專利名稱：一種利用水不溶性含鉀巖石生產(chǎn)氮磷鉀復(fù)合肥的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)氮磷鉀復(fù)合肥的方法，具體涉及一種利用水不溶性含鉀巖石生產(chǎn)氮磷鉀復(fù)合肥的方法。
背景技術(shù)：
含鉀巖石按其可溶性可分為可溶性含鉀巖石和不溶性含鉀巖石，目前世界范圍內(nèi)開發(fā)利用的主要對(duì)象是可溶性鉀鹽資源，對(duì)不溶性鉀鹽資源的利用還不夠成熟，不溶性鉀鹽主要包括明礬石、鉀長(zhǎng)石、霞石及富鉀泥灰?guī)r等。低溫分解水不溶性含鉀巖石制鉀肥，此方法是在濃硫酸介質(zhì)中利用含氟物質(zhì)的催化作用分解不溶性含鉀巖石，然后采用蒸干的方法除去反應(yīng)過程中的殘留氟，方法費(fèi)時(shí)較多耗能較大，另外，低溫分解水不溶性含鉀巖石僅生產(chǎn)硫酸銨鉀復(fù)合肥以及白炭黑、氫氧化鋁等副產(chǎn)物，原料綜合利用度不夠且產(chǎn)品附加值不高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明采用新的工藝流程對(duì)水不溶性含鉀巖石進(jìn)行處理，避免了低溫濕法分解水不溶性含鉀巖石工藝時(shí)間過長(zhǎng)、能耗高的弊端，并且創(chuàng)造性的利用水不溶性含鉀巖石生產(chǎn)氮磷鉀三元復(fù)合肥，大大提高了產(chǎn)品的附加值。
具體技術(shù)方案如下 一種利用水不溶性含鉀巖石生產(chǎn)氮磷鉀復(fù)合肥的方法，包括如下步
驟
a預(yù)混合將粉碎到100目 120目的含鉀巖石、濃度為98%的濃硫酸、濃度為20% 60%的氟硅酸按一定比例混合均勻，投入到反應(yīng)釜中；
b反應(yīng)常壓下，將反應(yīng)釜加熱到溫度為90t 150t,反應(yīng)2 6小時(shí)，得到固液混合產(chǎn)物與氣體產(chǎn)物；
c氮磷鉀復(fù)合肥的生成向步驟b中的固液混合產(chǎn)物中加入濃度為20%氨水，調(diào)整ra到4，然后過濾得到濾液1與固體1，向?yàn)V液1中加入釋放劑并充分?jǐn)嚢璧玫桨咨恋?，然后過濾得到濾液2與固體2，用濃度為20%氨水將濾液2的PH值調(diào)整到7，過濾得到濾液3與固體3,將濾液3蒸干即可得到氮磷鉀三元復(fù)合肥。
上述步驟a中，含鉀巖石、濃硫酸、氟硅酸的重量比為1 : 0.1 2 : 2 11。
上述步驟b中，氣體產(chǎn)物由管道導(dǎo)出并用水吸收，得到懸浮液，離心分離得到固體7與濾液7，濾液7回收循環(huán)使用，固體7用水沖洗至PH大于4，在60°C 80°C靜止沉淀2 8小時(shí)，然后用壓濾機(jī)過濾分離并收集沉淀，將沉淀清洗兩次，過濾，濾餅加清水混合送入閃蒸干燥機(jī)干燥即得產(chǎn)物白炭黑。
上述步驟c中，向固體1中加入濃硫酸，固體1與濃硫酸的重量比為1 : 0. 1 0.8，攪拌均勻后通過蒸發(fā)反應(yīng)爐升溫至500°C灼燒，將得到的固體粉碎后加水溶解，過濾得到濾液4、固體4，用濃度為20%氨水將濾液4的PH值調(diào)整到7然后過濾得到濾液5、固體5。將濾液5蒸干得到硫酸銨鉀復(fù)合肥，用蒸餾水將固體5洗滌3次，然后烘干即可得到氫氧化鋁。
上述步驟c中又包括步驟cl，稱取適量氫氧化鈉溶解于蒸餾水中，氫氧化鈉與蒸餾水的重量比為32 75 : 58 140，然后轉(zhuǎn)移到帶有攪拌器的反應(yīng)釜中，在攪拌下逐漸加入固體4,加熱升溫至80 100°C，控制溶液的模數(shù)為0.4 1. 1，體系的固含量為36% 48%，加熱升溫至固體4完全溶解，保溫30 60min使反應(yīng)完全并濃縮溶液，然后降溫冷卻到55°C后，加入溶液量0.5% 1%的五水偏硅酸鈉做晶種，然后程序降溫得到結(jié)晶體，最后將得到的結(jié)晶體在55°C烘干30 60min即可得到五水偏硅酸鈉。
上述步驟c中，濾液1與釋放劑加入量的重量比為1 : 0. 05 1，釋放劑為硫酸鈣與磷酸二氫鈣的混合物，硫酸鈣與磷酸二氫鈣的重量比為1 : 1 8。
上述步驟c中，固體2用水洗滌，然后依次過濾、烘干即可得到氟化鈣和硫酸鈣。
上述步驟c中，固體3用水洗滌烘干即可得到氫氧化鋁。
上述含鉀巖石是指以鉀長(zhǎng)石為代表的水不溶性含鉀硅酸鹽類鉀礦資源。
有益效果低溫分解水不溶性含鉀巖石，當(dāng)反應(yīng)完成后，需要大約十幾個(gè)小時(shí)進(jìn)行蒸干除氟，而本發(fā)明則是在反應(yīng)完成后直接固液分離，然后將分離的固相進(jìn)行蒸干處理，所用時(shí)間僅幾十分鐘，而對(duì)液相則采用化學(xué)除氟方法快速分離不溶性含氟物質(zhì)，這樣就大大節(jié)省了時(shí)間和能耗，降低了成本；同時(shí)在液相的處理過程中添加釋放劑生產(chǎn)氮磷鉀三元復(fù)合肥，提高了產(chǎn)品的附加值；并且使用本發(fā)明，水不溶性含鉀巖石分解率達(dá)到98%以上，副產(chǎn)物回收率達(dá)到90%以上，無廢氣、廢水和廢渣排出，有利于環(huán)保。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1:
將粉碎到100目的鉀長(zhǎng)石與98%的濃硫酸、20%的氟硅酸按重量比1 : 0. 2 : 8的比例在預(yù)混合槽內(nèi)混合均勻后自流至反應(yīng)釜中，在常壓下加熱至100°C進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間為4小時(shí)，用水吸收反應(yīng)過程中的氣體產(chǎn)物，向反應(yīng)得到的固液混合產(chǎn)物中加入濃度為20%氨水調(diào)整PH到4，送入板框壓濾機(jī)過濾得到固體l和濾液l。水吸收氣體產(chǎn)物后得到的懸浮液經(jīng)離心分離得到固體7和濾液7，濾液7作為催化劑回收循環(huán)使用，固體7用水沖洗至PH為4，保溫60°C，靜止沉淀2小時(shí)，然后用壓濾機(jī)過濾分離并收集沉淀，用蒸餾水將沉淀洗滌兩次然后過濾，濾餅加清水混合送入閃蒸干燥機(jī)干燥即得產(chǎn)物白炭黑；向?yàn)V液l中加入釋放劑，濾液l與釋
放劑的重量比為i: 0.2，其中釋放劑為按重量比硫酸鈣磷酸二氫鈣=1: 4組成的混合物，
攪拌，充分反應(yīng)之后得到白色沉淀，用板框壓濾機(jī)過濾得到固體2和濾液2，固體2用水洗后烘干即可得到氟化鈣和硫酸鈣，用濃度為2(^氨水將濾液2的PH值調(diào)整到7，然后過濾得到固體3和濾液3，固體3用水洗三次然后烘干即可得到氫氧化鋁，濾液3用蒸發(fā)結(jié)晶器進(jìn)行蒸發(fā)濃縮，最后經(jīng)造粒后得到氮磷鉀三元復(fù)合肥；向固體l中加入濃硫酸，固體l與濃硫酸的重量比為1 : 0.2，攪拌均勻后通過蒸發(fā)反應(yīng)爐升溫至500°C灼燒得到固體4，將固體4加水溶解然后過濾得到固體5和濾液5，用濃度為2(W氨水將濾液5的PH值調(diào)整到7，然后過濾得到固體6和濾液6，固體6用水洗漆3次然后烘干可得到氫氧化鋁，濾液6經(jīng)硫酸銨鉀蒸發(fā)結(jié)晶器進(jìn)行蒸發(fā)濃縮，然后經(jīng)造粒后得到硫酸銨鉀復(fù)合肥。在帶有攪拌器的反應(yīng)釜中按重量比氫氧化鈉蒸餾水=32 : 58配制氫氧化鈉溶液，在攪拌下逐漸加入固體5，加熱升溫至80t,控制溶液的模數(shù)為0.4，體系的固含量為36%，繼續(xù)加熱至固體5完全溶解后再保溫30min，然后降溫冷卻到55°(:后加入溶液質(zhì)量0.5%的五水偏硅酸鈉做晶種，程序降溫至室溫得到五水偏硅酸鈉晶體，然后將五水偏硅酸鈉晶體在55°C烘干30min即可得到五水偏硅酸鈉。實(shí)施例2:
將粉碎到120目的鉀長(zhǎng)石與98%的濃硫酸、30%的氟硅酸按重量比1 : 0. 1 : 7的比例在預(yù)混合槽內(nèi)混合均勻后自流至反應(yīng)釜中，在常壓下加熱至120t進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間為3小時(shí)，用水吸收反應(yīng)過程中的氣體產(chǎn)物，向反應(yīng)得到的固液混合產(chǎn)物中加入濃度為20免氨水調(diào)整PH到4，送入板框壓濾機(jī)過濾得到固體1和濾液1。水吸收氣體產(chǎn)物后得到的懸浮液經(jīng)離心分離得到固體7和濾液7，濾液7作為催化劑回收循環(huán)使用，固體7用水沖洗至PH為4.5，保溫70°C,靜止沉淀5小時(shí)，然后用壓濾機(jī)過濾分離并收集沉淀，用蒸餾水將沉淀洗滌兩次然后過濾，濾餅加清水混合送入閃蒸干燥機(jī)干燥即得產(chǎn)物白炭黑；向?yàn)V液1中加入釋放劑，濾液
i與釋放劑的重量比為i: 0.4，其中釋放劑為按重量比硫酸鈣磷酸二氫鈣=1: 6組成的混
合物，攪拌，充分反應(yīng)之后得到白色沉淀，用板框壓濾機(jī)過濾得到固體2和濾液2，固體2用水洗后烘干即可得到氟化鈣和硫酸鈣，用濃度為20%氨水將濾液2的^值調(diào)整到7，然后過濾得到固體3和濾液3，固體3用水洗三次然后烘干即可得到氫氧化鋁，濾液3用蒸發(fā)結(jié)晶器進(jìn)行蒸發(fā)濃縮，最后經(jīng)造粒后得到氮磷鉀三元復(fù)合肥；向固體1中加入濃硫酸，固體1與濃硫酸的重量比為1 : 0.5，攪拌均勻后通過蒸發(fā)反應(yīng)爐升溫至500°C灼燒得到固體4，將固體4加水溶解然后過濾得到固體5和濾液5，用濃度為20%氨水將濾液5的PH值調(diào)整到7，然后過濾得到固體6和濾液6，固體6用水洗滌3次然后烘干可得到氫氧化鋁，濾液6經(jīng)硫酸銨鉀蒸發(fā)結(jié)晶器進(jìn)行蒸發(fā)濃縮，然后經(jīng)造粒后得到硫酸銨鉀復(fù)合肥。在帶有攪拌器的反應(yīng)釜中按重量比氫氧化鈉蒸餾水=53 : 100配制氫氧化鈉溶液，在攪拌下逐漸加入固體5，加熱升溫至80t，控制溶液的模數(shù)為0.7，體系的固含量為42%，繼續(xù)加熱至固體5完全溶解后再保溫45min，然后降溫冷卻到55°C后加入溶液質(zhì)量0. 7%的五水偏硅酸鈉做晶種，程序降溫
6至室溫得到五水偏硅酸鈉晶體，然后將五水偏硅酸鈉晶體在55eC烘干30min即可得到五水偏硅酸鈉。
實(shí)施例3:
將粉碎到120目的鉀長(zhǎng)石與98%的濃硫酸、35%的氟硅酸按重量比1:1:5的比例在預(yù)混合槽內(nèi)混合均勻后自流至反應(yīng)釜中，在常壓下加熱至150"C進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間為3小時(shí)，用水吸收反應(yīng)過程中的氣體產(chǎn)物，向反應(yīng)得到的固液混合產(chǎn)物中加入濃度為20%氨水調(diào)整PH到4，送入板框壓濾機(jī)過濾得到固體1和濾液1。水吸收氣體產(chǎn)物后得到的懸浮液經(jīng)離心分離得到固體7和濾液7，濾液7作為催化劑回收循環(huán)使用，固體7用水沖洗至PH為5，保溫80°C，靜止沉淀8小時(shí)，然后用壓濾機(jī)過濾分離并收集沉淀，用蒸餾水將沉淀洗滌兩次然后過濾，濾餅加清水混合送入閃蒸干燥機(jī)干燥即得產(chǎn)物白炭黑；向?yàn)V液l中加入釋放劑，濾液l與釋
放劑的重量比為i: 0.8，其中釋放劑為按重量比硫酸鈣磷酸二氫鈣=1: 8組成的混合物，
攪拌，充分反應(yīng)之后得到白色沉淀，用板框壓濾機(jī)過濾得到固體2和濾液2，固體2用水洗后烘干即可得到氟化鈣和硫酸鈣，用濃度為2(^氨水將濾液2的PH值調(diào)整到7，然后過濾得到固體3和濾液3，固體3用水洗三次然后烘干即可得到氫氧化鋁，濾液3用蒸發(fā)結(jié)晶器進(jìn)行蒸發(fā)濃縮，最后經(jīng)造粒后得到氮磷鉀三元復(fù)合肥；向固體l中加入濃硫酸，固體l與濃硫酸的重量比為1 : 0.8，攪拌均勻后通過蒸發(fā)反應(yīng)爐升溫至500°C灼燒得到固體4，將固體4加水溶解然后過濾得到固體5和濾液5，用濃度為2(^氨水將濾液5的PH值調(diào)整到7，然后過濾得到固體6和濾液6，固體6用水洗滌3次然后烘干可得到氫氧化鋁，濾液6經(jīng)硫酸銨鉀蒸發(fā)結(jié)晶器進(jìn)行蒸發(fā)濃縮，然后經(jīng)造粒后得到硫酸銨鉀復(fù)合肥，在帶有攪拌器的反應(yīng)釜中按重量比氫氧化鈉蒸餾水=75 : 140配制氫氧化鈉溶液，在攪拌下逐漸加入固體5，加熱升溫至100°C，控制溶液的模數(shù)為1. 1，體系的固含量為48%，繼續(xù)加熱至固體5完全溶解后再保溫60min，然后降溫冷卻到55°(:后加入溶液質(zhì)量1%的五水偏硅酸鈉做晶種，程序降溫至室溫得到五水偏硅酸鈉晶體，然后將五水偏硅酸鈉晶體在55°C烘干60min即可得到五水偏硅酸鈉。
權(quán)利要求
1、一種利用水不溶性含鉀巖石生產(chǎn)氮磷鉀復(fù)合肥的方法，其特征是包括以下步驟a預(yù)混合將粉碎到100目～120目的水不溶性含鉀巖石、濃度為98％的濃硫酸、濃度為20％～60％的氟硅酸按一定比例混合均勻，投入到反應(yīng)釜中；b反應(yīng)常壓下，將反應(yīng)釜加熱到溫度為90℃～150℃，反應(yīng)2～6小時(shí)，得到固液混合產(chǎn)物和氣體產(chǎn)物；c氮磷鉀復(fù)合肥的生成向步驟b中的固液混合產(chǎn)物中加入濃度為20％氨水，調(diào)整PH到4，然后過濾得到濾液1與固體1，向?yàn)V液1中加入釋放劑并充分?jǐn)嚢璧玫桨咨恋?，然后過濾得到濾液2與固體2，用濃度為20％氨水將濾液2的PH值調(diào)整到7，過濾得到濾液3與固體3，將濾液3蒸干即可得到氮磷鉀三元復(fù)合肥。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用水不溶性含鉀巖石生產(chǎn)氮磷鉀復(fù)合肥的方法，其特征是步驟a中，水不溶性含鉀巖石、濃硫酸、氟硅酸的重量比為1 : 0. 1 2 : 2 11。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用水不溶性含鉀巖石生產(chǎn)氮磷鉀復(fù)合肥的方法，其特征是步驟b中，氣體產(chǎn)物由管道導(dǎo)出并用水吸收，得到懸浮液，離心分離得到濾液7與固體7，濾液7回收循環(huán)使用，固體7用水沖洗至PH大于4，在60t 80t靜止沉淀2 8小時(shí)，然后用壓濾機(jī)過濾分離并收集沉淀，將沉淀清洗兩次，過濾，濾餅加清水混合送入閃蒸干燥機(jī)干燥即得產(chǎn)物白炭黑。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用水不溶性含鉀巖石生產(chǎn)氮磷鉀復(fù)合肥的方法，其特征是步驟c中，濾液1與釋放劑加入量的重量比為1 : 0. 05 1，釋放劑為硫酸鈣與磷酸二氫鈣的混合物，硫酸鈣與磷酸二氫鈣的重量比為1 : 1 8。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用水不溶性含鉀巖石生產(chǎn)氮磷鉀復(fù)合肥的方法，其特征是步驟c中，固體2用水洗滌，然后依次過濾、烘干即可得到氟化鈣和硫酸鈣。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用水不溶性含鉀巖石生產(chǎn)氮磷鉀復(fù)合肥的方法，其特征是步驟c中，固體3用水洗滌，然后烘干即可得到氫氧化鋁。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用水不溶性含鉀巖石生產(chǎn)氮磷鉀復(fù)合肥的方法，其特征是步驟c中，向固休1中加入濃硫酸，固體1與濃硫酸的重量比為1 : 0.1 0.8，攪拌均勻后通過蒸發(fā)反應(yīng)爐升溫至500°C灼燒，將得到的固體粉碎后加水溶解，過濾得到濾液4與固體4，用濃度為20%氨水將濾液4的PH值調(diào)整到7，然后過濾得到濾液5與固體5。將濾液5蒸干得到硫酸銨鉀復(fù)合肥，用蒸餾水將固體5洗滌3次，然后烘干即可得到氫氧化鋁。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種利用水不溶性含鉀巖石生產(chǎn)氮磷鉀復(fù)合肥的方法，其特征是稱取適量氫氧化鈉溶解于蒸餾水中，氫氧化鈉與蒸餾水的重量比為32 75 : 58 140，然后轉(zhuǎn)移到帶有攪拌器的反應(yīng)釜中，在攪拌下逐漸加入固體4，加熱升溫至80 100t，控制溶液的模數(shù)為0.4 1. 1，體系的固含量為36% 48%，繼續(xù)加熱升溫至固體4完全溶解，保溫30 60min使反應(yīng)完全并濃縮溶液，然后降溫冷卻到55t，加入溶液質(zhì)量0. 5% 1%的五水偏硅酸鈉做晶種，然后程序降溫得到結(jié)晶體，最后將得到的結(jié)晶體在55OC烘干30 60min即可得到五水偏硅酸鈉。
9、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用水不溶性含鉀巖石生產(chǎn)氮磷鉀復(fù)合肥的方法，其特征是-所述水不溶性含鉀巖石是指以鉀長(zhǎng)石為代表的水不溶性含鉀硅酸鹽類鉀礦資源。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用水不溶性含鉀巖石生產(chǎn)氮磷鉀復(fù)合肥的方法，主要是在含鉀巖石的處理過程中補(bǔ)充磷元素并嚴(yán)格控制不同階段溶液的pH值，以此來制備氮磷鉀復(fù)合肥，該方法避免了低溫濕法分解含鉀巖石時(shí)間長(zhǎng)，能耗高的弊端，同時(shí)可生產(chǎn)氫氧化鋁、白炭黑、硫酸銨鉀復(fù)合肥和五水偏硅酸鈉，原料的綜合利用率高，無廢氣、廢水和廢渣排出。
文檔編號(hào)C05G1/00GK101633584SQ20091001770
公開日2010年1月27日 申請(qǐng)日期2009年8月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月7日
發(fā)明者薛彥輝 申請(qǐng)人:山東科技大學(xué)