氮磷复合肥及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种氮磷复合肥及其制备方法。本发明专利技术氮磷复合肥的制备方法包括的步骤有：磷矿石的酸解处理、对酸解液的冷冻结晶及过滤和将滤液进行蒸发浓缩、中和造粒。本发明专利技术工艺步骤简单、易控制，能够直接使用中低品位磷矿和沉积岩型磷块岩磷矿为原料，并且能够制备出高磷含量N/P≥0.6的氮磷复合材料及氮磷钾二元、三元复合肥，从而有效解决现有冷冻法磷肥工艺中磷矿使用的单一性和高品位的苛刻限制，使国内磷矿的可利用率大大得到提升。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及肥料
，具体涉及一种氮磷复合肥及其制备方法。
技术介绍
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。当前生产硝酸磷肥都是采用高品位的磷矿作为原料来制备硝酸磷肥，到目前为止，暂时没有发现利用中低品位磷矿为原料结合冷冻法来制备硝酸磷肥。例如，国外公开的一种包括多磷酸盐的NPK或NP材料的制备方法，使用磷矿原料均局限于高品位的磷灰石为原料。其中工业价值的磷矿主要有两大类：岩浆岩型磷灰石、沉积岩型磷块岩，如果按照其工艺利用国内沉积岩磷矿生产硝酸磷肥，则会由于料浆粘稠，堵塞管道，无法生产合格的硝酸磷肥产品。国内天脊煤化工集团股份有限公司公开的一种生产高浓度硝酸磷肥的工艺方法。该方法主要有以下步骤：磷矿加硝酸酸解、酸不溶物沉淀分离、硝酸钙过滤、母液中和、蒸发、造粒与干燥，其主要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(母液中添加硫酸或硫酸铵)。但是该公司70年代引进挪威海德鲁冷冻法硝酸磷肥工艺对磷矿品位要求较高(P2O5质量分数32％以上)，利用国内磷矿仅能生产氮磷比大于2:1的产品，而且引入硫酸和硫酸铵深度除钙，会有硫酸钙废渣生成。而且也是先中和后蒸发浓缩，这样，蒸发浓缩工序时造成料浆粘稠，需通过添加硝酸铵调节氮磷比，使料浆粘稠度降低后再蒸发浓缩，蒸发浓缩后再去造粒。在冷冻法硝酸磷肥的生产过程中，冷冻结晶后的母液中和是非常重要的一个环节。其中和料浆的粘度高低，直接影响着硝酸磷肥的正常生产和最终产品质量的定位。在申请人最初的设计招标中，原西德乌德公司、荷兰斯塔米卡邦公司均认为中国磷矿中MgO和其它杂质含量高、中和料浆粘度高，如果不对磷矿进行降镁处理，按照现有硝酸磷肥就不能生产硝酸磷肥。目前，仅有挪威海德罗公司认为可以生产硝酸磷肥，但是通过中间实验认为仅能生产N/P2O5为2:1的产品。另外，国内中、低品位磷矿多，中国磷矿石P2O5平均质量分数17％，国内质量分数大于30％的富矿仅为11.08亿吨。磷矿尾矿的综合利用率仅为7％左右，导致大量的尾矿长期堆放在尾矿库中。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，必须在现有工艺基础上，通过对现有工艺的改进或者开发新型工艺路线，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。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种氮磷复合肥及其制备方法，以解决现有硝酸磷肥氮磷复合肥需要以高品位磷矿为原料、沉积岩磷矿无法生产硝酸磷肥和氮磷比高的技术问题。为了实现上述专利技术目的，本专利技术的一方面，提供了一种氮磷复合肥的制备方法。本专利技术制备方法包括如下步骤：将磷矿石采用硝酸溶液酸解处理，后进行第一固液分离处理，获得酸解液；将所述酸解液进行冷冻结晶处理，进行第一固液分离，收集滤液；将所述滤液进行蒸发浓缩处理，后通入氨气进行中和反应。本专利技术的另一方面，提供了一种氮磷复合肥。所述氮磷复合肥由本专利技术所述的制备方法制备获得。本专利技术的又一方面，提供了一种用于制备氮磷复合肥的原料。所述用于制备氮磷复合肥的原料是由包括如下步骤的方法制备获得：将磷矿石采用硝酸溶液酸解处理，后进行液分离处理，去除酸不溶物，收集酸解液；将所述酸解液进行冷冻结晶处理，收集滤液；将所述滤液进行蒸发浓缩处理。与现有技术相比，本专利技术氮磷复合肥的制备方法通过对工艺步骤的控制，能够有效解决现有冷冻法磷肥工艺中磷矿使用的单一性和高品位的苛刻限制，可实现利用沉积岩型磷块岩磷矿和中低品位磷矿均能够作为磷矿原料生产氮磷复肥产品，使国内磷矿的可利用率大大得到提升。另一方面，通过本专利技术制备方法制备获得的氮磷复合肥中的磷含量高，如N/P≥0.6。本专利技术氮磷复合肥磷含量高，如N/P≥0.6，而且还含有钙、镁、硅、稀土、有机质等有益元素。本专利技术用于制备氮磷复合肥的原料为制备氮磷复合肥提供了一种原材料保障，有效降低了氮磷复合肥的成本。附图说明下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：图1为本专利技术实施例1氮磷复合肥制备方法工艺流程示意图。具体实施方式为了使本专利技术要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。一方面，本专利技术实施例提供一种磷含量高，且能够利用中低品位磷矿作为磷矿的氮磷复合肥制备方法。本专利技术实施例制备方法包括如下步骤：步骤S01.磷矿石的酸解处理：将磷矿石采用硝酸溶液酸解处理，去除酸不溶物，收集酸解液；步骤S02.对酸解液的冷冻结晶与过滤处理：将所述酸解液进行冷冻结晶处理，收集滤液；步骤S03.将滤液进行蒸发浓缩与中和处理：将所述滤液进行蒸发浓缩处理，后通入氨气进行中和反应。其中，步骤S01中，酸解处理的过程中，磷矿石中的磷等元素在硝酸溶液中转化为为磷酸根、磷酸氢根。酸解处理过程中的发生的主要酸解化学反应如下：CaCO3+2HNO3→Ca(NO3)2+H2O+CO2↑MgCO3+2HNO3→Mg(NO3)2+H2O+CO2↑10HNO3+Ca5F(PO4)3+SiO2→3H3PO4+5Ca(NO3)2+H2SiF6同时，磷矿中，如中低品味磷矿原料中，还含有一些本案中在肥料产品中进行利用的微量元素化合物，比如Fe2O3、Al2O3、FeS2等，在酸解的过程中，这些化合物还会发生如下反应：Fe2O3+6HNO3→2Fe(NO3)3+3H2OAl2O3+6HNO3→2Al(NO3)3+3H2OFeS2+HNO3→Fe(NO3)3+NOx↑+SO2↑+H2O由于后续工艺的设置，在本步骤S01中，中低品位磷矿作为原料磷矿，甚至该可以用沉积岩型磷块岩磷矿作为原料磷矿。硝酸溶液可以用酸解磷矿的常规浓度的硝酸溶液，针对本专利技术实施例制备方法所用的原料磷矿，如中低品位磷矿和沉积岩型磷块岩磷矿，在一实施例中，该步骤S01中的硝酸溶液的体积浓度控制为50％-60％。在酸解处理过程中，可以被硝酸溶解的成分分解溶解，当然，磷矿中也存在不被酸解的成分即是酸不溶物。待酸解处理完毕后，经过第一固液分离处理后，酸不溶物与酸解液分离，滤渣送至生产土壤调理剂，收集滤液即是酸解液。另外，应当理解的是，本步骤中的硝酸含量是足量的，酸解时间也是充足的。正如上述步骤S01获得的酸解液中含有硝酸钙，因此，在上述步骤S02中，将酸解液进行冷冻结晶处理过程中，由于硝酸钙的特性，该硝酸钙会在冷冻结晶处理过程中会结晶析出。在一实施例中，所述冷冻结晶处理的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氮磷复合肥的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：将磷矿石采用硝酸溶液酸解处理，后进行液分离处理，去除酸不溶物，收集酸解液；将所述酸解液进行冷冻结晶处理，收集滤液；将所述滤液进行蒸发浓缩处理，后通入氨进行中和反应。

【技术特征摘要】
1.一种氮磷复合肥的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：将磷矿石采用硝酸溶液酸解处理，后进行液分离处理，去除酸不溶物，收集酸解液；将所述酸解液进行冷冻结晶处理，收集滤液；将所述滤液进行蒸发浓缩处理，后通入氨进行中和反应。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述蒸发浓缩处理包括预热浓缩阶段和蒸发浓缩阶段，其中，所述预热浓缩阶段的工作温度为120℃～135℃,环境气压为0.6～2.0MPa；所述蒸发浓缩阶段的工作温度为150℃～165℃,环境气压2.0～2.2MPa。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：在所述蒸发浓缩阶段之后，还包括对经蒸发浓缩阶段处理后的滤液进行汽液分离的步骤，使得在所述蒸发浓缩处理所产生的蒸汽和液体进行分离。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述蒸汽中含有挥发的硝酸，将所述蒸汽引入所述酸解处理中进行重复利用；和/或所述汽液分离的工作温度为155～175度。5.根据权利要求1-4任一所述的制备方法，其特征在于：所述冷冻结晶处理的冷冻温...

【专利技术属性】
技术研发人员：范素民，任光耀，方进，冯军强，
申请(专利权)人：贵州芭田生态工程有限公司，
类型：发明
国别省市：贵州;52