[发明专利]一种生产氮磷复合肥的方法

说明书

本发明涉及一种氮磷复合肥的生产方法，具体地说是涉及一种利用挥发性氨生产氮磷复合肥的方法。

目前生产氮磷复合肥多是采用磷铵法，即在磷矿粉中加入硫酸进行酸解，酸解产物有固、液两部分，固体部分主要含CaSO₄·2H₂O和泥沙，液体部分主要是磷酸(H₃PO₄)。磷铵法仅利用液体部分的H₃PO₄在专用的氨化炉内与挥发性的气氨反应，生成磷铵，而固体部分则作为废料外排。每生产1吨磷酸氢二铵(NH₄)₂HPO₄，需消耗1.7吨左右硫酸，全部的硫酸都随着反应生成的硫酸钙沉淀物一起被当作废料浪费了，而磷铵法所用到的氨化炉对于一些小企业也是一笔很大的投资。

作为氮肥使用较多的碳酸氢铵等挥发性氨，因其挥发性，大大降低了其氮肥利用率，也影响了其用来生产复合肥的固氮效果。

本发明的目的是提出一种充分利用磷矿粉酸解后的固体废渣，用挥发性氨生产氮磷复合肥的工艺方法。

本发明的实现是用磷矿粉发生酸解反应后固液两部分产物为原料与挥发性氨在含有碳酸根(CO₃^2-)的水溶液中进行反应，反应产物即为所述的氮磷复合肥。

本发明的实现是利用了磷矿粉酸解产物中的固体部分即CaSO₄·2H₂O在水中微溶的特性，使其与水溶性的挥发氨如碳酸氢铵(NH₄HCO₃)生成难溶于水的碳酸钙，同时得到所需的硫酸铵，实现挥发性氨向固定铵的转化。上述过程的主要反应方程式为：

(1)

(2)

上述反应进行的机理是CaSO₄·2H₂O在水中微溶，溶度积是9×10^-6，加入NH₄HCO₃立即生成难溶的CaCO₃，CaCO₃的溶度积是2.8×10^-9，根据溶度积理论计算，只要保持CO₃^2-的离子浓度不低于0.01mol/l，即使在饱和的(NH₄)₂SO₄溶液中，也能使CaSO₄·2H₂O完全溶解，立即生成难溶的CaCO₃。

由此看到，该反应在理论上是一个能进行得十分完全的不可逆反应，而应用在实际生产中其可行性还需要诸多因素的把握。经大量实验证明，物料的颗料度越细，越有利于分解反应的发生；该反应是吸热反应，加热有助于反应速度的加快，但当温度高于40℃时，NH₄HCO₃会分解，所以反应温度应不超过40℃，硫酸钙在20-30℃时的溶解度最大，故取该温度为优选反应温度，而随时进行搅拌也有助于反应的进行。

本发明实现的关键条件之一是有水和CO₃^2-存在，该CO₃^2-优选的来源是碳酸氢铵，也就是说含有CO₃^2-的水溶液最好是用大量的碳酸氢铵固体与少量的水形成的溶液，使其在反应过程中能提供足够的碳酸根离子。溶液中CO₃^2-的多少决定了反应速度的快慢，所以生产中要求CO₃^2-的浓度不低于0.01mol/l。

挥发性氨的使用以NH₄HCO₃或NH₄HCO₃与NH₃·H₂O的混合物为最佳。反应结束后可将多余的挥发性氨用H₂SO₄进行中和。

本发明所提到的固体部分可以是来自磷矿粉的酸解产物，也可以利用含有硫酸钙、磷酸氢钙、磷酸二氢钙或其中之一的物料。