способ получения фосфорных удобрений

Формула изобретения

1. Способ получения фосфорных удобрений, включающий разложение фосфатного сырья минеральной кислотой в присутствии монокальцийфосфата, последующие гранулирование, сушку и очистку отходящих газов, отличающийся тем, что монокальцийфосфат подают в смесь фосфатного сырья и минеральной кислоты в количестве, необходимом для поддержания соотношения в смеси (мас. доли) монокальцийфосфат : ион SO₃, равного (9,8 - 25) : 1 соответственно.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве минеральной кислоты берут фосфорную и/или серную, а фосфатное сырье подают в виде либо апатитового концентрата, либо в виде его пылевидной фракции, полученной после очистки отходящих газов производства апатитового концентрата.

3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что в качестве монокальцийфосфатной составляющей используют пульпу суперфосфата, крупную и/или мелкую фракцию готового продукта, пыль, полученную после стадии очистки газов.

4. Способ по пп. 1 - 3, отличающийся тем, что при использования в качестве фосфатного сырья его пылевидной фракции берут пыль из циклонов и электрофильтров очистки апатитового концентрата при соотношении 4 : 1 соответственно.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способу получения фосфорсодержащих минеральных удобрений, широко используемых в сельском хозяйстве.

Известен способ получения фосфорсодержащих удобрений путем разложения фосфатного сырья фосфорной кислотой с последующей грануляцией и сушкой продукта (Двойной суперфосфат. - M.: Химия, 1987, с. 134-140).

Недостатком способа является усложнение технологии длительным вызреванием продукта на складе, где выделяются фтористые соединения, которые невозможно обезвредить.

Наиболее близким к описываемому по технологической сущности и достигаемому результату является другой известный способ получения фосфорных удобрений, включающий разложение фосфатного сырья минеральной кислотой в присутствии монокальцийфосфата, последующее гранулирование, сушку и очистку отходящих газов. По этому способу в качестве фосфатного сырья берут фосфорит, а в качестве минеральной кислоты - фосфорную кислоту. Монокальцийфосфат (двойной суперфосфат) предварительно смешивают с фосфорной кислотой, а затем полученную смесь подают в фосфорит. Соотношение монокальцийфосфата и иона SO₃, присутствующего в фосфорной кислоте, составляет (0,2 - 9,3)5:1 соответственно. При предварительном смешении фосфорной кислоты с монокальцийфосфатом последний взаимодействует с соединениями фтора с образованием в основном фторида кальция и частично кремнефторида кальция. Часть монокальцийфосфата взаимодействует с ионами SO₃, содержащимися в фосфорной кислоте с образованием сульфата кальция. В результате в полученной суспензии находится большое количество осадка, ее трудно дозировать, что вызывает технологические трудности. Кроме того, теряется значительная часть монокальцийфосфата, так как он частично прореагировал с ионами SO₃ и соединениями фтора. При разложении имеет место образование дикальцийфосфата в значительных количествах, что приводит к образованию пленок последнего на зернах фосфатного сырья и снижается степень разложения.

При использовании данного способа для разложения апатита наблюдения получение готового продукта с высоким содержанием свободной кислоты в нем, так как из-за указанных причин происходит торможение реакции доразложения на стадии сушки. (Авт. свид. СССР N 1063798, C 05 B 1/04, 1983 г.).

Все указанные причины приводят к получению продукта с содержанием свободной кислоты 6-8% P₂O₅.

Нами поставлена задача создать высокотехнологичный способ получения фосфорных удобрений с получением продуктов различных марок и улучшенными свойствами.

Задача решена тем, что в способе получения фосфорных удобрений, включающем разложение фосфатного сырья минеральной кислотой в присутствии монокальцийфосфата и последующее гранулирование, сушку и очистку отходящих газов, монокальцийфосфат подают в смесь минеральной кислоты и фосфатного сырья в количестве, необходимом для поддержания соотношения монокальцийфосфат : ион SO₃ (в мас. долях), равном (9,8-25):1 соответственно. В качестве минеральной кислоты берут либо фосфорную и/или серную кислоты, а в качестве фосфатного сырья - либо апатитовый концентрат, либо апатитовую пыль, полученную после очистки отходящих газов при сушке апатитового концентрата. Эта пыль улавливается в циклонах и электрофильтрах и ее подают в соотношении одна часть пыли из электрофильтров на 4 части пыли после циклонов.

В качестве монокальциевой составляющей может быть использована крупная и/или мелкая фракция готового продукта, пульпа суперфосфата или пыль продукта, полученного после стадии очистки отходящих газов процесса получения фосфорных удобрений. Фосфатное сырье или кислоты можно подавать как в один прием, так и в несколько, что определяется конкретной технологической схемой.

Проведение процесса описанным методом позволяет избежать недостатков способа-прототипа даже при использовании апатитового сырья.

Подача монокальцийфосфата вместе с кислотой и апатитом создает условия лучшего разложения - исключается образование пленок на зернах фосфата в виде сульфата кальция и дикальцийфосфата. Образование пленок дикальцийфосфата исключается за счет присутствия монокальцийфосфата и отсутствия фторида кальция, который увеличивает область образования дикальцийфосфата. В результате повышается степень разложения апатита и снижается содержание свободной кислоты в пульпе, что значительно улучшает условия гранулирования и сушки продукта.

Способ иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. Фосфатное сырье в количестве 400 кг в виде пыли апатитового концентрата, уловленной из отводящих газов при его сушке в циклоне и электрофильтре, взятых в соотношении 4:1 соответственно и имеющей гранулометрический состав +0.1 мм - 16%, -0,1 - 0,071 мм - 4,4%, -0,071 - 0,04 мм - 16,8%, -0,04 мм - 77,2%, смешивают с монокальцийфосфатом, взятым в виде мелкой и крупной фракций готового продукта после грохотов при добавлении пыли из циклона в количестве 1290,3 кг и пульпы двойного суперфосфата в количестве 1255 кг. Смесь разлагают фосфорной кислотой в количестве 2778 кг в реакторе с перемешивающим устройством. Соотношение монокальцийфосфата и иона SO₃ кислоты берут 25:1. Затем добавляют еще 600 кг пыли апатитового концентрата и продолжают разложение.

Пульпу в количестве 5068 кг подают на гранулирование и сушку. После сушки получают 3879 кг высушенного продукта, содержащего 80% товарной фракции. Готовый продукт содержит 47% P₂O₅ усв. и 5% P₂O₅ своб.

Газы после сушильного аппарата очищают от пыли двойного суперфосфата и пыль направляют в процесс. Доочистку газов от пыли производят в абсорберах. Абсорбционные растворы подают на стадию нейтрализации с повторным использованием очищенных растворов.

Пример 2. Фосфатное сырье в количестве 1000 кг в виде апатитового концентрата с тониной помола +0,1 мм - 1,5%, -0,1 - 0,071 мм - 3%, -0,071 - 0,04 мм - 15,5%, 0,04 мм - 60%, монокальцийфосфат, взятый в виде мелкой фракции продукта после грохотов в количестве 548 кг смешивают с фосфорной кислотой в количестве 1700 кг и разлагают в реакторе без перемешивающих устройств. Соотношение монокальцийфосфата и иона SO₃ кислоты поддерживают 9,8:1.

Влажный продукт в количестве 3238 кг подают на гранулирование. После сушки влажных гранул получают 2944,3 кг высушенного продукта с содержанием 80% товарной фракции продукта. Готовый продукт содержит 46,5% P₂O₅ усв. и 4,5% P₂O₅ своб.

Газы после сушильного аппарата очищают от пыли в циклоне, часть пыли направляют на стадию гранулирования. Газы доочищают в абсорберах. Абсорбционные растворы частично подают на гранулирование, остальные растворы направляют на стадию нейтрализации в замкнутом цикле, так как очищенные растворы повторно используют в процессе.

Пример 3. Фосфатное сырье в количестве 400 г в виде пыли апатитового концентрата, уловленной из отходящих газов при сушке концентрата в циклоне и электрофильтре, взятых в соотношении 4:1 соответственно (грансостав пыли по примеру 1), монокальцийфосфат, взятый в виде мелкой фракции продукта после грохотов, пыли циклона в количестве 752 кг, и фосфорную кислоту в количестве 2963,0 кг подают на разложение в реактор с мешалками. Соотношение монокальцийфосфата и иона SO₃ кислоты берут 17:1. Затем через равные промежутки времени подают еще две порции пыли по 300 кг и продолжают разложение.

Пульпу в количестве 4715 кг подают на гранулирование и сушку. После сушки получают 2991 кг высушенного продукта, содержащего 85% товарной фракции. Готовый продукт содержит 46% P₂O₅ усв. и 4,7% P₂O₅ своб.

После сушильного аппарата газы очищают от пыли в циклоне и ее направляют в процесс. Доочистка газов производится в абсорбере. Абсорбционные растворы подают на стадию нейтрализации в замкнутом цикле.

Пример 4. Фосфатное сырье в виде апатитового концентрата (с грансоставом по примеру 2) в количестве 1000 кг, монокальцийфосфат, подаваемый в виде пыли из циклона, мелкой фракции продукта и пульпы суперфосфата в количестве 950 кг и 1517 кг соответственно, фосфорную кислоту в количестве 1296 кг и часть серной кислоты в количестве 81,5 кг подают на разложение в реактор. Соотношение монокальцийфосфата и SO₃ кислот поддерживают 10:1. Затем подают еще 532 кг серной кислоты и продолжают разложение. Серную кислоту подают через 30 мин после первой подачи.

Пульпу в количестве 4657,5 кг подают на гранулирование и сушку. После сушки получают 3189 кг высушенного продукта с содержанием товарной фракции 75% товарной фракции. Продукт с содержанием 32% P₂O₅ и 3% P₂O₅ своб. Далее по примеру 2.

Пример 5. Фосфатное сырье в виде 1000 кг пыли апатитового концентрата, уловленной в циклоне из отходящих газов при его сушке, имеющем грансостав: +0,1 мм - 2%, -0.1 - 0,071 мм - 5,0%, -0,071 - 0,04 мм - 20% и -0,04 мм - 73%, монокальцийфосфат, подаваемый в виде мелкой фракции суперфосфата, пыли из циклона в количестве 1480 кг и пульпы суперфосфата в количестве 1960 кг, часть серной кислоты в количестве 109 кг подают на разложение в реактор. Соотношение монокальцийфосфата и иона SO₃ поддерживают 9,8:1. Затем подают еще серную кислоту в количестве 815 кг и 1578 кг растворов разбавления и продолжают разложение.

Пульпу в количестве 4908 кг подают на гранулирование и сушку. После сушки получают 2387,8 кг высушенного продукта с содержанием 75% товарной фракции. В готовом продукте после нейтрализации содержится 19,0% P₂O₅ усв. и 3% P₂O₅ своб.

После сушильного аппарата газы очищают от пыли в циклоне и пыль направляют в реактор. Доочистка газов производится в абсорберах. Абсорбционные растворы подают в реактор.

Пример 6. Фосфатное сырье в виде пыли апатитового концентрата, уловленной из отходящих газов при его сушке в циклоне и электрофильтре, взятых в соотношении 4: 1 соответственно (с грансоставом по примеру 1) в количестве 1000 кг, монокальцийфосфат, подаваемый в виде пыли из циклона и мелкой фракции продукта в количестве 1290,3 кг, фосфорную кислоту в количестве 1700 кг подают на разложение в реактор без перемешивания. Соотношение монокальцийфосфата и иона SO₃ кислоты поддерживают 10:1. После разложения получают 3169 кг влажного продукта, который смешивают с абсорбционными растворами в реакторе с мешалками. Полученную пульпу в количестве 4520 кг подают на гранулирование и сушку.

После сушки получают 2832 кг высушенного продукта с содержанием 85% товарной фракции. Готовый продукт содержит 46,5% P₂O₅ усв. и 4% P₂O₅ своб.

Газы от сушильного аппарата очищают от пыли в циклоне и ее направляют в реактор. Доочистку газов производят в абсорберах. Абсорбционные растворы подают в реактор на смешение с влажным продуктом.

Внедрение предлагаемой технологии получения фосфорных удобрений позволит получать фосфорные удобрения с использованием апатитового концентрата и его пыли, улавливаемой из отходящих газов после сушки концентрата экологически безопасным способом.