本发明专利技术公开了一种提高硝酸磷肥产品P2O5水溶率的系统及方法，属于硝酸磷肥生产领域，是将磷矿用硝酸酸解、分离酸不溶物、结晶、过滤、中和、氮磷蒸发、造粒、干燥、筛分、冷却、包装，在一段中和槽中按比例加入母液和硫酸钾，将残留的少部分Ca2+转化为钙硫酸钙，减少枸溶性磷酸氢钙盐和不溶性磷酸盐的生成，使料浆中增加K+，应用该系统后的生产方法节能环保，在提高成品P2O5水溶率的同时，向产品中补充植物所需的营养元素钾，并降低中和过程低温状态下的物料粘度，全面提升硝酸磷肥品质。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于硝酸磷肥生产领域，特别是涉及一种以硝酸和磷矿为原料间接冷冻法生产硝酸磷肥的母液氨中和的系统及方法，用于提高硝酸磷肥产品中P2O5水溶率。
技术介绍
硝酸磷肥生产采用间接冷冻除钙和双轴卧式造粒技术。生产工序主要包括:磷矿的硝酸分解、酸不溶物分离、硝酸钙结晶分离、母液氨中和、NP料浆的浓缩、造粒、干燥、筛分、包装以及硝酸钙的转化制备硝铵等。在硝酸磷肥装置中和过程中，由于磷酸母液中仍含有较高的Ca2+和微量的Mg 2+、Fe' Al3+及酸不溶物等杂质，随着中和过程的进行，中和料浆中会逐步生成较多的难溶性甚至不溶性的磷酸盐，它们均为凝胶状的细小结晶体，因而造成中和料浆粘度增大，尤其是在中和pH值达到2.7和4.5时，料浆粘度将达到高峰值，甚至会使中和方法操作无法进行，于是，磷酸母液中和方法采用常压中和槽式反应器，分三段中和完成，各段中和PH值控制为1.6-2.0,2.8-3.2,5.6-6.0。但是随着中和度的提高，将继续生成的部分磷酸盐将转化成不溶性的磷酸钙，且母液中的Ca2+越高，生成的不溶性磷酸钙就更多，导致最终产品中的PA的水溶率降低，影响产品的质量。冷冻法硝酸磷肥除结晶硝酸钙方法具有产品浓度高，使用原料单一等优点，但其只能分离出酸解料浆中总钙的65°/『75%，除钙率不够高，致使硝酸磷肥最终产品中的P2O5水溶率较低，从而降低了 P2O5的利用率。硝酸磷肥产品质量标准(GB/T 10510~2007)中，硝酸磷肥合格品P2O5水溶率执行指标为40%，一等品P 205水溶率指标为55%，优等品P 205水溶率指标也只有70%，而磷铵产品中合格品中P2O5水溶率指标值至少要求在70%以上。
技术实现思路
针对以上冷冻法硝酸磷肥除钙方法技术的不足，结合我国磷矿特点，本专利技术公开了一种提高硝酸磷肥产品P2O5，应用该系统后的生产方法节能环保，在提高成品P2O5水溶率的同时，向产品中补充植物所需的营养元素钾，并降低中和过程低温状态下的物料粘度，全面提升硝酸磷肥品质。本专利技术是通过如下技术方案实现的: 一种提高硝酸磷肥产品P2O5水溶率的系统，包括: 酸解槽，用于原料硝酸和磷矿的酸解，可以选浓度为58°/『62%硝酸与磷矿进行酸解，由于磷矿中含有铁、铝和硅等杂质，经酸解会产生酸不溶物； 酸不溶物沉降槽，与酸解槽连通，用于将从酸解槽中产生的酸解液溢流至酸不溶物沉降槽中进行沉降，排出下层酸不溶物； 结晶器，与酸不溶物沉降槽连通，用于将酸不溶物沉降槽中的上层清液引流至结晶器中与冷却剂进行间接换热，使酸解液冷却结晶形成硝酸钙结晶悬浮液； 硝酸钙过滤机，所述硝酸钙过滤机与结晶器连通，用于将硝酸钙结晶悬浮液过滤，形成的硝酸钙滤饼经处理转化为硝酸铵，分离掉大部分硝酸钙后的滤液形成母液，硝酸钙分离量约为65%~75% ； 中和装置，与气氨罐、硝酸铵储罐、硝酸钙过滤机和硫酸钾溶液缓冲槽连通，用于将硝酸钙过滤机过滤得到的母液、硫酸钾溶液、气氨、硝酸铵引入至中和装置进行中和反应形成料浆； 氮磷蒸发器，用于将中和装置中的料浆引出进行蒸发浓缩，并将蒸发出的气氨回收至中和装置中；后续为常规的处理工艺。后续的处理工艺可以是: 双轴卧式造粒机，与氮磷蒸发器连通，用于将氮磷蒸发器中浓缩的料浆输送至双轴卧式造粒机中进行造粒； 干燥机，与双轴卧式造粒机连通，用于将双轴卧式造粒机中造粒产生的氮磷颗粒进行干燥； 振动筛，与干燥机和双轴卧式造粒机连通，用于对干燥后的氮磷颗粒进行筛分，将尺寸不合格的颗粒返回双轴卧式造粒机进行再次造粒； 氮磷成品冷却器，所述氮磷成品冷却器与振动筛连通，用于将振动筛筛分出的尺寸合格的氮磷颗粒输送至氮磷成品冷却器进行冷却； 包裹筒，所述包裹筒与氮磷成品冷却器连通，用于将冷却后的氮磷颗粒包装得到成品；当然，根据不同需求，后续的处理工艺可以做适当调整。作为一种优选实施方式，所述中和装置是由若干个中和机构串联构成的，第一个中和机构分别与气氨罐、硝酸铵储罐、硝酸钙过滤机和硫酸钾溶液缓冲槽连通，中间的中和机构分别与气氨罐、硝酸铵储罐连通，最后一个中和机构分别与气氨罐、硝酸铵储罐连通，且最后一个中和机构的出料口与氮磷蒸发器连通；较佳地，所述中和装置中至少一个中和机构是由至少两个中和槽并联构成的。作为一种优选实施方式，所述中和装置是由两个中和机构串联构成的，前一个中和机构分别与气氨罐、硝酸铵储罐、硝酸钙过滤机和硫酸钾溶液缓冲槽连通，后一个中和机构分别与气氨罐、硝酸铵储罐连通，且后一个中和机构的出料口与氮磷蒸发器连通；较佳地，中和装置中至少一个中和机构是由至少两个中和槽并联构成的。作为一种优选实施方式，所述中和装置只有一个中和机构，所述中和机构分别与气氨罐、硝酸铵储罐、硝酸钙过滤机和硫酸钾溶液缓冲槽连通，所述中和机构的出料口与氮磷蒸发器连通，较佳地，所述中和机构是由至少两个中和槽并联构成的。当然母液氨中和工段中所用的气氨可以包括从氮磷料浆浓缩工段中回收的气氨。由于母液中除含有Η3Ρ04、圆03外，还含有较高的Ca (NO 3) 2和微量的Mg (NO 3) 2、Fe (NO3)3, Al (NO3) 3及一些酸不溶物，在中和装置中，使一段中和槽中绝大部分的Ca (NO 3) 2与K2SO4K应生成微溶的CaSO 4，使中和装置中的Ca2+的量很少，转化成CaHPO 4和Ca 3 (PO4) 2极少，提高成品中P2O5水溶率，提升P 205利用率； 如果本技术方案的中和装置采用一、二、三段中和机构依次连接，则可将一、二、三段中和机构中的PH值控制为1.6-2.0,2.8-3.2,5.6-6.0，在中和装置中，随着中和pH值的增加，依次发生下列化学反应: 首先在第一段中和时，气氨与母液中的硝酸和磷酸发生反应，生成硝酸铵和磷酸一铵，反应式为:Ca (NO3) 2+ K2SO4= CaSO4 + 2KN03NH3+HN03= NH4NO3NH3+H3P04= NH4H2PO4 在中和第二段，磷酸一铵继续与气氨发生反应，生成磷酸二铵，反应式为: NH4H2P04+NH3= (NH4) 2hpo4 以上反应即为中和过程的主反应，在发生主反应的同时，磷酸一铵又与母液中的Ca (NO3) 2和Mg (NO 3) 2发生一系列副反应，反应式如下: 2NH4H2P04+Ca (NO3) 2= Ca (H2PO4) 2+2NH4N03 2NH4H2P04+Mg (NO3) 2= Mg (H2PO4) 2+2NH4N03 若继续中和至第三段，磷酸一钙与磷酸一镁又能转化生成磷酸二钙和磷酸二镁，反应式为:Ca (H2PO4) 2+Ca (NO3) 2+2NH3=2CaHP04+2NH4N03Mg (H2PO4) 2+Mg (NO3) 2+2NH3=2MgHP04+2NH4N03若继续中和下去，则二钙和二镁又转化成三钙和三镁，反应式为:2CaHP04+Ca (NO3) 2+2NH3= Ca3 (PO4) 2+2NH4N032MgHP04+Ca (NO3) 2+2NH3= Mg3 (PO4) 2+2NH4N03 随着中和过程的进行，中和料浆中会逐步生成较多的难溶性甚至不溶性的磷酸氢盐和磷酸正盐，使最终成品的P本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种提高硝酸磷肥产品P2O5水溶率的系统，包括： 酸解槽，用于原料硝酸和磷矿的酸解；酸不溶物沉降槽，与酸解槽连通，用于将从酸解槽中产生的酸解液溢流至酸不溶物沉降槽中进行沉降，排出下层酸不溶物；结晶器，与酸不溶物沉降槽连通，用于将酸不溶物沉降槽中的上层清液引流至结晶器中与冷却剂间接换热进行结晶冷却，形成硝酸钙结晶悬浮液；硝酸钙过滤机，与结晶器连通，用于将硝酸钙结晶悬浮液过滤，形成硝酸钙滤饼和母液；中和装置，与气氨罐、硝酸铵储罐、硝酸钙过滤机和硫酸钾溶液缓冲槽连通，用于将硝酸钙过滤机过滤得到的母液、硫酸钾溶液、气氨、硝酸铵引入至中和装置进行中和反应形成料浆；氮磷蒸发器，用于将中和装置中的料浆引出进行蒸发浓缩，并将蒸发出的气氨回收至中和装置中。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王志华，畅学华，魏安根，牛国明，郭卫东，刘铁军，
申请(专利权)人：天脊煤化工集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山西;14
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