RU1768566C - Способ получени фосфорсодержащего удобрени - Google Patents

Abstract

Сущность изобретени : фосфорсодержащие удобрени  получают путем раздельного разложени  фосфатного сырь  фосфорной и серной кислотами при массовых соотношени х PzOs фосфорной кислоты ; ZCaO, MgO, R20a фосфатного сырь , равном (2,2-3,7) H2S04 Г 2 CaO, MgO, RaOs фосфатного сырь , равном (1,36- 1,42):1, с последующим смешением фосфатной и суперфосфатной пульп при их массовых соотношени х (1,5-2}:1, аммони- зацией, гранул цией и сушкой. При этом интенсифицируетс  процесс разложени  фосфатного сырь , увеличиваетс  прочность гранул, снижаетс  содержание азота в конечном продукте, сокращаетс  удельный расход серной кислоты. 2 з.п. ф-лы, 2 табл.

Description

сл

с

Изобретение относитс  к технологии получени  фосфорсодержащих удобрений.

Известен способ получени  фосфорсодержащего удобрени , в котором разложение фосфатного сырь  провод т частью ЭФК, равной 8-25 мае.%, вторую часть ЭФ К в количестве 75-92 % аммонизируют, упаривают и направл ют на нейтрализацию полученной на первой стадии фосфатной пульпы. Состав полученного аммофосфата следующий, %: Р205общ 43; Р20бусв 37,8; Р20бводн 29; азот 8,1.

Основными недостатками указанного способа  вл ютс  высокий расход дл  получени  1 т РаОбусв серной кислоты (3,60 т), фосфатного сырь  (1,31 т P20s), газообразного аммиака (0,32 т). Продукт содержит до 5,2% P20s в неусво емой растени ми форме , а также до 8,1 % азота, что делает применение такого удобрени  под з бь перед

вспашкой нецелесообразным вследствие безвозвратных потерь азота.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  способ получени  фосфорсодержащего удобрени  путем разложени  фосфатного сырь  фосфорной кислотой в присутствии серной кислоты при массовом соотношении H2S04:Pa05 фосфорной кислоты, равном (0,1-0,5):1,0,и массовом соотношении HsPO-i: 2(CaO, MgO, R20s) в фосфате равном (0,9-2,2):1,0,с последующей аммониза- цией полученной пульпы, сушкой и гранул цией продукта. Готовый продукт в зависимости от условий опытов содержит, %: РаОбобщ 30,4-39,9; Р205усв 28,2-37,4; Р205водн 13,5-21,0; азота 4,2-5,0.

Главными недостатками известного способа (прототип)  вл ютс  длительность проведени  процесса разложени  фосфатVJ

О

со сл о о

ного сырь  фосфорной кислотой в присутствии серной (до 2-х ч), относительно невысока  прочность гранул (8-9,5 МПа), наличие в готовом продукте 1,8-2,6 абс. % PaOs в не- усво емой форме, относительно высокое содержание в готовом продукте азота (4,2-5,0%), подверженного безвозвратным потер мГособеннЬ ; рй внесении удобрени  под з бь. Кроме того, продукты разло- жени  фосфатного сырь  смесью кислот обладаю т повышенной в зкостью, вследствие чего пульпа после аммочизации не подлежит упарке перед ее сушкой. По этой причине така  пульпа содерж/пг максималь- ное количество влаги 50-57% что приводит при ее переработке на фосфорсодержащее удобрение к снижению удельной производительности барабанного гранул тора-су- шилки по готовому продукту.

В прототипе фосфатное сырье разлагают фосфорной кислотой в присутствии серной кислоты. Содержание H2S04 в смеси кислот Согласно прототипу сбставл ет 2-9 мае % При таких услови х согласно термо- динамическому анализу и анализу фазовой диаграммы растворимости системы СаО- PaOs-HaO образуютс  дикальцийфосфат (СаНРСМ) и дигидрат сульфата кальци  (CaS04 -2Н20) - гипс. Образовавшиес  ди- кальцийфосфат и гипс обволакивают зерна фосфорита и создают на его поверхности шламовый покров Этим самым значительно затрудн етс  доступ водородных ионов фосфорной кислоты к поверхности фосфат- ного минерала,J

Кроме того, разбавление серной кислоты экстракционной фосфорной кислотой (ЭФК) до указанных выше концентраций приводит к значительному снижению актив- ности водородных ионов самой серной кислоты . В св зи с вышеизложейным процесс разложени  фосфата протекает очень медленно (продолжительность стадии разложени  составл ет более двух часов) и не достигаетс  полнота вскрыти  фосфатного минерала, вследствие чего в готовом продукте содержитс  до 2,2 абс % P20s в неразложенном виде.

В результате последующей аммониза- ции полученной пульпы вследствие высокого содержани  в ней свободной фосфатной кислоты из-за неполноты протекани  реакции разложени  фосфатного сырь  т ребует- с  большой расход аммиака 6 св зи с чем в готовом продукте после сушки аммонизированной пульпы содержитс  4,2-5,0 мас.% азота.

Усво ема  форма P20s в готовом продукте по прототипу в основном (70-90% от общего количества усво емой P20s) представлена в виде моноаммонийфосфата, ди- кальцийфосфата (5-20 отн.%), фосфатов магни  и незначительных количеств других фосфатов.

Прочность гранул готового продукта, полученного по прототипу составл ет 8-9,5 МПа, поэтому при просеивании на ситах и дроблении продукт пылит. Выход товарной фракции составл ет 80-92%.

Целью изобретени   вл етс  интенсификаци  процесса разложени  фосфатного сырь , повышение прочности гранул и уменьшение содержани  азота готового продукта при одновременном сокращении удельных расходов серной кислоты и газообразного аммиака.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в известном способе получени  фосфорсодержащего удобрени  путем разложени  фосфатгого сырь  фосфорной кислотой в присутствии серной кислоты с последующей аммонизацией пульпы, сушкой и гранул цией , разложение фосфатного сырь  фосфорной и серной кислотами осуществл ют автономно при соотношени х P20s фосфорной кислоты : S(CaO, MgO, R20s) фосфатного сырь  (2,2-3,7):1; H2S04: Ј(СаО, MgO, RzOa) - (1,36-1,42): 1 и концентрации серной кислоты 30-50 мас.% H2S04, а образующиес  фосфатную и суперфосфатную пульпы смешивают при их массовых соотношени х 1,5:1-2:1. .

В результате осуществлени  предложенного способа в 2 раза интенсифицируетс  процесс разложени  фосфатного сырь , в 1,5-2 раза повышаетс  прочность гранул готового удобрени , в 1,2-1,4 раза снижаетс  расход аммиака и на 8-15 отн.% сокращаетс  расход серной кислоты на 1 т Р20бусв готового продукта.

По предложенному способу при раздельном разложении фосфатного сырь  фосфорной и серной кислотами разложение фосфата серной кислотой проводитс  при соотношени х H2S04 : 2(СаО, MgO, R20a) фосфата (1,36-1,42): 1, концентрации серной кислоты 30-50 мас.% H2S04 и температуре 80-90°С.

Нижний предел соотношени  H2S04: (CaO, MgO, R20a) обусловлен тем, что при уменьшении его меньше 1,36:1 снижаетс  коэффициент разложени  фосфатного сырь .

Верхний предел указанного соотношени  1,42-1 обусловлен тем,.что при его превышении выше 1,42:1 происходит необоснованный перерасход серной кислоты .

Нижний предел концентрации серной кислоты 30% H2S04 обусловлен тем, что при дальнейшем снижении концентраций H2S04 происходит увеличение влажности пульпы, что приводит к дополнительным энергозатратам на стадии сушки готового продукта, а также снижаетс  коэффициент разложени  фосфатного сырь .

Верхний предел концентрации серной кислоты 50% H2S04 обусловлен тем, что при его превышении образуетс  малоподвижна  суперфосфатна  пульпа, котора  плохо перекачиваетс , и происходит забивка коммуникаций . Кроме того, вследствие ухудше- ни  ее реологических характеристик затрудн етс  диффузи  водородных ионов серной кислоты к зернам фосфата,-что приводит к снижению степени разложени  фосфатного минерала.

Температура 80-90°С создаетс  за счет теплоты смешени  концентрированной серной кислоты с водой, подаваемой в реактор разложени . В технологии отдельное приготовление раствора серной кислоты не потребуетс . Одновременно в реактор разложени  непрерывно в необходимых массовых соотношени х через дозирующие устройства подаетс  фосфатное сырье, серна  кислота (92-93%) и вода. При продолжительности процесса 45-60 мин достигаетс  наиболее высокий коэффициент разложени  фосфатного сырь  серной кислотой 97- 99%.

Данные по обоснованию пределов параметров осуществлени  процесса разложени  фосфатного сырь  фосфорной кислотой приведены в табл.1.

Данные, представленные втабл.1, показывают , что при увеличении соотношени  P20s фосфорной кислоты ; S (CaO, MgO, Р20з) фосфатного сырь  выше 3,7:1 возвра- стает влажность фосфатной пульпы, не полностью используетс  внутренн   энерги  фосфорной кислоты и, как следствие, повышаетс  ее удельный расход дл  получени  1 т P20s готового продукта, а следовательно, увеличиваетс  при последующем смешении с суперфосфатной пульпой и аммонизации содержание азота.

Уменьшение массового соотношени  P20s фосфорной кислоты : 2 (CaO, MgO, R20s) фосфата ниже 2,2 также нецелесообразно , поскольку при этом снижаетс  коэффициент разложени  природного фосфатного сырь  и отношение

Р205усв/Р205.

При проведении процесса разложени  фосфатного сырь  фосфорной кислоты при оптимальных услови х: соотношение P20s

фосфорной кислоты : 2(СаО, MgO, RzOs) (3,7-2,2):1 достигаетс  наиболее оптимальное соотношение Р205усв/Р205общ в пульпе

5 91-96%, а полученна  фосфатна  пульпа с влажностью 51,7-54,5% обладает хорошей текучестью, что обеспечивает при дальнейшем ее смешении с суперфосфатной пульпой и аммонизации высокую

0 транспортабельность пульпы готового продукта перед подачей на гранул цию и сушку в аппарат БГС.

Данные по обоснованию пределов мас- сого соотношени  фосфатной (ФП) к супер5 фосфатной пульпе (СФП) на стадии получени  смешанной пульпы и характеристики готового продукта, полученного после аммонизации пульпы, гранул ции и сушки, в сравнении с известным способом (прото0 типом) представлены в табл.2.

Нижний предел соотношени  ФП:СФП 1,5:1 обусловлен тем, что при дальнейшем снижении доли фосфатной пульпы снижаетс  концентраци  питатель5 ных элементов в удобрении, что приводит к увеличению энергозатрат на перевозку вследствие разубоживани  продукта гипсом , снижаетс  прочность гранул готового продукта из-за наличи  большого количест0 ва гипса и уменьшени  дол,и фосфатов кальци  и аммони  в составе удобрени .

Как видно из данных табл.2, превышение верхнего предела массового соотношени  ФП:СФП выше 2:1, приводит к

5 увеличению доли неусво емого фосфора (Р20бугв/Р205общ меньше 95%), т.е. к снижению степени использовани  фосфатного сырь , повышению содержани  азота в готовом продукте и удельного расхода серной

0 кислоты на получение 1 т Р20бусв удобрени . Последнее обсто тельство св зано с тем, что при увеличении доли фосфатной пульпы в смеси пульп (ФП:СФП выше 2:1) возрастает расход фосфорной кислоты, котора , как

5 указывалось выше, разлагает фосфатное сырье с образованием дикальцийфосфата не полностью, что приводит к перерасходу аммиака при нейтрализации смеси пульп. Повышение расхода.ЭФК приводит к возра0 станию удельного расхода серной кислоты на получение 1 т Р205усв готового продукта. Кроме того, увеличение доли фосфатной пульпы в смеси фосфатной и суперфосфатной пульп приводит после аммонизации

5 пульпы, сушки и гранул ции к снижению прочности гранул. Это обсто тельство св зано с тем, что в составе готового продукта снижаетс  количество монокальцийфосфа- та, который  вл етс  наиболее эффективным из содержащихс  в удобрении солей пластификатором процесса гранулировани . При осуществлении способа в области оптимальных соотношений фосфатной и суперфосфатной пульп ФП:СФП (1,5-2):1 прочность гранул по сравнению с прототипом возрастает в 1,5-2 раза, Возрастание прочности гранул по сравнению с прототипом обусловлено тем, что при реализации предложенного способа в составе удобрени  образуетс  15-20% монокальцийфос- фата, который  вл етс  наиболее эффективным пластификатором и св зующим в процессе формировани  гранул готового продукта из содержащихс  в пульпе после аммонизации солей. В прототипе образующиес  при разложении фосфатного сырь  смесью ЭФК и серной кислоты фосфаты кальци  представлены, главным образом , дикальцийфосфатом, который не  вл етс  пластификатором процесса гранулировани  и сам плохо поддаетс  гранул ции . Содержание же монокальцийфосфата в продукте, полученном по прототипу, не превышает 5%, в св зи с этим прочность его гранул находитс  на уровне прочности гранул аммофоса и аммофосфата 6,6-7,3 и 8-9 МПа.

При реализации предложенного способа при оптимальных параметрах осуществлени  процесса разложени  фосфатного сырь  интенсифицируетс  более, чем в 2 раза. Содержание азота в готовом продукте по предложенному способу по сравнению с прототипом снижаетс  на 15-40 отн.%, а расход серной кислоты дл  получени  1 т РаОбусв сокращаетс  на 8-15 отн.%.

Таким образом, предложенный способ получени  фосфорсодержащих удобрений  вл етс  технологичным, высокоэффективным .

Фосфорсодержащее удобрение может примен тьс  в сельском хоз йстве при внесении под з бь перед вспашкой.

Пример1.В первом реакторе 730 кг фосфатного сырь , содержащего 43% оксидов кальци , магни  и алюмини  и 25% P2U5, разлагают 1454 кг серной кислотой с концентрацией 30% Н2$См в течение 50-60 мин при температуре 80-90°С, соотношение Н25См: 2(СаО, МдО, Р20з) составл ет 1,39:1 и получают 2150 кг суперфосфатной пульпы,

Во втором реакторе 390 кг фосфатного сырь , содержащего 43% CaO, MgO, R20s и 25% P20s, разлагают 2850 кг фосфорной кислоты, содержащей 20% P2U5 при соотношении P2U5 фосфорной кислоты: 2(СаО, МдО, Й20з) равном 3,4:1 в течение 50-60 мин при температуре 60-80°С и получают 3225 кг фосфатной пульпы.

Фосфатную пульпу из второго реактора смешивают в течение 10-15 мин с суперфосфатной пульпой из первого реактора при их массовом соотношении 1,5:1, полученную

пульпу аммонизируют до рН 2,8, гранулируют , сушат. Выход продукта составл ет 3100 кг. Выход фракции 1-4 мм 92-93%. Состав готового продукта, мас.%: Р20бобщ 27,5; Р20бусв 27; азот 2,9. Прочность гранул 14,7

МПа.

Пример 2. В первом реакторе 730 кг фосфатного сырь , содержащего 45% оксидов 2(СаО, МдО, Н20з), разлагают 1360 кг серной кислоты с концентрацией 35%

H2SO в течение 50-60 мин при температуре 80-90°С и сботношении H2S04 : 2(СаО, МдО, R20s), равном 1,4:1, и получают 2040 кг суперфосфатной пульпы.

Во втором реакторе 520 кг фосфатного

сырь , содержащего 45% оксидов 2(СаО, МдО, ) разлагают 3469 кг ЭФК, содержащей 20% P20s при массовом соотношении фосфорной кислоты : 2(СаО, MgO, R20s), равном 2,97:1, в течение 45-60

мин при температуре 60-80°С и получают 3942 кг фосфатной пульпы.

Фосфатную пульпу из второго реактора смешивают в течение 10-15 мин с суперфосфатной пульпой из первого реактора при их

массовых соотношени х 1,91:1, аммонизируют до рН 2,9, гранулируют, сушат. Выход фракции 1-4 мм 92-94%. Состав готового продукта, мас.%: Р20бобщ 30,6; Р205усв 29,9; азот 3,3. Прочность готового продукта 15,9

МПа. Выход готового продукта составл ет 3320 кг.

ПримерЗ. В первом реакторе 450 кг фосфатного сырь , содержащего 43% оксидов , МдО, Я20з), разлагают 897 кг

серной кислоты с концентрацией 30,6% H.S04 в течение 50-60 мин при температуре 80-90°С и соотношении H2S04: (СаО, МдО, R20s) фосфата 1,42:1 и получают 1328 кг суперфосфатной пульпы,

Во втором реакторе 415 кг фосфатного сырь , содержащего 43% оксидов Е(СаО, MgO, R20s), разлагают 2271 кг ЭФК, содержащей 22% P20s при соотношении P20g кислоты : 2(СаО, MgO, R20s) фосфата, равном 2,8:1 в течение 50-60 мин при температуре и получают 2656 кг фосфатной пульпы.

Фосфатную пульпу из второго реактора смешивают в течение 10-15 мин с суперфосфатной пульпой из первого реактора при их массовых соотношени х 2:1, аммонизируют до рН 2,7, гранулируют, сушат. Выход готового продукта составл ет 2170 кг, товарной фракции 1-4 мм 94%. Состав готового продукта , мас.%: РаОбобщЗЗ; Р20бусв32,15; азот 3,3. Прочность гранул фосфорсодержащего удобрени  составл ет 15,7 МПа.

Пример 4. В первом реакторе 450 кг фосфатного сырь , содержащего 43% окси- дов кальци , магни , железа, алюмини  и 25,2% РаОб, разлагают 877,2 кг серной кислоты с концентрацией 30% H2S04 в течение 50-60 мин при температуре 80-90°С и соотношении H2S04 : 2 (CaO, MgO, РаОз) фос- фата, равном 1,36:1, и получают 1306 кг суперфосфатной пульпы.

Во втором реакторе 415 кг фосфатного сырь  содержащего 43% 2( CaO, MgO, R20s) и 25,20% РаОб разлагают 2101 кг ЭФК, со- держащей 18% P20s при соотношении P20s кислоты: Z(CaO, MgO, RaOa), равном 3,2:1,в течение 50-60 мин при температуре 60-80°С и получают 2557 кг фосфатной пульпы. Фосфатную пульпу из второго реак- тора смешивают в течение 10-15 мин с суперфосфатной пульпой из первого реактора при их массовых соотношени х 1,96:1, аммонизируют до рН 2,5, гранулируют, сушат. Выход готового продукта составл ет 1914 кг, товарной фракции 1-4 мм 96%. Состав готового продукта, мас.%: Р20бобщ 31,9; РаОбусв 30,6; азот2,9. Прочность гранул 15,7 МПа.

Пример 5. В первом реакторе 730 кг фосфатного сырь , содержащего 43% оксидов 2 (СаО, MgO, R20s), разлагают 1334 кг серной кислоты с концентрацией 32% H2S04 в течение 50-60 мин при температуре 80-90°С и соотношении H2S04 : 2 (СаО, MgO, Р20з) фосфата, равном 1,36:1, получают 2032 кг суперфосфатной пульпы.

Во втором ректоре 520 кг фосфатного сырь , содержащего 43% оксидов 2 (СаО, MgO, R20s), разлагают 2795 кг ЭФК, содер- жащей 24% P20s при массовом соотношении P20s фосфорной кислоты : 2 (СаО, MgO, Р20з), равном 3:1, в течение 45-60 мин при температуре 60-80°С и получают 3229 кг фосфатной пульпы.

Фосфатную пульпу из второго реактора смешивают в течение 10-15 мин с суперфосфатной пульпой из первого реактора при их массовых соотношени х 1,59:1, аммонизируют до рН 2,8, гранулируют, сушат. Выход фракции 1-4 мм 93-94%, выход готового продукта 3367 кг. Состав удобрени , мас.%: Р205общ 28,9; Р20бусв 28,2; азот 3,15. Прочность гранул 15,1 МПа.

Пример 6. В первом реакторе 730 кг фосфатного сырь , содержащего 44% оксидов кальци , магни , железа, алюмини  и 25,5% P20s, разлагают 900 кг серной кислоты с концентрацией 50% H2S04 в течение 40-50 мин при температуре 90°С и соотношении H2S04: 2 (СаО, MgO, R20s) фосфата, равном 1,4:1, и получают 1580 кг суперфосфатной пульпы.

Во втором реакторе 320 кг фосфатного сырь , содержащего 44% оксидов 2 (СаО, MgO, R20s) и 25,5% Р20б,разлагают 2888 кг экстракционной фосфорной кислоты, с концентрацией 18% P20s при соотношении P20s кислоты ; 2 (СаО, MgO, R20s) фосфата, равном 3,69:1, в течение 50 мин при температуре 60-80°С и получают 3163 кг фосфатной пульпы.

Фосфатную пульпу из второго реактора смешивают в течение 10-15 мин с суперфосфатной пульпой из первого реактора при их массовом соотношении 2:1, аммонизируют до рН 2,8, гранулируют, сушат. Выход готового пр одукта составл ет 2490 кг товарной фракции 1-4 мм 95%. Состав готового продукта , мас.%: Р205общ 31,7; Р205усв 30,8; азот 3,2. Прочность гранул 16,3 МПа.

Claims (3)

1.Способ получени  фосфорсодержащего удобрени , включающий разложение фосфатного сырь  фосфорной и серной кислотами с последующей аммонизацией полученной пульпы, гранул  цией и сушкой, отличающийс  тем, что, с целью интенсификации процесса разложени  фосфатного сырь , увеличени  прочности гранул , снижени  содержани  азота в конечном продукте при одновременном сокращении удельного расхода серной кислоты и аммиака, разложение фосфатного сырь  фосфорной и серной кислотами осуществл ют раздельно при массовых соотношени х P20s фосфорной кислоты ; 2 СаО, MgO, R2U3, равных (2,2-3,7): 1, и H2S04: 2 СаО, MgO, R20s фосфатного сырь , равных (1,36-1,42): 1, а образующиес  фосфатную и суперфосфатную пульпы перед аммонизацией смешивают при их массовом соотношении (1,5-2): 1.

2.Способ по п.1,отличающийс  тем, что дл  разложени  фосфатного сырь  используют экстракционную фосфорную кислоту, содержащую 18-24% P20s.

3.Способ по пп.1 и2,отличающий- с   тем, что дл  разложени  фосфатного сырь  используют 30-50%-ную серную кислоту .

Таблица 1