[发明专利]一种利用磷石膏生产富氮硫酸盐肥料并回收稀土的方法

说明书

技术领域

本发明涉及化工及化肥工业技术领域，尤其是涉及一种利用磷石膏生产富氮硫酸盐肥料并回收稀土的方法。

背景技术

磷石膏是湿法磷酸生产过程中排出的副产物，磷肥和磷化工工业以及其它工业每年排放千万吨以上的石膏废渣，如何将这些磷石膏废渣加以开发利用，变废为宝，是世界上各个国家长期以来都关注的热门课题。

在磷石膏利用领域中，我国起步较晚。目前最为常见的磷石膏利用主要是制造建筑材料，例如水泥缓凝剂、石膏建材、路基填料、墙体砌块等等。另外就是利用磷石膏生产磷复肥，但主要采用堆存法处理，不仅综合利用率低，大量占用土地，而且其中还有的一些杂质，具有副作用，有害杂质会污染环境，致使排污费用巨大，若进行预处理又会增加生产成本，严重制约了这类企业的发展。

经检测显示，磷石膏中含有微量稀土元素：钇、钕、铈、镧、镝、钬等。稀土元素在石油、化工、冶金、纺织、陶瓷、玻璃、永磁材料等领域都得到了广泛的应用，是极其重要的战略资源。现有主要的磷石膏利用方法未经稀土元素提取就直接进行产业利用，不仅方法本身存在环境次生污染的问题，而且造成了大量的稀土资源浪费，未能物尽其用，很不实用。

另一方面，随着经济的发展，人民生活水平不断提高，人们越来越关注食品健康问题，对安全卫生无污染的有机、绿色食品的需求不断增加。因此，需要施用有机肥来提高农产品的市场竞争力。有机肥料富含有机物质和作物生长所需的营养物质，不仅能提供作物生长所需养分，改良土壤，还可以改善作物品质，提高作物产量，促进作物高产稳产，保持土壤肥力，同时可提高肥料利用率，降低生产成本。但目前的有机肥料养分含量低、使用方法单一、肥料功能性不强，不能有效保证有机农场作物的矿质营养需求；同时，外源性有机肥料中含有重金属、有机污染物等污染物质，肥料应用后有机农场的环境安全性受到很大冲击，不能保障有机农场的可持续生产。

因此，充分利用磷石膏生产绿色环保的新型有机肥料，并回收其中的稀土金属，具有重要的研究价值。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种有效、合理地利用磷石膏生产富氮硫酸盐肥料并提取其中的稀土元素的方法。

本发明的技术方案为:

一种利用磷石膏生产富氮硫酸盐肥料并回收稀土的方法，是以100～110份磷石膏、120～140份硝酸、450～600份氨气、240～300份二氧化碳、50～70份土壤改良剂、25～40份EM菌剂、36～44份氯化钾、15～28份硫酸钾为原料，按照如下步骤制备：

(1)碳酸铵溶液制备：

将所述氨气与二氧化碳各取一半，通入水中，反应温度控制在40～70℃，溶液中碳酸铵含量控制在50～60％，得到碳酸铵溶液一；再将剩余一半氨气与二氧化碳通入水中，反应温度控制在40～70℃，溶液中碳酸铵含量控制在30～40％，得到碳酸铵溶液二；

(2)磷石膏溶解活化及稀土的一次回收：

磷石膏进行预处理：取含游离水20％的粗磷石膏，用70～90℃热水洗涤去除其中的水溶性磷、三氧化硫、氟化物以及钾、钠、镁、铝的可溶性盐；再置于反应槽中，再加入其量5～8％的助溶剂，恒温搅拌0.5～4小时，室温下过滤得可溶性钙离子溶液，滤渣用于回收稀土；可溶性钙离子溶液中再加入其量1～4％的活化剂，再经活化搅拌机进行活化搅拌，得到活化的可溶性钙离子溶液；

(3)碳酸钙沉积及稀土二次回收：

将上述活化后的可溶性钙离子溶液置于反应器中，把碳酸铵溶液一用泵缓慢打进反应器，直至混合溶液中铵离子的浓度等于3.0～6.0％，反应温度控制在60～70℃，反应时间为4～8小时，把反应料浆用泵打到过滤机，在真空下进行过滤，分离出硫酸铵滤液和碳酸钙沉淀物；硫酸铵滤液加入其量0.05～0.12％的净化剂，再次过滤；碳酸钙经多级逆流洗涤，洗涤后的沉淀物用压滤机压滤分离，滤渣用于进一步回收稀土；

(4)碳酸钙再溶解：

将上述步骤(3)压滤过的沉淀物中加入硝酸，将碳酸钙以及不溶性的镁、铝、铁氧化物等溶解，生成硝酸钙以及硝酸镁、硝酸铝、硝酸铁；

(5)碳酸钙二次沉积：

往步骤(4)的硝酸钙溶液中加入碳酸铵溶液二，直至混合溶液中铵离子的浓度等于0.3～0.8％，温度保持在40～45℃，反应时间为1～2小时，过滤掉碳酸钙沉淀，以及碳酸镁、氢氧化铁、氢氧化铝沉淀，得到硝酸铵溶液；

(6)硝酸铵与硫酸铵的混合：