Спосіб одержання кормового фосфату кальцію

1. Способ получения кормового фосфата кальция, включающий обработку фосфатного сырья фосфорной кислотой, обесфторивание полученной массы и высушивание готового продукта, отличающийся тем, что обработку фосфатного сырья фосфорной кислотой проводят в две стадии, причем на первой стадии вводят 13-21%, на второй стадии 79-87% фосфорной кислоты от стехиометрического количества, обеспечивающего массовое соотношение кальция и фосфора в кормовом фосфате кальция 0,80:1,15. 2 Способ по п 1, отличающийся тем, что реакционную массу после первой стадии дозировки фосфорной кислоты термооб-рабатывают при температуре 950-1150°С. Изобретение относится к технологии производства фосфатов кальция, используемых в качестве минеральной добавки в корма для сельскохозяйственных животных. Известен способ получения коркового фосфата кальция (преципитата) путем смешения термической фосфорной кислоты, нагретой до 80°С с сухим, тонко измельченным мелом в течение 3 мин. в горизонтальном двухвальном смесителе, и завершения реакции в течение 90 мин во вращающемся барабане, полученный преципитёт подают в сушильный барабан, где он высушивается до 1,5-2,5% Н2О. Указанный способ не позволяет получить кормовой фосфат с низким удельным расходом термической фосфорной кислоты на 1 т Р2О5 в готовом продукте и низкой себестоимостью процесса из-за применения дорогостоящей термической фосфорной кислоты. Расходная норма фосфорной кислоты на 1 т Р2О5 готового продукта составляет 1,078 т. Известен также способ получения кормового фосфата кальция путем обработки обесфторенной экстракционной фосфорной кислоты суспензией измельченного известняка в две стадии. На первой расходуется 70-75% известняка от теоретически необходимого количества и осаждается около 2/3 пятиокиси фосфора и основное количество примесей фтора, редких земель, железа, алюминия, сульфатов. Филь трат, отделенный от осадкаудобрительного преципитата, поступает на 2-ю стадию, где он обрабатывается остальным количеством известняка с получением кормового преципитата. После высушивания преципитат содержит 0,2% и менее фтора. Указанный способ не позволяет получить высокий выход товарного продукта, так как основное количество РгОв переходит в осадок при первичной обработке экстракционной фосфорной кислоты известняком и может быть реализовано в виде удобрительного фосфата кальция. Известен также способ получения кормового фосфата кальция, заключающийся в обработке смеси апатитового концентрата с небольшим ко личеством фосфоритной муки раствором упарен ной экстракционной фосфорной кислоты (52,9% РгОб, 0,56% F), взятый с 10%-ным избытком от стехиометрического количества с последующим камерным складским вызреваниемобесфториванием массы до 7 суток для достижения степени обесфторивания 85-87% и высушиванием продукта при температуре 150-250°С [1]. Указанный способ не позволяет получать продукт без длительного складского вызреванияобесфторивания массы, что приводит к неорганизованным выбросам фтористых соединений и к загрязнению окружающей среды Кроме того, данный способ предусматривает сравнительно высокие удельные нормы расхода фосфорной кислоты СМ О СО 00 00 см О) 28008 на 1 т Р2О5 готового продукта (0,902 т 100% Р2О5 фосфорной кислоты) Данный способ является наиболее близким по технической сущности и выбран в качестве прототипа В основу изобретения поставлена задача усовершенствования процесса получения кормового фосфата кальция путем интенсификации стадии обесфторивания за счетдвухстадийной обработки смеси апатитового концентрата с небольшим количеством фосфоритной муки раствором упаренной экстракционной фосфорной кислоты и высокотемпературного обесфторивания шихты после первой стадии, что позволит исключить стадию складского дозревания реакционной массы в течение 7 суток, повысить степень обесфторивания и снизить удельный расход фосфорной кислоты на 1 т Р2О5 кормового фосфата кальция до 0,5160 640 т Р2О5 Поставленная задача достигается тем, что в способе получения кормового фосфата кальция, включающем обработку смеси апатитового концентрата с небольшим количеством фосфоритной муки растворов экстракционной фосфорной кислоты, нагретой до 70-90°С, взятым с 10%-ным избытком от стехиометрического количества с последующим камерным и складским вызреванием массы до 7 суток и высушиванием продукта при температуре 150-250°С, согласно изобретению обработку фосфатного сырья проводят в две стадии, на первой стадии вводят 13-21%, на второй стадии 79-87% упаренной экстракционной фосфорной кислотыот стехиометрически необходимого количества, обеспечивающего массовое соотношение Са Р=0,80-1,15 в кормовом фосфате кальция, а реакционную массу, полученную на первой стадии термообрабатывают при температуре 950-1150°С Двухстадийная обработка фосфатного сырья фосфорной кислотой с термообработкой реакционной массы после первой стадии позволяет значительно сократить удельный расход фосфорной кислоты на 1 т Р2О5 кормового фосфата кальция, исключить стадию складского дозревания и неорганизованные выбросы фтористых соединений в окружающую среду На первой стадии фосфатное сырье обрабатывают упаренной экстракционной фосфорной кислотой в количестве 13-21% от общей массы, обеспечивающей соотношение Са Р=0,8-1,15 в готовом продукте, а реакционную смесь после тщательного перемешивания термообрабатывают при температуре 950-1150°С Процесс взаимодействия фосфатного сырья с фосфорной кислотой и обесфториванием реакционной массы при 950-1150°С может быть представлен суммарной реакцией 950-1150°С 6Ca5(PO4)3F+2H3PCV 10Ca3(PO4)2+6HF Заданные нормы дозирования фосфорной кислоты на первой стадии 13-21% от заданного стехиометрического количества (для поддержания соотношения Са Р=0,8-1,15 в готовом продукте) обеспечивают высокую степень обесфторивания реакционной массы в интервале температур 950 1150°С на уровне 93-97%, что в конечном итоге позволяет получить кормовой фосфат кальция с содержанием фтора не более 0,2% (требования ГОСТ 23999-80 "Кальция фосфат кормовой") Снижение нормы дозирования фосфорной кислоты на первой стадии ниже 13% и температуры термообработки менее 950°С приводит к неполноте разложения фосфатного сырья, за счет чего снижается степень обесфторивания При дозировке фосфорной кислоты на 1-й стадии выше 21% от стехиометрически необходимого количества и температуры обработки более 1150°С наблюдается деформация и плавление реакционной смеси, за счет чего снижается скорость диффузионных процессов выделения в газовую фазу фтористых соединений, что в конечном итоге также снижает степень обесфторивания На первой стадии процесса образуется кальцинат-трикальций фосфат с массовым соотношением Са Р=1,75-1,8 На второй стадии в кальцинат вводят вторую порцию фосфорной кислоты в количестве 79-87% от стехиометрически необходимого для обеспечения в готовом продукте массового соотношения Са Р=0,8-1,15 Такое соотношение кальция к фосфору является критерием универсальности кормового фосфата кальция, так как оно близко к соотношению этих элементов в костях животных Уменьшение дозы фосфорной кислоты на второй стадии ниже 79% от стехиометрически необходимого приводит к автоматическому увеличению дозы фосфорной кислоты на первой стадии более 21%, что снижает степень обесфторивания Увеличение дозы фосфорной кислоты более 87% от стехиометрически необходимого приводит к автоматическому снижению дозы фосфорной кислоты на первой стадии менее 13%, что также снижает степень обесфторивания и позволяет получить продукт с массовой долей фтора менее 0,2% Способ осуществляется следующим образом Фосфатное сырье смешивается с первой порц и ей ф о с ф о р н о й к и с л о т ы и т ер м о обрабатывается во вращающейся печи при температуре 950-1150°С Кальцинат измельчают и обрабатывают второй порцией фосфорной кислоты при тщательном усреднении реакционной массы Затем реакционная смесь высушивается при температуре 100-140°С в сушильном барабане, рассеивается, крупные куски размером более 2,5 мм дробятся, пыль возвращается на вторую стадию процесса дозировки фосфорной кислоты, а гранулы менее 2,5 мм и более 0,5 мм направляются на упаковку Пример 1. 1000 кг фосфатного сырья обрабатывают 170,1 кг (13% от общего количества) упаренной экстракционной фосфорной кислотой (32,9% Р2О5, 0,4% F), нагретой до 80°С, реакционную смесь прокаливают при температуре 950°С При этом получают 1082,7 кг кальцината следующего состава Р2О5 общ =44,38%, Са Р=1,784, F=0,2%, степень обесфторивания 93% Кальцинат измельчают и обрабатывают второй порцией упаренной экстракционной фосфорной кислоты в количестве 28008 1115,3 кг (87% от общего количества при соотношении Са Р=0,8 в готовом продукте) Реакционную смесь тщательно перемешивают и высушивают при температуре 100°С до остаточной влаги не более 3% по ГОСТ 23999-80 После высушивания получают 2019,6 кг кормового фосфата Р2О5 общ 52,98%, Р2О5 (растворимое в 0,4%-ном растворе HCI) - 52,0%, Р2О5 (раств в Н2О) - 39,4%, F=0,19%, Са Р=0,8, Рп=3, суммарный расход 100% Р2О5 фосфорной кислоты на 1 т Р2О5 продукта составил 0,635 т Пример 2. Фосфатное сырье аналогично примеру 1 обрабатывают 160 кг (12% от общего количества) упаренной экстракционной фосфорной кислотой при температуре 90°С, реакционную смесь прокаливают при температуре 900°С Получают 1073 кг кальцита следующего состава Р2О5 общ =44,1%, СаР=1,803, F=0,27%, степень обесфторивания 91% Кальцинат измельчают и обрабатывают второй порцией фосфорной кислоты в количестве 1125 кг (88% от общего количества необходимого для соотношения Са Р=0,8 в готовом продукте) Кальцинат доводят до готового продукта аналогично примеру 1 и получают 2019 кг кормового фосфата кальция Р2О506Щ =52,8%, P2Os (раств в 0,4%-ном р-ре HCI) - 52,0%, Р2О5 (раств в 2%-ном растворе лимонной кислоты) - 51,0%, P2Os (раств в Н2О) - 40,1%, F=0,23%, Са Р=0,8, рН=3,0 Суммарный расход 100% Р2О5 фосфорной кислоты на 1 т Р2О5 продукта составляет 0,635 т Пример 3. Фосфатное сырьё аналогично примеру № 1 обрабатывают 180 кг (22,5% от общего количества) упаренной экстракционной фосфорной кислотой при температуре 80°С, реакционную смесь прокаливают при температуре 1160°С В процессе прокаливания отмечено плавление смеси Получают 1085,6 кг кальцината следующего состава Р2О5 общ =44,7%, Са Р=1,765, Р=0,26%, степень обесфторивания 91,3% Кальцинат после измельчения обрабатывают второй порцией фосфорной кислоты в количестве 620 кг (77,5% от общего количества), необходимо го для обеспечения в готовом продукте соотношения Са Р=1,15 Кальцинат доводят до готового продукта по примеру 1 и получают 1599,6 кг кормового фосфата кальция следующего состава P2Os общ =50,4%, Р2Об солянорастворим =49,3%, Р2О5 лимонораствор =46,0%, Р2О5 воднораств=21,3%, F - 0,22%, рН=3,35, Са F=1,15 Норма расхода 100% Р2О5 фосфорной кислоты на 1 т Р2Об продукта составляет 0,516 т Пример 4. Фосфатное сырье аналогично примеру 1 обрабатывают 170 кг (21% от общего количества) фосфорной кислотой при температуре 90°С Полученную смесь прокаливают при температуре 1000°С, получают 1083 кальцината состава Р2О6 общ =44,4%, Са Р=1,785, F=0,19%, степень обесфторивания 93,7% Кальцинат после измельчения обрабатывают второй порцией кислоты в количестве 630 кг (79% от необходимого количества для обеспечения соотношения Са Р=1,15 в готовом продукте) Кальцинат доводят до готового продукта, аналогичного примеру 1 Получают 1599,6 кг кормового фосфата кальция состава P2Os общ =50,4%, Р2ОБ сол раств = 49,5%, Р2О5 л раств =46,2%, Р2О5 в раст =21,9%, F=0,15%, pH=3,4, Са Р=1,15 Норма расхода 1 т P2Os фосфорной кислоты на 1 т Р2О5 продукта составляет 0,516 т Пример 5. Фосфатное сырье аналогично примеру 1 обрабатывают 170 кг фосфорной кислотой (16% от общего количества), а смесь прокаливают при температуре 1150°С Получают 1083 кг кальцината состава F общ =44,3%, Са Р=1,785, F=0,18%, степень обесфторивания 94% Кальцинат измельчают и обрабатывают второй порцией фосфорной кислоты в количестве 891,7 кг (84% для обеспечения Са Р=0,9 в готовом продукте), высушивают, получают 1830 кг кормового фосфата кальция следующего состава P2Os общ =52%, Р2О5 с р =51,2%, Р2О5 л р =50,7, Р2О5 в р =38,1%, F=0,14%, pH=3,2 Норма расхода 1 т P2Os фосфорной кислоты на 1 т Р2О5 продукта 0,590 т Таблица № пп 1 2 3 31 32 4 Параметры Температура фосфорной кислоты, °С Концентрация фосфорной КИСЛОТЫ, Р2Об % Норма расхода фосфорной кислоты т Р2Ов на 1 т Р2О5 продукта, в т ч На I стадии дозировка, % На II стадии дозировка, % Время вызреванияобесфторивания, час Показатели Показатели по предлагаемому способу по проПример 1 Пример 2 Пример 3 Пример 4 Пример 5 тотипу 80 80 90 80 90 80 52,9 52,9 52,9 52,9 52,9 52,9 0,902 0,635 0,635 0,516 0,516 0,590 — 13 12 22,5 21 16 87 88 77,5 79 84 8 8 8 8 8 56 28008 Продолжение таблицы № пп Параметры 5. Температура термообработки, °С Анализ готового продукта: -Р2О506Щ. % -РгОбСОЛянораст. % -Р2О5 лимонн. раст. % -Р2О5 водораств. % Са: Р. усл. ед. F% рН водной суспензии 6 Показатели по прототипу 250 Показатели по предлагаемому способу Пример 1 Пример 3 Пример 4 Пример 2 54,1 53,5 52,0 40,3 0,74 0,20 3,0 Из полученных данных примеров конкретного выполнения способа получения кормового фосфата кальция предлагаемым и известными способами следует, что осуществление процесса по предлагаемому способу даёт возможность получить кормовой фосфат кальция с заданным массовым соотношением Са : Р=0,80-1,5 при сниже Пример 5 950 900 1160 1000 1150 52,8 52,0 49,9 39,4 0,8 0,19 3,1 52,8 52,0 51,0 40,1 0,8 0,23 3,0 50,4 49,3 46,0 21,3 1,15 0,22 3,3 50,4 49,5 46,2 21,9 1,15 0,15 3,4 52,0 51,2 50,7 38,1 0,9 0,14 3,2 нии расходной нормы фосфорной кислоты и исключении неорганизованных выбросов фтора в окружающую среду. Данный способ прошел испытание на лабораторной опытной установке. Получены положительные результаты ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Бульв. Лесі Українки, 26, Київ, 01133, Україна (044) 254-42-30, 295-61-97 Підписано до друкус/і 7- 03 2001 р. Формат 60x84 1/8. Обсяг Ц (/'¥ обл -вид.арк. Тираж 50 прим Зам. S3 УкрІНТЕІ Вул. Горького, 180, Київ, 03680 МСП, Україна (044) 268-25-22