过磷酸钙装置联产硫基磷钾肥工艺

本发明属于一种在现有过磷酸钙生产装置上联产硫基磷钾肥的工艺。

1993年11月10日《发明专利公报》公开了申请号为931112 07的专利申请“硫酸钾型三元复合肥的生产方法”。该现有技术所揭示的技 术方案是：在磷铵装置上增加部分转化设备及辅助设备，用氯化钾转化法生产 硫酸钾三元复合肥并付产盐酸。该方案对小磷铵厂来说具有投资少，见效快的 优点，因此具有一定实用性，不足的是需要配套建设投资较大，操作较难的磷 酸装置和合成氨装置，一次投资相对较大，副产盐酸和磷酸生产过程中排放的 大量磷石膏处理费用高，以及所用磷酸肥素单一，产品缺乏硫、钙和镁等元素， 不利于农业上的平衡施肥。

本发明的目的提出一种在现有普钙生产装置上不要合成氨、磷酸等基础原 料，同时又能将盐酸全部加以利用的，联产富含硫、钙和镁等多种元素的硫基 磷钾肥的工艺，以克服现有技术的不足。

本发明提出的这种工艺，其特征是它包括如下步骤：

(1)将KCl用H2SO4进行复分解制备KHSO4溶液，加入比例 为H2SO4∶KCl＝1.5-2.5，KCl的纯度要求大于等于60％， H2SO4要求大于等于92％；

(2)在过磷酸钙混化系统将KHSO4与磷矿粉反应生成K2SO4；

(3)将所得K2SO4进行熟化加工；

(4)制备KHSO4过程中产生的HCl气体，经吸收系统制备成盐酸 并采用二次加酸和一次加矿流程通过另一混化系统生产无熟化普钙。

制备盐酸的浓度控制在31％左右。

复分解制备KHSO4过程中，反应温度为100±5℃并加消泡剂。在反 应釜中进行。

过程中逸出的氟气统一由原普通过磷酸钙氟吸收系统回收为氟硅酸。上述 二次酸为第一次加盐酸第二次加硫酸。

制得的KHSO4溶液作适当温度和浓度调整后连续泵至混化锅与磷矿粉反 应所得半成品经化成、熟化后得到粉状硫基磷钾肥产品。

生产中通过改变氯化钾、硫酸、磷矿粉的比例可制得不同磷钾养分的二元 磷钾肥。

上述各步骤的化学反应方程式为：

KCl+H2SO4→KHSO4+HCl↑

5H2SO4+Ca5(PO4)3F→5CaSO4+HF↑+3H3PO4

10KHSO4+Ca5(PO4)3F→5K2SO4+5CaSO4+HF↑+3H3PO4

7H3PO4+Ca5(PO4)3F+H2O→HF↑+5Ca(H2PO4)2・H2O

制得的31％浓盐酸进入贮槽，用泵计量打入混合器与磷矿粉反应，并进 一步加硫酸反应后经化成皮带机送入熟化库熟化1-2天即可得成品普遍过磷酸 钙。其化学反应式为：

2Ca5(PO4)3F+14HCl+3H2O→3Ca(H2PO4)2・H2O+7CaCl+2HF↑

2Ca5(PO4)3F+7H2SO4+3H2O→3Ca(H2PO4)2・H2O+7CaSO4+2HF↑

本发明利用现有普钙生产装置，实现了以氯化钾、磷矿粉和硫酸为原料生 产硫基磷钾肥和无熟化普钙的工艺。本发明直接以磷矿粉为磷源，克服了现有 技术中以磷酸作磷源那种价格高，无硫、钙和镁等元素，不利于农业平衡施肥 的缺点，同时避免了磷酸生产过程中所排放的磷石处理问题。另外本发明对硫 酸氢钾制备实现了连续操作，过程平稳、适应性强，在各种普钙装置上均可实 施，因而投资少，见效快。

下面结合实例进一步说明本发明。

实例

在云南红河州磷肥厂10万吨/年普通过磷酸钙装置上只要增设一个硫酸氢 钾制备及氯化氢吸收系统及生产无熟化普钙混化系统即可。前者采用2台容量 为5M3搪玻璃反应釜及相应斗提机、计量皮带机计量泵等连续给料装置。后 者有盐酸循环槽和成品槽各一台，配套盐酸循环吸收给料泵、2台15M2石 墨降膜式吸收器、一台旋流板吸收塔和玻璃钢风机等。

当采用云南上蒜、江川等地混合磷矿和氯化钾、浓硫酸生产硫基磷钾肥和 无熟化普通过磷酸钙，原料质量要求和产品经济技术指标分别见表1-4。 表1磷矿(混合矿)主要质量指标(W％) 指标 P2O5  CaO  Al2O3  Fe2O3  MgO  CO2     F 灼失 含量  29.85   40.04   1.96   1.23   0.48   1.32   2.58   2.32 表2 氯化钾.硫酸主要质量指标 原料名称   组    分(％)   外    观 KCl   H2O  H2SO4 氯化钾  95.28   1.26 白色或砖红色细结晶 硫酸  93.25 表3 硫基磷钾肥经济技术指标 指标 序号   原料用量比(W％) 氯化钾∶硫酸∶磷矿粉 全磷 有效磷 游离酸 水分 磷转化率 K2O含量 氯含量     1  1.00∶1.86∶1.91   12.58  12.02   7.13   6.54  95.55  12.01  0.48     2  1.00∶1.86∶2.00   12.82  12.36   7.80   6.73  96.41  11.24  0.35     3  1.00∶2.14∶2.62   14.30  13.52   5.51   5.15  94.54   9.76  0.40     4  1.00∶2.32∶2.90   14.60  13.87   6.80   5.49  95.00   8.51  0.44

备注：氯化钾以实物量计，硫酸以100％H2SO4计，磷矿粉以实物量计。 表4无熟化过磷酸钙经济技术指标 时 间         试验编号 指标名称   1   2   3   4   5   6   鲜   钙   全磷(P2O5)％    17.08   17.46   16.60   15.45   15.84   15.56   有效磷(P2O5)％    15.96   15.15   15.24   14.63   14.15   14.29   游离酸    ％    7.15   7.96   6.26   8.68   5.84   5.10   转化率    ％    90.27   89.65   91.81   94.69   89.33   91.84   二   天   后   全磷(P2O5)％    18.35   17.808   16.76   17.74   18.28   18.77   有效磷(P2O5)％    17.26   17.101   16.23   17.49   17.59   17.63   游离酸    ％    4.27   3.8617   5.31   6.17   4.49   2.51   氯离子(Cl-)％    5.21   5.943.   8.67   9.46   9.38   9.04   水分(H2O)  ％    16.73   16.005   18.19   14.28   12.72   13.98   转化率    ％    94.06   96.07   96.84   98.59   96.22   93.93

从表3可见，本工艺生产的硫基磷钾肥产品总养分(P2O5+K2O)为23-25％， 比过磷酸钙多5-7个养分；磷转化率一般大于94％，达到过磷酸钙指标的要求；游 离酸和水分指标也与过磷酸钙无异。氯化物含量小于1％，低于国标ZGB21006-89农 用硫酸钾优等品合氯标准(Cl＜＝1.5％)，而钾在整个生产过程中几乎没有损失，其 收率大于97％。值得一提的是在相同游离酸和水分含量下，其外观质量明显优于 过磷酸钙基本没有过磷酸钙的结块现象。

从表4可以看出，本工艺生产的过磷酸钙，鲜钙转化率达90％，远远大 于传统工艺74％的鲜钙转化率指标，熟化时间才2天，而传统工艺则要10 -15天，其指标完全达到过磷酸钙一级品以上要求，充分体现了本发明的无 熟化特点。