RU2255042C1

RU2255042C1 - Monocalcium phosphate production process

Info

Publication number: RU2255042C1
Application number: RU2004124216/15A
Authority: RU
Inventors: А.А. Бродский (RU); А.А. Бродский; В.И. Родин (RU); В.И. Родин; Б.В. Левин (RU); Б.В. Левин; Н.М. Литусова (RU); Н.М. Литусова; И.Г. Гришаев (RU); И.Г. Гришаев; В.А. Гриневич (RU); В.А. Гриневич; В.В. Давыденко (RU); В.В. Давыденко
Priority date: 2004-08-10
Filing date: 2004-08-10
Publication date: 2005-06-27

Abstract

FIELD: industrial inorganic synthesis.

SUBSTANCE: monocalcium phosphate, widely applied in agriculture, is prepared by mixing extraction phosphoric acid with calcium-containing component followed by granulation and drying of product. During mixing of components, appropriate temperature and moisture are maintained to ensure viscosity of mixture 3-7 mPa*s, and granulation and drying are carried out simultaneously in drum-type granulator drier. Calcium-containing component is either calcium carbonate or mixture thereof with limestone, whose does not exceed 15% of total weight of calcium-containing raw material. Moisture content in worked out drying agent leaving drum-type granulator drier equals 70-80 g per 1 kg dry air.

EFFECT: simplified process flowsheet, enabled granule size control, and increased strength of granules.

3 cl, 3 ex

Description

Изобретение относится к технологии получения мокальцийфосфата, широко используемого в сельском хозяйстве.The invention relates to a technology for the production of mocalcium phosphate, widely used in agriculture.

Известен способ получения ортофосфатакальция однозамещенного, включающий упаривание фосфорной кислоты до содержания P₂О₅ 65-67,5% с последующей нейтрализацией ее карбонатом кальция. Исходное молярное соотношение СаО/Р₂О₅ равно (0,95-1,0):1. Полученную массу измельчают до размера частиц не более 0,1 мм (Патент РФ №2172717, кл. С 01 В 25/32, 2001 г.).A known method of producing orthophosphatacalcium monosubstituted, including the evaporation of phosphoric acid to a P ₂ O ₅ content of 65-67.5%, followed by neutralization with calcium carbonate. The initial molar ratio of CaO / P ₂ O ₅ is (0.95-1.0): 1. The resulting mass is crushed to a particle size of not more than 0.1 mm (RF Patent No. 2172717, class C 01 B 25/32, 2001).

Однако по этому способу получают в основном мелкодисперсный продукт, который используется в пищевой промышленности. Применение его в качестве кормового средства достаточно сложно в силу его высокой пылимости и сегрегации в смеси с другими кормовыми добавками и натуральными кормами.However, this method produces mainly a finely divided product, which is used in the food industry. Its use as a feed is rather complicated due to its high dust content and segregation in a mixture with other feed additives and natural feeds.

Наиболее близким к описываемому по технической сущности и достигаемому результату является другой известный способ получения кормовых фосфатов кальция (а именно монокальцийфосфата), включающий смешение экстракционной фосфорной кислоты с кальцийсодержащим компонентом в присутствии ретура, гранулирование и сушку продукта.Closest to the described technical essence and the achieved result is another known method for producing feed calcium phosphates (namely, monocalcium phosphate), which involves mixing extraction phosphoric acid with a calcium-containing component in the presence of retur, granulating and drying the product.

По этому способу в качестве кальцийсодержащего компонента используют карбонат кальция или известь. Смешение ведут при мольном отношении Са/Р, равном 1,3-1,6. На этом этапе получают в основном дикальцийфосфат. На стадию смешения подают часть ретура, полученного после стадии гранулирования и сушки продукта, которые проводят раздельно. Гранулирование ведут в окаточном барабане, а сушку в сушильном. Внешняя ретурность на стадии гранулирования не менее 3. Затем высушенный продукт обрабатывают экстракционной фосфорной кислотой до получения монокальцийфосфата и снова проводят сушку при температуре 145-170°С. Способ позволяет снизить содержание фтора в продукте до 0,15-0,2% (А.С. СССР №1463733, кл. С 01 В 25/32, 1989 г.).In this method, calcium carbonate or lime is used as the calcium-containing component. Mixing is carried out with a molar ratio of Ca / P equal to 1.3-1.6. At this stage, mainly dicalcium phosphate is obtained. Part of the retur obtained from the granulation and drying stage of the product, which is carried out separately, is fed to the mixing step. Granulation is carried out in a rounding drum, and drying in a drying drum. External retur at the granulation stage is not less than 3. Then, the dried product is treated with extraction phosphoric acid to obtain monocalcium phosphate and drying is carried out again at a temperature of 145-170 ° C. The method allows to reduce the fluorine content in the product to 0.15-0.2% (AS USSR No. 1463733, class C 01 B 25/32, 1989).

Технологически способ достаточно громоздок и длителен, так как требует организации двух стадий смешения и двух стадий сушки продукта. Выход товарной фракции (гранулы размером 0,2-2,0 мм) невелик и составляет 55%. Кроме того, способ не позволяет в процессе производства изменять и регулировать размер гранул в зависимости от требований заказчика.Technologically, the method is quite cumbersome and lengthy, since it requires the organization of two stages of mixing and two stages of drying of the product. The output of the commercial fraction (granules with a size of 0.2-2.0 mm) is small and amounts to 55%. In addition, the method does not allow during the production process to change and adjust the size of the granules depending on customer requirements.

Нами была поставлена задача создать многотоннажное производство монокальцийфосфата, значительно упростив при этом технологическую схему, а также получать гранулы с регулируемой прочностью и варьируемым размером гранул (по требованию заказчика).We set the task to create a large-tonnage production of monocalcium phosphate, while significantly simplifying the technological scheme, as well as to obtain granules with adjustable strength and variable granule size (at the request of the customer).

Задача решена в предложенном способе получения монокальцийфосфата, включающем смешение экстракционной фосфорной кислоты с кальцийсодержащим компонентом, последующие гранулирование и сушку продукта. При смешении компонентов поддерживают температуру и влажность, необходимые для получения смеси с динамической вязкостью 3-7 мПа·с, а гранулирование и сушку продукта ведут одновременно в барабанном гpaнyлятope-сушилке (БГС), при ретурности 0,8-1,2. Влагосодержание сушильного агента целесообразно поддерживать на уровне 70-80 г/кг сухого воздуха. В качестве кальцийсодержащего компонента используют либо карбонат кальция, либо смесь его с известью, количество которой в смеси не превышает 15% от общей массы кальцийсодержащего сырья.The problem is solved in the proposed method for producing monocalcium phosphate, including mixing the extraction of phosphoric acid with a calcium-containing component, subsequent granulation and drying of the product. When mixing the components, the temperature and humidity necessary to obtain a mixture with a dynamic viscosity of 3-7 MPa · s are maintained, and granulation and drying of the product are carried out simultaneously in a drum granulator-dryer (BGS), with a reture of 0.8-1.2. The moisture content of the drying agent, it is advisable to maintain at the level of 70-80 g / kg of dry air. Either calcium carbonate or a mixture of it with lime, the amount of which in the mixture does not exceed 15% of the total mass of calcium-containing raw materials, is used as a calcium-containing component.

Для гранулирования в одну стадию в барабанном грануляторе-сушилке (БГС), в котором пульпа распыляется на частицы ретура для получения однородных и прочных гранул, большое значение имеет вязкость смеси, подаваемой на распыл. Необходимая динамическая вязкость (3-7 мПа·с) достигается варьированием температуры и влажности пульпы. Подбор этих показателей проводили исходя из следующих данных. Вязкость суспензии монокальцийфосфата увеличивается с уменьшением влажности, а также с увеличением температуры, что приводит к загустеванию, поскольку образуются пересыщенные растворы монокальцийфосфата с образованием чрезвычайно мелких кристаллов твердой фазы, способными удерживать около себя значительные количества жидкости. Не исключена также возможность участия в процессе загустевания малых количеств кремнегеля, образующихся при нейтрализации. Влажность смеси зависит от концентрации используемой фосфорной кислоты, дисперсности кальцийсодержащего компонента, количества добавляемой воды. Необходимая температура в зависимости от условий производства может быть достигнута за счет температуры или самой кислоты, или подаваемой воды, или за счет подогрева полученной смеси. Вода, добавляемая в смесь, для достижения необходимой влажности вводится либо прямо на стадию смешения (в смеситель), либо на дополнительную стадию разбавления, проводимую после смешения компонентов. Все это регламентируется конкретными производственными условиями (использованием определенного сырья, производственной мощностью, наличием реакционного оборудования).For granulation in a single stage in a drum granulator-dryer (BGS), in which the pulp is sprayed onto the particles of retur to obtain uniform and durable granules, the viscosity of the mixture supplied to the spray is of great importance. The required dynamic viscosity (3-7 MPa · s) is achieved by varying the temperature and humidity of the pulp. The selection of these indicators was carried out on the basis of the following data. The viscosity of a suspension of monocalcium phosphate increases with decreasing humidity, as well as with increasing temperature, which leads to thickening, since supersaturated solutions of monocalcium phosphate are formed with the formation of extremely small crystals of the solid phase, capable of holding significant amounts of liquid around them. It is also possible that small amounts of silica gel formed during neutralization can participate in the thickening process. The humidity of the mixture depends on the concentration of phosphoric acid used, the dispersion of the calcium-containing component, the amount of added water. The required temperature, depending on the production conditions, can be achieved due to the temperature of either the acid itself or the supplied water, or by heating the resulting mixture. Water, added to the mixture, is introduced either directly to the mixing stage (into the mixer) or to the additional dilution stage carried out after mixing the components to achieve the required humidity. All this is regulated by specific production conditions (the use of certain raw materials, production capacity, and the presence of reaction equipment).

Динамическая вязкость распыляемой смеси должна составлять 3-7 МПа·с. Снижение ее ухудшает условия транспортировки и распыла, что приводит к получению неравномерного по грансоставу и прочности продукта. Увеличение вязкости нецелесообразно, т.к. ухудшается распределение пульпы по поверхности гранул, что, естественно, нарушает однородность грансостава. При проведении гранулирования и сушки продукта одновременно в аппарате БГС значительно сокращается внешняя ретурность процесса. Благодаря предложенной ретурности 0,8-1,2 достигается возможность регулирования размеров частиц и их прочности. Влагосодержание сушильного агента 70-80 г/кг сухого воздуха также подобрано исходя из необходимости получения стабильного по гранулометрическому составу и прочного продукта. Снижение влагосодержания приведет к уменьшению выхода товарной фракции, а увеличение к повышению влажности материала.The dynamic viscosity of the sprayed mixture should be 3-7 MPa · s. Reducing it worsens the conditions of transportation and spray, which leads to uneven in composition and strength of the product. An increase in viscosity is impractical because the distribution of the pulp on the surface of the granules is deteriorating, which, of course, violates the uniformity of the grain composition. When carrying out granulation and drying of the product at the same time in the apparatus of the CWG, the external retur of the process is significantly reduced. Thanks to the proposed retouring of 0.8-1.2, it is possible to control the size of the particles and their strength. The moisture content of the drying agent 70-80 g / kg of dry air is also selected based on the need to obtain a stable particle size distribution and durable product. A decrease in moisture content will lead to a decrease in the yield of the commercial fraction, and an increase to an increase in the moisture content of the material.

Способ предполагает использование в качестве кальцийсодержащего сырья смеси карбоната кальция с известью. Однако количество извести не должно превышать 15% от общей массы кальцийсодержащего сырья, так как за счет роста температуры разложения образуются полифосфаты, что приводит к снижению усвояемого фосфора в продукте.The method involves the use of calcium carbonate as a mixture of calcium carbonate with lime. However, the amount of lime should not exceed 15% of the total mass of calcium-containing raw materials, since polyphosphates are formed due to an increase in the decomposition temperature, which leads to a decrease in digestible phosphorus in the product.

Использование предложенного способа позволяет получать монокальцийфосфат по достаточно простой технологической схеме. При этом прочность гранул увеличивается с 5 кг/см² до 36-80 кг/см². В зависимости от требований заказчика возможно получать продукт с различным размером гранул и прочностью. Выход товарной фракции составляет 65-85%.Using the proposed method allows to obtain monocalcium phosphate according to a fairly simple technological scheme. The strength of the granules increases from 5 kg / cm ² to 36-80 kg / cm ² . Depending on customer requirements, it is possible to obtain a product with different granule sizes and strengths. The output of the commercial fraction is 65-85%.

Способ проиллюстрирован следующими примерами.The method is illustrated by the following examples.

Пример 1. 13,5 т/час экстракционной фосфорной кислоты концентрацией 25% P₂O₅ смешивают в баковом нейтрализаторе с 2,9 т/час карбоната кальция. Температура реакции нейтрализации составляет 40°С, влажность пульпы - 63%. В результате получают пульпу, содержащую монокальцийфосфат с вязкостью 3 МПа·с. Пульпу подают на гранулирование и сушку в барабанный гранулятор-сушилку (БГС). Процесс ведут при влагосодержании сушильного агента - 80 г/кг сухого воздуха и ретурности процесса - 0,8. В результате получают 6,43 т/час монокальцийфосфата. Выход товарной фракции (гранул с размером 0,2-2 мм) - 85%. Прочность гранул - 36 кгс/см².Example 1. 13.5 t / h of extraction phosphoric acid with a concentration of 25% P ₂ O ₅ are mixed in a tank converter with 2.9 t / h of calcium carbonate. The neutralization reaction temperature is 40 ° C, the pulp humidity is 63%. The result is a pulp containing monocalcium phosphate with a viscosity of 3 MPa · s. The pulp is served for granulation and drying in a drum granulator dryer (BGS). The process is conducted with a moisture content of a drying agent of 80 g / kg of dry air and a process retur of 0.8. The result is 6.43 t / h of monocalcium phosphate. The output of the commercial fraction (granules with a size of 0.2-2 mm) is 85%. The strength of the granules is 36 kgf / cm ² .

Пример 2. 14,4 т/час экстракционной фосфорной кислоты концентрацией 26,3% P₂О₅ смешивают в баковом нейтрализаторе с 2,9 т/час карбоната кальция. Температура реакции нейтрализации составляет 45°С, влажность пульпы - 61%. В результате получают пульпу, содержащую монокальцийфосфат с вязкостью 5 МПа·с. Пульпу подают на гранулирование и сушку в барабанный гранулятор-сушилку (БГС). Процесс ведут при влагосодержании сушильного агента - 75 г/кг сухого воздуха и ретурности процесса - 1. В результате получают 7,56 т/час монокальцийфосфата. Выход товарной фракции (гранул с размером 0,2-2 мм) - 70%. Прочность гранул - 50 кгс/см².Example 2. 14.4 t / h of extraction phosphoric acid with a concentration of 26.3% P ₂ O ₅ are mixed in a tank converter with 2.9 t / h of calcium carbonate. The neutralization reaction temperature is 45 ° C, the pulp humidity is 61%. The result is a pulp containing monocalcium phosphate with a viscosity of 5 MPa · s. The pulp is served for granulation and drying in a drum granulator dryer (BGS). The process is conducted with a moisture content of a drying agent of 75 g / kg of dry air and a process retour of 1. As a result, 7.56 t / h of monocalcium phosphate are obtained. The output of the commercial fraction (granules with a size of 0.2-2 mm) is 70%. The strength of the granules is 50 kgf / cm ² .

Пример 3. 14,4 т/час экстракционной фосфорной кислоты концентрацией 26,3% Р₂О₅ смешивают с 2,46 т/час карбоната кальция и 0,25 т/час извести (9,2% от общей массы кальцийсодержащего сырья). Температура реакции нейтрализации составляет 50°С, влажность 55,5%. Вязкость полученной пульпы монокальцийфосфата – 7 МПа. Пульпу подают на гранулирование и сушку в аппарат БГС. Процесс ведут при влагосодержании сушильного агента 70 г/кг сухого воздуха и ретурности 1,0. В результате получают 7,42 т/час. Прочность гранул - 80 кгс/см. Выход товарной фракции 72%.Example 3. 14.4 t / h of extraction phosphoric acid with a concentration of 26.3% P ₂ O ₅ are mixed with 2.46 t / h of calcium carbonate and 0.25 t / h of lime (9.2% of the total mass of calcium-containing raw materials) . The temperature of the neutralization reaction is 50 ° C, humidity 55.5%. The viscosity of the obtained pulp of monocalcium phosphate is 7 MPa. The pulp is served for granulation and drying in a BGS apparatus. The process is conducted with a moisture content of a drying agent of 70 g / kg of dry air and a reture of 1.0. The result is 7.42 t / h. The strength of the granules is 80 kgf / cm. The output of the commercial fraction 72%.

Claims

1. A method of producing monocalcium phosphate, including mixing extraction phosphoric acid with a calcium-containing component, subsequent granulation and drying of the product, characterized in that, when mixing the components, they maintain the temperature and humidity necessary to obtain the mixture with a viscosity of 3-7 MPa · s, and granulation and drying of the product is carried out simultaneously in a drum granulator-dryer (BGS) with a reture of 0.8-1.2.

2. The method according to claim 1, characterized in that either the calcium carbonate or a mixture of it with lime, the amount of which in the mixture does not exceed 15% of the total weight of the calcium-containing raw material, is used as the calcium-containing component.

3. The method according to claim 1, characterized in that the moisture content of the spent drying agent exiting the GHS is 70-80 g / kg of dry air.