Способ получения фосфорного удобрения длительного действия

 

и Ленинградский технологический институт им. Ленсо (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФОСФОРНОГО УДОБРЕНИЯ

ДЛИТЕЛЬНОГО ДЕЙСТВИЯ

Изобретение относится к технологии минеральных удобрений, а именно к получению активированного.фосфорита, который является эффективным фосфорным удобрением длительного действия, Известен способ получения фосфорного удобрения длительного действия, заключающийся в том, что фосфорит, прошедший дробление, флотацию, сгущение и фильтрацию, сушат, обрабатывают фосфорной кислотой при соотношении Р О кислоты к Р О фосфорита

0 25-2, полученную активированную массу гранулируют и вновь сушат. Концентрация фосфорной кислоты составляет 34-52% Р О Г1 .

Этот способ имеет следующие недостатки: низкое содержание усвояемого фосфора в удобрении (при соотношении Р О кислоты к Р О> фосфорита

0,5 удобрение содержит лишь 16,6%

Р О в цитратнорастворимой форме), что снижает усвояемость удобрений в начале вегетационного периода; процесс активации осуществляется в густой вязкой массе при плохом перемешивании фосфорита с кислотой, что приводит к неравномерной активации фосфорита и снижает его усвояемость растением в середине и в конце вегетационного :периода; малая прочность (10 «

15 кг/см ) гранул вследствие протекания процесса кристаллизации до стадии гранулирования.

Наиболее близок к предлагаемому способ получения фосфорного удобрения длительного действия, в котором после размола фосфатного сырья, его анионной флотации, сгущения фосфоритной суспензии, фильтрации фосфоритный концентрат, содержащий 17-20% воды, обрабатывают фосфорной кислотой при

Т:Ж 1:0,7 — 1,25, при ее концепт

20 рации в жидкой фазе пульпы 20-26%

P О и температуре 18-30 С с после» о дующим гранулированием и сушкой цро l дукта (23, 893 976

35

Недостатком этого способа являются недостаточно высокое содержание усвояемого фосфора (Р ОЗЛИВ = 16 5 . 22,5%) и большой расход фосфорной кислоты (на 1 т Ро О. фосфоритного концентрата расходуется 0,5-1 т Р О фосфорной кислоты), Бель изобретения - увеличение содержания усвояемого Pg О в удобрении и уменьшение расхода фосфорной 10 кислоты, Поставленная цель достигается тем, что в известном способе получения удобрений длительного действия, включающем размол. фосфатного сырья, его анионную флотацию, сгущение суспензии, обработку фосфорной кислотой фосфоритного концентрата, грануляцию и сушку готового продукта, сгущенную суспензию предварительно обрабатывают серной кислотой при 30-80 С, Т: Ж = 1: 2 - 3 при рН = 2,5-4, образовавшийся гипс отделяют флотацией катионоактивными собирателями типа высокомолекулярных первичных и третичных аминов с длиной цепи С qg Ñ при рН 7 8, а обработку фосфоритного концентрата фосфорной кислотой ведут при Т:Ж = 1:0,5 -, 1 и концентрации фосфорной кислоты в жидкой фазе 5,9 — 14,5% Р О5.

Зо

Количество усвояемой формы Р О в готовом продукте увеличивается до

24-28% эа счет предварительной частичной активации фосфорита серной кислотой, удаления .балластного гипса катионной флотацией собирателями типа высокомолекулярных первичных и третичных аминов с длиной цепи С «С ц и последующей доактивации фосфорной кислотой, а расход дорогостоящей фос» форной кислоты уменьшается с {0,5-1 до 0 25 т РОО фосфорной кислоты на

1 т Pg O фосфоритного концентрата).

Исследованиями, проведенными в лабораторных условиях, показано, что при проведении процесса обработки сгущенной суспензии серной кислотой при рН 2,54 происходит одновременное разложение карбонатов и фосфатов по реакции

3 СаСО: М СО + 7CagF(PO4)g+ (+ 2OH В О 18CaHPO + ЗМ НРО. +

+ 2OCaS O + 6СО + 7HF с образованием усвояемых форм Р О .

Процесс протекает при 3080 С, о

Т:Ж 1; 2 - 3 при рН 2,5-4 в течение 30-40 мин, Разрушение карбонатов и образование кристаллов гипса позволяет селективно провести процесс вторичной (катионной) флотации с отделением гипса и нерастворимого;,остатка. Процесс протекает при рН 7-8 с применением катионоактивных собирателей типа высокомолекулярных первичных и третичных аминов с длиной цепи С1 -С Е. При этом получается концентрат, содержащий 30-35% P KO5 о5 и 14-18% Р О (в пересчете на сухой продукт) ° КЬ

После отделения жидкой фазы в гидроциклоне концентрат направляется на домол, куда подается 60-80 кг РОО фосфорной кислоты íà l т концентрата (O,18 - 0,25 т Р О кислоты на 1 т

РОO фосфоритного концентрата), содержание РОО5-в жидкой фазе пульпы составляет 5,0 - 14,5%.

При нагреве (сушке) протекает реакция с образованием водорастворимой формы PgOy

CagF (РО4) + 7 HyPOg = (2)

= 5Са(Н РО ) + HF

Состав готового продукта, %:

1 0 0 435-40 Р О5 С&24-28;

Р О ВОАТ-12, Б табл, 1 приводится сопоставитель.ный анализ предлагаемого и известного способ ов.

Имеется

Имеется

Отсутс твуе т

1. Размол фосфатного сырья

2. Анионная флотап;ия

3. Сгущение фосфоритной суспензии

4. Обработка серной кислотой: Температура, С рН

Имеется

Имеется

Имеется

Имеется

30-80

2,5-4

893976

; Продолжение табл. 1

3 0

1:2 3

5-10

0в 15- 0123

Катионная флота ция: рН

Время, мин

Выход Р О в концентрат, %

Отсутствует

30 35

14-18

1: 0,7 — 1,25

1:0,5- 1

5 9-14,5

20 26

О, 5-1

О, 18-0,25. 35-40

16,5-22,5

35-40

24-28

Процессы н их характеристика

Время, мин

Т:Ж

Концентрация серной кислоты, масс. %

Количество серной кислоты, т/на т концентрата

Состав фосфорнтного: концентрата:

РВОТ оТц

Гусь

Обработка фосфоритного

;концентрата фосфорной кислотой на стадии домола, Т:Ж

Концентрация фосфорной кислоты в жидкой фазе пульпы, % Р О у

Показатели процесса:

Количество фосфорной кислоты (т РлОуна 1 т

Р О фосфоритного кон- ° центра та ) Анализ готового продукта: gOS овщ

Р О.5 щ

Из табл. 1 видно, что предлагаемый способ позволяет получать продукт, содержащий 24-28% Р О „„при сокращении затрат фосфорной кйслоты в 34 раза.

Пример 1. 100 кг фосфатного сырья с содержанием Р О 6,7% размалывают последовательно в молотковых дробилках и затем в шаровых меж ницах, Размолотый материал подвергают анионной флотации с применением талового масла и керосина в качестве флотореагентов, После этого флотоконцентрат в виде суспензии направляют в гидроциклон, где суспензия сгущается до содержания твердой фазы 65%.

Количество концентрата в пересчете на сухой продукт 25 кг при содержании Р О 20%. Сгущенная суспензия в количестве 41,6 кг направляется в реактор для обработки серной кислотой, подаваемой вместе с оборотной водой.

Обработка ведется при 30 С, Т:Ж 1:3, в течение 30 мин при рН 2,5.

Количество серной кислоты 3,75 кг мнг, концентрация серной кислоты в жидкой фазе пульпы 5%. Затем суспензия в количестве 105 кг поступает в гидроциклон (или классификатор), где сгущается до содержания твердого 65%, а жидкая .5О фаза возвращается в реактор для обработки серной кислотой в качестве оборотной. Сгущенная пульпа в количестве

46,5 кг направляется на катионную фпотацию, где отделяется гипс. Процесс протекает при рН 7, Т:?K 1:2 иис5S пользовании в качестве флотореагента

АНП (смесь высокомолекулярных первич ных и третичных аминов с длиной цепи

С -C„s}. При этом образуется фос3976 8

7 89 форитный концентрат, содержащий 30%

Р О50бц т 14% Р О, в количестве

20 кг (в пересчете на сухое вещество).

flocne сгущения в гидроциклоне до содержания, твердого 65% продукт по-, ступает на домол,,куда подается 1,26 кг

Р О5. фосфорной кислоты (в виде 28 -ной экстракционной кислоты), что составляет

0,18 т Р О на 1 т РОО - фосфоритного концентрата. Смешение протекает при

Т:Ж 1: 1. Концентрация Р О в жидкой фазе 5,9%. Полученную фосфатную пульпу подают в аппарат БГС на сушку и грануляцию или, пропустив через шнекгранулятор,. в сушильный барабан, Образуется 21,3 кг гранулированного активированного фосфорита следующего состава, %: Р О 35; Р О „24.

П р и.м е р 2. 100 кг сырья состава, указанного выше, проходит стадию подготовки, как указано в примере 1, Количество анионного концентрата в пересчете на сухой продукт составляет

25 кг при содержании в нем 27% Р О5.

Сгущенная суспензия в количестве 41,6 кг направляется в реактор для обработки серной кислотой. Обработка ведется при 60 С, Т: Ж = 1: 2,5 в течение 35 мин при рН 3,2, Количество серной кислоты составляет 4,75 кг мнг, концентра« пия серной кислоты в жидкой фазе 6,3%, После сгущения суспензия направляется на катионную флотацию для отделения гипса. Процесс протекает при рН 7,5, Т;Ж = 1: 2, в качестве катионоактивного собирателя используют смесь высокомолекулярных первичных и третичных аминов с длиной цепи С1 -С,1р.

При этом образуется фосфоритный концентрат, содержащий 32% Р О5 0, . и 16% Р О, в количестве 20 кг.

После сгущенйя продукт поступает на домол, куда подается 1,44 кг Р О а; фосфорной кислоты, что составляет

0,2 15 т Р0 О к на 1 т Р0 Ос- фосфорит5

25 зо

40 ного концентрата. Смешение протекает при Т:Ж = 1: 0,75, концентрация Р О в жидкой фазе лульпы 8,4%, Образуе ся 2 1, 5 кг гранулированного активиро ванного фосфорита следующего состава, %:

Р О F 37, Pros 26.

Г1 р и м е р 3. 100 кг сырья укаэанного выше состава проходит стадию подготовки, как указано в примере 1. Количество анионного концентрата в пересчете на сухой продукт составляет 25 кг при содержании в нем Р О 25%. Сгущенная суспензия в количестве 41,6 кг направляется в реактор для обработки серной кислотой. Обработка ведется при 80оС, Т .Ж * 1:2 в течение 40 мин, рН 4, Количество серной кислоты составляет 5,75 кг мнг, концентрация серной кислоты в жидкой фазе 10%. После сгу щения суспензия направляется на катионную флотацию, где отделяется гипс, Процесс флотации протекает при рН 8, Т: Ж = 1:2, в качестве флотореагента используют смесь высокомолекулярных первичных и третичных аминов с длиной цепи C < -С я. При этом образуется фосфоритный концентрат, содержащий 35% Р О о5 и 18% Р О в количестве 20 кг,после сгущеййя продукт поступает на домол, куда подается 1,8 кг Р 0О фосфорной кислоты, что составляет 0,25 т Р О фосфоритного концентрата .Смешение протекает при Т:Ж = 1: 0,5, концентрация Р11 О -в жидкой фазе пульпы составляет 14,5%. При этом образуется 21,7 кг гранулированного активированного фосфо, рита следующего состава,%: P g 40%, Рас св 28

В табл, 2 приводятся примеры ведения процесса получения активированного фосфорита в заявляемых пределах (при меры 1-3) и при значениях технологических параметров, выходящих эа нижний и верхний пределы.,18

О, 125

0,25

4,0

1:2

20

3,0

33

17,0

1: 2,5 3,.2

1:3,5 2,0

1:1,5 4,5

7,5 1: 0,75

8рО 1: Ое5

6,0 1:1,5

90 1:03

8,4

14,5

0,15

0,90

89

Как видно из табл. 2, ведение процесса при более низких пределах, чем заявляемые, приводит к ухудшению качества продукта за счет того, что более низкая чем 30 С температура приводит к замедлению процесса разложения фосфата, снижение рН ниже 2,5 не дает возможностц осадить:фосфаты в виде цитратнорастворимых соединений, что затрудняет последующую катионную флотацию в связи с пониженным значением рН, Увеличение количества жидкой фазы более 3 (Т: Ж = 1:3,5) нецелесообразно в связи с тем, что это приведет к увеличению pBBKQHoHHbIx объемов, Уменьшение Т: Ж при фосфорнокислотной обработке приводит к избыточному расходу энергии при сушке концентрата.

Появление более разбавленных по Р О растворов не позволяет поднять РпО до 24% в связи с относительным умень-. шением расхода фосфорной кислоты.

Ведение процесса при более высоких значениях параметров, чем заявляемые, также приводит к снижению качества удобрения и увеличению энергетических затрат, так как увеличение температуры выше 80 С приводит к резкому уве личению давления пара над суснензией, увеличение отношения Т;Ж выше 1: 2 затрудняет транспортировку пульпы. Увеличение рН более 4 приводит к уменьшению степени разложения фосфата и, соот ветственно, к снижению РоОс; с в продукте. Интервал рН 7-8 катионной флотации является оптимальным, так как в этом интервале рН флотореагенты, применяемые в процессе (высокомолекулярные первичные и третичные амины с длиной цепи С <у -С ), обладают наибольшей селективностью. УвеличеI ние, равно как и уменьшение рН, приводит к потерям Р Ок и снижению качества продукта. Увеличение Т:Ж бо3976 10 лее 0,7 при смещении с форфорной кислотой ухудшает условия домола и сни жает подвижность пульпы. Увеличение концентрации фосфорной кислоты выше

5 14,5% Р О приводит к йерерасходу дорогостоящей фосфорной кислоты при одновременном получении продукта с более низкими показателями в связи с ухудшением качества концентрата, при» щ шедшего на домол, и условий. смешения.

Формула изобретения

Способ получения фосфорного удобрения длительного действия, включающий размол фосфатного сырья, анионную флотацию, сгущение суспензии, обработку фосфорной кислотой фосфоритного концентрата ., грануляцию и сушку готового продукта, о т л и ч а ю ш и йс я тем, что, с целью увеличения содержания усвояемого Р О в удобрении и уменьшения расхода, фосфорной кислоты, сгущенную суспензию предварительно обрабатывают серной кислотой при температуре 30-80 С, Т: Ж = 1: 2 - 3 до рН 2, 5-4, образовавшийся гипс от деляют флотацией катионоактивным собирателем — смесью высокомолекулярных первичных и третичных аминов с длиной цепи С -С.щ при рН 7-8, а обработку фосфоритного концентрата фосфорной кислотой ведут при Т:Ж 1: 0,51 и концентрации фосфорной кислоты в жидкой фазе 5,9-14,5% Р О .

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Кулюкин А П, Петербургский А. В., Самоснова Н, E., Вода П. В. Известия

×Õ:ÕÀ, 1976, N 5, с. 83-93, 2. Авторское свидетельство СССР по заявке %2752404, кл. С 05 В 11/02, 11 ° 10,79 (прототип).

Составитель Т. Докшина

Редактор А, Маковская Техред А. Савка Корректор С, Шекмар

Заказ 1 13 91/42 Тираж 448 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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