应用冷冻硝酸磷肥工艺制备磷酸并副产肥料的方法技术

本发明专利技术涉及磷酸制备的技术领域，公开了应用冷冻硝酸磷肥工艺制备磷酸并副产肥料的方法，具体包括如下步骤：S1：通过酸解液对磷矿或磷精矿进行分解；S2：将S1中分解后的溶液进行冷冻结晶，冷冻结晶后再进行低温过滤，过滤除去固体硝酸钙晶体，用于制备硝酸铵钙肥料，并获得第一溶液；S3：向S2中的第一溶液中加入铁源，并且搅拌待反应完成后进行过滤，去除生成的磷酸铁，并获得第二溶液；S4：将磷酸铁进行溶解并萃取即获得高纯度磷酸溶液。本发明专利技术通过酸解液酸解磷精矿，然后冷冻法脱钙脱硝，再应用硫酸或硫酸盐脱钙，然后脱硝制备高纯度磷酸，溶液磷酸根的降低和钙离子含量的增加，导致滤液的矿物成分增加，便于农作物的吸收。便于农作物的吸收。便于农作物的吸收。

【技术实现步骤摘要】
应用冷冻硝酸磷肥工艺制备磷酸并副产肥料的方法


[0001]本专利技术专利涉及磷酸制备的
，具体而言，涉及应用冷冻硝酸磷肥工艺制备磷酸并副产肥料的方法。

技术介绍

[0002]作为磷酸铁锂正极材料的前驱体，磷酸铁的品质将对磷酸铁锂电池性能产生直接的影响。电池级磷酸铁杂质含量少、质量稳定，合成的磷酸铁锂电池性能稳定，容量较高，电池级磷酸铁的骨架作用对磷酸铁锂的性能体现得更为明显；目前通常使用高纯度的磷酸或者磷酸盐和铁盐反应，然而这些高纯度的原材料的成本非常的高。目前需要一种能够大幅度降低磷酸铁成本的制备方法，湿法磷酸是由硫酸或盐酸等强酸分解磷矿，经过液固分离后所得的是含有多种杂质的磷酸，故湿法磷酸一般用于制造磷肥，如要制取优质的磷酸盐产品，则还需进一步加以净化，而通过硝酸磷肥工艺中的含有硝酸的磷酸制备磷酸铁，在未经纯化的情况下通过铁源的加入制备磷酸铁，磷酸铁的质量高，而且剩余的磷酸和杂质金属盐能够用于制备硝酸磷肥。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供应用冷冻硝酸磷肥工艺制备磷酸并副产肥料的方法，通过酸解液酸解磷精矿，然后冷冻法脱钙脱硝，然后直接在脱除硝酸钙的溶液中添加铁源获取磷酸铁，磷酸铁的纯度高，制备了磷酸铁后的成分能够用于制备硝酸磷肥。
[0004]本专利技术是这样实现的，应用冷冻硝酸磷肥工艺制备磷酸并副产肥料的方法，具体包括如下步骤：S1：通过硝酸溶液对磷矿或磷精矿进行分解，过滤去除酸性不溶物，得到酸解液；S2：将S1中酸解液进行冷冻结晶，冷冻结晶后再进行低温过滤，过滤除去固体硝酸钙晶体并获得第一溶液；S3：向S2中的第一溶液中加入铁源，并且搅拌待反应完成后进行过滤得到磷酸铁，并获得第二溶液，其中加入铁源的量按照铁源中铁元素的摩尔量计算，铁元素的摩尔量为第一溶液中磷酸根的摩尔量的40
‑
95%；S4：S3中得到第二溶液用于制备硝酸磷肥。
[0005]进一步地，S3中，在加入铁源前，用氨调节第一溶液的pH值，pH值调节为0.1
‑
2。
[0006]进一步地，加入铁源的量按照铁源中铁元素的摩尔量计算，铁元素的摩尔量为第一溶液中磷酸根摩尔量的40
‑
95%。
[0007]进一步地，对所获得的磷酸铁固体进行洗涤，洗涤所采用的清洗剂为温度为40
‑
50℃的纯水，清洗3
‑
5遍，并且清洗后磷酸铁固体的纯度达到97
‑
99%。
[0008]进一步地，洗涤后的纯水与杂质一起倒入至第二溶液内混合，再通过第二溶液制备硝酸磷肥。
[0009]进一步地，所述S1中硝酸溶液的浓度为40
‑
70%，且所述硝酸的质量与所述磷精矿的质量比为1
‑
5:1。
[0010]进一步地，冷冻结晶的条件为：在
‑
10℃下保持5min，然后以1℃/min的速率升温至3℃并保持5min，再以1℃/min的速率降温至
‑
10℃，保持5min，如此循环保持40min。
[0011]进一步地，磷矿或磷精矿在冷冻结晶后，由于酸不溶经过冷冻结晶脱除部分硝酸钙后，溶液为硝酸溶液和磷酸溶液的混合物，而磷酸铁在硝酸溶液中是不溶的，而磷酸钙、镁等溶液在硝酸中是可溶的，所以在加入铁源后能够在溶液中直接析出磷酸铁。
[0012]进一步地，在加入铁源之间，在冷冻结晶的滤液中加入脱钙剂，所述脱钙剂为硫酸，加入硫酸后进行过滤除去硫酸钙沉淀，然后将除去硫酸钙的滤液再加入铁源或者是用氨中和后加入铁源。
[0013]进一步地，所述氨为氨气、液氨或氨水，铁源为硝酸铁、硝酸亚铁、氧化铁或氧化亚铁中的一种或多种。
[0014]与现有技术相比，本专利技术提供的应用冷冻硝酸磷肥工艺制备磷酸并副产肥料的方法，具备以下有益效果：1、通过酸解液酸解磷精矿，然后冷冻法脱钙脱硝，经过冷冻结晶脱除部分硝酸钙后，溶液为硝酸溶液和磷酸溶液的混合物，而磷酸铁在硝酸溶液中是不溶的，而磷酸钙、镁等溶液在硝酸中是可溶的，所以能够直接获得磷酸铁产品，过滤得到磷酸铁后的滤液用作肥料的原料，原料中残留的中微量金属离子有利于作物的生长。
[0015]2、在第一溶液过滤后所获得的滤液用于制备硝酸磷肥，溶液磷酸根的降低和钙离子含量的增加，导致滤液的矿物成分增加，便于农作物的吸收。
附图说明
[0016]图1为本专利技术提出的应用冷冻硝酸磷肥工艺制备磷酸并副产肥料的方法的流程框图；图2为本专利技术提出的应用冷冻硝酸磷肥工艺制备磷酸并副产肥料的方法中对溶液脱钙脱硫以获得高纯度磷酸铁的流程框图。
具体实施方式
[0017]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，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。
[0018]以下结合具体实施例对本专利技术的实现进行详细的描述。
[0019]对本专利技术实施例中所使用的磷矿的成分进行测定，结果如表1所示。
[0020]表1磷矿中各主要组分重量组成组分P2O5CaOMgOFe2O3Al2O3F重量百分比（%）23.239.60.421.350.671.88对于磷矿的酸解来说，以硝酸溶解磷矿为例，其相关的反应如下所示：Ca5F(PO4)3+10HNO3=5Ca(NO3)2+3H3PO4+HF；CaO+2HNO3=Ca(NO3)2+H2O；
MgO+2HNO3=Mg(NO3)2+H2O；Fe2O3+6HNO3=2Fe(NO3)3+3H2O；Al2O3+6HNO3=2Al(NO3)3+3H2O。
[0021]实施例1参照图1
‑
2所示，应用冷冻硝酸磷肥工艺制备磷酸并副产肥料的方法，具体包括如下步骤：S1：通过硝酸溶液对煅烧并浸取了部分钙镁离子后的磷精矿进行分解，过滤去除酸性不溶物；其中，硝酸溶液的质量浓度为65%，硝酸溶液和磷精矿的质量比为1.2:1。
[0022]S2：将S1中分解后的溶液进行冷冻结晶，冷冻结晶后再进行低温过滤，过滤除去固体硝酸钙晶体，用于制备硝酸铵钙肥料，过滤的滤液加入硫酸，加入硫酸后进行过滤除去硫酸钙获得第一溶液，硫酸的加入量按照硫酸根的摩尔量计算，硫酸根的摩尔量为滤液中钙离子摩尔量的97%；冷冻结晶的条件为：在
‑
10℃下保持5min，然后以1℃/min的速率升温至3℃并保持5min，再以1℃/min的速率降温至
‑
10℃，保持5min，如此循环保持40minS3：在搅拌的情况下，向S2中的第一溶液中加入三氧化二铁，并且搅拌待反应完成后进行过滤，去除生成的磷酸铁，并获得第二溶液；三氧化二铁的摩尔量为第一溶液中磷酸根摩尔量的45%，加入完三氧化二铁后，溶液的pH值小于1，则通入氨气调节溶液的pH值为1.5，然后充分搅拌后进行过滤，得到磷酸铁和第二溶液。
[0023]S5：向S3中第二溶液进行回收，用于制备硝酸磷肥。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.应用冷冻硝酸磷肥工艺制备磷酸并副产肥料的方法，其特征在于，具体包括如下步骤：S1：通过硝酸溶液对磷矿或磷精矿进行分解，过滤去除酸性不溶物得到酸解液；S2：将S1的酸解液进行冷冻结晶，冷冻结晶后再进行低温过滤，过滤除去固体硝酸钙晶体，固体硝酸钙晶体用于制备硝酸铵钙肥料，过滤获得滤液为第一溶液；S3：向S2中的第一溶液中加入铁源，并且搅拌待反应完成后进行过滤，过滤得到磷酸铁，并获得第二溶液，其中加入铁源的量按照铁源中铁元素的摩尔量计算，铁元素的摩尔量为第一溶液中磷酸根的摩尔量的40
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95%；S4：S3步骤过滤得到第二溶液用于制备硝酸磷肥。2.如权利要求1所述的应用冷冻硝酸磷肥工艺制备磷酸并副产肥料的方法，其特征在于，S3中，在加入铁源前，用氨调节第一溶液的pH值，pH值调节为0.1
‑
2。3.如权利要求2所述的应用冷冻硝酸磷肥工艺制备磷酸并副产肥料的方法，其特征在于，铁元素的摩尔量为第一溶液中磷酸根的摩尔量的70
‑
90%。4.如权利要求3所述的应用冷冻硝酸磷肥工艺制备磷酸并副产肥料的方法，其特征在于，对所获得的磷酸铁固体进行洗涤，洗涤所采用的清...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄德明，赵国军，刘法安，方进，黄仕英，程静，张凌云，冯军强，华建青，
申请(专利权)人：深圳市芭田生态工程股份有限公司，
类型：发明
国别省市：