Способ получения конденсированных фосфатов

 

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОНДЕНСИРОВАННЫХ ФОСФАТОВ из элементного фосфора, включающий взаимодействие продуктов сжигания фосфора с солями щелочных и щелочноземельных металлов или природными фосфатами при повышенной температуре и молярном отношении МеО:Pj Oj 1,0-1,2 с последующим охлаждением расплава продуктов реакции, отличающийся тем, что, с целью повышения растворимости продукта в минеральных кислотах при одновременном ускорении процесса, взаимодействие продуктов сжигания фосфора с солями щелочных и щелочноземельных металлов при природного фосфата ведут при 1050-1300 0, а охлаждение до 950-970С при скорости 60100 град/мин, расплав при указанной температуре вьщерживают 5-7 мин, а затем охлаждают со скоростью 250 (Л 300 град/мин.

СОЮЗ СОНЕТСНИХ

ШН ФВМ(РЕСОУБЛИН (!9) (11) SU (Я)4 С 01 В 25/38

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДМ СТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

° Й Ю (21) 3622220/23-26 (22) 03.05.83 . (46) 23.08.85. Бюл. И- 31 (72) Д.К. Кладос, А.А. Бродский, Б.П. Соболев, Ю.А. Забелешинский. и Н.B. Букколини (53) 661.636(088.8) (56).Патент Англии У 1044226, кл. С 1 А, 08.07.63.

Патент Англии Ф 742616, кл. 1/3, 22.07.52. (54}(57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОНДЕНСИP0BAHHblX ФОСФАТОВ из элементного фосфора, включающий взаимодействие продуктов сжигания фосфора с солями щелочных и щелочноземельных металлов или природными фосфатами при повышенной температуре и молярном отношении МеО:Pz 0> =1,0-1,2 с последующим охлаждением расплава продуктов реакции, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения растворимости продукта в минеральных кислотах при одновременном ускорении процесса, взаимодействие продуктов сжигания фосфора с солями щелочных и щелочноземельных металлов при природного фосфата ведут при 1050-1300 С, а охлаждение до

950-970 С при скорости 60.100 град/мин, расплав при указанной температуре выдерживают 5-7 мин, а затем охлаждают со скоростью 250300 град/мин, 11743

Изобретение относится к технологии получения конденсированных фосфатов щелочных и щелочиоземельных металлов и может быть исппбльзовано в области получения кормовых добавок в животноводчестве.

Цель изобретения — повышение растворимости продукта в минеральных кислотах при одновременном ускорении процесса.

1О

Пример. В форсунку циклона подают на сжигание 10,65 кг фосфора в минуту. Распыление и сжигание фосфора производят сжатым воздухом, который подают с избытком против теоретического о = 1,6, что составляет 93,3 кг/мин. Температура в реакторе при этом достигает 1156 С.

Продукты сжигания фосфора, содержащие фосфорный ангидрид, вступают во взаимодействие с измельченным мелом„ который подают в циклон в количестве 20,82 кг/мин, что соответствует молярному отношению СаО:P 0 = 25

1,2. Продукты реакции в виде расплава полифосфата кальция, содержащего твердые включения Са0, вытекают из циклона в сборник со скоростью 35,2 кг/мин. Камеру сборника расплава выполняют в виде прямоугольного короба длиной 1 м, шириной

0 5 м, выпускную летку располагают в торцовой части противоположно водяной форсунке на уровне пода 35 сборника расплава. Охлаждение расплава до 9 50 С с о скоростью

70 град/мин обеспечивают подачей в сборник 2,14 кг/мин тонко распыленной воды. Общее время пребывания 40 расплава в сборнике составляет о

9,0 мин, при этом 6 мин при 950 С.

Из сборника расплав по желобу длиной 0,5 м выпускают на два вальца диаметром 0,15 м, длиной 0,4 м, вращающиеся в противоположных направлениях со скоростью 6 об/мин.

В трубное пространство вальцов подают 100 л воды в минуту с температурой 20 С, чем обеспечивают ох- 50 лаждение продукта со скоростью

250 град/мин. На поверхности вальцов формируются пластины продукта толщиной 0,003-0,005 м. Охлажденный до 50-100 С продукт направляют 55 в бункер, откуда тарельчатым питателем подают на измельчение. Общее время процесса 12 мин. Содержание

75 2

Р Оу, растворимого в 0,47-ной НС1, 54,27.

Ведение процесса при температуо ре ниже 1050 С приводит к резкому замедлению его вследствие образования спека и снижению качества продукта. Продукт, полученный при температуре ниже 1050 С представляет собой смесв фосфатов высоких степеней конденсации и непровзаимодействовавшего твердого зерна и обладает высокой гигроскопичностью и слеживаемостью.

Ведение процесса при температуре е выше 1300 С нецелесообразно вследствие достижения температурной области, при которой более стабильной молекулярной формой являются-пирофосфаты. Увеличение содержания последних приводит к уменьшению способности продукта растворяться в воде и растворах минеральных кислот.

NoJIHp Hoe отношение МеО: Р 0, которое должно быть обеслечено в р еакцио ином аппарат е и в целевом продукте составляет 1,0 — 1,2.

Ведение основного процесса взаимодействия при молярном отношении

МеО:P О с 1 нецелесообразно вследствие увеличения содержания в продукте высококонденсированных фосфатов и ростом в связи с этим гигроскопичности и слеживаемости целевого продукта. Кроме того, при молярном отношении NeO:Ð О < 1 происходит увеличение концентрации P 0

2. У в отходящих газах и объема последних, что приводит к увеличению габаритов реактора и следующей за реактором газоочистной аппаратуры.

Подача в реактор эквивалентного или более эквивалентного для метаформы количества фосфора приводит также к низкому использованию теплофизи— ческих свойств желтого фосфора из-за необходимости отвода из реактора тепла, выделяющегося прн его сжигании.

Ведение основного процесса взаи" модействия с подачей в реактор NeO в количестве большем, чем это необходимо для обеспечения молярного отношения ИеО:Р О = 1,2, приводит к увеличению вязкости расплава и затруднению его транспорта, уменьшению суммарной скорости гетерогенного процесса взаимодействия и полу1174375 чению кристаллических, плохо растворимых в воде и растворах минеральных кислот продуктов.

Необходимость быстрого охлаждения расплава до 950-970 С и его выдержки в течение 5-7 мин обусловлена созданием благоприятных условий для выделения из расплава кристаллической фазы в виде тремелита, наличие которого определяет качество конечного продукта.

Продолжительность выдержки расплава менее 5 мин приводит к снижению качества продукта из-за нехватки времени, необходимого для образования тремелита. Увеличение времени выдержки расплава свыше

7 мин, приводит к повышению вязкости расплава за счет гомогенизации, т.е, завершения реакции кристаллической фазы с расплавом полифосфата, что сопровождается увеличением содержания в расплаве пироформ фосфата. Это приводит к низкой скорости растворения и гидролиза продукта в растворах.

Охлаждение расплава до 950-970 С со скоростью более 100 град/мнн приводит к необходимости увеличения времени выдержки расплава при данной температуре, повьппению вязкости расплава за счет завершения реакции кристаллической фазы с расплавом полифосфата, сопровождающегося увеличением в расплаве пироформ фосфата. Это приводит к низкой скорости растворения и гидролиза продукта в растворах. Охлаждение расплава со скоростью менее

6О град/мин приводит к снижению качества продукта вследствие завершения реакции между выкристаллизованной фазой и расплавом и образованию в системе трудно растворимых пирофосфатов.

Дальнейшее охлаждение расплава со скоростью менее 250 град/мин при" водит к образованию трудно растворимого кристаллического р =Са(РОз) .

Скорость охлаждения расплава, 1превышающая 300 град/мин, вызывает необходимость применения воды в качестве хладоагента, что в результате непосредственного контакта с, продуктом приводит к образованию на его поверхности липкой пленки коацервата, затрудняющей последующий процесс измельчения полифосфата при

10 получении полифосфатной муки.

По известному способу продолжительность процесса составляет

1-1-,5 ч, растворимость продукта

З-SX.

15 Целесообразность выбранных интервалов температуры процесса проиллюстрирована в табл. 1.

У вия опыта: MeO:Р20к = 1, 1:.1,0 скорость охлаждения продукта до

20 960 С 70 град/мин; время выдержки расплава при 960 С 4 мин, дальнейшее охлаждение продукта - co скоростью 270 град/мин.

Влияние условий охлаждения рас25 плава до. 950-970 С проиллюстрировано в табл. 2.

Условия опыта: Иолярное отношение реагентов МеО:Р О = 1,1:1,0; температура процесса 1150 С, время выдержки расплава при 960 С 6 мин, скорость охлаждения продукта

270 град/мин.

В табл. 3 представлены результаты, объясняюшие влияние времени выЗ5 держки расплава в температурном интервале 950-970 С ° .УЖовия процесса: молярное отношение реагентов МеО:P O> = 1,1:1,О, температура процесса 1150 С; охи лаждение расплава до 960 С; скорость охлаждения, 70 град/мин; скорость дальнейшего охлаждения 270 град/мин.

В табл. 4 представлены результаты, объясняющие влияние скорости

45 дальнейшего охлаждения продукта.

Условия процесса: молярное отношение ИеО:Р О = 1,1:1,О; темпера тура процесса 1150 С; охлаждение расплава до 960 С, скорость дальней- .

50 шего охлаждения 70 град/мин; время выдержки расплава при 960 С 6 мин.

3 1174375

Температура процесса, С о

Показатепи

1000

1050 1150 1300 1350

Вявкость расплава, П

Образова- 10,0 ние спека

120 - 130

14,0

Время процесса, мин

Содержание Р О, растворимого s

0,4Х-ной НС1, Х

57,3 54,2 53,3

3-5

36,8

Скорость охлаждения расплава до 960 С, град/мин

60

80

100

110

Время выдержки расплава при 960 С, мин

54,2

53,6

40,2

56,9

41,4

Содержание P О ., растворимого в 0,4Х-ном растворе НС1, Х

СодержaHHe Р О, растворимого в 0,4Х-ном растворе,НС1, Х

39 1 57 2 54 2

Т а б л и ц а 1 52 0 4,0-5,0 3,0

Таблица 2

53,9 52,8 41, 2

Таблица 3

1174375

Таблица 4

Скорость дальнейшего охлаждения продукта, град/мин

200

250

270

300

350

54,2

42,3

54,0

55,6

55,8

Составитель К.Букколини

Редактор Н.Яцола ТехредМ.Надь Корректор В. РН«

Заказ 5129/22

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

Содержание P 0 ., растворимого ц 0,4Х-ном растворе НС1, 7

Тираж 4б2 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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