濕法磷酸制備多元螯合水溶性磷酸一銨工藝研究

劉 娜，王寶安

（秦皇島天鼎化工有限公司，河北 秦皇島 066000）

0 引言

發(fā)展高效新型肥料（如特效肥、水溶肥等）是當(dāng)前化肥行業(yè)的必然選擇［1］。磷酸一銨生產(chǎn)過(guò)程中，原料濕法磷酸中鐵、鎂、鋁、三氧化硫等隨著氨化過(guò)程氮磷比的不同，將生成各種不同的不溶性化合物，對(duì)產(chǎn)品養(yǎng)分吸收以及溶解性造成影響［2］。多元螯合水溶性磷酸一銨的中微量元素以螯合態(tài)存在，不僅溶解性好而且有助于作物吸收，肥料利用率也更高，符合農(nóng)業(yè)部化肥減量、產(chǎn)品提質(zhì)的要求［3-4］。秦皇島天鼎化工有限公司生產(chǎn)的磷酸一銨可以滿足大量元素水溶肥標(biāo)準(zhǔn)w（水不溶物）≤5%的要求，但其僅適用于沖施，不能用于滴灌和葉面施肥（要求w（水不溶物）≤0.5%）?；诖?，秦皇島天鼎化工有限公司對(duì)濕法磷酸制備多元螯合水溶性MAP 的工藝條件進(jìn)行了研究。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)原料

濕法磷酸來(lái)源于秦皇島華瀛磷酸有限公司，化學(xué)組成見(jiàn)表1。

表1 濕法磷酸化學(xué)組成 %

1.2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程

取一定量上述濕法磷酸，加入一定量螯合劑氨基三乙酸，攪拌溶解，用氨水中和至一定中和度，得到的磷酸一銨料漿冷卻結(jié)晶后在一定溫度下干燥，即得產(chǎn)品，粉碎后對(duì)其進(jìn)行養(yǎng)分及水不溶物分析。采用單一變量法考察螯合劑添加量、干燥溫度、中和度、螯合劑添加方式對(duì)產(chǎn)品養(yǎng)分及水不溶物含量的影響。

1.3 分析方法

肥料中總氮、五氧化二磷、水含量分別按照GB/T 10209.1—2018、GB/T 10209.2—2010、GB/T 10209.3—2010 規(guī)定的方法進(jìn)行測(cè)定；水不溶物含量按照NY/T 1973—2010規(guī)定的方法進(jìn)行測(cè)定。

2 結(jié)果分析

2.1 螯合劑添加量對(duì)產(chǎn)品水不溶物含量及養(yǎng)分的影響

取7份等量濕法磷酸，加入不同量螯合劑氨基三乙酸，攪拌溶解，通氨水中和至n（N）/n（P）為1.00，冷卻結(jié)晶后在70 ℃左右的烘箱中干燥，得產(chǎn)品，對(duì)其粉碎后進(jìn)行分析，分析數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

表2 不同螯合劑添加量所得產(chǎn)品分析結(jié)果%

從表2可以看出，隨著螯合劑加入量增加，產(chǎn)品總養(yǎng)分和水不溶物含量均不斷降低。當(dāng)螯合劑添加量為4%時(shí)，產(chǎn)品w（總養(yǎng)分）為63.86%，較不添加螯合劑時(shí)下降2.92個(gè)百分點(diǎn)；產(chǎn)品中w（水不溶物）為0.23%，滿足滴灌用大量元素水溶肥w（水不溶物）≤0.5%的要求。通過(guò)綜合考慮產(chǎn)品養(yǎng)分與生產(chǎn)成本，建議螯合劑的添加量選擇為4%。

2.2 干燥溫度對(duì)產(chǎn)品水不溶物含量及養(yǎng)分的影響

取6 份等量濕法磷酸，加入濕法磷酸質(zhì)量4%的螯合劑，攪拌溶解，通氨水中和至n（N）/n（P）為1.00，冷卻結(jié)晶后在不同溫度下干燥，得產(chǎn)品，對(duì)其粉碎后進(jìn)行分析，分析數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。

從表3的分析結(jié)果可知，干燥溫度與產(chǎn)品水不溶物含量相關(guān)，但未表現(xiàn)出明顯的規(guī)律性。干燥溫度為70 ℃時(shí)，水不溶物含量已經(jīng)滿足滴灌用水溶肥的技術(shù)要求。干燥溫度低時(shí)，干燥速率慢，影響產(chǎn)率；干燥溫度高時(shí)，產(chǎn)品有可能分解，還會(huì)造成能源浪費(fèi)，所以干燥溫度宜選擇70 ℃。

表3 不同干燥溫度所得產(chǎn)品分析結(jié)果

2.3 中和度對(duì)產(chǎn)品水不溶物含量及養(yǎng)分的影響

取4份等量濕法磷酸，均加入濕法磷酸質(zhì)量4%的螯合劑，攪拌溶解，通氨水中和至不同n（N）/n（P），冷卻結(jié)晶，70 ℃下干燥，得產(chǎn)品，粉碎后進(jìn)行分析，分析數(shù)據(jù)見(jiàn)表4。

表4 不同中和度所得產(chǎn)品分析結(jié)果

由表4 可知，中和度對(duì)產(chǎn)品水不溶物有明顯的影響，對(duì)總養(yǎng)分影響不大。中和度為1.00時(shí)，產(chǎn)品w（水不溶物）為0.11%，滿足滴灌肥要求。

2.4 螯合劑添加方式對(duì)產(chǎn)品水不溶物含量及養(yǎng)分的影響

取3份等量濕法磷酸，采用不同添加方式加入濕法磷酸質(zhì)量4%的螯合劑，攪拌溶解，通氨水中和至n（N）/n（P）為1.00，冷卻結(jié)晶，70 ℃下干燥，得產(chǎn)品，粉碎后進(jìn)行分析，分析數(shù)據(jù)見(jiàn)表5。

表5 螯合劑不同添加方式所得產(chǎn)品分析結(jié)果 %

從表5得知，在磷酸中加入螯合劑，螯合劑作用發(fā)揮更充分。

2.5 重復(fù)實(shí)驗(yàn)

在優(yōu)化條件下重復(fù)3次實(shí)驗(yàn)，磷酸中添加磷酸質(zhì)量4%的螯合劑，中和度1.00，干燥溫度為70 ℃，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表6。

從表6可以看出，優(yōu)化條件下實(shí)驗(yàn)重復(fù)性比較好，3次重復(fù)實(shí)驗(yàn)，產(chǎn)品w（水不溶物）平均值為0.49%，w（氮）為10.51%，w（P2O5）為53.08%，w（總養(yǎng)分）為63.60%，w（H2O）為0.48%，能滿足滴灌用大量元素水溶肥技術(shù)要求。

表6 優(yōu)化條件下重復(fù)實(shí)驗(yàn)磷酸一銨產(chǎn)品分析結(jié)果 %

3 結(jié)論

綜上可得，濕法磷酸制備多元螯合水溶性MAP的優(yōu)化條件是：在濕法磷酸加入螯合劑氨基三乙酸，螯合劑加入量為濕法磷酸質(zhì)量的4%，干燥溫度為70 ℃，中和度為1.00。所得肥料產(chǎn)品w（總養(yǎng)分）為63.60%，w（水不溶物）為0.49%，滿足滴灌用水溶肥的技術(shù)要求。