[發明專利]濃酸礦粉法生產過磷酸鈣及其復混肥的方法

有效

• 申請號: 201310037323.3
• 申請日: 2013-01-31
• 公開（公告）號: CN103086338A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發明（設計）人: 湯建偉;化全縣;劉詠;劉麗;位南南;高德振
• 申請（專利權）人: 鄭州大學
• 主分類號: C01B25/32
• 分類號: C01B25/32;C05G1/00;C05B1/02
• 代理公司: 鄭州聯科專利事務所(普通合伙) 41104
• 代理人: 時立新

技術領域

本發明涉及一種濃酸礦粉法生產過磷酸鈣及其復混肥的方法，屬農用化肥領域。

背景技術

過磷酸鈣主要成分為磷酸二氫鈣Ca(H₂PO₄)₂和石膏CaSO₄·2H₂O，含有效?P₂O₅?14?%～20?%，其中80%～95%溶于水，屬水溶性速效磷肥，同時含有作物所需要的硫、鈣、鎂等中量元素，可直接作磷肥，也可用于制復合肥料。

目前過磷酸鈣的生產主要采用稀酸礦粉法和濃酸礦漿法兩種工藝。稀酸礦粉法是將預先烘干、粉碎的磷礦與一定濃度的稀硫酸在混合器內進行混合，然后再經化成、熟化、切割等工序制得過磷酸鈣；濃酸礦漿法則是將原礦即未經干燥、粉碎處理的磷礦與水一起加入球磨機中球磨制備礦漿，然后與98%濃硫酸經計量器計量投入混合器進行混合、化成、熟化、切割等工序制得過磷酸鈣。硫酸分解磷礦制造過磷酸鈣的主要反應為：

2Ca₅F(PO₄)₃+7H₂SO₄+3H₂O??????????????????????????????????????????????????????3Ca(H₂PO₄)₂·H₂O+7CaSO₄+2HF?

實際反應分兩階段進行：第一階段是硫酸與部分磷礦反應生成磷酸和硫酸鈣，這一步反應很快，幾分鐘內即可完成；第二階段是生成的磷酸與另一部分磷礦反應生成磷酸二氫鈣，這一步反應受液相擴散控制，速度很慢，要持續幾天或幾周。稀酸礦粉法和濃酸礦漿法兩種工藝都需要在反應系統中引入水分。當帶進反應系統的水分較多時，則反應緩慢，生成液相過多，對第一階段生成磷酸濃度起到了稀釋作用，減緩了第二階段的反應速度，不利于Ca(H₂PO₄)₂·H₂O的生成和結晶，延長了熟化時間。尤其是由于國內多數磷礦的礦漿臨界流動水分（即磷礦濕法球磨時能使礦漿流動所需的最低的礦漿含水量)?高于質量分率28%，有的甚至高達質量分率40%，當采用濃酸礦漿法工藝迫使球磨時添加過多的水量，從而造成過磷酸鈣產品水分過高超過標準（≤14%）；減少水分，則使硫酸濃度提高，反應過程作用激烈，反應體系放熱，溫度升高，水分蒸發較多，液相量較少，使得第二階段的反應速度加快，因此降低了過磷酸鈣的含水量，改善了產品的物理性質，提高了有效磷的含量。但濃度和溫度太高，會使第一階段反應的速度太快，生成的硫酸鈣微小晶體沉積在磷礦粉的表面，形成一層致密的硫酸鈣包裹膜，阻礙硫酸與磷酸向磷礦粉內部擴散，也使得第二階段反應進行緩慢。

二元或三元過磷酸鈣系復混肥生產技術廣泛采用團粒法。即將粉狀、一定細度的基礎肥料進行混合，如以尿素作為氮源、過磷酸鈣作為主要磷源、氯化鉀或硫酸鉀作為鉀源，在粘結劑如水、酸的作用下，在圓盤或滾筒等種類的造粒設備內?；螅涍^干燥、篩分、冷卻等工序制成的一大類產品。過磷酸鈣系復混肥制備過程中，若過磷酸鈣與尿素直接混合會發生一系列成鹽反應，尿素與過磷酸鈣中的主要成分Ca(H₂PO₄)₂·H₂O發生加合反應生成Ca(H₂PO₄)₂·4NH₂CONH₂，放出結晶水，使混料液相量增加，同時尿素與其中的游離磷酸發生反應生成NH₂CONH₂·H₃PO₄，二種鹽都具有極大的溶解度，易吸收物料中或外部空氣中的水分，導致物料性質嚴重惡化，混料粘度增大，呈現稀泥粘稠狀，給造粒帶來很大的困難。因此，過磷酸鈣系復混肥制備過程中，常規辦法是須對過磷酸鈣進行中和處理，加入尿素前應預先加入一定量的堿性物料，如氧化鎂、碳酸氫銨或鈣鎂磷肥作為中和劑對過磷酸鈣進行適度中和，以盡量減少尿素加入后的液相增加量，避免上述反應發生，然后再去制備過磷酸鈣系復混肥。過磷酸鈣的中和過程是個復雜、緩慢的反應過程，輕度中和造成中和過程不徹底，或過度中和又導致過磷酸鈣中水溶性磷變成難溶性磷，均對過磷酸鈣質量產生不良影響。