[发明专利]农用磷铵生产磷酸二氢钾及其水不溶磷回收方法

说明书

技术领域  本发明属于精细磷酸盐生产领域，涉及一种使用农用磷铵(磷酸 一铵、磷酸二铵)和氯化钾(或者碳酸钾、氢氧化钾)生产磷酸二氢钾的生产 方法以及其中的水不溶性磷的转化回收方法。适用于使用农用磷铵和农用氯化 钾(或者碳酸钾、氢氧化钾)生产精细磷酸盐(磷酸二氢钾、磷酸二氢钠等等)。

背景技术  现有技术中，精细磷酸盐的生产一般采用热法磷酸或湿法磷酸。 目前，精细磷酸盐的生产技术普遍使用的是热法磷酸。因为湿法磷酸中不可避 免地含有各种杂质，例如氧化铝、氧化铁、氧化钙、氧化镁等等。这些杂质， 在制造磷酸盐的操作条件下，生成AlPO₄、FePO₄、CaHPO₄、MgHPO₄、 MgNH₄PO₄、Ca₃(PO₄)₂、Mg₃(PO₄)₂等等沉淀物，造成五氧化二磷的大量损 失并且严重恶化分离过程和产品质量。同时，湿法磷酸一般浓度很低，常见商 品湿法磷酸的五氧化二磷含量一般在20％左右，再加上生产过程中的五氧化二 磷损失，加工后得到的磷酸盐溶液浓度更低，带来很大的蒸发浓缩工作量，不 但大大增加能耗，而且严重影响设备效率，很难收到比较好的经济效益。

发明内容  本发明的目的旨在克服上述现有技术中的不足，提供一种使用农 用磷铵和氯化钾(或者碳酸钾、氢氧化钾)直接生产磷酸二氢钾的方法。采用 本发明的方法，能够直接从农用磷铵和氯化钾(或者碳酸钾、氢氧化钾)生产 农用磷酸二氢钾和工业级磷酸二氢钾，可以达到和热法磷酸生产的产品同样的 质量标准，而且能够把磷铵中那些不溶于水的磷酸盐沉淀物转化成为水溶性磷 酸盐而加以充分利用，同时工艺简单，设备腐蚀小，能耗很低，没有三废，收 到比较好的经济技术效果。

本发明的基本工艺原理是：首先使磷铵和碱性物质(碳酸钠、碳酸钾、氢 氧化钠、氢氧化钾或者其它具有适当碱性的物质，如碳酸氢钠、碳酸氢钾等等) 反应，把磷铵转化成为磷酸的钠盐或者钾盐，同时把磷铵中的水不溶性磷酸盐 沉淀(如磷酸铁、磷酸铝、磷酸铵镁等等)转化成为水溶性磷酸盐而全部溶出， 然后使磷酸的钠盐和氯化钾发生复分解反应，制得磷酸的钾盐(如果使用钾碱， 则可以直接制得磷酸二氢钾，本文只讨论使用钠碱的情况)。这个方法是对传统 的磷酸一铵-氯化钾复分解法的一种改进。改进的理由是：(1)在传统的磷酸一 铵-氯化钾复分解反应中，由于磷酸二氢铵和磷酸二氢钾同样具有相当陡峭的溶 解度温度曲线，在常温时两个产品的溶解度又非常接近，因此，在冷却结晶的 过程中很容易发生共同结晶，很难保证产品的纯度。虽然理论上是可行的，但 是，实际使用这个方法进行生产的时候，产品的氧化钾含量普遍偏低，很难达 到国家标准的要求，而且，随着操作条件和结晶条件的波动，氧化钾含量波动 很大，质量很难稳定。而磷酸二氢钠在常温下溶解度很大，很容易和磷酸二氢 钾分开，容易保证产品质量。(2)磷酸一铵和氯化钾复分解反应生成磷酸二氢 钾的时候，必须从结晶母液中分离氯化铵，由于氯化铵的溶解度温度曲线与磷 酸二氢钾或者磷酸二氢铵的溶解度温度曲线非常相近，这个分离十分困难。氯 化铵分离不完全带来循环配料的结晶母液中铵离子浓度升高，进一步恶化磷酸 二氢钾产品质量。而氯化钠的溶解度温度曲线十分平坦，在温度降低的过程中 析出很少，容易保证产品质量。(3)本发明最重要的一个改进是，用适当方式 的蒸氨代替蒸水，实现了高度节能。在传统的磷铵-氯化钾复分解法中，无论是 蒸发浓缩回收铵盐还是使用石灰蒸氨回收磷，都需要蒸发大量水分，导致生产 效率低下和能耗很高。本发明采用蒸氨代替结晶母液的蒸发浓缩，由于蒸氨的 数量很少(每吨产品蒸氨约120公斤，而蒸发结晶母液每吨产品大约需要蒸发4 吨水)，同时氨气的蒸发潜热比水的蒸发潜热小得多，所以，蒸发消耗的能量要 节约大约80-90％，而且大大提高了设备效率。(4)本发明的另外一个重要特征 是，在溶解农用磷铵的过程中，使用碳酸氢盐(如碳酸氢铵、碳酸氢钠、碳酸 氢钾等等)、碳酸盐和(或)氢氧化物如氢氧化铵、氢氧化钠或者氢氧化钾等等 处理磷铵溶解过滤得到的滤渣，把磷铵中水不溶的五氧化二磷转化为水溶性五 氧化二磷，使得磷铵中的五氧化二磷的水溶性浸出率达到95-98％，大大提高了 磷收率和经济效益，同时大大减少了废渣数量。最后分离的少量滤渣，是生产 污水处理药剂的理想原料。由于这些措施，可以实现全部有用物质的充分利用 和完全环保型生产，没有任何三废排放。