Способ получения кормовых и удобрительных фосфатов

 

Изобретение относится к способу получения кормовых и удобрительных фосфатов, которые могут быть использованы в сельском хозяйстве как кормовые добавки животным и как удобрения для всех видов почв. Цель изобретения - повышение производительности и выхода товарной фракции продукта. Для этого фосфатное сырье смешивают с ал юмосиликатными минералами, увлажняют полученную смесь, обжигают ее при температуре 1350-1500°С при подаче избытка воздуха. Обжиг ведут в присутствии смеси соединений двухи трехвалентного железа, которую добавляют в количестве 0,5-6,5 мас.% при массовом отношении Fe /Fe^*^ =-- 0,05-10, Производительность процесса по предложенному способу 6,0-8,0 т/ч. Выход товарной фракции 70-78%. 3 3. п. ф-лы, 4 табл.Ё

)ф t

СОЮЗ СОПЕ1 СКИХ

СОЦИАЛИС1ИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 С 05 В 13/02

ГОСУДАРСТВЕ ННЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4788854/26 (22) 05,02.90 (46) 15.11.92, Бюл, ¹ 42 (71) Научно-исследовательский институт по удобрениям и инсектофунгицидам им, M,В.

Самойлова (72) Б.П, Соболев, О.А, Нифонтов и В,Ф, Кармышов (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 994458, кл, С 05 B 13/02, 1983.

Авторское свидетельство СССР № 1719386, кл. С 05 В 13/02, 1989. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОРМОВЫХ И

УДОБРИТЕЛЬНЫХ ФОСФАТОВ (57) Изобретение относится к способу получения кормовых и удобрительных фосфаИзобретение относится к способу получения кормовых и удобрительных фосфатов, которые могут быть использованы в сельском хозяйстве как кормовые добавки животным и как удобрения для всех видов почв, Известен способ получения кормовых и удобрительных фосфатов, включающий смешение фосфатного сырья с нефелином, обжиг смеси при температуре 1350 — 1500 С при подаче воздуха. По этому способу фосфатное сырье смешивают с нефелином при соотношении фосфатное сырье: нефелин равном 4,8 — 5,1: 1, в шихту добавляют кислые фосфаты кальция (ретур), затем шихту увлажняют до содержания в ней 8 — 9;ь влаги и гранулируют при добавлении фосфорной кислоты, Полученные гранулы обжигают при температуре 1350- 1500 С при подаче воздуха, при этом воздух подают цикличеSU, 1775387 Al тов, которые могут быть использованы в сельском хозяйстве как кормовые добавки животным и как удобрения для всех видов почв. Цель изобретения — гювышение производительности и выхода товарной фракции продукта. Для этого фосфатное сырье смешивают с алюмосиликатными минералами, увлажняют полученную смесь, обжигают ее при температуре 1350 — 1500 С при подаче избытка воздуха, Обжиг ведут в присутствии смеси соединений двух- и трехвалентного железа, которую добавляют в количестве 0 5 — 6,5 мас.7 при массовом отношении Fe /Fe =- 0,05 — 10, Производи3+ 2+ тельность процесса по предложенному способу 6,0 — 8,0 т/ч. Выход товарной фракции 70-787, 3 э. и. ф-лы, 4 табл, ски с пульсационной подачей сначала с коэффициентом избытка 0,8 — 0,95, а затем с коэффициентом избытка 1,05 — 1,20, Циклы повторяются через 1 — 35 мин. 4

Недостатком способа является получе- (Л ние продукта, в котором Р2ОБ усв. не превы- (р шает 65 — 70%. Способ. сложен в ф технологическом отношении.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ получения кормовых и удобрительных фосфатов, — а включающий смешение фосфатного сырья с алюмосиликатными минералами, увлажнение смеси. обжиг ее при 1350 — 1500 С при подаче избытка воздуха. По этому способу в качестве алюмосиликатного минерала используют нефелин. который добавляют в количестве, обеспечивающем соотношение

Р2ОБ: нефелин 3,4-4:1, 1775387

Недостатком способа является низкая производительность процесса (5,5 — 6,0 т/ч) и невысокий выход товарной фракции (1 — 4

> ) 40 — 50 .

Цель изобретения — повышение производительности и выхода товарной фракции продукта.

Поставленная цель достигается в способе получения кормовых и удобрительных фосфатов, включающем смешение фосфатного сырья с алюмосиликатными минералами, увлажнение полученной смеси, обжиг ее при температуре 1350-1500 С при подаче избытка воздуха тем, что обжиг ведут в присутствии смеси соединения двух- и трехвалентного железа, которую добавляют в количестве 0,5 — 6,5 мас. при соотношении в ней Fe: F, равном 0,05 — 10: 1.

В качестве алюмосиликатов возможно использовать нефелин, эгирин, альбит, анальцим, арфведсонит, астрофиллит, биотит, вермикулит, глауконит,муоковит, ортоклаэ, микроклин, жадеит, конкринит, кордиерит, лаэурит, лейцит, лепидолит, лепидомелан, мурманит, нитролит, нозеам, пироксенит, плагиоклаэм, полевой шпат, рибенит, содалит, флогонит цеолит, циннвалдит, эвдиалит.

Целесообразно соединение железа использовать в виде окислов, силдкатов, щелочных ферросиликатов, щелочных алюмосиликатов, которые вводят на стадии смешения, Возможно на стадии смешения дополнительно вводить щелочные соли, например, соду, поташ в количестве 1 — 10 мас., Сущность способа состоит в том, что для повышения производительности требуется повышение скорости разложения фосфатного сырья, что может быть достигнуто следующими технологическими приемами.

Термический процесс разложения фосфатного сырья сопровождается образованием определенного количества расплава, в котором протекают следующие процессы: растворение фосфатов в расплаве, диффузия паров воды в расплав, диффузия иэ раствора образовавшегося HF и 5iF4, кристаллизация из расплава конечного высокптемпературного продукта в виде трикальцийфосфата, натрийкальциевого фосфата, калийнатриевого фосфата, в структурную решетку которых входит и кремний.

Двухвалентное железо добавляемое в виде различных соединений изменяет физико-химические свойства расплава, а именно, снижает его вязкость, поверхностное натяжение и др, В результате повышается скорость первой стадии, связанной с растворением фосфата в расплаве, что ускоря5

55 ет процесс получения конечного продукта.

При этом дисперсность фосфат Iol0 сырья мало влияет на производительность процесса.

Трехвалентное железо в такой системе является окислителем относительно двухвалентного железа, способного в ионном расплаве отдавать системе кислород, В этом случае скорость процесса обесфторивания (а следовательно, и разложения) фосфатного сырья возрастает за счет замещения фтора кислородом по реакции:

РОЕг + 3CP — — PO + 2Г

Н +F — HF

+ f

Таким образом, двухвалентное железо ускоряет процесс разложения фосфатного сырья за счет физико-химических свойств расплавов и повышает подвижность ионов в расплаве, а трехвалентное железо — эа счет повышения скорости реакции образования конечного газообразного продукта

HF. Присутствие в сырьевой смеси двух- и трехвалентного железа в соотношении з+ — = 0,0о-10 позволяет повысить скороFe сть процесса в целом. Повышение скорости процесса за счет использования двух- и трехвалентного железа способствует изменению физико-механических свойств продукта, что повышает выход товарной фракции продукта из вращающейся печи.

Это происходит за счет того, что при повышении скорости разложения быстрее расходуется расплав в результате взаимодействия с фосфатом с образованием (кристаллизацией) конечного высокотемпературного соединения (продукта), Так как такое взаимодействие ускоряется, то материал к высокотемпературной зоне печи, где происходит максимальное выделение тепла от сжигания топлива подходит более термостойким, что препятствует закатыванию материала в гранулы и куски и способствует увеличению выхода товарной продукции.

Присутствие в сырьевой смеси щелочных солей позволяет получить высокотемпературные кальцийнатриевые фосфаты, которые хорошо кристаллизуются иэ расплава тем самым повышает выход товарной фракции продукта.

Таким образом, чтобы обеспечить необходимое количество получаемого продукта и производительность технологической линии необходимо создать условия, изложенные в изобретении.

Влияние количества добавляемого двух- и трехвалентного железа на производительность процесса и выход товарной фракции продукта представлено в табл. 1. В

1775387 качестве алюмосиликэтов щелочных металлов использовались нефелин, глакуонит, поF 3+ левой шпэт, отношение - + =3.0.

Fe

5

При добавлен;1и двух- и трехвалентного железа менее 0,5 мас. производительность снижается иэ-за снижения скорости разложения фосфата, В результате материал к высокотемпературной зоне подходит с избытком расплава, что вызывает его окомковэние и снижение выхода товарной фракции продукта. При добавлении двух- и трехвалентного железа свыше 6,5ь сырьевая смесь в печи становиться легкоплавкой, начинается комковаться, что в свою очередь снижается диффузия паров воды в материале, а также HF из материала, одновременно резко снижается выход товарной фракции, Влияние отношения между двухи трехвалентным железом представлены в табл. 2, В качестве алюмосиликата использовался нефелин, полевой шпат, глакуонит, з+

При отношении — -+ менее 0,05 снижаFe ется скорость процесса из-за недостаточного количества кислорода в расплаве, что соответственно вызывает снижение Выхода товарной фракции, При отношении

„з+

Ее свыше 10 скорость процесса остается

Fe практически неизменной, неизменным остается выход товарной фракции, так как отз 35 ношение = 10 обеспечивает

F Ф наилучшие показатели процесса, Влияние щелочных солей нэ показатели процесса представлены в табл. 3. Количест- 40 во двух- и трехвалентного железа 3,5%, отз+ ношение + = 3,0.

Fe

Использование соды в количестве менее 1,0 не оказывает изменения на пока- 45 эатели процесса. Использование соды свыше 10 нецелесообразно, так как показатели и ро цес с а остается неиэмен н ыми.

Пример 1, 1000 кг фоссырья смешивают с 100 кг нефелина, содержащего 2% 50 окислов железа относительно к весу нефелина, добавляют дополнительно окислы железа в таком количестве, чтобы общее количество Fe составляло 0,5 мас,, а отно- з+ 55 шение — -з = 0,05. Полученную смесь увЕе

Fe лажняют до содержания влажности 30, обжигают 80 вращающейся печи при T =

1400 С и избытке воздуха а = 1,2. Проиэводительность печи составила 6,0 T/ч. выход товарной фракции 70 ", П р и M е р 2.1000 кг фоссырья смешивлю1 с

100 кг нефелина,содержащего 2 окислов железа относительно к весу нефелинадобавляют окислы железа до получения двух- и трехвэлентного железа в количестве 6,5 и отношение

Ге — = 10,полученную смесь увлэжняют до соF 2+ деркания влажности 30%,обжигают во вращающейся печи. Производительность печи 8т/ч.выход товарной фракции 78,06æèã при этом вели при Т = 1400 С и избытке воздуха а=1,2, Пример 3. 1000 кг фоссырья смешивают с 100 кг нефелина, содержащего окислов железа 2 относительно к весу нефелина, добавляют окислы железа до получения двух- и трехвалентного железа в ко3- личестве 3,5 и отношение е — - = 3,0, Fp полученную смесь увлажняют до содержания влажности 30, обжигают во вращающейся печи при Т = 1400 С и избытке воздуха а = 1,2, Производительность печи составила 7,0 т/ч, выход товарной фракции продукта составил 74 .

Пример 4. 1000 кг фоссырья смешивают с 100 кг нефелина, содержащего окислов железа 2 относительно к весу нефелина, и содой в количестве 3,57 добавляют окислы железа до получения двух- и трехвалентного железа в количестве 3,5

F 3+ мас. и отношение — -= 3,0, полученную

Fe смесь увлажняют до содержания влажности

30%. обжигают во вращающейся печи при Т

= 1400 С и избытке воздуха а = 1,2, Производительность печи составила 7,7т/ч, выход товарной фракции продукта 84%, Пример 5. 1000 кг фоссырья смешивают с щелочными алюмосиликатом (глауконитом), взятом в количестве до получения в сырьевой смеси двух- и трехвалентного же< з+ леза 3,2 мас,$ и отношение — = 2,9, Fe2 полученную смесь обжигают во вращающейся печи. Производительность печи составила 6,5 т/ч, выход товарной фракции продукта 70, Пример 6. 1000 кг фоссырья смешивают с щелочным алюмосиликатом (глауконитом), взятом в количестве до получения в сырьевой смеси двух- и трехвалентного жег 3+ леээ 3,2 мас. и отношение — „- = 2,9, Fe добавляют соду в количестве 3, получен1775387

Таблица 1

Таблица 2

10,0

Габлица 3 ную смесь обжигают во вращающейся печи.

Производительность печи составила 7,4 т/ч, выход товарной фракции продукта 83%.

Формула изобретения

1. Способ получения кормовых и удоб- 5 рительных фосфатов, включающий смешение фосфатного сырья с алюмосиликатными минералами, увлажнение полученной смеси, обжиг смеси при 1350-1500 С при подачеиэбыткавоэдуха, отличающийся 10 тем, что, с целью повышения производительности процесса и увеличения выхода товарной фракции, обжиг ведут в присутствии смеси соединений двух- и трехвалентного железа, которую добавляют в 15 количестве 0,5 — 6,5 мас.% при массовом отношении Fe /Fe + = 0,05-10.

2, Способпоп,1, отличающийся тем, что в качестве алюмосиликатов испольэуют нефелин, эгирин, альбит, анальцим, арфведсонит, астрофиллит, биотит, вермикулит, глауконит, мусковит, Ортоклаз, микроклин, жадеит, конкринит, кордиерит, лазурит, лейцит, лепидолит, лепидомелан, мурманит, нитролит, ноэеам, пироксенит, плагиоклаэ, полевой шпат, рибенит, слюды, содалит, флогонит, цеолиты, цинвалдит, эквдиалит.

3, Способпо пп,1 и2, отл ича ющий с я тем, что соединения железа в виде окислов, силикатов, щелочных ферросиликатов, щелочных алюмоферросиликатов вводят на стадии смешения.

4. Способ по пп. 1 — 3, о т л и ч а ю щ ий с я тем, что на стадии смешения дополнительно вводят соду, поташ в количестве 110 мас.%.

1775;387 а

Ы сб

Ф Е4

Cle X Яс „»ъ

ЧтЛ Ю

O Ct, хи

О С ф 4 t0 С О СМ С0 ССЪ O Ce4 Н O y O H «e4 М О 4. OОМ и О 4 М Э О О -4

Г

-- C» C C C С С» СО С» С- С- С- С- C» C» C C C- I C- C» C C-C- C» С- C C» С- С- С м

СО Î С4 4. а 4- а 4- И - Í 4 а Н М С4 М 4 4 Ctl 4 EtlQH в а в е а в С е в е в в е е е е е е в е .0 С» С»- C C C с.О С»- .С» С» C» C» С»- C» C C С» С С C C C C»(V съ4 Ф М О О О Я в в в в в в в с c c- C- e» с- с- с

° ° ° ° ° ° ° °!

«ч еи сч - н н я «=с по

tA .СЛ 4 ш сЛ ФФОФ IA tAИО.ФUlОФО сМ О4 Cel cM H ce4 Yl М М съ4 сМ Cel cM nJ Al teel CV eel cM Al eel teel H cM ni Ce4 Р4 О1, О4 а в а в е в е в е а е а в е е в е е а ° а е а е а в е

Н H H Н Í Í Í H H H Í H Н Н Н W Н H H XH H Н Н H Н Н Н H те ° ° ° ° ° ф а °

Ръ

Ес ф

Ш Ю ао (D Ф х "Сс.7

Д CC)

Ф а

И э ю О о о о о О о о О о о о о о о о о о о о оЗ О о О со О Ооо м

«э О o o О СО О o o О о а о с 4 О съ гъ съ л о гъ со о - Я О Я

Я ъЯЯ Я Я4 4 4-М4 .4.М

H w н í H í w w í w H H н н н и й и l-I н и нс H

-4 мс анн М о 4- е сч бъ а о сс4 со H н см 4. со Clt н о н о н см 4„ е в в в е а в е в в е е е . е е е е е е

О О О t«I и (Ч С4 H О H СМ В ted H СС1 4. N и М > М Н

Ф

3Ф

Ю Ф х с4

IA Я)

МHОО ОООО

° в ° в а е в

НММIe4НОЮО н

+ Н си

Ф и аю э са

Ю ях Ръс4

Ю gl ф

& I-"C «tl

4 N eel co б) сЧ съ4 в а Я Й О 4 R СО и Й 4 H Ih CO

Н СО М С«1 М Ч) (0 в ° s в е е в е tg в е. е е с4 м м H М с4 í H H í O О н H м н N H O

te4

Al с() М м нн

00 Ф СО со 4 Ф 4 с0 е в в в в а а нсмннomc

4 Al

° а ° ° ъ ° ° ° ° ф

«:с о о

cd

Е-С о о

С Be ЯС 54 03

eD съъ Ф III О е=с и Ссс Ж С«4

Я Ее

О ЕЕ

В Ф а сс Л

00 l3I С» сб Ф Ф

Е-ф Вб С

33

Ею

О И

4 М

Ю О

В»., Ф

=:У

Е ЕЕС и; Ря ф ф Ц

ЕЕ В:(ф

ICE Q kC я ц о

Рс О О

В

Ес

Я

«=с

Ю д вб сб eeIW

М Е-e &I

ЮЮ.. аю tI

Ес .х х

Ю с=

М

Ю

5 ! (!

1 х (ЕСЕ Ю Ф

eeI ф ЛЛ

E-С Е-с

Ю

О Гя Г3< 0е

С=1 Ю Я

Й аЕс

В Е Ю

Р о я

«О

Ес я Ес

В »йй ъ х о я

5I ъ а ф

Ф 0С

CCl Г

Ес ес х

Ю 0С

Х.о ъ Х

m o . аъ

Гч

3:

Ю

СЭ

Ес В

Ф Ф а ес й4 Ь4

М

Е.с сб зф

Ф Я Ф

ОЮД яс Р3

О С.сф дЙ

Е»

04 Я сб

Я C х «сс

Л 04 «le