一种尿素硫酸铵镁肥的制备方法及尿素硫酸铵镁肥产品
技术领域
本发明属于化肥工业领域，尤其涉及一种尿素硫酸铵镁肥的制备方法及尿素硫酸铵镁肥产品。
背景技术
我国磷矿储量位居世界第二，但与世界有关国家相比，在矿石质量、可选性和磷矿石开采等方面都有较大差距，可供加工利用的磷矿石的基础储量相对较低，只有40.54亿吨，低品位矿多，其中P2O5质量分数大于30％的富矿仅为11.08亿吨，中国磷矿P2O5平均质量分数为17％左右，绝大部分磷矿必需经过富集后才能满足磷酸和高浓度磷肥生产要求，按照目前开采磷矿石速度，如果全部用质量分数为30％的富矿仅能维持10年左右，经济储量仅能维持40年左右，未来将被迫开采成本更高的中低品位的磷矿。
上述的中低品位磷矿是指P2O5含量低于30％的磷矿，需要经过选矿得到磷精矿粉。选矿的目的是脱除磷矿中的脉石矿物。磷矿中碳酸盐脉石主要是白云石(CaCO3·MgCO3)、方解石(CaCO3)和氟磷灰石(Ca5F(PO4)3)，在磷矿选矿中一般采用反浮选，该工艺目前比较成熟，排出的尾矿P2O5≤10％，MgO≥15％。如专利号为CN201510224161一种由中低品位磷矿制备磷精矿副产硫酸铵镁、硝酸铵钙的工艺。该发明方法的具体工艺方案：将中低品位磷矿煅烧、消化、加硝酸铵浸取后过滤，浸出液浓缩造粒制取硝酸铵钙，浸出渣加入硫酸铵浸取后过滤，滤出渣干燥制成磷精矿，滤出液浓缩造粒制成硫酸铵镁。
为了将硫酸铵镁应用于肥料产品中，在此基础上，将尿素与硫酸铵镁进行合成，制备出一种尿素硫酸铵镁肥新产品。
发明内容
本发明旨在至少解决上述技术问题之一，提供了一种尿素硫酸铵镁肥的制备方法及尿素硫酸铵镁肥产品，该尿素硫酸铵镁肥产品中含有适量的酰态氮、铵态氮、水溶镁、硫、钙营养，具有全水溶，肥效快的特点，可作追肥、基肥等，利于农作物生长和补充镁、硫、钙元素，且单位养分成本较低，产品售价易为市场所接受。
本发明的技术方案是：一种尿素硫酸铵镁肥的制备方法，包括以下步骤：
对磷矿石依次进行脱钙、脱镁浸取处理，获得脱镁浸取液；
将所述脱镁浸取液进行浓缩，冷却结晶，过滤得到硫酸铵镁晶体和结晶母液；
将所述硫酸铵镁晶体与尿素合成得到尿素硫酸铵镁肥产品。
可选地，对磷矿石进行脱钙、脱镁浸取处理包括：
S1、将磷矿石在850-1100℃的温度下煅烧获得煅烧矿，并将所述煅烧矿粉碎得到粒径小于0.8mm的煅烧矿颗粒；
S2、向所述煅烧矿颗粒加入硝酸铵浸取脱钙，过滤获得浸出滤饼和浸出液A；
S3、向所述浸出滤饼加入硫酸铵浸取脱镁，过滤获得磷精矿和所述脱镁浸取液。
可选地，在步骤S2中，所述浸取脱钙的反应温度为10-40℃。
可选地，在步骤S2中，对所述浸出液A进行浓缩获得硝酸铵钙晶体，并加入尿素熔体中合成，造粒获得尿素硝酸铵钙。
可选地，在步骤S3中，所述浸取脱镁的反应温度为70-95℃，反应时间为100-150min。
可选地，将所述脱镁浸取液在100-120℃下浓缩至晶体析出得到浓缩料浆，并向所述浓缩料浆通入15％-25％的氨水进行冷却结晶，冷却结晶时间为2h-2.5h。
可选地，所述硫酸铵镁晶体与尿素合成方法包括：将所述尿素熔融成尿素熔体后加入所述硫酸铵镁晶体合成。
可选地，所述硫酸铵镁晶体与尿素合成的反应温度为100-140℃，反应时间为0.2-0.6h。
可选地，将所述硫酸铵镁晶体与尿素合成得到尿素硫酸铵镁产品的步骤还包括造粒处理，所述造粒处理采用高塔造粒、转鼓硫化床造粒、圆盘造粒、喷浆造粒等中的一种，且所述造粒温度为80-100℃。
本发明还提供了一种尿素硫酸铵镁肥产品，采用上述的尿素硫酸铵镁肥的制备方法制得，所述尿素硫酸铵镁肥产品成分包含：N≥16％、N酰9％～39％、N铵1％～15％、Ca水0.1％～0.3％、Mg水1％～5.5％、S 2.5％～14％。
本发明所提供的一种尿素硫酸铵镁肥的制备方法及尿素硫酸铵镁肥产品，具有以下有益效果:
1)将尿素和以磷矿石化学选矿所产生的脱镁浸取液为原料生产得到尿素硫酸铵镁肥产品，节约选矿成本；
2)本发明制备方法所得尿素硫酸铵镁肥产品含适量的酰态氮、铵态氮、水溶镁和硫等成分，还含有少量水溶性钙，其具有全水溶、肥效快的优点，可作追肥、基肥等，利于农作物生长和为农作物补充镁、硫、钙元素，且单位养分成本较低，产品售价易为市场所接受，易于推广使用；
3)本发明制备方法制取得到的尿素硫酸铵镁肥产品，可直接施肥使用，也可作为肥料产品的原料、肥料产品的添加剂、化工产品的添加剂，用途广泛。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种尿素硫酸铵镁肥的制备方法的流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明的是，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是直接设置、连接，也可以通过居中元部件、居中结构间接设置、连接。
另外，本发明实施例中若有“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系的用语，其为基于附图所示的方位或位置关系或常规放置状态或使用状态，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的结构、特征、装置或元件必须具有特定的方位或位置关系、也不是必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在具体实施方式中所描述的各个具体技术特征和各实施例，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，例如通过不同的具体技术特征/实施例的组合可以形成不同的实施方式，为了避免不必要的重复，本发明中各个具体技术特征/实施例的各种可能的组合方式不再另行说明。
如图1所示，本发明实施例提供的一种尿素硫酸铵镁肥的制备方法，包括以下步骤：
对中低品位磷矿石进行脱钙、脱镁浸取处理，获得脱镁浸取液；
将所述脱镁浸取液进行浓缩，冷却结晶，过滤得到硫酸铵镁晶体和结晶母液；
将所述硫酸铵镁晶体与尿素合成得到尿素硫酸铵镁肥产品。
本发明中的磷矿石优选为中低品位磷矿石，但并不仅限于中低品位磷矿石。
按照上述的方法步骤，将中低品位磷矿进行煅烧、低温浸取脱钙、高温浸取脱镁获得的脱镁浸取液经浓缩、冷却结晶、过滤分离即可得硫酸铵镁晶体，然后按比例向硫酸铵镁晶体加入尿素进行合成，造粒，即可制得尿素硫酸铵镁肥产品。
可选地，对中低品位磷矿石进行脱钙、脱镁浸取处理包括以下步骤：
S1、将中低品位磷矿石在850-1100℃的温度下煅烧获得煅烧矿，使得磷矿中的杂质白云石和方解石分解，而含有P2O5的化合物不分解，并将所述煅烧矿粉碎得到粒径小于0.8mm的煅烧矿颗粒，通过优化煅烧矿颗粒的粒径，使得煅烧矿颗粒的反应过程均匀快速稳定；
S2、向所述煅烧矿颗粒加入硝酸铵浸取脱钙，除去煅烧矿颗粒中的氧化钙，经过过滤分离获得浸出滤饼和浸出液A；
S3、对浸出滤饼进行水洗涤，并向洗涤的所述浸出滤饼加入硫酸铵浸取脱镁，除去浸出滤饼中的氧化镁，经过过滤获得磷精矿和所述脱镁浸取液。
具体地，中低品位磷矿石的煅烧温度可为900-1000℃。
具体地，中低品位磷矿石的煅烧温度可为950℃。
具体地，所述煅烧矿颗粒的粒径可小于0.5mm，可保证浸取脱钙时反应速度快，且进一步确保煅烧矿颗粒中的钙元素反应完全。
具体地，向浸出滤饼加入硫酸铵浸取脱镁后，通过压滤机进行压滤排出脱镁浸取液，留下的压滤滤饼经过水洗涤、烘干处理，即可得到磷精矿。
本发明中，煅烧矿颗粒先经过硝酸铵溶液浸取，然后在经过硫酸铵溶液浸取得到磷精矿，能够有效地将煅烧矿中氧化钙、氧化镁中的钙、镁元素分离，提高磷精矿中P2O5的含量。
具体地，所述硝酸铵的浓度可为25-30％，所述硫酸铵的浓度可为25-30％。
可选地，在步骤S2中，所述浸取脱钙的反应温度为10-40℃，反应时间为45-120min。
具体地，所述浸取脱钙的反应温度为20-30℃，反应时间为60min。
可选地，在步骤S2中，对所述浸出液A进行浓缩获得硝酸铵钙晶体，再加入尿素熔体中进行合成，然后采用高塔、喷浆、钢带等技术进行造粒，获得尿素硝酸铵钙。
实际应用中，在步骤S2中，对所述浸出液A进行浓缩造粒，可获得硝酸铵钙。
可选地，在步骤S3中，所述浸取脱镁的反应温度为70-95℃，反应时间为100-150min。
具体地，所述浸取脱镁的反应温度可为80-90℃，反应时间可为100-120min。
可选地，将所述脱镁浸取液为原料在100-120℃温度下浓缩至晶体析出得到浓缩料浆，将浓缩料浆送至冷却结晶器中，并向所述浓缩料浆通入15％-25％的氨水进行冷却结晶，再将冷却后的浓缩料将送至过滤机进行过滤分离，得到结晶母液和硫酸铵镁晶体，其中，冷却结晶时间为2h-2.5h。
实际应用中，也可以采用自然冷却结晶的方式对浓缩料浆进行冷却结晶操作。
具体地，结晶母液可用于配置步骤S3中的硫酸铵溶液。
可选地，所述硫酸铵镁晶体与尿素合成方法包括：将硫酸铵镁晶体送入合成槽，并向熔化槽内的尿素通入蒸汽进行加热使尿素熔融成尿素熔体，再加入合成槽与硫酸铵镁晶体进行合成，得到尿素硫酸铵镁。
具体地，可按尿素：1-4份、硫酸铵镁晶体：1-4份的比例进行合成。
可选地，所述硫酸铵镁晶体与尿素合成的反应温度为100-140℃，反应时间为0.2-0.6h。
具体地，所述硫酸铵镁晶体与尿素合成的合成温度为110-130℃，合成时间为0.25-0.5h。
可选地，将所述硫酸铵镁晶体与尿素合成得到尿素硫酸铵镁肥产品的步骤还包括造粒处理，所述造粒处理可采用高塔造粒、转鼓硫化床造粒、圆盘造粒、喷浆造粒等中的一种，且所述造粒温度为80-100℃。造粒的过程中，在造粒前提高物料温度，使物料成球后水分低，提高干燥效率便于造粒。
本发明还提供了一种尿素硫酸铵镁肥产品，采用上述的尿素硫酸铵镁肥的制备方法制得，所述尿素硫酸铵镁肥产品成分包含：N≥16％、N酰9％～39％、N铵1％～15％、Ca水0.1％～0.3％、Mg水1％～5.5％、S 2.5％～14％。该尿素硫酸铵镁肥产品含有适量的酰态氮、铵态氮、水溶镁、硫、钙，还含有少量水溶性钙，全水溶，肥效快，可作追肥、基肥等，利于农作物生长和补充镁、硫、钙元素。且该尿素硫酸铵镁肥产品可以通过调节氮和硫比率来满足不同农作物需求。
本发明实施例所提供的一种尿素硫酸铵镁肥的制备方法及尿素硫酸铵镁肥产品，具有以下有益效果:
1)将尿素和以磷矿石化学选矿所产生的脱镁浸取液为原料生产得到尿素硫酸铵镁肥产品，节约选矿成本；
2)本发明制备方法所得尿素硫酸铵镁肥产品含适量的酰态氮、铵态氮、水溶镁和硫等成分，还含有少量水溶性钙，其具有全水溶、肥效快的优点，可作追肥、基肥等，利于作物生长和为农作物补充镁、硫元素，且产品单位养分成本较低，产品售价易为市场所接受，易于推广使用；
3)本发明制备方法制取得到的尿素硫酸铵镁颗粒肥产品，可直接施肥使用，也可作为肥料产品的原料、肥料产品的添加剂、化工产品的添加剂，用途广泛。
实施例1
将343.43Kg的中低品位磷矿石在950℃下煅烧2小时，待煅烧矿冷却，送入粉碎机内进行粉碎得到粒径为0.4mm的煅烧矿颗粒；
在25℃温度下向煅烧矿颗粒加入567kg、浓度25％硝酸铵溶液，对煅烧矿颗粒进行浸取脱钙处理，对反应液进行过滤分离得到338.5kg浸出滤饼和620kg滤液A，其中，滤液A通过浓缩制取硝酸铵钙晶体，并加入尿素熔体中进行合成，采用高塔造粒得到尿素硝酸铵钙；
在85℃温度下向浸出滤饼加入587kg、浓度25％硫酸铵溶液进行浸取脱镁处理，浸取脱镁处理时间为2h，然后过滤分离得到335kg脱镁浸出滤饼和665kg脱镁浸取液，对脱镁浸出滤饼进行洗涤、烘干得到磷精矿；
在106℃温度下对665kg脱镁浸取液进行浓缩得到浓缩料浆，并向浓缩料浆槽通入20％的氨水进行冷却结晶,冷却结晶时间为2h，过滤分离后得到172kg硫酸铵镁晶体和123kg结晶母液；
往尿素加入蒸汽熔融得到尿素熔体，将172kg硫酸铵镁晶体送至合成槽，再按1:1比例向合成槽内加入尿素熔体与硫酸铵镁进行合成，控制合成温度为120℃、合成时间为0.4h，待合成反应结束后静置冷却，接着进行高塔造粒得尿素硝酸钙镁肥产品325kg，造粒温度为90℃。其中，尿素硝酸钙镁肥产品含N 27.26％、N酰23.25％、N铵4.26％、Ca水0.15％、Mg水3.42％、S 8.81％。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
