脲硫酸复合肥生产工艺研发取得新突破

脲硫酸复合肥生产工艺研发取得新突破

通常生产氮磷钾三元复肥用尿素、磷铵、钾肥经复合而成。磷铵生产需要对磷矿进行浸取和中和,流程较长。传统生产方法是将尿素与普通过磷酸钙直接混合,但过磷酸钙会释放出结合水,使物料稀化,发黏甚至出水,无法正常生产。直接利用磷矿与尿素进行作用,简化多元复肥的生产过程一直是科研人员的努力方向。法国 Sophia-Antipolis(索安)研究中心和 Grande Paroisse(格兰德帕鲁瓦斯)公司曾开发成功尿素普钙流程,采用尿素直接与硫酸反应生成尿素硫酸溶液 (脲硫酸),再与磷矿进行反应获得尿素普钙复合肥,但该工艺适应性差,在我国仅有极少数磷矿适应此方法。国内也有单位对此进行了大量的实验,但由于转化率低,难以固化,没有实现工业化。

近年来,国内四川大学、上海化工研究院、河北工业大学等对磷矿直接制尿基复合肥进行了研究。四川大学长期以来研究对我国难反应磷矿和中低品位磷矿的分解应用,最近采用了新的强化方法,研发成功了脲硫酸复合肥生产新工艺。这项新工艺采用磷矿、硫酸和尿素等原料直接合成含有缓释作用的氮磷钾硫多元复合肥,产品为粒状,养分可调整,现已获得国家专利。该工艺的突出优势是可处理反应活性较低的磷矿,且没有磷石膏排放问题,是一种清洁型生产工艺。产品经水稻、花生、玉米等作物的大田实验,均取得了较好的增产效果。

经过中试实验表明,这一新工艺不仅可以直接利用我国磷铁矿选矿后剩余的尾砂矿,而且还能推广到以普通磷矿为原料的生产企业。脲硫酸复合肥中硫与钙转为枸溶性成分,可作为硫肥,因而不产生磷石膏的污染问题。肥料中含有部分缓释成分,提高了肥料利用率。生产过程无需制取磷酸而直接采用磷矿获得复合肥料,流程简捷,成本较低,设备投资少,能耗低。这项新成果可用于我国现有的反应活性较差的磷矿资源,为一些含钾较高及活性较差的磷矿综合利用提供了条件。

辽宁华锦化工集团公司有 3套大型尿素装置和 1套 200 kt/a复合肥生产装置,附近有硫酸厂,用于生产脲硫酸复合肥的原料都可在省内或周边地区采购。目前四川大学与辽宁华锦集团合作,在完成脲硫酸复合肥生产新工艺中试的基础上再获重大突破。近日辽宁华锦集团正在计划建设100 kt/a脲硫酸复合肥生产项目,四川大学也在进一步研究中低品位磷矿的综合利用,拟将新工艺与高浓度磷酸生产过程相结合,形成高效益的循环经济工业产品链,用低品位磷矿制取高浓度脲硫酸复合肥和其他精细磷化学品。

(汪家铭)