Способ получения термофосфата



Способ получения термофосфата

 


Владельцы патента RU 2604009:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Башкирский государственный университет" (RU)

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Способ получения термофосфатов из измельченного низкокачественного фосфоритного сырья включает смешение его с натрийсодержащим соединением с последующим спеканием полученной смеси при 900-1000°С в течение 30 минут, охлаждением и измельчением продукта, причем в качестве натрийсодержащего соединения берут смесь карбоната и сульфата натрия в массовом соотношении Na2CO3:Na2SO4, равном 1:2,5-4, с введением углерода в количестве 25-40% от массы сульфата натрия, а смесь карбоната и сульфата натрия вводится на смешение в количестве, обеспечивающем массовое соотношение Na2O:Р2О5, равное 1,0-1,1:1. Изобретение позволяет расширить ассортимент реагентной базы производства термофосфатов и разработать способ, обеспечивающий получение высококачественных фосфорных удобрений. 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 2 пр.

 

Изобретение относится к способу получения термофосфатов из фосфатного сырья путем его термообработки в смеси с натрийсодержащими соединениями. Изобретение может использоваться для получения фосфорного удобрения с лимоннорастворимой формой фосфатов. Удобрение пригодно для применения в сельском хозяйстве для всех видов сельскохозяйственных культур, одновременно оно является нейтрализатором кислотности почв.

Известен способ получения термических фосфатов [М.Е Позин. Технология минеральных удобрений. Л.: Химия, 1989. С. 202-205] путем спекания природного фосфата с содой во вращающихся печах при 1100-1200°C и последующего охлаждения, дробления и размола. Кальцинированную содудобавляют в количестве 1,0-1,25 моля на 1 моль P2O5 (теоретическое соотношение Na2CO3:P2O5=1,33:1 моль или Na2CO3:P2O5=1:1 мас. или Na2O:Р2О5=0,58:1 мас.).

Недостатком известного способа получения термофосфата является значительный расход дефицитной кальцинированной соды и относительно высокая температура процесса.

Известен способ получения термических фосфатов [В.Н. Кочетков. Фосфорсодержащие удобрения. Справочник. М.: Химия, 1982. С. 95] путем спекания измельченных природных фосфатов с щелочными солями и минералами (сода, поташ, сульфаты и бисульфаты натрия и калия, нефелин, лейциты) во вращающихся печах при 1100-1250°C и последующего охлаждения, дробления и размола клинкера до частиц размером 0,15 мм. Смесь апатитового концентрата (100 масс. ч.), сульфата натрия (60 масс, ч.) и углерода (30 масс, ч.) спекают в течение 30 мин. При этом P2O5 фосфатного сырья на 85-90% превращается в лимоннорастворимую форму.

Недостатком известного способа является значительный расход дефицитного сульфата натрия и относительно высокая температура процесса.

Известен способ получения термофосфатов [А.с СССР №1673573. Способ получения термофосфатов, опубл. 30.08.91], включающий смешение фосфатного сырья, фосфорной кислоты и соединения, содержащего щелочной металл, с последующим спеканием полученной смеси при 900-1300°C, охлаждением и измельчением продукта, при этом используют кремнефтористый натрий в количестве, обеспечивающем в смеси компонентов молярное отношение Na2O:P2O5=0,3-0,53 моль, причем кремнефтористый натрий предварительно репульпируют в растворе фосфорной кислоты до перехода 5-20% вводимого с кремнефтористым натрием кремния в активную форму диоксида кремния. Способ способствует интенсификации процесса за счет снижения времени перехода P2O5 фосфатов в лимоннорастворимую форму.

Недостатком известного способа получения термофосфата является сложность технологии, использование фосфорной кислоты и кремнефтористого натрия - дефицитных и дорогих компонентов, усиленное выделение фтористых соединений в ходе процесса спекания.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ получения термофосфатов из низкокачественного фосфоритного сырья [P.X. Хузиахметов, Р.А. Хайдаров, А. М. Губайдуллина. Термическая переработка низкокачественных фосфоритов различных месторождений на фосфорные удобрения / Вестник Казанского технологического университета. 2009. №6. С. 106-112], включающий смешение его с натрийсодержащим соединением с последующим спеканием полученной смеси при 900-1000°C в течение не менее 30 минут, охлаждением и измельчением продукта, при этом в качестве натрийсодержащего соединения берут кальцинированную соду, взятую в количестве 30% от массы фосфорита. Способ позволяет получить термофосфаты, содержащие до 95% усвояемых фосфатов в лимоннорастворимой форме (P2O5лим) от их общего содержания (P2O5общ).

Недостатком известного способа является использование дефицитной кальцинированной соды.

Целью настоящего изобретения является расширение ассортимента реагентной базы производства термофосфатов и разработка способа, обеспечивающего получение высококачественных фосфорных удобрений.

Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемом способе получения термофосфатов из измельченного низкокачественного фосфоритного сырья, включающем смешение его с натрийсодержащим соединением с последующим спеканием полученной смеси при 900-1000°C в течение 30 минут, охлаждением и измельчением продукта, при этом в качестве натрийсодержащего соединения берут смесь карбоната и сульфата натрия в массовом соотношении Na2CO3:Na2SO4, равном 1:2,5-4; с введением в смесь натрийсодержащих соединений углерода в количестве 25-40% от массы сульфата натрия. Смесь карбоната и сульфата натрия вводится на стадии смешениия в количестве, обеспечивающее массовое соотношение Na2O/P2O5, равное 1,0-1,1:1. Возможно использование в качестве смеси карбоната и сульфата натрия отхода глиноземного производства, содержащего 21% Na2CO3, 76-78% Na2SO4 и 1-3% Al2O3.

Для получения термофосфатов, как правило, используются низкокачественные фосфориты, непригодные для кислотной переработки из-за содержания значительных количества примесей, как окислы железа и алюминия, кремния, магния и других.

При термической обработке низкокачественного фосфоритного сырья в присутствии щелочных натрийсодержащих соединений протекает замещение одной молекулы оксида кальция СаО в молекуле фторапатита Ca5F(PO4)3 или в трикальцийфосфате Са(PO4)3) на Na2O:

Избыток примеси SiO2 фосфорита взаимодействует с CaNaPO4 с образованием различных соединений, например CaO·Na2O·P2O5·SiO2. Данные соединения растворимы в лимонной кислоте и усваиваются растениями.

Предлагаемый способ иллюстрируется примерами 1 и 2. В качестве фосфоритного сырья использован фосфорит Вятско-Камского месторождения.

Пример 1. Смешивают 10 г предварительно измельченного до размера частиц не более 0,2 мм Вятско-Камского фосфорита (P2O5общ=21%, P2O5лим=4%) с смесью, состоящей из 1,2 г карбоната натрия, 3,3 г сульфата натрия и 1 г углерода. В смеси массовое соотношение Na2CO3:Na2SO4 равно 1:2,8, а количество углерода составляет 30% от массы сульфата натрия. С фосфоритом на стадии смешения вводится 2,1 г фосфатов в пересчете на Р2О5, а смесь натрийсодержащих соединений - 2,14 г Na2O. Массовое соотношение Na2O/P2O5 равно 1,02:1. Полученная шихта спекается при 950°C в течение 30 минут, охлаждается и подвергается измельчению. Получают 12,5 г термофосфата, который характеризуется содержанием 19% общих фосфатов в пересчете на P2O5, 17,1% усвояемых фосфатов в лимоннорастворимой форме в пересчете на P2O5. Усвояемые фосфаты (P2O5лим) составляют 90% от Р2О5общ.

Пример 2. Смешивают 10 г измельченного до размера не более 0,2 мм Вятско-Камского фосфорита (Р2О5общ=21%, P2O5лим=4%) с 5,0 г отхода глиноземного производства, состоящего из 21% карбоната натрия и 76% сульфата натрия, 1,9% Al2O3 (остальное - влага) и 1,5 г углерода. В отходе массовое соотношение Na2CO3:Na2SO4 равно 1:3,6, а количество углерода составляет 40% от массы сульфата натрия. С фосфоритом на стадии смешения вводится 2,1 г фосфатов в пересчете на Р2О5, а смесь натрийсодержащих соединений - 2,27 г Na2O. Массовое соотношение Na2O/Р2О5 равно 1,1:1. Полученная шихта спекается при 950°C в течение 30 минут, охлаждается и подвергается измельчению. Получают 12,8 г термофосфата, который характеризуется содержанием 18,9% общих фосфатов в пересчете на Р2О5 (P2O5общ), 18,5% усвояемых фосфатов в лимоннорастворимой форме в пересчете на Р2О5 (P2O5усв). Усвояемые фосфаты составляют 98% от Р2О5общ.

Целесообразность выбранных пределов процесса приведена в таблице 1.

Снижение содержания сульфата натрия в смеси натрийсодержащих солей, чем соотношение Na2CO3:Na2SO4, равное 1:2,5, приводит к некоторому понижению содержания усвояемых фосфатов в целевом продукте (опыт 1, таблица 1). Также увеличение содержания сульфата натрия в смеси натрийсодержащих соединений больше, чем массовое соотношение Na2CO3:Na2SO4, равное 1:4, приводит к снижению перехода фосфатов в усвояемую форму (опыт 4, табл. 1).

Оптимальным является введение в смесь натрийсодержащих соединений углерода в количестве 25-40% от массы сульфата натрия. Данное количество углерода обеспечивает полное протекание реакции замещения. Снижение расхода углерода меньше чем 25% от массы сульфата натрия приводит к уменьшению перехода фосфатов в усвояемую форму (опыт 5). Повышение расхода углерода больше чем 40% от массы сульфата натрия приводит также к снижению содержания усвояемых фосфатов в готовом продукте (опыт 6).

Экспериментально установлено, что эффективный перевод фосфатов фосфоритного сырья в усвояемую форму достигается при расходе смеси карбоната и сульфата натрия (в оптимальном соотношении Na2CO3:Na2SO4, равном 1:2,5-4) в количестве, обеспечивающем массовое соотношение Na2О/P2O5 в пределах 1,0-1,1:1. Снижение расхода смеси натрийсодержащих соединений меньше, чем массовое соотношение Na2O/P2O5, равное 1,0:1, не обеспечивает полноту перевода фосфатов фосфатного сырья в усвояемую форму (опыт 7), а повышение расхода смеси натрийсодержащих соединений выше оптимального приводит перерасходу сырья, а также к снижению концентрации усвояемых фосфатов за счет повышенного присутствия натрийсодержащих солей (опыт 8).

Предлагаемый способ обеспечивает получение термофосфата высокого качества за счет содержания усвояемых фосфатов в лимоннорастворимой форме, а также позволяет расширить реагентную базу производства термофосфатов.

1. Способ получения термофосфатов из измельченного низкокачественного фосфоритного сырья, включающий смешение его с натрийсодержащим соединением с последующим спеканием полученной смеси при 900-1000°С в течение 30 минут, охлаждением и измельчением продукта, отличающийся тем, что в качестве натрийсодержащего соединения берут смесь карбоната и сульфата натрия в массовом соотношении Na2CO3:Na2SO4, равном 1:2,5-4, с введением углерода в количестве 25-40% от массы сульфата натрия, а смесь карбоната и сульфата натрия вводится на смешение в количестве, обеспечивающем массовое соотношение Na2O:Р2О5, равное 1,0-1,1:1.

2. Способ получения термофосфатов по п. 1, отличающийся тем, что в качестве смеси карбоната и сульфата натрия берут отход глиноземного производства, содержащий 21% Na2CO3, 76-78% Na2SO4 и 1-3% Al2O3.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к сельскому хозяйству. Способ получения фосфорно-магниевого удобрения, который включает плавление шихты из природных фосфатов кальция, оливина и доломита, причем в шихту вводят в количестве 2,0-6,0 вес.% водный раствор жидкого стекла с содержанием 23,0-26,0 вес.% свободного коллоидного кремнезема и белит в количестве 1,0-2,0 вес.%, а плавление шихты осуществляют при температуре 1240-1300°С.
Изобретение относится к сельскому хозяйству. .
Изобретение относится к области переработки фосфатного сырья и может быть использовано в технологии минеральных удобрений, кормовых и пищевых фосфатов. .

Изобретение относится к области производства минеральных удобрений и может быть использовано для получения удобрений пролонгированного действия на основе фосфоритной муки.

Изобретение относится к способам получения обесфторенных фосфатов кальция, используемых в качестве носителей высокоусвояемых (цитратно-растворимых) форм фосфора и кальция при производстве кормов для сельскохозяйственных животных и птиц.

Изобретение относится к способам переработки фосфатного сырья на обесфторенные фосфаты, используемые в качестве удобрения и кормового продукта. .
Изобретение относится к производству фосфатных связующих или удобрений и может найти применение как в промышленности строительных материалов при изготовлении огнеупорных бетонов и защитных покрытий, так и в сельском хозяйстве.
Изобретение относится к способам получения обесфторенных фосфатов, используемых в качестве удобрений и кормовых средств. .

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.
Наверх