酸酸解、酸不溶物沉淀分离、硝酸钙冷冻结晶、硝酸钙过滤、母液中和、蒸发、造粒与干燥，制成硝酸磷肥产品，其特征是：在硝酸钙过滤与母液中和两个步骤之间增加了母液深度除钙步骤。

上述生产高浓度硝酸磷肥工艺方法中的母液深度除钙步骤主要包括下述过程：

1)母液深度除钙