利用海水或盐卤水生产磷酸镁铵的方法技术

本发明专利技术涉及一种利用海水或盐卤水生产磷酸镁铵的方法，包括如下步骤：（1）、向海水或盐卤水中加入诱导剂，混合均匀；（2）、向海水或盐卤水中加入稀释剂，调节PH值稳定在7～9；（3）、进行静置沉降1～12小时；经过静置沉降后，反应体系分为两层：上层的上清液和固体沉淀；（4）经过固液分离后得到的固体沉淀即磷酸镁铵产品。本发明专利技术与现有技术相比有下列优势：（1）本发明专利技术通过生成溶度积更低的磷酸镁铵来回收镁离子，镁的回收率更高；（2）由于磷酸镁铵的价格高于氢氧化镁，本发明专利技术有着更好的经济效益；（3）本发明专利技术在回收海水或盐卤水中镁离子的同时，其他二价（包括二价以上）离子也部分地或全部被沉淀出来，沉淀被分离后形成的上清液中基本消除了形成水垢的物质基础，为后续处理提供了方便。

【技术实现步骤摘要】
利用海水或盐卤水生产磷酸镁铵的方法
本专利技术属于无机化工领域，尤其是一种直接利用海水或盐卤水制取磷酸镁铵产品的工艺。
技术介绍
磷酸镁铵，也叫铵化磷酸镁、磷酸铵镁等，分子式：NH4MgPO4·6H2O，分子量：245.4。其有着较低的溶解度，并含有磷、氮、镁等多种植物所需的元素，通常作为高效、优质缓释肥使用。大量施用磷酸镁铵不会出现烧根现象，植物需多少就释放多少，肥料利用率高，可以减少施肥次数，节省人工费用，在欧美等国家大受欢迎。即使下暴雨，磷酸铵镁也不会像传统易溶性氮肥、磷肥一样随水流失。这种流失不仅极大浪费了氮肥、磷肥，而且流失的氮磷元素引起了农业面源污染，是导致淡水湖泊富营养化的罪魁祸首之一。磷酸铵镁能被植物根系分泌的有机酸(柠檬酸、枸杞酸、草酸等)缓慢溶解。在整个生育期，植物都会通过根系分泌有机酸，处于营养生长期和生殖生长期时候分泌量尤其多。而植物大量需要养分的阶段也主要是营养生长与生殖生长两个阶段，所以可溶于有机酸的枸溶性肥料可以为植物提供充足养分。参见专利技术专利：一种粉状磷肥及制备方法和使用方法(申请号：CN201410378617.7)。枸溶性肥料，对肥料起到缓释作用，防止肥料淋失，显著增强肥效，提高肥料的利用率，减轻了肥料对土壤理化性状的不良影响，是一种良好的土壤改良剂。磷酸镁铵也是鸟粪石的主要成分。鸟粪石，亦称鸟兽积粪。是聚积的鸟类、蝙蝠和海豹的粪便和尸体，是一种优质肥料。主要产地为秘鲁和加利福尼亚沿岸各岛屿，以及非洲大量聚居鸬鹚、鹈鹕和塘鹅的地区。海水是一个巨大的资源宝库，海水中存在多种一价和二价及以上的金属离子。就镁离子(Mg2+)而言，总盐度为3.2％的海水中，镁离子浓度通常为1100mg/L～1300mg/L，所以海水中的镁资源是相当丰富的。镁是构成植物体内叶绿素的主要成分之一，可以促进植物的光合作用，促进植物生长，提高作物产量。海水中的镁可以用来生产大量的磷酸镁铵缓释肥。盐卤水是储存于地下的含盐度较高的卤水，中国渤海湾地区如辽河平原南部、山东东营沿海地区、潍坊昌邑地区等存在丰富的盐卤水资源。过去，盐卤水主要用于制造工业盐。盐卤水中除了含大量的钠离子外，镁离子含量也很丰富，潍坊昌邑地区的盐卤水中镁含量高达15000mg/L以上，是海水的10倍，这也是生产磷酸镁铵的好原料。然而，现有技术只是将海水或盐卤水中的镁离子沉淀为氢氧化镁，或者由海水制盐母液(苦卤)来生产氢氧化镁后，再副产一部分磷酸镁铵。氢氧化镁的溶度积(25℃)Ksp＝5.61×10-12，反应生产氢氧化镁，镁的回收率往往只有90％，还有一部分镁离子溶解在溶液中无法全部沉淀下来。并且氢氧化镁是一种阻燃材料，附加值不高，价格低，生产氢氧化镁经济效益差。磷酸镁铵有更低的溶度积(Ksp＝2.5×10-13，25℃)，价格约为氢氧化镁的2倍。所以利用海水或盐卤水中的镁离子，由海水或盐卤水直接生产磷酸镁铵具有更高的镁回收率和更好的经济效益。而目前该技术方案还未见报道。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术中的上述缺陷和不足，提供一种镁回收率更高、经济效益更好的由海水或盐卤水直接生产磷酸镁铵的制备方法以及作为复合肥使用的用途。本专利技术通过以下技术方案来实现上述目的：一种利用海水或盐卤水生产磷酸镁铵的方法：向海水或盐卤水中加入在其中能够产生铵离子NH4+和磷酸根离子PO43+的一种或者多种物质，控制在碱性条件下反应并静置沉降，然后经过固液分离得到的固体物质即磷酸镁铵产品。进一步的，上述方法具体包括如下步骤：(1)首先，向海水或盐卤水中加入诱导剂，充分搅拌，混合均匀；所述诱导剂是同时含有铵离子NH4+和磷酸根离子PO43+的磷酸铵盐，或者是含有铵离子NH4+的物质和含有磷酸根离子PO43+的物质的组合，或者是能够互相反应生成铵离子NH4+和磷酸根离子PO43+的物质组合；或者是以上三类物质的任意组合；(2)其次，向海水或盐卤水中加入稀释剂，充分搅拌，并调节PH值稳定在7～9；所述稀释剂是碱性物质；(3)然后，将加入诱导剂、稀释剂的海水或盐卤水进行静置沉降1～12小时；经过静置沉降后，反应体系分为两层即上层的上清液和下层的固体沉淀；(4)最后，经过固液分离后得到的固体沉淀即磷酸镁铵产品。上述方案中：诱导剂的作用是：为生产磷酸镁铵提供所需离子，即铵离子(NH4+)、磷酸根离子(PO43+)。稀释剂是起酸碱中和作用的碱性物质，其作用是：为生成磷酸镁铵沉淀提供结晶、絮凝、酸碱中和作用所需物质。进一步的，所述磷酸铵盐为磷酸二氢铵；所述含有铵离子NH4+的物质为碳酸氢铵、氯化铵以及硫酸铵中的一种或者几种的组合；所述含有磷酸根离子PO43+的物质为磷酸、磷酸二氢钠以及磷酸氢二钠中的一种或者几种的组合；所述能够互相反应生成铵离子NH4+和磷酸根离子PO43+的物质组合包括磷酸和氨水的组合、磷酸和碳酸氢铵的组合；所述碱性物质为氨水、碳酸钠、氢氧化钠等之中的一种或几种的组合。更进一步的，所述诱导剂为磷酸、碳酸氢铵以及氢氧化钠的组合，或者为磷酸氢二钠和磷酸一铵的组合，或者为磷酸一铵和氯化铵的组合，或者为磷酸氢二钠和氯化铵的组合。比如，诱导剂选择为磷酸、碳酸氢铵以及氢氧化钠的组合，稀释剂选择为氨水，反应原理如下：A、2H3PO4+NH4HCO3+2NaOH→(NH4)H2PO4+Na2HPO4+CO2↑+3H2OB、2Mg2++(NH4)H2PO4+Na2HPO4+3NH3+12H2O→2NH4MgPO4·6H2O↓+2Na++2NH4+当然诱导剂和稀释剂也可以按照如下几种选择，反应原理分别如下：(1)Mg2++H3PO4+3NH3+6H2O→NH4MgPO4·6H2O↓+2NH4+(2)Mg2++Na2HPO4+NH3+6H2O→NH4MgPO4·6H2O↓+2Na+(3)Mg2++(NH4)H2PO4+2NaOH+4H2O→NH4MgPO4·6H2O↓+2Na+进一步的，所述步骤(2)加入稀释剂后，反应体系中离子摩尔比为PO43+:NH4+：Mg2+＝1-1.1：1.1-1.3：1。因为这些组合中，各离子化学反应的计量系数理论上为PO43-:NH4+：Mg2+＝1：1：1(摩尔比)，而本专利技术采取铵离子过量10％～30％、磷酸根过量0～10％的配比比例来确定诱导剂中各物质的数量；这样可以将镁离子更彻底地沉淀出来，提高镁离子的回收率。进一步的，所述稀释剂中还加入起结晶中心作用的固体粉末和起絮凝聚凝作用的物质；所述起结晶中心作用的固体粉末为粉状活性炭、膨润土、硅藻土、活性白土、粉状磷酸镁铵之中的一种或几种的组合；所述起絮凝聚凝作用的物质为阳离子型聚丙稀酰胺、阴离子型聚丙稀酰胺、非离子型聚丙稀酰胺或两性离子型聚丙稀酰胺之中的一种或几种的组合。稀释剂中添加起结晶中心作用的固体粉末和起絮凝聚凝作用的物质，能够提高生成磷酸镁铵反应效果，增大结晶颗粒，提高沉降速度。更进一步的，所述粉状活性炭、膨润土、硅藻土、活性白土以及粉状磷酸镁铵的粒度分布为：通过100号筛(100目)的活性炭不得小于99％，通过325号筛(325目)的活性炭不得小于90％。进一步的，所述稀释剂的典型组合有氨法组合和碱法组合两种：所述氨法组合为粉状活性炭、阴离子型聚丙稀酰胺、氨水以及本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用海水或盐卤水生产磷酸镁铵的方法，其特征在于，向海水或盐卤水中加入在其中能够产生铵离子NH4+和磷酸根离子 PO43+的一种或者多种物质，控制在碱性条件下反应并静置沉降，然后经过固液分离得到的固体物质即磷酸镁铵产品。

【技术特征摘要】
1.一种利用海水或盐卤水生产磷酸镁铵的方法，其特征在于，向海水或盐卤水中加入在其中能够产生铵离子NH4+和磷酸根离子PO43+的一种或者多种物质，控制在碱性条件下反应并静置沉降，然后经过固液分离得到的固体物质即磷酸镁铵产品。2.根据权利要求1所述的利用海水或盐卤水生产磷酸镁铵的方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）首先，向海水或盐卤水中加入诱导剂，充分搅拌，混合均匀；所述诱导剂是同时含有铵离子NH4+和磷酸根离子PO43+的磷酸铵盐，或者是含有铵离子NH4+的物质和含有磷酸根离子PO43+的物质的组合，或者是能够互相反应生成铵离子NH4+和磷酸根离子PO43+的物质组合；或者是以上三类物质的任意组合；（2）其次，向海水或盐卤水中加入稀释剂，充分搅拌，并调节PH值稳定在7～9；所述稀释剂是碱性物质；（3）然后，将加入诱导剂、稀释剂的海水或盐卤水进行静置沉降1～12小时；经过静置沉降后，反应体系分为两层即上层的上清液和下层的固体沉淀；（4）最后，经过固液分离后得到的固体沉淀即磷酸镁铵产品。3.根据权利要求2所述的利用海水或盐卤水生产磷酸镁铵的方法，其特征在于：所述磷酸铵盐为磷酸二氢铵；所述含有铵离子NH4+的物质为碳酸氢铵、氯化铵以及硫酸铵中的一种或者几种的组合；所述含有磷酸根离子PO43+的物质为磷酸、磷酸二氢钠以及磷酸氢二钠中的一种或者几种的组合；所述能够互相反应生成铵离子NH4+和磷酸根离子PO43+的物质组合包括磷酸和氨水的组合、磷酸和碳酸氢铵的组合；所述碱性物质为氨水、碳酸钠、氢氧化钠等之中的一种或几种的组合。4.根据权利要求2所述的利用海水或盐卤水生产磷酸镁铵的方法，其特征在于，所述诱导剂为磷酸、碳酸氢铵以及氢氧化钠的组合，或者为磷酸氢二钠和磷酸一铵的组合，或者为磷酸一铵和氯化铵的组合，或者为磷酸氢二钠和氯化铵的组合。5.根据权利要求2所述的利用海水或盐...

【专利技术属性】
技术研发人员：司志华，郭强，郭兴，
申请(专利权)人：山东和生海洋科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37