NO116002B - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte ved fremstilling av kalsinert alkalifosfatgjødning.

Det er kjent at verdifulle fosfatgjodninger kan fremstilles ved termisk oppslutning ved temperaturer mellom 1000 og 130Q°C av naturlig forekommende råfosfater, som hovedsakelig består av fluorholdige kalsiumfosfater med apatittstruktur, i nærvær av siliciumdioxyd og alkalimetalloxydgivende forbindelser under opp-rettholdelse av et bestemt vektsforhold mellom disse råstoffbe-standdeler. Som forbindelser som gir alkalimetalloxyd, er f.eks. alkalimetallhydroxyder eller alkalimetallkarbonater blitt foreslått. De fleste av disse forbindelser egner seg imidlertid bare som oppslutningsmiddel når kalsineringsproseseen utfores i laboratorile-målestokk.

Anvendelse av fast alkalimetallhydroxyd i en teknisk roterovn byr, som påvist ved egne forsok, på forskjellige problemer. Spesielt ved hoyere temperatur angripes ovnsveggen sterkt f.eks.'

av alkalimetallhydroxydet, og bdelegges i lopet av forholdsvis kor.-t tid. Dessuten sammenklumpes råstoffbestanddelblandingen under passeringen gjennom ovnen, og dette umuliggjor en normal ovnsdrift.

Forholdene er enda mer kompliserte dersom det forookes å anvende konsentrerte, vandige alkalimetallhydroxydopplosninger isteden-for faste alkalimetallhydroxyder. Blandingene bestående av råfosfat, sand og alkalimetallhydroxyder har en flytende til slam-formig konsistens. Ved direkte innforsel av disse blandinger i de varme, med ovnsstener forede roterovner oppstår straks tykke avsetninger på ovnsveggen. Det betonglignende hårde skikt som dan-nes, blir stadig tykkere inntil ovnen tilstoppes.

Alkalimetallkarbonatene forårsaker ikke så store forstyr-relser av ovnsdriften. I teknisk målestokk utfores nu oppslutnin-gen av råfosfat bare med natriumkarbonat. Råfosfåtene kan riktig-nok også oppsluttes med kaliumkarbonat, men av forskjellige grun-ner, som kan være av okonomisk, teknisk og kjemisk art, er hittil ingen slik prosess blitt anvendt for teknisk fremstilling av kalsinerte kaliumfosfatgjodninger. Fremgangsmåten blir f.eks. uøko-nomisk på grunn av kaliumforbindelsenes store flyktighet ved hoye temperaturer. Den i fransk patent nr. 1.189.733 beskrevne fremgangsmåte ifolge hvilken kaliumkarbonat anvendes for oppslutning ved temperaturer mellom 550 - 900°C, har, bortsett fra den lange reaksjonstid, den store ulempe at den krever en meget stor mengde alkali. Det store alkalioverskudd forårsaker dessuten ved den senere anvendelse av produktet en sterk alkalisk reaksjon i jorden på grunn av den praktisk talt fullstendige oppldselighet av K^O-andelen. Blandingsgjodningen av K^ O- P^^ fremstilles derfor of-test ved en enkel tilblanding av kaliumsalter til de med soda opp-sluttede kalsinerte fosfatprodukter.

Fremgangsmåten ved fremstilling av kalsinerte fosfatgjodninger ved anvendelse av soda som oppslutningstmddel gir et verdi-fullt produkt, men har den ulempe at den i form av soda tilsatte alkalibestanddel er forholdsvis kostbar. Det er derfor blitt foreslått å anvende alkaliholdige slagg eller alkaiimetallklorider hhv. alkalimetallsulfater i nærvær av vanndamp. Resultatet var imidlertid ikke tilfredsstillende.

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte ved fremstilling av kalsinert alkalifosfatgjodning ved termisk oppslutning av blandinger av råfosfater og den nodvendige mengde siliciumdioxyd og forbindelser som gir alkalimetalloxyd, og fremgangsmåten er særpreget ved at 25 - 80 vekt% av den forbindelse som gir alkalimetalloxyd, tilsettes som fast alkalimetallkarbonat pg at 75 - 20 vekt% av forbindelsen tilsettes i form av 40 - 70 vekt%-ige vandige alkalimetallhydroxydopplosninger, hvorpå det erholdte produkt kalsineres ved en temperatur av lOOO - 1300°C i en basisk f6-ret roterovn. Oet er nbdvendig for en tilfredsstillende gjennom-føring av fremgangsmåten at molforholdet mellom den samlede anvend-te mengde alkalimetalloxyd Me20 °9 *<*>2^5 i råfosfatet er 1,2 : 1

til 1,5 : 1. Blandingens innhold av siliciumdioxyd, som tilfores i form av sand, må være slik avpasset at den del av CaO som over-skrider molforholdet 2CaO : lP^O,., bindes av siliciumdioxydet som Ca2Si04-

Ved utfbrelsen av fremgangsmåten blandes råfosfatet med den beregnede mengde sand og alkalimetallkarbonat i et egnet apparat, f.eks. i en skrueblander med skovler eller i en trommelblander.

Den konsentrerte, vandige alkalimetallhydroxydopplbsning kan tilsettes på forskjellige måter. Ifblge en foretrukken utforelses-form sprøytes alkalimetallhydroxydopplbsningene kontinuerlig på

den i ovnen ifyllte råfosfat-alkalimetallkarbonatblanding gjennom munnstykker fordelt over den fbrste tredjedel av roterovnen. Opp-løsningene kommer da i kontakt med en blanding som er blitt for-varmet av avgasser fra kalsineringssonen, og danner med denne blanding en småstykket til granulert, som regel fremdeles fuktig masse. Under viderefbringen av denne til kalsineringssonen fåes en ytterligere forsterkning av kornene som folge av en eftertbr-king og overflatekarbonisering på grunn av de i motstrbm ledede avgasser. Ved berøringen av avgassene med den innsproytede alkalimetallhydroxydopplbsning holdes samtidig flyktige alkalimetallforbindelser tilbake fra kalsineringssonen. Derved blir det mulig helt eller delvis på okonomisk måte å anvende' kaliumforbindelser som alkalimetallbestanddeler. Det kornformede produkt viser ved den videre passering gjennom roterovnen ingen tilbøyelighet til å danne avsetninger og kan uten vanskelighet oppvarmes til den nbdvendige maksimumstemperatur og oppsluttes. Produktet passerer gjennom roterovnen uten noen særlig klumpdannelse og kommer ut av roterovnen i risledyktig form. Det er imidlertid også mulig å blande de konsentrerte vandige alkalimetallhydroxydopplbsninger med de ovrige råstoffer under dannelse av en fuktig, småstykket masse allerede i blandingsapparatet utenfor roterovnen. Granulat-dannelsen kan da fremmes ved at råstoffbestanddelene under blandingen direkte bringes i berøring med de som regel flere hundrede grader varme ovnsavgasser fra kalsineringsprosessen. Denne fremgangsmåte foretrekkes spesielt ved anvendelse av kaliumforbindelser som oppslutningsmiddel fordi med avgassene medforte forbindelser da kan utskilles og tilbakeføres til prosessen. Dersom forholds-

vis lavkonsentrerte alkalimetallhydroxydopplbsninger anvendes, kan blandingen få en halvtdrr til torr tilstand. Det fåes fortrinnsvis godt oppslutbare produkter dersom alkalimetallhydroxydopplbsningene på det sted hvor de innfores, har en konsentrasjon av 45-55 vekt$ og mengden av det i form av alkalimetallhydroxyd tilforte alkali utgjor mellom 60 og 35 vekt$ av den samlede alkalimengde. En sammenligning av forsoksresultatene viser at ved å anvende vandige natrium- og kaliumhydroxydopplosnihger med samme konsentrasjon kan 5-20 vekt$ mer av den samlede alkalimengde tilfores i form av natriumhydroxydopplbsninger.

Fordelen ved foreliggende fremgangsmåte består i at en stor del av alkalimetallbestanddelene kan tilfores i form av alkalimetallhydroxydopplbsninger således som de fåes ved elektrolyse av alkalimetallklorider. Da på grunn av det stigende behov for klor i industrien også alkalimetallhydroxydopplbsninger nødvendigvis vil måtte fåes i stadig sterkere grad, vil disse oppløsninger bli tilgjengelige som oppslutningsmiddél til en stadig gunstigere pris.

De nodvendige oppslutningstemperaturer ligger i området 1000-1300°C, forttinnsvis 1050-1250°C. Mens de natriumrike produkter ofte fremstilles" innenfor det høyere temperaturområde (1100-1250°C), er det tilstrekkelig ved fremstilling av kalsinerte kalium-fosfater å anvende temperaturer innenfor det nedre område av 1050-1150°0. De blandede alkalimetallforbindelser inntar en mellom-stilling.

Den nevnte fremgangsmåte utfores fortrinnsvis kontinuerlig.

Efter kalsineringsoppslutningen avkjbles og males produktet på egnet måte. Med sitt innhold av mellom 25 og 30$ 1<*>2^5 utgjor det en verdifull fosfatgjbdning da det er meget godt opplbselig i 2io sitronsyreopplbsning, i ammoniumsitratopplosning og i den så-kalte Petermannopplbsnirig. Ved anvendelse av kaliumforbindelsene kaliumhydroxyd og kaliumkarbonat får produktet en ytterligere gjbdningsbestanddel som i denne form oppviser meget gunstige egen-skaper.. KgO-innholdet i gjbdningen kan være ca.25$. Da den vann-opplbselige KgO-andel bare utgjor ca. 20$ av den samlede.KjO-mengde, har den således fremstilte gjbdhing en lengere gjbdnings-virkning enn andre vanlige i handelen forekommende produkter. Dessuten er det grunn til å understreke de kalsinerte fosfaters hbye innhold av OaO som ved gjbdsling av jorden vil gjore seg sterkt gjeldende i sin basisk virksomme form. Ved blanding med

1

kaliumsalt kan innholdet jé^l^O.^egi^resu^tex^ehoy.

I de efterfblgende eksempler er alle prosenter angitt som vekt$.

Eksempel I

1000 kg av et kalsiumfosfatmineral med et innhold av P20^

av 37,2$ ble blandet i en skovlskrueblander med 195 kg .soda,

290 kg 50$-ig vandig natriumhydroxydopplosning og 80 kg sand og kontinuerlig tilfort en basisk fdret roterovn. Blandingen ble kalsinert,inntil .en maksimumstemperatur av 1270°G i roterovnen. Under passeringen gjennom ovnen oppsto ingen vanskeligheter som avsetnings- eller klumpdannelse. Det erholdte, avkjolte, kalsinerte fosfat inneholdt 29,2$ P205 og 39,6$ GaO. 99,5$ av fosforpentoxydet var opploselig i 2$ sitronsyreopplosning, og 98,5$ var opploseiig i Petermannopplosningen.

Eksempel 2

En blanding som pr. 1000 kg av et nordafrikansk råfosfat med 37,4$ P2°5' 50»8^ Ga0 °& 2»5$ Si02 inneholdt 100 kg soda og

80 kg sand ble ved hjelp av en doseringsanordning kontinuerlig

tilfort en roterovn. Samtidig ble inne i ovnen en 50$-ig vandig natriumhydroxydopplosning kontinuerlig sprbytet på blandingen i en mengde 435 kg opplbsning pr. 1000 kg råfosfat. Blandingen kunne uten forstyrrende avsetningsdannelse kalsineres inntil en maksimumstemperatur av 1250°G i- ovnen. Det således erholdte produkt inneholdt 29,1$ ?205 og 17>6# Na20. 99,6$ av fosforpentoxydet var opploselig i sitronsyreopplbsning og 98,8$ i Petermannopplosningen.

Eksempel 3

£ 1000 kg av et nordafrikansk råfosfat med 37,2$ P205, 5 0,4$ CaO og 2,7$ Si02 ble sammen med 210 kg soda og 80 kg sand på samme måte som i eksempel 2 tilfort en roterovn og der kontinuerlig blandet med 366 kg 50$-ig vandig kaliumhydroxydopplbsning, hvor-1-ved et granulat ble dannet. Under ovnsgangen oppsto ingen avsetninger på ovnsveggen, og produktet rislet fullstendig opp-sluttet ut av ovnen.- Den-hbyeste kalsineringstemperatur var 1190°C. Det avkjolte produkt inneholdt 28,1$ P205, 11,5$ K20 og 38,4$ CaO. 99,8$ av fosforpentoxydet var opploselig i sitronsyre og 98,2$ i Petermannopplbsningen. Med et samlet innhold av gjbdningsstoffer

av nesten 40$ utgjorde produktet en verdifull gjodning.

Eksempel 4

1000 kg av et kalsiurafosfatraineral med^ 37,3$ P2°5 og 50,7$

CaO ble blandet med 165 kg soda, 171 kg 50$-ig vandig natriumhydroxydopplosning, 241 kr 50$-ig vandig kaliumhydroxydopp-

losning og 80 kg sand i en skovlskrueblander under gjennomledning av ovnsavgassene fra kalsineringsprosessen og derpå kontinuerlig tilfort en roterovn med basisk foring. Under ovnsgangen oppstod det bare små avsetninger på ovnsveggen, og blandingen ble kalsinert inntil en maksimumstemperatur av 1220°C. Det kalsinerte produkt inneholdt 28,4$ P20c, 38,7$ CaO, 12,4$ Na20 og 7,6$ K20.

99,3$ av produktet var opploselig i sitronsyreopplosning og 93,1$

i Petermannopplbsningen.

Eksempel 5

Råfosfat, kaliumkarbonat og sand ble gjennom en tilfbrsels-

anordning kontinuerlig tilfort en roterovn. Inne i ovnen ble en 50$-ig vandig kaljumhydroxydopplbsning sprbytet på blandingen.

Mengdeforholdene var således avpasset at 250 kg kaliumkarbonat,

100 kg sand og 410 kg 50$-ig vandig kaliumhydroxydopplosning var tilstede pr. lOOOkg Kola-apatitt med 39,1$ P2°5' Blandingen passerte gjennom roterovnen uten avsetningsdannelse og ble kalsinert inntil en maksimumstemperatur av 1110°C. Det avkjolte og malte'

kalsinerte produkt inneholdt 27,3$ P2°5 og 23,8$ K20. Opploselig-

heten av P20^ var 99,6$ i en 2$-ig sitronsyreopplosning og 98,9$

i Petermannopplbsningen.

Claims (7)

1. Fremgangsmåte ved fremstilling av kalsinert alkalifosfat-

gjbdning ved termisk oppslutning av blandinger av råfosfater og den nbdvendige mengde siliciumdioxyd og forbindelser som gir alkalimetalloxyd, hvor molforholdet mellom P2O5°S alkalimetalloxyd innstilles på 1:1,2-1:1,5, og Si02 tilsettes blandingen i en slik mengde at mengden av CaO utover den for molforholdet 2CaO: 1P20^ nbdvendige bindes som CapSiO^, karakterisertved at 25-80 vekt$ av den forbindelse som gir alkalimetalloxyd, tilsettes som fast alkalimefcallkarbonat, og at 75-20 vekt$ av forbindelsen tilsettes i form av 40 - 70 vekt%-ige vandige alkalimetallhydroxydopplosninger, hvorpå de erholdte produkter kalsineres som i og for seg kjent ved en temperatur av 10OO - 1300°C i en basisk foret teknisk roterovn.

2. Fremgangsmåte ifblge krav 1, karakterisert ved at 40 - 65 vekt% av forbindelsen som gir alkalimetalloxyd tilsettes som fast alkalikarbonat og at 60 - 35 vekt% av forbindelsen tilsettes i form av 45 - 55 vekt%-ige vandige alka.limetallhydroxyd-opplbsninger.

3. Fremgangsmåte ifblge krav 1 eller 2, karakterisert ved at en blanding av råfosfat, sand og alkalikarbonat tilfores roterovnen, og at den konsentrerte, vandige alkalimetallhydroxydopplbsning kontinuerlig sprbytes på den i roterovnen tilforte blanding gjennom munnstykker fordelt over den forste tredjedel av roterovnen.

4. Fremgangsmåte ifblge krav 1 eller 2, karakterisert ved at den konsentrerte vandige alkalimetallhydroxydopplbsning blandes med råstoffene råfosfat, sand og alkalimetallkarbonat utenfor roterovnen.

5. Fremgangsmåte ifblge krav 4, karakterisert ved at blandingen utfores i nærvær av varme ovnsavgasser fra en forut-gående kalsineringsprosess.

6. Fremgangsmåte ifolge krav 1-5, karakterisert ved at den fullstendige kalsineringsoppslutning utfores ved en temperatur av llOO - 1250°C ved anvendelse av natriumforbindelser som oppslutningsmiddel.

7. Fremgangsmåte ifblge krav 1-6, karakterisert ved at den fullstendige kalsineringsoppslutning utfores ved en temperatur av 1050 - 1150°C ved anvendelse av kaliumforbindelser.