[發明專利]一種用磷礦、鉀長石生產磷酸聯產堿性肥料、合成氨的方法

有效

• 申請號: 201310419615.3
• 申請日: 2013-09-16
• 公開（公告）號: CN103496683A
• 公開（公告）日: 2014-01-08
• 發明（設計）人: 胡兆平;龐世花;劉陽;張西興;楊位紅
• 申請（專利權）人: 貴州金正大生態工程有限公司
• 主分類號: C01B25/20
• 分類號: C01B25/20;C05G1/00;C01C1/04
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 楊磊

技術領域

本發明涉及一種用磷礦、鉀長石生產磷酸聯產堿性肥料、合成氨的方法，屬于資源綜合利用和化工生產技術領域。

背景技術

磷酸的工業化生產工藝主要分為三種：濕法磷酸、熱法磷酸和窯法（或高爐法）磷酸。濕法磷酸指使用硫酸分解中高品味磷礦制取磷酸。熱法磷酸指以電爐法黃磷為原料，經燃燒氧化、水合制取磷酸，該方法所得磷酸質量好，但能耗大。這兩種傳統生產工藝都要以高品位磷礦做原料，且有大量固體廢渣排放，環境污染嚴重。窯法（或高爐法）磷酸是指以碳做還原劑，含二氧化硅物料做助劑直接還原磷礦制取磷酸，固體殘渣一般用作水泥熟料、礦渣棉、過濾材料及冶金助劑等。隨著我國磷礦資源的貧化，高品位磷礦將在十年左右枯竭，窯法磷酸可直接以中低品味磷礦為原料生產磷酸，這預示著窯法磷酸工藝有廣闊的發展前景。

自上世紀90年代以來，我國對以中低品味磷礦為原料的窯法（或高爐法）磷酸進行了大量研究，含二氧化硅物料助劑也從單一的硅石逐漸發展為硅石和鋁礬土混合物、硅石和石灰石混合物、硅石和高嶺土混合物以及鉀長石，添加不同助劑可以將提取磷后的固體殘渣生產出不同的產品，以提高最終產品的價值，獲取最大的經濟效益。

中國專利文獻CN101585521（申請號200910094694.9）公開了磷礦石和鉀長石生產磷酸及可溶性鉀鹽的方法，該方法將一定比例的磷礦石、鉀長石和焦炭制球，煅燒后將煅燒產物在檸檬酸溶液中浸泡，濾液經結晶提純，得到可溶性鉀鹽，磷礦中的磷被還原成磷蒸汽并揮發出來，經氧化后水合制取磷酸。因我國可溶性鉀資源匱乏，該方法在制取磷酸的同時能將不溶性鉀巖石中的鉀轉變成可溶性鉀，具有重要意義。但其窯氣經氧化后直接除塵，凈化后的氣體水合制取磷酸，已有實驗測試證明粉塵中也含有大量的磷，除塵后反而降低了磷的轉化率；而且，該方法將煅燒產物在檸檬酸溶液中浸泡，濾液經結晶提純，得到可溶性鉀鹽，不僅步驟繁瑣，得到的可溶性鉀養分單一，滿足不了農作物對各種養分的需求。中國專利文獻CN101767779A（申請號為200910300004.0）公開了一種使用高爐生產磷酸的方法，該方法以磷礦石、石灰石、硅石和焦炭為原料高爐法制備磷酸，高爐氣中粉塵通過三級回收方式回收泥磷，泥磷氧化燃燒制備磷酸，該方法中磷的回收率提高到98%。但其煅燒殘渣未能轉化為有價值的商品，直接排放造成環境污染。上述兩種方法中高爐（窯爐）氣均氧化后再進行除塵處理，尾氣中大量的CO直接被氧化成CO₂排空，造成CO資源的浪費。

目前尚無任何生產磷酸聯產堿性肥料、合成氨的公開報道，也無任何利用窯法磷酸尾氣合成氨的公開報道。

發明內容

針對現有技術中不溶性鉀資源難以利用以及高爐（窯爐）尾氣直接排放造成環境污染及資源浪費的不足，本發明提供一種用磷礦、鉀長石生產磷酸聯產堿性肥料、合成氨的方法，以磷礦和鉀長石為原料高爐法生產磷酸聯產堿性肥料并合成氨，同時為中低品位磷礦的資源綜合利用開辟一條新的途徑。

發明概述

為緩解我國鉀資源主要靠進口的現狀，本發明以鉀長石為含二氧化硅助劑，通過高溫燒結制取磷酸，同時將不溶性含鉀巖石中的鉀轉化成農作物可吸收利用的有效鉀，所得固體殘渣無需提純，經水淬、烘干、粉磨得到含硅鈣鎂鉀磷養分的堿性肥料。制取磷酸過程中含大量CO的高爐尾氣不氧化，先經過冷卻脫磷和除塵工藝進一步回收粉塵中的磷，再作為合成氨的原料，進行進一步綜合利用。

發明詳述

術語說明

磷礦石：本發明所述的磷礦石除高品位磷礦外還包括中低品位磷礦，主要成分為Ca₃(PO₄)₂。

鉀長石：本發明所述的鉀長石主要成分為K₂O·Al₂O₃·6SiO₂。

堿性肥料：本發明所述的堿性肥料是指含硅鈣鎂鉀磷養分的肥料。

磷的溢出率：指磷礦高爐煅燒后溢出的磷蒸氣占原有磷礦中磷的比例。

本發明技術方案如下：

一種用磷礦、鉀長石生產磷酸聯產堿性肥料、合成氨的方法，包括如下步驟：

（1）將磷礦石、鉀長石和焦炭進行配料、粉磨、制球、高爐煅燒得到爐渣和高爐氣，高爐氣先通過水浴冷卻回收粗磷和泥磷，水浴冷卻后的高爐氣再經除塵回收泥磷并得到高爐尾氣；

所述的粗磷和泥磷經氧化燃燒后水吸收五氧化二磷氣體制備磷酸；

所述的爐渣經水淬、烘干、粉磨制得堿性肥料；