利用磷鉀伴生礦生產氮磷鉀復合肥的方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于資源再利用領域，具體涉及一種利用磷鉀伴生礦生產氮磷鉀復合肥的 方法。
【背景技術】
[0002] 我國肥料營養元素比例失調嚴重缺磷、鉀，急需大力發展磷鉀肥。我國磷礦多為 中、低品位礦及共生礦，鉀礦只存在于有限的幾個區域，且儲量有限，發展磷鉀肥受到多方 限制。
[0003] 近年來，湖北省宜昌市夷陵地區發現膠磷礦與鉀長石伴生的磷鉀伴生礦，主要成 份是膠磷礦和鉀長石，礦石的礦物成分為磷礦物、鉀礦物和雜質三部分，磷礦物主要為膠 磷礦夾帶有少量碳磷灰石，細晶磷灰石，呈灰黑色；鉀礦物主要為微斜鉀長石和少量正長 石，雜質主要為白云母、石英及少量綠泥石、黃鐵礦、褐鐵礦、礦層厚為6~11m，含P 2056~ 12%，含1(205~9%，普查儲量達到8億噸。
[0004] 磷鉀伴生礦中磷、鉀品位較低，單獨利用經濟價值較低，必須經過選礦富集除雜等 工業處理后才能被有效利用。現階段，人們通常通過成熟的選礦工藝將磷礦富集，應用于磷 化工等領域，而磷鉀伴生礦中的鉀資源則以尾礦的形式回填坑道，造成了極大的資源浪費。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的在于提供一種利用磷鉀伴生礦生產氮磷鉀復合肥的方法，該方法將 磷鉀伴生礦應用于制備氮磷鉀復合肥，且涉及的制備工藝簡單、反應溫度低，節能環保。
[0006] 為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：一種利用磷鉀伴生礦生產氮磷鉀復 合肥的方法，包括以下步驟：
[0007] 1)將磷鉀伴生礦進行破碎至< 200目，然后加入硫酸溶液、氟化物助劑，置于反應 釜中，密閉加熱至120~150°C，在自帶壓條件下恒溫反應1. 5~2h ;
[0008] 2)在負壓為0. 03~0.1 MPa、溫度為120~150°C的條件下，繼續恒溫反應0. 8~ 2h (負壓反應），得釜底混合物A和氣體B，所述氣體B用氨水吸收，得吸收液C ;
[0009] 3)將步驟2)所得釜底混合物A進行過濾，得濾液D和濾渣E ;向濾液D中加入氨 水，調節pH值至6. 5~8. 0,然后進行蒸發、結晶、造粒得高濃度氮磷鉀復合肥；將濾渣E與 氨水混合，調節pH值至6. 5~8. 0,然后進行干燥、破碎，得低濃度氮磷鉀復合肥。
[0010] 上述方案中，所述磷鉀伴生礦含有P2O5、K2O成分，其質量百分含量分別為P 2O5IO~ 28%、K2033 ~11%〇
[0011] 上述方案中，所述氟化物助劑為氟化銨。
[0012] 上述方案中，所述磷鉀伴生礦、硫酸溶液中H2SO4和氟化銨的質量比為1: (5~ 10) : (0· 2 ~1. 0) 〇
[0013] 上述方案中，將步驟2)所得吸收液C中投加氨水調節pH值至8. 5~9. 5,生成二 氧化硅沉淀，不再產生沉淀后，進行過濾，得到濾液F和濾渣G，將濾液F進行不同程度的濃 縮，得氟化按回流液，氟化按濃度為20~30wt %。
[0014] 上述方案中，所述氟化銨回流液可用作氟化物助劑，應用于后續氮磷鉀復合肥的 制備。
[0015] 上述方案中，將濾渣G進行洗滌、干燥、破碎得白炭黑。
[0016] 上述方案中，所述硫酸溶液濃度可為60~98wt%。
[0017] 本發明的反應原理為：首先硫酸與磷鉀伴生礦中的磷礦、助溶劑NH4F及磷礦中伴 生的氟化物反應產生HF，HF分解破壞鉀長石結構，并在此基礎上使Mg 2+、Ca2+與鉀長石中的 K+發生置換反應成為平衡電荷離子；同時將所產生的SiF 4氣體以負壓的形式抽走，確保反 應向正方向持續進行，并減少K2SiF6等不溶性的氟硅酸鹽的產生，提高所得氮磷鉀復合肥 中有效養分的含量。
[0018] 與現有技術相比，本發明的有益效果為：
[0019] 1)本發明將磷鉀伴生礦應用于制備氮磷鉀復合肥，可實現磷鉀伴生礦的資源化利 用，緩解我國鉀肥供需矛盾。
[0020] 2)本發明采用氟化物作為助劑，涉及的反應溫度低；可充分利用磷礦中伴生的 Ca5 (PO4) 3F等氟化物，促進磷鉀伴生礦分解制得所述氮磷鉀復合肥；氟化銨回流液可實現氟 化物助劑的回收利用，節能環保。
[0021] 3)本發明采用兩步反應制備所述氮磷鉀復合肥，所述的負壓反應可將產生的SiF4 氣體以負壓的形式抽走，在確保反應持續向正方向進行的同時，減少K2SiF6等不溶性氟硅 酸鹽的產生，提高所得氮磷鉀復合肥中有效養分的含量。
[0022] 4)本發明制得的高濃度氮磷鉀復合肥市場行情好，氮、磷、鉀有效養分含量 多45% ;低濃度氮磷鉀復合肥中的Si及Al鹽以多孔形式存在，可起到保水、改良土壤的作 用，并具有一定的緩釋作用。
【附圖說明】
[0023] 下面結合附圖對本發明作進一步說明，附圖中：
[0024] 圖1為本發明利用磷鉀伴生礦生產氮磷鉀復合肥的工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0025] 為了更好的理解本發明，下面結合實施例和附圖進一步闡明本發明的內容，但本 發明的內容不僅僅局限于下面的實施例。
[0026] 以下實施例中，所述磷鉀伴生礦含有P2〇5、K2O成分，其質量百分含量分別為 P2O5IO~28%、K2033~11% ;所述氟化物助劑為氟化銨化學試劑或氟化銨回流液，氟化 銨化學試劑的純度為96wt% ;硫酸溶液濃度為70wt% (密度為1.611g/cm3);氨水濃度 ^ 25wt%。
[0027] 以下實施例中，參考GB/T8572-2001《復混肥料中總氮含量測定蒸餾后滴定法》、 GB/T8573-1999《復混肥中有效磷含量測定》、GB/T8574-1988《復混肥料中鉀含量測定四苯 基合硼酸鉀重量法方法》等方法測定所得氮磷鉀復合肥中相應養分的含量。
[0028] 實施例1
[0029] 一種利用磷鉀伴生礦生產氮磷鉀復合肥的方法，其工藝流程如圖1所示，具體制 備方法包括以下步驟：
[0030] 1)將磷鉀伴生礦進行破碎，稱取100g磷鉀伴生礦（粒度-0· 074mm，89. 6 % ;P205 含量為28wt % ;K20含量為3. 9wt % )，加水濕潤，加入硫酸溶液（70wt % ) 886ml和氟化銨 l〇〇g，混合并置于反應釜中，密閉加熱至120°C，在自帶壓條件下恒溫反應2. Oh。
[0031] 2)維持120°C，在負壓為0.1 MPa的條件下，繼續恒溫反應0. 8h，得到釜底物A，負 壓條件下得到的氣體SiF4用氨水吸收，得（NH 4) 2SiF6吸收液C。
[0032] 3)將步驟2)所得釜底混合物A進行過濾，得濾液D和濾渣E ;將濾渣E加氨水調 節pH至6. 5~8. 0,然后進行干燥、破碎，得低濃度氮磷鉀復合基肥；向濾液D中加氨水調 節pH至6