SE460358B - Foerfarande foer framstaellning av kombinerat fosforgoedselmedel och jordfoerbaettringsmedel - Google Patents

Description

460 ass När fosformalmens trikalciumfosfat tillåts reagera med svavelsyra och vatten, erhålls fosforsyra och kalcium- sulfat som reaktionsprodukt: l) C83 (PO4)2 + 3 H2SO4 + 6 HZÛ ”f 3 CåSÜ4'2H2Û + 2H3PÛ4 Fosforsyra används vidare i tillverkning av fosforgöd- gselämnen, såsom dubbelsuperfosfat och ammoniumfosfater.

Som reaktionsprodukt av fosformalm och fosforsyra er- hålls dubbelsuperfosfat, som är nästan ren monokalcium- fosfat: a) [caflpoyz 3-caz-2 + 14 n3po4-io cauæzpoflz + 2 HF 1* Dubbelsuperfosfat innehåller ca 22% fosfor, varav minst 93 % vattenlöslig.

Fosformalmens och saltsyrans reaktion producerar som slutresultat dikalciumfosfat (CaHP04), vilken har ringa betydelse som gödselämne.

Som fosformalmens och kvävesyrans reaktionsprodukt er- hålls en blandning av monokalciumfosfat och kalciumnit- rat. Efter eliminering av kalciumnitrat innehåller den slutgiltiga produkten monkalciumfosfat och dikalciumfos- fat. Gödselämnets N:P är vanligtvis l:0,44".l:l,3 och den innehåller vattenlöslig fosfor O."80% beroende av tillverkningsmetoden.

Med värmebehandling tillverkad fosforgödsel är bl.a. rhenaniafosfaten, som tillverkas genom att hetta upp en blandning av fosformalm, natriumkarbonat och kvartssand 1 1200 °c= Calo(P04)5F2+3Na2C03+2SiO2+H20 -a 6 CaNaPO4+ 2 CaSi04+3 C02+2 HF Rhenaníafosfat Rhenaniafosfat innehåller ll % fosfor, som löser sig i alkaliskt ammoniumsitrat.

Av fosforhaltig järnmalm erhålls thomasfosfat som stål- industrins biprodukt. Till smält järnmalm tilläggs kalk- sten och syre, varvid slaggen stiger på ytan av bland- ningen.

Thomasfosfat innehåller 7".l0% fosfor, varav 90 % löser sig 1 2 %:ig citronsyra. p. n 3 460 sas När fosformalm behandlas med svavelsyra, är det frågan om en mycket invecklad noggrannhet krävande process under exeptionellt högt tryck, vilken process fordrar exeptionellt mycket energi. Under processen uppstår fluorväte, som är giftigt. Svavelsyran är utom giftig också dyr, enär dess tillverkningsprocess är invecklad och energikrävande. Fastän superfosfaten innehåller kalciumsulfat, bildas det ett stort överskott av kal- ciumsulfatavfall. Detta gipsavfall bildar en miljöskada.

När fosformalm behandlas med svavelsyra och vatten för att få fram fosforsyra, än nackdelarna desamma som ovan, men det uppstår ännu mera gipsavfall. Under processen försvinner dessutom de värdefulla mikroelementen och lantaniderna.

Användandet av fosforsyra som sådan som gödselämne är så besvärligt, att den är närmast ax halvfabrikat. Den används sålunda, som ovan beskrivits, bl.a. vid till- verkning av dubbelsuperfosfat och multinutritionsgödsel- ämnen.

Reaktioner av fosformalm och saltsyra eller kvävesyra används ytterst sällan.

Vid värmebehandlingsmetoden av fosformalm stannar fos- formalmens substansdelar i gödselämnet. Den erforderliga temperaturen, l200°C är dock synnerligen hög, så att energikonsumtionen är stor. Då fås fosforn i en form, som är inte vattenlöslig.

Thomasfosfaten är en av de äldsta fosforhaltiga gödsel- ämnena. Den tillkommer dock endast i samband med stålin- dustrin, om järnmalmen är fosforhaltig. Processen har därtill betydliga men i form av stank.

Uppfinningen eliminerar eller minskar på ett avgörande sätt följande av ovan uppräknade men: - Energikonsumtionen är synnerligen ringa - inget behov av industriellt tillverkade oorganiska syror - inga miljöskador såsom giftursläpp, lukter, avfall - fosformalmens näringsfraktioner tillvaratas nästan helt. 460 358 4 Uppfinningen kännetecknas av de i bifogade patentkrav 1 definierade särdragen. _ nänvisanae tili biføgaae bild ges i följande en detalje- rad beskrivning av en tillämpning avfëiæamhtenligt uppfinningen. Från matningssilo l matas barkavfallet eller torven till malníng 2. Om det i stället för eller med ovannämnda matas avfallsfiber från cellulosafabrik eller sågspån kan mätningen ske direkt från behållare 3 sin i processen. Alla ovannämnda massor bör vara sura, pH under 5. Efter detta värms bark, torv, cellulosa avfall eller sågspån i reaktionsugn 4 till en temperatur av 40"l20°C, desto högre ju fuktigare massan är. Trycket stiger då till 16 -22 bar. Den ovan beskrivna processen motsvarar ungefär den i ansökan FI84l230, "Tillverk- ningsmetod för gödsel av träaska och barrträdsbark eller annat träavfall“ använda , avviker dock från denna så, att fuktighetsprocenten hos den färska organiska massan skall uppgå till minst 40 %. Detta anspråk omfattar metoden i ansökan FI841230 inte.

Efter reaktionsugn 4 förs in i processen på följande sätt behandlad fosformalm, såsom apatit och/eller fosfo- rit. Malmen leds först in i malningstrumma 2A, där en partikelstorlek av 0.02-3 mm ernås. Ju mindre par- tikelstorlek, desto större mängd av vattenlöslig fosfor i gödseln. Den optimala storleken är 0.02- l mm.

Den krossade malmen leds därefter in i upphettningsugn 4A, där ytornas temperatur uppgår till ca 800°C. Massan blir sålunda snabbt upphettad till en temperatur av g50g-800°C, medan den optimala temperaturen ligger pà 400 -500°C. Den optimala temperaturen beror på fosfor- malmens kvalitet och fuktighet. Ju närmare den optimala temperaturen man kommer, desto större är mängden av vattenlöslig fosfor.

Efter detta tillåts fosformalmmassan och den från reak- tionsugn 4 utkommande organiska reaktionsmassan kollide- ra och blanda sig med varandra. Vid kollisions- och blandningsskedet uppstáende tryck är 20 -55 bar. I allmänhet skall desto högre temperaturer användas, under 7,” *G9 'Alu \”' 460 358 ju högre tryck fosformalmen bildats, och därvid stiger trycket också vid blandningsskedet. Härvis upplöses fosformalmen antingen helt eller delvis beroende av följande fakta: 1. Då den organiska massans pH är lägre än fosformal- mens, strävar pH i blandningen efter balans. Den kemiska reaktionen mellan den organiska massan och fosformalmen är desto starkare ju lägre den organiska massans pH är, och desto större är också i gödseln ingående mängd av vattenlösligt fosfor. 2. Då den organiska massans kalcium- och fosforhalt är lägre än fosformalmens, förorsakas därigenom en desto häftigare kemisk reaktion mellan dessa, ju lägre kal- cium- och fosforhalten hos den organiska massan är, och desto större är också mängden av vattenslöslig fosfor i gödseln.

Viktförhållandet mellan den torra fosformalmen och den färska organiska massan är 0,15-0,5. Ju mera det finns av den organiska massan, desto större andel av fosfor- malmens fosfor tar formen av vattenlöslig fosfor.

Den erforderliga reaktionstiden är 10-60 minuter, i allmänhet approximativt 15 minuter. Ju längre reaktions- tid desto större mängd fosfor i vattenlöslig form.

Utom de ovan uppräknade organiska avfallen - barkavfall, torv, avfallsfiber från cellulosafabrik, sågspån, - kan även annan motsvarande organisk massa användas som rea- gensämne.

Efter reaktionen kyles massan, vars temperatur är ca 9o°c, snabb: ner 1 en kylapparat s till 20-4o°c.

Till sist kan till produkten vid behov tilläggas trä- eller barkaska från en behållare 6 eller kväve från en behållare 7, massan granuleras, om så önskas, med rullar 8 och i en blandare 9 kan det dessutom strös aska på kornytorna, såsom det beskrivits i den ovannämnda finska patentansökningen nr FI 841230.

Processen enligt uppfinningen efterbildar sålunda det i naturen skeende vittrandet av fosformalmen. Den i göd- selämnen befintliga fosforns vattenlöslighet uppgår till 460 ass s 6 0-90 % beroende av den organiska massans mängd och iegenskaper samt reaktionstid. Den erhållna vattenlösliga fosforföreningen är monokalciumfosfat (Ca(H2PO4)2L Energikonsumtionen är ringa, då reaktionen sker vid làg temperatur och då den organiska reaktionsmassan inte behöver tillverkas industriellt. Miljöskador förekommer inte; tvärtom används i processen för miljön skadligt organiskt avfall. Fosformalmens näringsfraktioner till- varatas fullständigare än vid användandet av oorganiska _syror, lika väl som vid värmebehandlingsmetoder.

Ko mb i ne r a t fo s fo rgödselmedel och jordförbättringsrredel enligt uppfinningen kan också användas som betäckningsmedel, om så önskas. Därvid har fosforns vattenlöslighet ingen praktisk betydelse. Sålunda kan vattenlöslig fosfors halt i massan vara ringa och tillverkningen'kan fören- klas: reaktionstiden kan vara kort och fosformalmens upphettningstemperatur låg. ,-*~_. <9'

Claims (11)

460 358 Patentkrav

1. Förfarande för framställning av kombinerat fosforgöd- selmedel och jordförbättringsmedel, där gödseln görs av fosformalm med hjälp av ett surt reaktionsämne under hög temperatur, medan reaktionsämnet är sådant, att det reagerar tillsammans med fosformalm, k ä n- n e t e c k n a t därav, att det sura och fuktiga reaktionsämnet är organiskt och att kalcium- och fosfor- halten i det är mindre än i fosformalmen, och att fos- formalmens partikelfraktion är 0,02 - 3 mm, helst 0,02 - 1 mm, och att när man låter den organiska reak- tionsmassan och fosformalmen stöta ihop och blanda sig med varandra, uppgår malmens temperatur till 500 - 800°C, helst 4000 - 500°C och den organiska massans temperatur till 4o° - 12o°.

2. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att det organiska reaktionsämnet består av barkavfall.

3. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att det organiska reaktionsämnet består av torv.

4. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att det organiska reaktionsämnet består av av- fallsfibrer från en cellulosafabrik.

5. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att det organiska reaktionsämnet består av sag- spân.

6. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t därav,att mängden av vattenlöslig fosfor i gödseln regleras genom reglerande av pH-värdet av reagensmassan. 460 358 8-

7. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t därav, attmängden av vattenlöslig fosfor i gödseln regleras genom reglerande av kalcium- och fosforhalten xml i reagensmassan.

8. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att mängden av vattenlöslig fosfor i gödseln regleras genom reglerande av reaktionstemperaturen.

9. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att mängden av vattenlöslig fosfor i gödseln regleras genom reglerande av reagenstiden.

10. TO. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n att därav, att mängden av vattenlöslig fosfor i gödseln regleras genom reglerandeav viktförhållandet mellan den färska organiska massan och den torra fosformalmen.

11. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att mängden av vattenlöslig fosfor i gödseln regleras genom reglerande av den krossade fosformalmens partikelstorlek. o