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氯化铵循环法制磷肥及纯碱工艺
    本发明是一种氯化铵循环法制磷肥及纯碱工艺，涉及磷肥及纯碱的制备，属无机化学工业领域。

    现有的磷肥生产工艺为热法磷工艺，如钙镁磷肥、脱氟磷肥、热法磷酸等的生产，均需使用含有Ca₅(PO₄)₃F并折合全磷含量(Tp₂o₅)≥25％的高、中品位磷矿石，且需≥1350℃的高温才能制成，而全磷含量(Tp₂o₅)≤20％的低品位磷矿石根本无法使用，成为矿山废渣。

    现有的纯碱生产工艺，国内外基本上采用氨碱法(苏维尔法)和联碱法(侯氏制碱法)二种。由于氨碱法对食盐的利用率不高，一般为75％，且食盐中氯离子完全未能利用，生产过程中要排放大量含食盐的氯化钙废液，所以，国内已基本上不采用此法。而联碱法尽管食盐利用率高，氯离子可用于生产NH₄Cl，基本上已无三废排放，但其不足之处是必须有一个相应规模的合成氨工厂与之配套，以提供所需的氨气(NH₃)。

    本发明的目的在于提供一种利用低品位磷矿石为原料生产磷肥和纯碱的工艺，降低生产成本。

    本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

    将1份全磷含量为16～20％的低品位磷矿石和0.1～0.5份的CaO粉碎后与0.2～1份NH₄Cl混匀，加至加热设备中，在750～950℃下煅烧5～40分钟，制得的熟料为枸溶性磷肥产品，煅烧时产生的NH₃气、CO₂可与NaCl反应生产纯碱，其副产品NH₄Cl可返回与磷矿石和CaO反应而循环使用。

    上述方案中，煅烧后的熟料可经水洗、过滤，滤饼经干燥后得枸溶性磷肥产品，滤液经熬制得无水CaCl₂。

    上述方案中，制纯碱为现有技术，即以NH₃、CO₂在吸收器中经水吸收制得NH₄HCO₃料浆，过滤得NH₄HCO₃滤饼，以每份NH₄HCO₃与0.7～1份精食盐(NaCl)、4～6份NH₄Cl清母液或水在30～40℃下反应1～3小时，制得NaHCO₃沉淀和NH₄Cl溶液，经过滤分离，滤饼为NaHCO₃，经500～800℃煅烧0.5～2小时，得纯碱产品；煅烧中分解出地CO₂可返回吸收器中与NH₃反应；滤液中含有的NH₄Cl经冷析结晶制得NH₄Cl料浆，再过滤得到NH₄Cl晶体，可返回与低品位磷矿石和CaO反应，而滤液经沉降得到NH₄Cl清母液可返回用作NH₄HCO₃与NaCl反应的介质。

    上述技术方案中，磷矿石中Ca₅(PO₄)₃F的分解反应，主要基于CaCl₂在高温下的部分分解(《无机盐工艺学》、ME波任等著，化学工业出版社1982年9月出版；《纯化学试剂》、卡尔维金著，高等教育出版社1957年1月出版)，使配料发生酸解反应：

     ……(1)

     ……(2)

     ……(3)

    磷酸同磷矿反应，制得磷酸的钙盐，在高温下最终可生成可溶于柠檬酸溶液(枸溶)的偏磷酸钙、焦磷酸钙、磷酸钙等。

    NH₄Cl在较高温度下可升华形成NH₄Cl细微粒子的烟雾，在有水的存在下，也可部分发生下列反应：……(4)，然后酸解磷矿。

    磷矿在煅烧时，所含的SiO₂与CaO反应生成CaSiO₃，形成非晶态物质，从而使产品枸溶。

    磷矿经NH₄Cl处理，能得到枸溶性磷肥，应当是上述反应或更多的化学反应的综合结果。

    而纯碱的生产基于下述反应：

     ………(5)

     ………(6)

    本发明与联碱法制纯碱工艺相比，除具有其同样的优点外，省去了配套的合成氨工厂，减少了投资，减少了设备及人员，因而降低了产品成本，且可联产磷肥，副产CaCl₂。

    与现有的磷肥生产工艺相比，本发明可采用含全磷≥17％的低品位磷矿，而这种磷矿石目前国内矿山均视其为废物而抛弃。此外，采用本发明制得的磷肥比用高、中品位磷矿石制得的产品质量还高。采用含全磷17％～22.25％的磷矿石，就可制得含有效磷13.70％～17.75％的磷，且仅需中等温度加工。

    图一为本发明的工艺流程示意图。

    )为16.95％～25.38％，生石灰为钢铁厂转炉碱性渣，含CaO约为95％，氯化铵的纯度为≥98.5％。

    实施例一

    磷矿石粉(Tp₂o₅=25.38％)20份，NH₄Cl10份，生石灰粉5.6份，混匀后在720℃下煅烧35分钟，得枸溶性产品，其全磷含量Tp₂o₅=19.01％，有效磷Cp₂o₅=8.83％，转化率C/T=46.45％，产量为26.7份。

    实施例二

    除煅烧温度为770℃，煅烧时间为30分钟外，其余同实施例一，产品中Tp₂o₅=19.52％,Cp₂o₅=13.14％,C/T=63.73％，产量为26份。

    实施例三

    除煅烧温度为800℃，煅烧时间为15分钟外，其余同实施例一，产品中Tp₂o₅=19.37％,Cp₂o₅=15.56％,C/T=80.33％，产量为26.2份。

    实施例四

    除煅烧温度为870℃，煅烧时间为10分钟外，其余同实施例一，产品中Tp₂o₅=18.94％,Cp₂o₅=15.46％,C/T=81.63％，产量为26.8份。

    实施例五

    除煅烧温度为920℃，煅烧时间为5分钟外，其余同实施例一，产品中Tp₂o₅=19.67％,Cp₂o₅=14.77％,C/T=73.77％，产量为25.8份。

    实施例六

    除NH₄Cl用量为6份，生石灰粉用量为3.5份，煅烧温度为870℃，煅烧时间为20分钟外，其余同实施例一，产品中Tp₂o₅=21.88％,Cp₂o₅=6.9％,C/T=31.54％，产量为23.2份。

    实施例七

    除NH₄Cl用量为16份，生石灰粉用量为8份，其余同实施例六，产品中Tp₂o₅=16.92％,Cp₂o₅=16.29％,C/T=96.22％，产量为30份。

    实施例八

    除煅烧后的熟料经水洗、过滤，滤饼经干燥后得枸溶性磷肥产品外，其余同实施例七，产品中Tp₂o₅=23.39％,Cp₂o₅=22.3％,C/T=95.4％，产量为21.7份。

    实施例九

    除磷矿石粉的全磷含量TP₂o₅为16.95％外，其余同实施例一，产品中TP₂P₅=16.9％,Cp₂o₅=14.9％,C/T=88.02％。

    实施例十

    将实施例二中所产生的NH₃和CO₂在吸收器中经多级水吸收，生成NH₄HCO₃料浆，过滤，滤饼为NH₄HCO₃，滤液返回作吸收液用。按每份NH₄HCO₃加0.7份NaCl、4份NH₄Cl清母液，在30℃下反应3小时，得到NaHCO₃沉淀和NH₄Cl溶液，经过滤分离，滤饼为NaHCO₃，在560℃下煅烧2小时，得纯碱产品。煅烧中分解出的CO₂返回吸收器中与NH₃反应。滤液中含有的NH₄Cl经冷析结晶制得NH₄Cl料浆，再过滤得到NH₄Cl晶体，返回到实施例二中与低品位磷矿和CaO反应。滤液经沉降得到NH₄Cl清母液，返回用作NH₄HCO₃与NaCl反应的介质。沉降液返回过滤。

    实施例十一

    将实施例三中所产生的NH₃和CO₂在吸收器中经多级水吸收，生成的NH₄HCO₃按每份与1份NaCl、6份NH₄Cl清母液在40℃下反应1小时，制得的NaHCO₃在800℃下煅烧30分钟，得纯碱产品。其它同实施例十。