Способ получения гранулированного суперфосфата

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Способ получения гранулированного суперфосфата включает смешивание фосфатного сырья с фосфорной кислотой, с последующей грануляцией, сушкой и классификацией продукта, при этом перемешивание фосфатного сырья с фосфорной кислотой осуществляют при комнатной температуре в течение 1-3 минут, в присутствии ретура и воды, причем расход фосфорной кислоты в пересчете на 100% Р2O5 поддерживают в пределах (0,17-0,23) тонны на тонну фосфоритной муки, а гранулируют продукт при влажности 10-15%. Изобретение позволяет получить гранулированный суперфосфат стабильный по фракционному составу и качеству с достаточно высокой прочностью гранул. 1 табл., 1 пр.

 

Изобретение относится к химической промышленности, в частности к производству минеральных удобрений, и может быть использовано для получения гранулированного суперфосфата на основе фосфоритной муки, преимущественно молодых месторождений, содержащих повышенную долю усвояемой формы P2O5, например фосфоритной муки Чилисайского или Верхнекамского месторождения.

Как известно, фосфоритная мука, получаемая из месторождений, сложенных из молодых осадочных пород, содержит микрокристаллы карбонатосодержащих минералов группы апатита, например, курскита Ca10[(PO4)5,2(CO3)0,8(OH)0,8]F(OH), фосфатная часть таких минералов способна растворяться в слабых органических кислотах почвы, что позволяет усваивать Р2О5 растениями. Доля усвояемой формы Р2О5 по отношению к общему содержанию Р2О5 превышает 65%. К такому типу сырья относится, например, фосфоритная мука Чилисайского или Верхнекамского месторождений, содержащая не менее 18% Р2О5общ. Массовая доля Р2О5усв. в фосфоритной муке колеблется от 65% до 93,3% Р2О5общ., поэтому использование фосфоритной муки, например: Чилисайского или Верхнекамского месторождений, в качестве одностороннего удобрения достаточно широко практикуется в сельском хозяйстве. С целью более рационального использования фосфоритной муки как удобрения предложены способы ее активизации в ходе изготовления или внесение в почву в смеси с другими видами удобрений. В таком фосфорном удобрении часть Р2О5 находится в быстроусвояемой (водорастворимой) форме. Остальное количество Р2О5 находится в активированной, медленноусвояемой форме. Быстроусвояемая форма P2O5 потребляется растением в начале вегетационного периода, медленноусвояемая форма P2O5 потребляется в середине и конце вегетационного периода, а также в последующие после внесения годы.

Известен способ использования фосфоритной муки в качестве удобрения в смеси с суперфосфатом, что позволяет обеспечивать растения фосфором на начальном этапе их вегетационного развития в легкодоступной водорастворимой форме, а затем подросшие и окрепшие растения начинают извлекать фосфор непосредственно из фосфоритной муки, где Р2О5 находится в менее доступной форме. [Чернавин А.С., Фосфоритная мука и ее применение, М., Сельхозиздат, 1956, с. 138-141].

Недостатком способа является то, что смесь суперфосфата и фосфоритной муки необходимо готовить непосредственно перед внесением ее в почву. Полученное удобрение имеет порошкообразный вид, что затрудняет его внесение одновременно с проведением посева. Практически невозможно такое удобрение вносить в рядки с семенами. Кроме того, используемый простой суперфосфат, содержащий (18-21)% Р2О5общ., имеет до 5% P2O5 в виде свободной фосфорной кислоты. Так как при простом механическом смешивании в полевых условиях фосфоритной муки и суперфосфата получаемое смешанное удобрение сохраняет высокую кислотность, то это ограничивает его применение на некоторых типах почвы.

Известен также способ получения гранулированного фосфорного удобрения, путем разложения фосфоритной муки фосфорной кислотой, гранулирования и сушки пульпы, который происходит в присутствии ретура. В известном способе с целью повышения производительности сушильного оборудования за счет снижения испаряемой влаги и ретурного числа берут фосфоритную муку с тониной помола, соответствующей остатку на сите 0,18 мм, который составляет (6-30)%, и (30-100)% фосфоритной муки разлагают одновременно с сушкой, подавая ее в аппарат типа БГС. (АС СССР №1118625, опубл. в Бюл. №38, 15.10.84 г.).

Недостатком этого способа являются высокие энергетические затраты, так как он характеризуется введением фосфоритной муки в процесс в две стадии, при этом имеет место недостаточно высокое качество продукта из-за того, что способ предусматривает использование богатой фосфоритной муки, содержащей 28% Р2О5 и более, и не учитывает наличие в фосфоритной муке усвояемой формы Р2О5. Кроме того, в ходе полного разложения фосфатного сырья в процесс разложения вовлекается и доступная для растений усвояемая форма Р2О5 фосфата, что требует расхода значительных количеств фосфорной кислоты и снижает экономичность процесса получения удобрения. Типовой продукт, получаемый по данному способу, содержит 38% Р2О5общ., 26% Р2О5усв., 20% Р2О5в.р.. Таким образом, доля усвояемой формы Р2О5усв. от Р2О5общ. составляет 68,4%.

Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому результату является способ получения гранулированного фосфорного удобрения, включающий разложение фосфатного сырья (фосфоритной муки) фосфорной кислотой. Затем пульпу направляют на гранулирование при 25-35% влажности и последующее высушивание продукта в присутствии ретура (АС СССР №857087, опубл. в Бюл №31, 23.08.81 г.).

Однако указанный способ имеет следующие недостатки. При применении концентрированной фосфорной кислоты, содержащей 50% Р2О5, она должна быть предварительно разбавлена водой или абсорбционными растворами до содержания 24-28% P2O5. Затем эта вода удаляется при высушивании продукта, что связано с большими нерациональными энергетическими затратами. Большое ретурное число процесса (отношение массы ретура на стадии гранулирования-сушки к массе высушиваемого продукта), равное 2,0, также ведет к увеличению габаритов установки и снижению производительности сушильного оборудования.

Нами поставлена задача создать энергоэкономичный способ получения гранулированного суперфосфата, который позволит получить стабильный по фракционному составу и качеству продукт с достаточно высокой прочностью гранул, используя при этом преимущественно бедное фосфатное сырье молодых месторождений, содержащих Р2О5общ. не менее 18%, например, фосфоритную муку Чилисайского или Верхнекамского месторождений, и имеющих в своем составе не менее 85% Р2О5 в усвояемой форме.

Поставленная задача достигается тем, что в способе получения гранулированного суперфосфата, включающем смешивание фосфатного сырья с фосфорной кислотой, с последующей грануляцией, сушкой и классификацией продукта, согласно изобретению перемешивание фосфатного сырья с фосфорной кислотой осуществляют при комнатной температуре в течение 1-3 минут, в присутствии ретура и воды, причем расход фосфорной кислоты в пересчете на 100% Р2О5 поддерживают в пределах (0,17-0,23) тонны на тонну фосфоритной муки, а гранулируют продукт при влажности 10-15.

Технический результат заключается в снижении энергозатрат, повышении качества удобрения за счет содержания в усвояемой форме более 90% P2O5 от общего содержания Р2О5. В то же время удобрение имеет низкое содержание свободной кислотности, поэтому не нуждается в дополнительной нейтрализации и повышении прочности гранул. Выход товарной фракции составляет 95-98%. Кроме того, удобрения по предложенному способу могут быть получены не только с использованием упаренной фосфорной кислоты, но и с использованием не упаренной кислоты и их смесей.

Заявляемый способ позволяет вовлекать в производство удобрения более бедное фосфатное сырье молодых месторождений, содержащих Р2О5общ. не менее 18%, например, фосфоритную муку Чилисайского или Верхнекамского месторождений, имеющих в своем составе не менее 85% Р2О5 в усвояемой форме, причем фосфатное сырье вводят в процесс в одну ступень с остальными сырьевыми компонентами, что существенно упрощает аппаратурное оформление технологии, позволяет получать гранулы с повышенной статической прочностью, за счет чего снижается разрушение гранул при сушке удобрения и уменьшается значение ретурного числа, а соответственно снижается масса воды, подлежащая испарению на стадии сушки. Ведение процесса с пониженным содержанием воды на стадии сушки обеспечивает стабильность формирования ретурного продукта и существенное снижение энергозатрат.

Принцип реализации способа заключается в следующих операциях. В смеситель, например лопастного типа, подают фосфатное сырье и остальные сырьевые компоненты, а сам процесс смешения ведут в одну ступень. Фосфорную кислоту в пересчете на 100% P2O5 подают в количестве (0,17-0,23) тонны на тонну фосфоритной муки, одновременно в смеситель вводят ретурный продукт и дополнительную воду до достижения влажности смеси 10-15%. Перемешивание производят (1-3) мин. Специального подогрева сырьевых компонентов не проводят. При смешивании компонентов реализуются основные химические реакции способа. Преимущественно протекает реакция взаимодействия фосфорной кислоты с кальцитом (СаСО3) - основной примесью в фосфоритной муке:

СаСО3+2H3PO4=Са(H2PO4)2+CO2+H2O

В меньшей степени протекают реакции

2*Са10[(PO4)5,2(СО3)0,8(ОН)0,8]F(ОН)+27,6*H3PO4=19*Са(H2PO4)2+1,6*CO2+CaF2+5,2*H2O;

2*Са10[(PO4)5,2(СО3)0,8(ОН)0,8]F(ОН)+8,6*H3PO4==19*CaHPO4+1,6*CO2+CaF2+5,2*H2O. Полной декарбонизации прореагировавшей смеси способ не предусматривает.

Смесь компонентов с влажностью (10-15)%) направляют в гранулятор, например, барабанного типа, а полученные после гранулятора влажные гранулы подают в сушильный барабан простой конструкции, где влажность гранулята снижается до 2% и менее. Высушеный гранулят классифицируют, на грохоте с двумя ситами. Товарные гранулы, преимущественно размером (2-4) мм, выводятся из узла классификации в качестве готового продукта. Крупные гранулы, выделенные на узле классификации, измельчают и подвергают вторичной классификации. Мелкие частицы высушенного материала из узла классификации возвращают в качестве ретурного продукта на стадию смешивания фосфатного сырья, фосфорной кислоты и воды.

Способ позволяет получать гранулированное фосфорсодержащее удобрение, содержащее от 29% до 37% Р2О5общ., причем не менее 90% от Р2О5общ. находится в усвояемой форме, а от 40% до 65% от Р2О5общ. имеет водорастворимую форму. Содержание свободной кислотности продукта в пересчете на Р2О5 не превышает 3%.

При поддержании в ходе реализации способа по заявляемой формуле соотношения расхода фосфорной кислоты в пересчете на 100% Р2О5 на единицу массы фосфоритной муки менее 0,17 получаемая смесь плохо гранулируется. Гранулы в ходе сушки приобретают пониженную статическую прочность, много гранул разрушается, возрастает ретурность способа, для обеспечения процесса грануляции увеличивается потребность в подаче дополнительной воды на стадию смешивания компонентов, а, соответственно, на стадии сушки возрастают затраты на испарение увеличенного количества подаваемой воды. Экономичность способа становится ниже допустимого уровня.

При поддержании в ходе реализации способа по заявляемой формуле соотношения расхода фосфорной кислоты в пересчете на 100% P2O5 на единицу массы фосфоритной муки более 0,23 расход фосфорной кислоты на единицу массы фосфоритной муки неоправданно завышается и проявляется ряд отрицательных технологических эффектов. Получаемая в ходе смешивания всех компонентов смесь обладает повышенной клеющей способностью, поэтому в грануляторе формируются макрогранулы размером до 10 мм и более. Сушка макрогранул затруднительна и, кроме того, возрастает количество гранул, которые на стадии классификации необходимо дробить и возвращать на стадию смешивания исходных сырьевых компонентов в качестве ретурного продукта. Смесь, получаемая при поддержании высокого соотношения расхода фосфорной кислоты в пересчете на 100% Р2О5 на единицу массы фосфоритной муки более 0,23, налипает на рабочей поверхности оборудования и его необходимо периодически останавливать на чистку.

При повышенном расходе фосфорной кислоты, из-за малого времени смешивания компонентов, увеличивается в продукте содержание фосфорной кислоты, которая не успевает вступить в реакцию с частицами фосфоритной муки. В результате этого свободная кислотность готового продукта возрастает и становится недопустимо высокой для данного типа удобрения. Поэтому при реализации заявляемого способа возникает потребность в проведении дополнительного процесса-нейтрализации свободной кислоты. Экономичность способа снижается ниже допустимого уровня.

Примеры реализации способа.

В примерах реализации способа используют фосфоритную муку Верхнекамского месторождения, содержащую Р2О5общ. - 24,5%, Р2О5усв. - 18,5%, CO2 - 7,7%. При просеивании через набор сит остаток частиц фосфоритной муки на сите 0,18 мм составляет 1,37%, остаток на сите 0,063 мм - 21,6%.

В качестве фосфорной кислоты берут упаренную, осветленную экстракционную фосфорную кислоту, полученную из апатитового концентрата Хибинского месторождения с концентрацией 52,8% Р2О5.

ПРИМЕР 1. Принимаем по заявляемой формуле соотношение расхода фосфорной кислоты в пересчете на 100% P2O5 на единицу массы фосфоритной муки, равном 0,2067 т/т. Этому значению соответствует оптимальная область параметров технологии при реализации способа.

Берут 1000 кг фосфоритной муки, характеристики которой приведены выше, и направляют в смеситель. В смеситель подают 206,7 кг Р2О5 в виде раствора фосфорной кислоты с концентрацией 52,8% Р2О5. Расход фосфорной кислоты в пересчете на 100% P2O5 на единицу массы фосфоритной муки по заявляемой формуле выдерживают при значении 0,2067. Одновременно в смеситель подают 120 кг дополнительной воды и 750 кг ретурного продукта со стадии классификации. Подогрева сырьевых компонентов не ведут.

При смешивании компонентов получают массу с влажностью 14,9%. Влажную смесь направляют в барабанный гранулятор и гранулируют. На выходе из гранулятора получают гранулы размером до 8 мм, преимущественно размером от 2 мм до 4 мм. Гранулы направляют для сушки в сушильный барабан. Сушку ведут противотоком смеси воздуха и продуктов сжигания газообразного топлива. Температуру сушильных газов на входе в сушильный барабан держат не более 450°С, на выходе от 85°С до 105°С. В процессе сушки удаляют 237,4 кг свободной воды. Температуру высушенного продукта на выходе из сушильного барабана поддерживают в пределах (80-95)°С. Высушенные гранулы, имеющие влажность 2%, направляют на стадию классификации. Классификацию ведут на двухситовом грохоте инерционного типа с отбором товарной фракции гранул с размером от 2 мм до 4 мм.

Гранулы размером крупнее 4 мм направляют на дробление, а затем на повторную классификацию. Мелкие частицы высушенного продукта, выделенные на грохоте, в количестве 750 кг выводят со стадии классификации и направляют в качестве ретурного продукта на смешивание с фосфоритной мукой, фосфорной кислотой и водой.

На склад готовой продукции со стадии классификации направляют 1254,74 кг готового фосфатного удобрения, содержащего: Р2О5общ. - 36%, Р2О5усв. - 33,3%, Р2О5в.р. - 19,9%, Р2О5своб. - 1,1%, H2O - 2%. Таким образом, в полученном удобрении массовая доля усвояемой формы Р2О5усв. по отношению к общему содержанию Р2О5обш. составляет 92,5%, а доля водорастворимой формы Р2О5в.р. - 19,9%.

В примере реализации способа-прототипа в оптимальных условиях при получении 1 т продукта при сушке необходимо удалять 237,4 кг воды.

В нижеприведенной таблице в обобщенном виде приведены результаты реализации способа во всем интервале заявляемых параметров.

Как видно из приведенных примеров, способ в пределах заявляемых параметров позволяет эффективно использовать фосфоритную муку Чилисайского или Верхнекамского месторождений, имеющего высокую долю Р2О5 в усвояемой форме, для получения фосфорсодержащего удобрения с содержанием Р2О5усв. более 90% от общего содержания Р2О5, причем более 50% Р2О5общ. находится в водорастворимой форме. По сравнению со способом-прототипом все сырьевые компоненты смешивают в одну ступень, поэтому аппаратурное оформление для технологии реализации заявляемого способа упрощено, что позволяет снизить ретурность производства и уменьшить количество воды, которое необходимо удалять на стадии сушки.

Использование предлагаемого способа существенно снижает энергозатраты и позволит получить гранулированный суперфосфат, стабильный по фракционному составу и качеству с достаточно высокой прочностью гранул, используя при этом преимущественно бедное фосфатное сырье молодых месторождений.

Способ получения гранулированного суперфосфата, включающий смешивание фосфатного сырья с фосфорной кислотой, с последующей грануляцией, сушкой и классификацией продукта, отличающийся тем, что перемешивание фосфатного сырья с фосфорной кислотой осуществляют при комнатной температуре в течение 1-3 минут, в присутствии ретура и воды, причем расход фосфорной кислоты в пересчете на 100% Р2O5 поддерживают в пределах (0,17-0,23) тонны на тонну фосфоритной муки, а гранулируют продукт при влажности 10-15%.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Способ получения комплексного удобрения включает разложение сырья - размолотого мела или известняка неупаренной фосфорной кислотой, содержащей 22-32% общего Р2О5, сушку полученной смеси вместе с ретурным сухим продуктом и рассев, причем в полученную смесь добавляют отмытую холодной водой от хлористого натрия полигалитовую руду фракции менее 2 мм, смесь гомогенизируют, раствор, полученный от промывки полигалитовой руды, упаривают с выделением хлористого натрия, а полученные при охлаждении раствора сульфатнокалийномагниевые соли подают на гомогенизацию смеси перед сушкой.

Изобретения относятся к удобрениям. Способ получения композиции полифосфата металла микроэлемента.
Изобретение относится к сельскому хозяйству. Способ получения сложного удобрения включает смешение фосфорной кислоты с карбамидом, нейтрализацию фосфатно-карбамидного раствора аммиаком с получением пульпы и последующую грануляцию и сушку готового продукта при температуре не выше 85°C, причем перед нейтрализацией в фосфатно-карбамидный раствор вводят MgO-содержащее соединение в соотношении MgO:P2O5=(0,02÷0,1):1.

Изобретение относится к химической промышленности, а именно к переработке фосфогипса. .
Изобретение относится к способам переработки отходов производства фосфорной кислоты и фосфорсодержащих минеральных удобрений на гранулированные удобрения. .
Изобретение относится к способу получения аммофоса. .
Изобретение относится к способу получения минеральных удобрений, содержащих фосфор, азот, серу. .

Изобретение относится к производству минеральных удобрений для сельского хозяйства , Целью изобретения является регулирование содержания усвояемых форм PaOs в продукте при снижении нормы расхода фосфорной кислоты.

Изобретение относится к способу • переработки отходов фосфорного производства, содержащих фосфаты калия, и может быть использовано для полученияминеральных водорастворимых концентрированных фосфорно-калийных удобрений.

Изобретение относится к способам переработки отходов химических производств ,в частности, к утилизации водной суспензии коттрельной пыли на удобрения, содержащие фосфор и калий.
Изобретение относится к сельскому хозяйству. .
Изобретение относится к способу получения сложных гранулированных удобрений на основе аммиачной селитры и фосфорсодержащего компонента. .
Изобретение относится к химической промышленности, в частности к производству удобрений. .
Изобретение относится к сельскому хозяйству. .

Изобретение относится к фосфорному удобрению длительного действия, содержащему источник фосфора и источник железа. .

Изобретение относится к технологии электрохимических производств, а именно к устройствам для электролиза воды. .
Изобретение относится к области производства минеральных удобрений, обогащенных микроэлементами, в частности цинком, обеспечивающих повышенную стойкость растений к окружающей среде.
Изобретение относится к способу получения гранулированного простого суперфосфата из апатита, широко используемого в качестве минерального удобрения. .

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к препаратам для повышения урожая и качества овощных культур во время вегетации. .
Наверх