Способ переработки апатита

 

Изобретение относится к способам переработки апатита путем его кислотного разложения с получением сложных .удобрений типа нитрофоски. Целью изобретения является повьшение степени разложения апатита „ сокращение времени обработки, а также увеличение в удобрении доли в усвояемой фор- .ме. Способ включает разложение части апатитового сырья; с размером частиц 100-260 мкм азотной кислотой в количестве , превьппающем стехиометрическое в 2,7-4,0 раза, с получениемнит рофосфатного раствора с последующей подачей его на стадию разложения оставшейся части апатита смесью серной кислоты и сульфата аммония при их соотношении 1$1,2-1,4. Количество этой смеси регулируют таким образом, чтобы связать 70-75% СаО в апатите в виде сульфата кальция. Возможно проведение разложения апатита при его одновременном введении вместе со смесью серной кислоты и сульфата аммония в нитрофосфатный раствор, а также предварительное смешение нитрофосфатного раствора и смеси серной кислоты и сульфата аммония. Полученную смесь выдерживают при перемешивании 15-30 мин, аммонизируют и далее подают на переработку в N,P,К-удобрение . 3 з,п. ф-лы, 1 ил., 3 табл. § сл с

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУ БЛИН

А1 (19) 1111 (gp 4 С 05 В 1/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н д ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3991164/23-26 (22) 18. 12.85 (46) 23.11.88. Бюл. У 43 (72) В.H.Ëàìï, А.В.Кононов, Н.N.Áðèçèöêàÿ, Т.В.Дорошина и С.Д. Эвенчик (53) 631.89 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 920051, кл. С 05 В 1/04 ° 1982, (54) СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ АПАТИТА (57) Изобретение относится к способам переработки апатита путем его кислотного разложения с получением сложных удобрений типа нитрофоски. Целью изобретения является повышение степени разложения апатита „ сокращение времени обработки, а также увеличение в удобрении доли Р О в усвояемой форме ° Способ включает разложение части . апатитового mpbs с размером частиц

100-260 мкм азотной кислотой в количестве, превышающем стехиометрическое в 2,7-4,0 раза, с получением нит рофосфатного раствора с последующей подачей его на стадию разложения оставшейся части апатита смесью серной кислоты и сульфата аммония при их соотношении 111,2-1,4. Количество этой смеси регулируют таким образом, чтобы связать 70-75% СаО в апатите в виде сульфата кальция. Возможно проведение разложения апатита при его одновременном введении вместе со смесью серной кислоты и сульфата аммония в нитрофосфатный раствор, а также предварительное смешение нитрофосфатного раствора и смеси серной кислоты и сульфата аммония. Полученную смесь выдерживают при перемешивании 15-30 мин, аммонизируют и далее подают на переработку в N,Ð,К-удобрение. 3 з.п. ф-лы, 1 ил,, 3 табл.

1439092

Изобретение относится к способам производства сложных удобрений - нитрофоски, используемой в сепьском хозяйстве, путем разложения кислотами фосфатного сырья, в частности апатита.

Целью изобретения является интенсификация процесса за счет повышения степени разложения апатита и сокра- 10 ,щения времени обработки, а также увеличение в удобрении доли Р О> в водорастворимой форме, Способ включает предварительное разложение части апатитового сырья (15-30% сырья от общего количества) с размером частиц 100-2б0 мкм азотной кислотой при норме 270-400% от стехиометрии с получением нитрофосфатного раствора, обработку оставшейся 20 части апатита смесью серной кислоты и сульфата аммония при их соотношении 1 : 1,2-1,4 в присутствии нитрофосфатного раствора. Смесь серной кислоты и сульфата аммония подают на 25 обработку апатита в количестве, обеспечивающем связывание 70-75% СаО в апатите в виде сульфата кальция.

Целесообразно разложение оставшейся части апатита осуществлять при 30 одновременном введении апатита.и раствора сульфата аммония в серной кислоте в нитрофосфатный раствор с последующим перемешиванием в течение 1530 мин перед последующей переработкойЭ

Возможно перед доразложением оставшейся части апатита нитрофосфатный раствор предварительно смешивать с раствором сульфата аммония в серной кислоте в течение 10-15 мин перед последующей обработкой, которая заключается в аммонизации смеси и ее переработке на N Р,K-удобрения.

Сущность способа заключается прежде всего в том, что азотной кисло- 45 той разлагают крупные частицы апатита размером 100-260 мкм„ выделенные из общей массы фосфата и составляющие практически около i/3 от его массы.

5О

Частицы с указанным размером обладают низкой удельной поверхностью.

Для их разложения необходимо иметь в пульпе повышенную кислотность. Разложение всей массы апатита азотной кислотой снижает эффективность процесса

55 разложения, поскольку при контакте фосфата с азотной кислотой в первую очередь разлагаются фракции апатита, имеющие размер частиц менее 100 мкм.

В результате образуется раствор фосфорной кислоты и нитрата кальция, в котором взвешены крупные частицы апатита. Такой раствор обладает буферными свойствами и медленно разлагает крупные частицы апатита, обладающие небольшой поверхностью контакта с жидкой фазой.

При отдельном разложении выделенной крупной фракции апатитового сырья количество взятой азотной кислоты превосходит стехиометрическую норму на ее разложение в 2,7-4 раза. Разложение в этом случае протекает на фоне значительного избытка азотной кислоты, что резко ускоряет процесс.

На чертеже показана зависимость времени пребывания азотнокислотной пульпы в реакторе, которое требуется для достижения степени разложения

98%, утвержденной технологическим регламентом нитрофоски (ЯРК-удобрения), от нормы азотной кислоты.

Представленные результаты свидетельствуют о целесообразности ведения процесса разложения анатита ННО в количестве 270-400% от стехиометрической нормы, что позволяет сократить время разложения до 15-30 мин.

Разложение крупной фракции апатита в тех же условиях 200%-й нормой

HNO требует уже 125, мин. Дальнейmee увеличение .нормы азотной кислоты сверх 400% невозможно, так как нужно выдержать в нитрофоске соотношение

1:1:1 по содержанию основных питательных веществ, что требует подачи не более б0-б5%-ной азотной кислоты от общего расхода кислоты на разложение.

Соотношение между сульфатом аммония и серной кислоты в смеси должно составлять 1,2-1,4, так как увеличение соотношения сульфата аммония в смеси более 1,4, как это следует из табл.1„ приведет к недоразложению апатита, поскольку в разложении апатитового сырья принимает участие только серная кислота, сульфат аммония при этом служит только для связы" вания ионов кальция.

При увеличении в смеси количества серной кислоты и уменьшении доль сульфата аммония ухудшается стадия аммонизации аэотнокислотной вытяжкй.

Введение смеси серной кислоты и суль" фата аммония улучшает процесс разло1439092 жения апатита, гри этом пульпа получается менее вязкой, чем при раздельной подаче серной кислоть) и сульфата аммония. В сульфате аммония аммиак находится в связанной форме, что упрощает процесс ня стадии аммонизяции нитрофосфатного раствора.

Количество сульфатиона, вводимого в процесс, должно быть таким, чтобы связать 70-757 СаО апатита. В этом случае отношение водной формы Р О к усвояемой форме Р О будет не менее 2

507. Увеличение содержания иона 80 в нитрофоске приведет к появлению в удобрении балластного иона, вследствие чего нарушается соотношение основных питательных элементов в удобрении: азота и фосфора. Стандартная нитрафоскя содержит 1 1!o N H 10!o Р2 05, 20

2 5 )c)) и при увеличении количества вводимого сульфатиона содержание указанных компонентов станет ниже нормы, Зависимость доли воднои формы Р 0 в усвояемой в продукте от степени 25 связывания кальция в виде CaS04 представлена в табл,2. (Массовое соотношение (НН4)2S04 . H2S04 принято равным 1,2: 1) .

Как следует из данных табл.2, сте- З0 пень связывания кальция, введенного в процесс с апатитом, должна составлять 70-75Х. При связывании 687

Са0 содержание водной формы Р20 в нитрафоске ниже 50Х, при увеличении доли связанного СаО свыше 75Х в удоб35 ренин повышается содержание балласта — сульфата, кальция, что приводит в итоге к снижению концентрации питательных веществ в нитрофоске.

Зависимость степени разложения апатита на второй стадии от времени разложения сырья представлена в табл.3.

Как следует из табл.3, наиболее целесообразный интервал времени доразложения апатита 15-30 мин. При времени менее 15 мин продолжительность взаимодействия частиц фосфата 5О и сульфатнай смеси недостаточна, а за время 30 мин степень разложения достигает практически максимума вследствие замедления скорости реакции.

Для достижения более высокого коэффициента необходимо значительно более длительное время, что нерационально из-за увеличения расхода электроэнергии и увеличения объемов аппаратуры.

П„.имер 1. От,)еле))ные извесT) ым способом 15 кг (15!, от общего количества фосфятя) ; упна"I фракции апатита с размера. чя:=.тиц 100-260 мкм ра- створяют в I?8,6 кг (норма 100А) азотной кислоты (в пересчете на моногидрат здесь и далее) концентрацией

60!= HN0, в течение 15 мин. Степень разложения кругной фракции апатита составляет 98,75Х. Затем в нитрофосфятный раствор вводят 85 KI апатита (остальное кал:: IecTBO) и 75,74 кг раствора сульфата аммония в серной кислоте с соотна)пением (}Нq)2804.Н 80 =

=1,2. 1, чтоб)) связать 70Х СяО апатитя в виде сульфата кальция и пульпу домешивя)зт в течение 15 мин. Общее время разложения — 30 мин, Затем пульпу яммонизируют 10,27 кг аммиака, добавляя после яммонизации 67,8 кг хлористого калия. Полученную смесь гранулируют и сушат. B результате получаю". готовый продукт — нитрофоску следующего состава, мяс,7,: N 11,48, Р20с ОБц 1 1» 46» " 2 5 ) се 10949, Р205 во4

5р97у К О 11 )Яу Н20)w)P 1уОа

Пример 2. ?5 кг (25Х общего количества) крупнай фракции апатпта разлагают ?50 кг (норма 350Х) азотной кислоты концентрации 45/ HNO в течение ?5 мин (К,„ =98,57.). В полученный нитрофосфатный раствор вводят

75 кг апатита и 78,8 кг смеси из раствора сульфата аммония в серной кислоте при соотношении компонентов смеси ()}Н4) 80,:И S0„=1,25;1, взятых в таком количестве, чтобы связать 72Х

СаО из апятита. Доразложение апатита производится в течение 25 мин. Общее время разложения 50 мин, Полученную пульпу аммонизируют газообразным аммиаком в количестве 17,83 кг и добавляют 67,8 кг хлористого калия с концентрациеи 57,5Х К О, Полученную

II)ëüï} грянулир )0T и су)))ят, Гатовыи продукт имеет следующий состав, мас.7:

1,0, Пример 3. 30 кг (307» от всего фасфата) крупной фракции япатита с размером частиц 100-260 мкм разлагают в течение 30 мин 190,3 кг 557. азотной кислоты (варма кислоты 270K).

Степень разложения апатитя составляет 987.. К полученному раствору добавляют 81,97 кг раствора сульфата аммония в серной кислоте, взятых в со1. Способ переработки апатита, включающий разложение части апатито-! вого сырья азотной кислотой с полу- 2Б чением нитрофосфатного раствора, разложение оставшейся части сырья серной кислотой, обработку нитрофосфатного раствора и пульпы сернокислотного разложения и переработку полученной смеси в удобрение, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью интенсификации процесса за счет повышения степени разложения апатита и сокраТ а б л и ц а 1

Коэффициент разложения, Ж, при времени разложения, мин

Соотношение в смеси

4 2 Ф и 4

20 25 30

1l5

98,5 99,5

98,0 99,3

97,5 98 5

97,6 98,2

96,6 97,7

97,0

95,6

96,7

96,2

94,4

95,7

94,4

93,2

5 1439 отношении (NFI ) 80< . Н 80 = 1, 3: 1, чтобы связать 75% СаО апатита и перемешивают 10 мин. Затем пульпой в течение 30 мин обрабатывают 70 кг апати5 та. Пульпу аммонизируют 13,88 кг аммиака, добавляют 67,8 KI хлористого калия. Полученную пульпу гранулируют и сушат. В результате получают нитрофоску следующего состава, мас.Х: N 10

Таким образом, предлагаемый способ позволяет повысить степень разло- 1 жения апатита и значительно интенсифицировать производство нитрофоски,, сократив при этом расход дефицитной серной кислоты.

Формула изобретения

092 6 щения времени обработки, на стадию азотнокислотного разложения подают

Фракцию апатита с размером частиц

100-260 мкм и разложение ведут азотной кислотой в количестве, превышающем стехиометрическое в 2,7-4,0 раза, а обработку оставшейся части апатита осуществляют смесью серной кислоты и сульфата аммония при их соотношении

1:1,2-1,4 в присутствии нитрофосфатного раствора.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью увеличения в. удобрении содержания Р О в водорастворимой форме, смесь серной кислоты и сульфата аммония подают на обработку в количестве, обеспечивающем связывание 70-757 СаО в апатите в виде сульфата кальция.

3. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что перед обработкой оставшейся части апатита раствор серной кислоты и сульфата аммония предварительно смешивают с нитрофосфатным раствором в течение 10-15 мин.

4, Способ по п.1, о т л и ч а— ю шийся тем, что обработку оставшейся части апатитового сырья ведут при одновременном введении апатита и смеси серной кислоты, и сульфата аммония в нитрофосфатный раствор с последующим перемешиванием в течение 15-30 мин.

1439092

70 72. 75 78

48 50 55 60 65,Та блица3

Время разложения, мин 12

15 25

5 60

97 ° 5 98в0 98в2 98э5 9815 99 0

Тих

Ю ае щ ру,уд, у ур 44р ф %

ВНИИПИ Заказ 6036/23 Хираж 425

Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Доля Сай в

CaS0$, отн.й

7 оти.

r,о..., РеОз св.

Степень разложения, отн.X

Г а блица 2