Спосіб двостадійної переробки фосфогіпсу в комплексне добриво з використанням карбонату амонію та екстракційної фосфатної кислоти

Реферат: Спосіб двостадійної переробки фосфогіпсу в комплексне добриво з використанням карбонату амонію та екстракційної фосфатної кислоти у дві стадії включає обробку фосфогіпсу розчином карбонату амонію на першій стадії та обробку отриманої суспензії некондиційною екстракційною фосфатною кислотою на другій стадії, сушіння готового продукту при температурі 120 °C. Першу стадію конверсії проводять без фільтрації, при цьому нагрівання на обох стадіях проводять при температурі 50 °C. UA 101428 U (12) UA 101428 U UA 101428 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до техніки переробки фосфогіпсу, який утворюється в якості відходу при виробництві екстракційної фосфатної кислоти, на комплексне NPCaS-добриво. Відомий спосіб переробки фосфогіпсу [1], що включає переробку фосфогіпсу в мінеральне добриво за допомогою обробки фосфогіпсу карбонатом амонію. Після конверсії пульпу розділяють фільтруванням, випаровують розчин в енерговитратному режимі з отриманням кристалічного сульфату амонію. Карбонатний осад (фосфокрейду) використовують як основу для отримання аміачних добрив. Спосіб дозволяє здійснювати повну переробку фосфогіпсу з отриманням корисних продуктів - мінерального добрива та карбонатного розчину фосфокрейди - та без утворення нових твердих залишків. Недоліками способу є задіяння стадій фільтрування, яка займає багато часу та енерговитратні операції висушування осаду фосфокрейди і випаровування розчину сульфату амонію. Найближчим аналогом корисної моделі є спосіб переробки фосфогіпсу в комплексне добриво з використанням напівпродукту виробництва екстракційної фосфатної кислоти [2], в якому до вихідного фосфогіпсу додають фосфатний розчин, фільтрують і сушать готовий продукт, причому процес проводять в дві стадії: на першій стадії попередньо проводять обробку прожареного фосфогіпсу лужним карбонатвмісним реагентом до рН 9-10, на другій стадії отриману крейдяну пульпу змішують із напівпродуктом виробництва екстракційної фосфорної кислоти до рН 5,4-6. Процес переходу гіпсу в менш розчинну сіль - карбонат кальцію - перебігає значно швидше, ніж розчинення малорозчинного гіпсу в лужному середовищі, а осадження на другій стадії дикальцийфосфату з фосфатних розчинів крейдою в слабкокислому середовищі проходить з досить великою швидкістю. В основу корисної моделі поставлено задачу удосконалення способу шляхом спрощення процесу утилізаційної переробки фосфогіпсу з подальшим одержанням комплексного мінерального добрива. Поставлена задача вирішується тим, що в способі двостадійної переробки фосфогіпсу в комплексне добриво з використанням карбонату амонію та екстракційної фосфатної кислоти, переробку фосфогіпсу в комплексне добриво здійснюють у дві стадії, що включають обробку фосфогіпсу розчином карбонату амонію на першій стадії та обробку отриманої суспензії 40 % некондиційною екстракційною фосфатною кислотою на другій стадії; сушіння готового продукту при температурі 120 °C. Новим є те, що першу стадію конверсії проводять без фільтрації, при цьому нагрівання на обох стадіях проводять до температури 50 °C. Спосіб здійснюється наступним чином. Спочатку відбувається обробка фосфогіпсу в "м'яких" умовах (температура 323 К) розчином карбонату амонію за рН 6-9 з утворенням суспензії карбонату кальцію в розчині сульфату амонію на першій стадії; процес проводять без фільтрування і при нагріванні до 50 °C. На другій стадії отриману крейдяну пульпу змішують з розведеною фосфатною кислотою до рН 5-6. В якості фосфатної кислоти використовують некондиційну екстракційну фосфатну кислоту (ЕФК) або слабкі розчини ЕФК як продукт другої-третьої стадії промивання осаду фосфогіпсу у виробництві ЕФК з фосфоритної сировини. Сушіння одержаної на другій стадії густої пульпи проводять за помірної температури (393 К) викидними топковими газами в апаратах інтенсивного нагріву типу "киплячий шар" з одержанням сухого гранульованого продукту. В підсумку забезпечується зниження енергетичних витрат, витрат на реактанти і, як наслідок, здешевлення процесу повної переробки фосфогіпсу без утворення твердих залишків і з одержанням комплексного багатокомпонентного мінерального добрива. Процес перебігає за таких реакцій: CaSO42H2O + (NH4)2CO3 = СаСО3 + (NH4)2SO4+2H2O, (1) СаСО3 + Н3РО4 = СаНРО4 + Н2О+ СО2. (2) Процес переходу фосфогіпсу в менш розчинну сіль - карбонат кальцію - перебігає значно швидше, ніж розчинення малорозчинного фосфогіпсу в лужному середовищі, а осадження на другій стадії дикальційфосфату з фосфатних розчинів крейдою в слабкокислому середовищі проходить з великою швидкістю. Готовий продукт містить сульфат амонію і дикальційфосфат (4-5 % N; 33-36 % Р2О5). Відношення в отриманому добриві P2O5засвоєного:P2O5заг дорівнює 93-95 %. Витримка вказаної кислотності реакційних пульп обумовлюється тим, що зменшення рН на першій стадії процесу нижче 6 призведе до уповільнення процесу конверсії гіпсу в карбонат кальцію; збільшення рН вище 10 недоцільно у зв'язку з необхідністю введення лужних реагентів. Зниження рН нижче 5 на другій стадії процесу призведе до зменшення швидкості 1 UA 101428 U 5 10 15 процесу осадження дикальційфосфату, підвищення рН вище 6 призведе до утворення більш лужних солей фосфату кальцію (з низьким засвоєнням фосфатів при кормовому і добривному використанні). Таким чином, запропонований спосіб переробки фосфогіпсу дозволяє отримати комплексне NPCaS мінеральне добриво за безвідходною екологічно чистою технологією. Джерела інформації: 1. Спосіб переробки фосфогіпсу / Патент України 37134 на корисну модель МПК C01F 17/00 (2008) / Мараховська Олександра Юріївна, Якимович Лілія Миколаївна, Горбель Віталій Олександрович, UA, Акуленко Віталій Лук'янович; заявник і патентовласник Шосткинський інститут Сумського державного університету. - u200715050 заявл. 29.12.2007; опубл. 25.11.2008; Бюл. № 22. - 5 с. 2. Спосіб переробки фосфогіпсу в комплексне добриво з використанням напівпродукту виробництва екстракційної фосфатної кислоти [Текст]: Патент України № 93253 на корисну модель: МПК (2014.01) C01B 25/32 (2006.01) С05В 3/00/ Астрелін І.М., Кримець Г.В., Федоров О.С., Молюга А.І.; заявник і патентовласник НТУУ "КПІ". - u201403637 заявл. 08.04.2014; опубл. 25.09.2014; Бюл. № 10. - 5 с. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 25 Спосіб двостадійної переробки фосфогіпсу в комплексне добриво з використанням карбонату амонію та екстракційної фосфатної кислоти у дві стадії, що включає обробку фосфогіпсу розчином карбонату амонію на першій стадії та обробку отриманої суспензії 40 % некондиційною екстракційною фосфатною кислотою на другій стадії, сушіння готового продукту при температурі 120 °C, який відрізняється тим, що першу стадію конверсії проводять без фільтрації, при цьому нагрівання на обох стадіях проводять при температурі 50 °C. Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2