Способ получения обесфторенных фосфатов

 

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОБЕСФТОРЕННЫХ ФОСФАТОВ путем плавления фосфатного сьфья за счет сгорания топлива в присутствии избытка кислорода с последующим образованием вязкого плава, охлажде:нием последнего и грануляцией готового продукта, отличающийс я тем, что, с целью интенсификации процесса при одновреме#1ном снижении расхода топлива на плавление, избыток кислорода берут в количестве 2,5-5,0% и процесс ведут до получения плава с вязкостью 0,51 ,2 Н.с/м.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТ ИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„.Я0„„1 г 26563

ЗШ С 05 В 13 02 пО делАм изОБРетений и ОтнРытий

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И AETOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1, (21) 3666298/23-26 (22) 29.11.83 (46) 30.11 ° 84. Бюл. N- 44

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР (72) Б.П. Соболев, В.Н. Носов, А.А. Новиков, В.Ф. Кармышов, К.К. Доррендорф, В.И. Левин, А.Г. Джапаркулов и К.С. Байжанов

° (53) 631.857 (088.8) (56) 1. Патент ФРГ Р 862755, ) кл. С 05 В 7/00, 1954.

2. Проблемы химии и химической технологии. "Наука", 1977, с. 204209. (54).(57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОБЕС ФТОРЕННЫХ. ФОСФАТОВ путем плавления фосфатного сырья за счет сгорания топлива в присутствии избытка кислорода с последующим образованием вязкого плана, охлаждением последнего и грануляцией готового продукта, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса при одновременном снижении расхода топлива на плавление, избыток кислорода берут в количестве 2,5- 5,07. и процесс ведут до получения плава с вязкостью 0,51ь2 Н c/ìã

Фосфатный расплав представляет собой ющкую фазу, в которой компоненты газовой фазы растворяются и вступают а ней во взаимодействие.

Каждый из этих компонентов вносит определенный вклад.в процесс обесфторивания фосфата. Положительное влияние оказывает и избыточный кислород, присутствующий в газовой фазе. Первой стадией процесса обесфторивания является диссоциация соединений фосфатного расплава, в котором фтор находится в виде комплексных положительно заряженных фосфорсодержащих (РОГ ) и кремнийсодержащих (Si0F ) ионов. В этих ионах фтор может быть замещен кислородом из газовой фазы.. Чем выше концентрация кислорода в газовой фазе, тем выше . его растворимость в расплаве и тем с большей скоростью и полнее протекают реакции обесфторивания фосфата.

Положительная роль кислорода состоит еще и в том, что эти реакции могут успешно протекать и в газовой фазе, предотвращая обратный переход сложных ионов в расплав, что также способствует улучшению процесса обесфторивания.

На процесс обесфторивания фосфатов

30 плавлением в циклонах влияют и свойства расплава, особенно его вязкость.

Вязкость определяет время пребывания расплава в реакционной зоне, поэтому ее величина должна находиться в определенных пределах г

Вязкость расплава принято регулировать двумя способами: изменением температуры, изменением состава расплава путем применения различных добавок.

Второй способ требует усложнения технологического процесса путем введения таких операций, как подготовка реагентов и приготовление сырьевой смеси. При этом ухудшится качество готового продукта вследствие снижения концентрации Р О .

Соответствующим образом возрастут энергетические затраты.

Регулирование вязкости расплава путем поддерживания температурного режима в пределах 1400-1600 С является недостаточно эффективным при низкой избыточной концентрации кис1 лорода в газовой фазе (0,5-0,0%} f 1126563 3

Изобретение относится к способу получения кормовых и удобрительных фосфатов, которые могут быть использованы в сельском хозяйстве как кормовые добавки животным или как удобрения на всех видах почв.

Известен способ получения удобрительных фосфатов путем плавления фосфатного сырья с окислами железа, алюминия, кремния и другими в восстановительной атмосфере, несодержащеи кислорода послед/ющего Ох лаждения расплава и грануляции продукта (1 .

Однако содержание фтора в конечном продукте выше 0,4%, что делает его непригодным для использования в качестве кормовой добавки.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и,цостигаемому результату является способ получения кормового и удобрительного фосфатов, согласно которому фосфатное сырье плавят за счет тепла от сгорания топлива в присутствии кислорода с последующим охлаждением плава и сушкой готового продукта.

По этому способу плавление фосфатно го сырья проводят в окислительной среде при избытке кислорода 0,4-0,6% до получения плава с вязкостью 0,1—

0,4 ° Н c/è . Производительность одной технологической нитки по загруь жаемому сырью составляет 7 т/ч, раскг усл.топл. ход топлива 0,55-0,56 кг форсунки температура в реакторе 1550-1600 С, степень выделения фтора 96-97%, содержание фтора в продукте около

0,2% f27.

Недостатками способа являются ма- ® лая интенсивность процесса и повышенный расход топлива.

Цель изобретения — интенсификация процесса при одновременном снижении расхода топлива на плавление.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения обесфторенных фосфатов путем плавления фосфатного сырья за счет сгорания топлива в присутствии избытка кислорода с последующим образованием вязкого плава, охлаждением последнего и грануляцией готового продукта избыток кислорода берут в количестве 2,5-5,0%н процесс ведут до получения 55 плава с вязкостью 0,5-1,2 Н ° с/мг.

Способ осуществляют следующим образом.

Э 1126

С увеличением концентрации избыточного кислорода в продуктах сгора ния топлива до 2,5-1,0Х существенно повышается скорость обесфторивания фосфатного расплава, что позволяет регулировать процесс в широком диапазоне температур. Для того, чтобы значительно уменьшить расход топлива, процесс необходимо вести в условиях, позволяющих поддерживать вязкость расплава 0,5-1,2 Н с/м, т.е. обеспечить необходимое время пребывания расплава в реакторе и получение качественного продукта.

После охлаждения такого расплава струей воды высокого давления образуются крупные гранулы диаметром

3-10 мм. Такой продукт после обезвоживания содержит .-е более 5Х влаги, iTa бли ца 1

Концентрация избыточного кислорода в газовой фазе,%

1 1 I 11

Показатели

2,0 2,5

3 0, 3 5 4,0 4,5 5 0 5 5 роизводительность еактора по фосырью, т/ч

8,0 9,0 10,0 10,5 11,0 11,0

7э0 715 I

065 045 042 0 38 О 36 О 35. 034. О 34

Расход топлива, кг усл.топл. кг фоссырья о

П р и м е ч а н и е. Температура вытекающего расплава 1420 С, вязкость расплава 0,7 Н<с/м . г

При содержании избыточного кислорода в газовой фазе менее 2,5% зна-. чительно замедляются процессы за- 45 мещения фтора на кислород в комплексных ионах и для поддержания производительности агрегата на уровне

7 т/ч требуется значительно по.нижать вязкость плава путем уве- личения расхода топлива до .у кг фоссырья

563 4 тогда как. продукт, полученный по прототипу, является мелкодисперсным, плохо обезвоживается и содержит.

15-25Х влаги. Сушка такого продукта требует большего расхода топлива и сопровождается повышенным пылеуносом (10-15%3 тогда как в предлагаемом способе он не превышает 5Х.

Таким образом, получить продукт с заданными свойствами можно в результате гранулирования плава с вязкостью 0,5-1,2 Н с/м, что позволяет снизить расход топлива при обесфторивании фосфатного сырья и сушке полученного продукта.

Влияние избыточного кислорода в

1 газовой фазе на расход топлива и производительность агрегата показано в табл.1.

Увеличение концентрации избыточного кислорода в газовой фазе более

5, 0% нецелесообразно, так как р езультаты не улучшаются, но увеличивается объем отходящих газов, что усложняет условия их очистки от фтора.

Влияние вязкости расплава на производительность реактора и расход топлива показано в табл.2.

1126563

Та бли ца 2

Вязкость фосфатного расплава, у, Н с/м

Пока зат ели

0,75

0,4, 0,5

О, 10

О, 12

0,15

Производительность реактора по фоссырью, т/ч

7,0 8,5

9,0

10i0

11,0

9,0

Расход топлива, кг усл . топл.

0,65 0,40

0,36 0,35

0,38 кr фоссырья

П р и м е.ч а н и е. Концейтрация избыточного кислорода в газовой фазе 3 5Х

Как видно из табл.2, при вязкосН с ти расплава ниже 0,5, проиэвоМ2 дительность процесса начинает снижаться и при г= 0,4 не превы25 шает 7,0 т/ч. Это объясняется не только сокращением времени обесфторивания, но и побочными явлениями, вызванными значительным повышением температуры плана, В частности при

Т 1550 С наблюдается значительный вынос Р 0 в газовую фазу и наруше2 ние баланса между Са и Р 05 в сторону увеличения Са. В этих условиях фтор связывается в более стабильные З5 комплексы чем РОГ, которые при охлажцении образуют наиболее стабильный фосфатный материал — фторгидроксилапатит. Кроме того, в газовой фазе при столь высоких темпера- 40 турах имеет место высокая диссоциация СО на СО и кислород. Образую" т щийся CO способен частично блокировать поверхность плава, что приводит к дополнительной стабилИзации 45 его свойств.

Увеличение вязкости расплава бо1 лее 1,5 Н сек/м приводит к снижению производительности реактора,так как в этом случае снижается раство- M римость компонентов газовой фазы (кислорода, паров воды) в расплаве, что приводит к замедлению скорости реакции обесфторивания фос фатов. 55

Пример 1. 1000 кг фоссырья плавят за счет тепла от сгорания

450 кг усл.топл. в окислительной среде при избытке кислорода в продуктах сгорания 2,5Х и получают

870 кг плава с вязкостью 0,5 Н с/м, который гранулируют струей воды высокого давления и обеэвоживают.

Обезноженный продукт с влажностью

5Х направляют на сушку и далее помол и упаковку. Пыпеунос в процессе сушки не превышает 5Х. Производительность реактора 7,5 т фоссырья в кг. усл.то час.Затраты энергии 0,45 кг фоссырья

Содержание фтора в продукте О, 16Х.

Пример 2. 1000 кг фоссырья плавят за счет тепла от сгорания

380 кг усл.топлива в окислительной среде при избытке кислорода в продуктах сгорания 3,5Х и получают

864 кг плана с вязкостью 0,75 Н"c/ì, который гранулируют струей воды высокого давления и обезвоживают.

Обезноженный продукт с влажностью

4,5Х направляют на сушку и далее помол и упаковку. Пылеунос в процес..се сушки не превышает 4,ОХ.

Производительность реактора 9 т фоссырья в час. Затраты энергии

0,38 . С д р

Содержание кг фоссырья. фтора в продукте О, 18%.

Пример 3. 1000 кг фоссырья плавят эа счет тепла от сгорания

340 кг усл.топлива в окислительной среде при избытке кислорода в продуктах сгорания 5,0Х и получают

860 кг плава с вязкостью 1,2 Н;с/м, который гранулируют струей воды высокого давления н обезвоживают.

1126563

Составитель Т. Докнына

Техред Ж.Кастелевич Корректор H° . Король

Редактор 10. Ковач

Заказ 8632/ф Тираж -425 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35,. Раушская наб., д. 4/5

Филиал. ППП "Патент", г. Ужгород, ул.. Проектная,4

Обезвоженный продукт с влажностью

4,0% направляют на сумку и далее помол и упаковку. Пылеунос в процессе сувки . не превывает 3,8%. Производительность реактора 11 т фоссырья в час. Затраты энергий

0,34 . Содержание фто-, кг .усл.топл. / кг фоссырья ра в продукте 0,19%.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет получать обесфторенные плавленные кормовые и удобрительные фосфаты путем бескислотной

S и безотходной технологии плавления фосфатов при использовании низкокачественного фосфатного сырья, что дает значительный экономический эффект.