Спосіб одержання гранульованого суперфосфату

Спосіб одержання гранульованого суперфосфату шляхом змішування порошкоподібного фосфориту з концентрованою сірчаною кислотою, визрівання суміші частковою нейтралізацією вільної кислотності, гранулювання і дозрівання продукту нейтралізації, який відрізняється тим, що при змішуванні фосфориту з сірчаною кислотою підтримують масове співвідношення H2SO4 : фосфорит - 0,2-0,35:1, нейтралізацію проводять водною суспензією СаСОз, при цьому підтримують масове співвідношення СаСОз : фосфорит-0,04-0,07:1, а дозрівання проводять при температурі 15-90°С. Спосіб відноситься до галузі хімічної промисловості, зокрема до галузі виробництва мінеральних добрив. Відомо спосіб одержання простого гранульованого суперфосфату шляхом змішування сірчаної кислоти з порошкоподібним фосфоритом, визрівання реакційної суміші у камері, дозрівання при складському збереженні, частковою нейтралізацією вільної кислотності, грануляції і сушки продукту товарного хімскладу. [Див. Технологічний регламент № 6 виробництва простого суперфосфату, підприємства П/Я А 3295, м. Вінниця, 1986]. Спосіб характеризується більшою витратою сірчаної кислоти (105 - 110% від стехіометрії), необхідністю експлуатувати спеціальний вузол розведення і охолодження сірчаної кислоти, так як важливою вимогою відомого способу є використання кислоти з концентрацією 65 - 68,5% H2SO4 і температурою 50 - 72СС. Основним недоліком способу є необхідність тривалого складського дозрівання порошкоподібної реакціоної маси при її 3 4-х разового перелопачуванні. Час складського дозрівання звичайно складає 15 - 20діб. Одержання гранульованих форм простого суперфосфату зв'язано з необхідністю введення, а потім видалення при сушінні великої кількості води. Найбільш близьким до заявленого способу по своїй технічній сутності і досягаємо результату є відомий спосіб одержання гранульованого супер фосфату, [См. "Исследования по разработке технологий фосфорных удобрений с использованием фосфатного сырья / различных месторождений", обзорная информация, НИИТЭХИМ, М., 1990, стр. 17-19], який прийнятий нами у якості способупрототипу. Даний, відомий спосіб одержання гранульованого суперфосфату здійснюють шляхом змішування концентрованої сірчаної кислоти (94 - 96% H2SO4 з порошкоподібним фосфоритом, визрівання реакційної маси у камері, нейтралізації частини вільної кислотності, гранулювання продукту і дозрівання його при складському збереженні. Спосіб характеризується високою витратою сірчаної кислоти (105 - 110% від стехіометрії) і необхідністю підігріву кислоти до 60°С. Спосіб потребує необхідності спеціального домолу фосфориту до умов, щоб залишок на ситі 0,072мм не перевищував 30%. При камерному визріванні, згідно способу - прототипу температура реакційної маси сягає 180 - 240°С, що потребує прийняття спеціальних заходів по підсиленню хімзахисту обладнання. У способі-прототипі не передбачається раціонального використання засвоюваних форм фосфору, які містяться у вхідному фосфориті, а готовий продукт, одержаний при реалізації способу, має високу вільну кислотність і гігроскопічність. (22)04.01.1999 (24)15.07.2003 (46) 15.07.2003, Бюл. №7, 2003 р. (72) Карпович Едуард Олександрович, Воробйова Іна Павлівна, Заречений Володимир Григорович, Вакал Сергій Васильович, Гаврилюк Леонтій Михайлович, Легеза В'ячеслав Михайлович, Чепурченко Віктор Полікарпович, Никалайчук Петро Михайлович (73) Сумський державний науково-дослідний інститут мінеральних добрив і пігментів (56) SU 1599354 А1, 15.10.90 RU 20107053 С1, 20.03.98 CM О со CN Ю 41523 більше 0,5МПа. Одночасно продукт буде характеЗапропонований спосіб одержання гранульоризуватися низьким вмістом врдорозчиних форм ваного суперфосфату спрямовано на підвищення фосфору і не забезпечується нормативне співвідекономічності виробництва і використання частини ношення Р2О5 в.р./ Р2О5 заев, не менше 0,15. засвоюваних форм фосфору сировини у складі кінцевого продукту. При підтримці на стадії часткової нейтралізації камерного суперфосфату масового співвідношенДосягається це тим, що у способі одержання ня СаСОз : фосфорит менше 0,04 : 1, при введенні гранульованого суперфосфату шляхом змішуванпонижченої кількості СаСОз з'являються локальні ня концентрованої сірчаної кислоти з порошкопоучастки слабонейтралізованого матеріалу. Гранудібним фосфоритом, визрівання суміші у камері, ли з такої суміші неоднороден по хімскладу. Готочасткової нейтралізації вільної кислоти, грануляції вий гранульований продукт містить більше 2% і дозрівання продукту при змішувані фосфориту з P2Os віл. і при збережеш проявляє гігроскопічність концентрованою сірчаною кислотою підгримують і втрачає свої міцні властивості. масове співвідношення H 2 SO 4 : фосфорит у межах (0,2 - 0,3) : 1 ,при нейтралізації вільної кислотності При підтримці співвідношення СаСОз : фосводною суспензією СаСОз підтримують масове форит більше 0,07 : 1 физичю властивості продукспіввідношення СаСОз: фосфорит у межах (0,04 ту не покращиться і СаСОз використовують нера0,07) : 1, а дозрівання проводять у інтервалі темціонально. При цьому надмірний СаСОз може ператур 15 - 90°С вступати до вторинної реакції з монокальційфосфатом. У результаті цієї реакції частка водорозчиСовокупність заявлених параметрів запропоних форм фосфору ретроградуе до цитраторозчинованого технічного рішення дозволяє виключити них форм, стадію підігріву сірчаної кислоти і знизити витрату сірчаної кислоти, Са(Н2РО4)2+СаСО3-2СаНРО4+Н2О+СО2 (4) Одержаний по заявленому способу продукт Дозрівання при температурі нижче 15°С, яке має понижену кислотність і при тривалому зберіпереважно проводять у складських умовах, прохоганні не погіршує своїх фізико-мехаючних властидить дуже повільно і протягом 5 діб не завершувостей. ється. Окрім того для підтримання низьких температур необхідно проводити невиправдані витрати При розробці способу встановлено, що він допо змушеному охлодженню маси продушу, так як зволяє без спеціального додаткового домолу висама реакційна маса має внутрішні джерела тепкористовувати грубодисперсний фосфорит, що лоти за рахунок хімічних процесів. містить не більше 10% частинок розміром менш 0,1мм. До таких фосфоритів відносяться, наприПроведення дозрівання при температурі більклад фосфорити рядових поставок з Алжиру, Сірії, ше 90°С, яке переважно проводять у сушильних Тунісу, При визрівані у реакційній камері суперфоапаратах, характеризується помітною термічною сфатна маса по заявленому способу має темпераретроградаціею засвоюваних форм фосфору, які туру порядку 110 - 125°С, що забезпечує можлизаносяться з вхідним фосфоритом. Масова доля вість експлуатації обладнання традиційного для Р2О5 заев, у готовому продукті буде нижче нормавиробництв простого суперфосфату. Умови часттивного рівня. Невиправдано при цьому підвищукової нейтрализації вільної кислотності камерного ється енергоспоживання способу, знижається його суперфосфату перед грануляцією водною суспенекономічність. зією СаСОз дозволяють одночасно провести гідСпосіб реалізується слідуючим чином, Беруть ратацію поліформ фосфорної кислоти і безводнопорошкоподібний карбонатовмісткий фосфорит, го монокальційфосфату. наприклад алжирського родовища Эль-Джабель рядової поставки, у якому слідуючий вміст основН2Р2О7 + Н2О = 2Н3РО4 (1) них компонентів; Р2О5 заг,-28 - 33%, Р2О5засв,- 23 СаСОз + 2Н3РО4 = Са(Н2РО4)2 (2) - 27%, СОз -4 - 7%, СаО - 41 - 45%, МдО - до 1%. Са(Н2РО4)2 + Н2О = Са(Н2РО4)2*Н2О (3) Дисперсний склад порошку визначається виКількість вільної фосфорної кислоти у продукті могами морських перевезень. Згідно цим вимогам після грануляції незначна і не перевищує 2% Р2О5 віддуваються пиловидні частини розміром меньше віл,, це, забезпечує поліпшені властивості продук0,1мм, вміст яких повинен бути не больше 10%. ту при його тривалому зберіганні. У складі готового продукту засвоювані форми Для розкладу фосфориту беруть сірчану кисфосфору знаходяться у водорозчиній і цитратнолоту з концентрацією 90 - 96% H2SO4 і температурозчиній формах. Значна доля засвоюваних форм рою, при якій вона поступає у виробництво, звифосфору у готовій продукції занесена безпосеречайно 10-40°С. дньо з вхідним фосфоритом. Фосфорит змішують з концентрованою сірчаною кислотою протягом ЗО - 90 сек до отримання При підтримці співвідношення H2SO4 : фосфов'язкої суміші, яку загружають суперфосфатну карит більш 0,35 : 1, продукт змішування отримуємо меру, де відбувається визрівання реакційної маси. дуже рухливим, не сипким, мазливим і його подаПри визрівані вся сірчана кислота вступає до хімільша переробка складна. чної реакції карбонатними і фосфатними мінераОкрім того при переробці фосфоритів з понилами сировини з виділенням суміші фосфорної і женим вмістом засвоюваних форм фосфору стає поліфосфорної кислот, а у газову фазу СО2 і спонеможливим досягнення у продукті значення Р2О5 лук фтору. Фосфорна кислота у свою чергу також заев., які зазначені у нормативній документації ( не розкладає частину фосфоритної сировини. Поліменше 15 % Р 2 ОБ заев.). фосфорна кислота менш активно вступає у реакПри підтримці співідношення H2SO4 : фосфоцію і практично повністю передається на стадію рит менше 0,2 : 1, продукт разкладунеможливо нейтралізації. В умовах визрівання температура згранулювати з одержанням гранул, міцність яких 41523 реакційної суміші підвищується до 115 - 125°С, перебування суміші у камері 1 година. / При цьому у газову фазу виділяється СО2, частка Відвантажений камерний суперфосфат має фтористих сполук і пара води. Камерний суперфослідуючі основні характеристики складу: P2Os заг.сфат, який здобуває достатньо розсипчату струк22,8%, Р2О5 засв. -18,3%, Р2О5 віл. - 3,6%. Камертуру, вивантажують із камери на конвейєри: наний суперфосфат направляють на часткову нейтправляють до вузла нейтралізації, Нейтралізацію ралізацію вільної кислотності. До камерного супечастки вільної кислотності ведуть суспензією Сарфосфату додають водну суспензію СаСОз, при СОз в апараті типу двохвального змішувача. Суцьому підтримують масове співвідношення СаСОз спензію беруть переважно з концентрацією СаСОз : фосфорит 0,05 : L Концентрація СаСОз у суспен- 22 - 26%. При нейтрализації камерного суперфозії' 24%. Після нейтралізації реакційна суміш у кільсфату відбувається гідроліз поліфосфорної кислокості 1326 в.ч. має слідуючий склад: Р2О5 загти, нейтралізація СаСОз фосфорної кислоти і гід21,9%, Р2О5 засв.-17,6%, Р2О5 віл.- 0,75%. До суратація безводного монокальційфосфата до міші додають 500в.ч. ретурного продукту и гранумоногідрату монокальційфосфату. Температура лють на тарільчатому грануляторі до отримання нейтралізуємо'!* маси значно підвищується. Нейтокатаних часток з розміром переважно 1 - 6мм. ралізовану масу змішують потім з ретурним продуХімічний склад ретуру такий самий як і кінцевого ктом і направляють на грануляцію, наприклад у готового продукту. гранулятор тарільчатого типу. Незважаючи на те, Після стадії гранулювання вологий гранулят що вихідна маса шихти зовнішньо є суховатою, направляють для дозрівання. Якщо дозрівання процес гранулювання іде нормально, практично низькотемпературне, процес проводять при без додання додаткової кількості води. Гранульоскладському зберіганні. Визрівання ведуть 5 діб вану шихту доводять до вимог, які пред'являють при температурі навколишнього повітря 25°С без готовому продукту дозріванням по двом технологіспеціального перелопачування. Визрівший проям. По основній технології вологий гранулят надукт у кількості 1826,3 в .ч. має слідучі характерисправляють на складське дозрівання при температики: Р2О5 заг.- 22,3%, Р2О5засв. -17,9%, Р2О5 в.р. турі 15 - 50°С. Через 5 діб збереження без 6,3%, Р2О5 віл. - 0,4%, Н2О - 7,2%. Статична міцперелопачений у гранулаті закінчуються хімічні і ність гранул 3,8Мпа. Визрівший гранулят класифікристалізаційні процеси. Готовий продукт незвакують, при цьому одержують 1326в.ч. товарного жаючи на підвищену вологість має достатню міцпродукту і 500в.ч. ретуру, котрий повертають на ність, не злежується і може відвантажуватися спогрануляцію. Готовий продукт відвантажують споживачу переважно автодорожню* або залізничним живачу. транспортом. При інтенсивному дозріванні з отриманням висушеного різновиду продукту, вологий гранулят Заявлений спосіб дозволяє при відсутності направляють у сушильний барабан. Сушка провоумов для складського дозрівання, прискорити продиться толочними газами протитоком. Початкова цес дозрівання, проведенням його при температутемпература топкових газів 600сС, кінцева 110°С. рах 60 - 90 °С шляхом сушки вологого грануляту, Температуру висушеного продукту підтримують наприклад, у барабаних сушилках. 70°С. Готовий дозрівший продукт класифікують з виділенням дрібних частинок з розміром менше Одержують 1730в.ч. висушеного грануляту з 1мм, які вертаються у якості ретура вертають на такими характеристиками якості: P2Os заг. - 23,7%, стадію гранулювання. Р2О5засв. -18,0%, Р2О5 в.р. - 6%, Р2О5 віл. - 0,25%, Н2О - 2%. Статична міцність гранул - 0,8МПа. ПісУ готовому продукті міститься 21 - 23% Р2О5 ля класифікації грануляту одержують 1230в.ч. заг., 1 5 - 2 1 % Р2О5 засв.,3 - 8% Р2О5 в.р., менше продукту товарної фракції і 500в.ч, ретуру. Ретур 2% Р2Об віл. У висушеному продукті вміст вологи повертають на стадію грануляції ,а товарну фракне більше 3%, а в продукті складського визрівання цію відвантажують споживачу. не больше 8%. Нижче приводяться приклади реалізації споНижче наводиться зведена таблиця прикладів собу: реалізації засобу у межах параметрів, які обусловлен! заявленим способом, Приклад 1 Беруть порошкоподібний фосфорит алжирсьЯк видно з прикладів реалізації способу гранукого родовища слідуючого складу: Р2О5заг.-29,1%, льований суперфосфат необхідної якості одержуР 2 О 5 засв. -25,56%, Р2О5 в.р. -0,3%, СО2 - 7%. У ють при пониженій питомій витраті сірчаної кислофосфориті масова доля частин з розміром більше ти, при цьому зберігаються засвоювані форми 0,63мм - 7,4%,от 0,2 до 0,63мм - 44,7%, от 0,1 до фосфору, які привнесеш з вхідним фосфоритом. 0,2мм - 38,8%, менше 0,1мм - 8,8%. При проведенні низькотемпературного дозрівання вологого грануляту отримується продукт необхідЮООв.ч. фосфориту змішують з сірчаною кисних якостей без витрати теплової енергії. лотою концентрацією 90 % H2SO4 і температурою 20°С. На змішування подають 288,3 в.ч. такої кисНа цей час відпрацьована технологія у лаболоти, при цьому піддержують масове співвіднораторних збільшених масштабах. шення H2SO4: фосфорит 0,255 : 1, при цьому з Вінницькому ДВО "ХІМПРОМ" передані норми розчином кислоти додають 255вл. 100% H2SO4. технологічного процесу і розробляється пусковий Компоненти змішують протягом бОсек. і направлярегламент виробництва для цеху продуктивністю ють до камери дозрівання. Температура у камері ЗО т.годину. Завершується оформлення докумендозрівання 118°С. При дозріванні у камері реактації, що дозволяє виробництво гранульованого ційна суміш набуває розсипчатої структури і надсуперфосфату з твшчно-африканських фосфориходить у такому вигляді у зону вивантаження. Час тів на Вінницькому ДВО "ХМІТРОМ". Таблиця Збіпна таблиця прикладів оеалізації слособу № Стадії процесу Характеристика висушеного готового продукта Змішування Нейтралізація Дозрівання Масове співвід- Масове співвідСтатистична Примітка Масова доля, % ношення ношення ТемпераМІЦНІСТЬ СаСОз фосфо- тура, °С Р2О5 Р2О5 Н О H2SO4 фосфорит Р2ОбЗаг МПа Р 0 вр 2 рит пов 2 5 ов 1 0,255 1 (оптим) 0,05 1(опт) 22,3 17,9 0,8 25 6,3 0,6 7,2 23,7 18,0 70 6,0 0,25 2,0 2,1 2 0,2 1(мін ) 22,4 17,95 2,96 0,4 6,5 0,7 0,05 1(опт) 25 23,5 18,8 arc 1,8 70 0,8 3,1 3 0,18 1(макс) кислий 0,05 1(опт) 25 19,3 15,05 8,3 3,19 9,1 0,5 70 20,62 16,65 8,25 2,89 2,8 пгроек 0,6 6 0,255 1(опт) 0,04 1{мін) 25 22,5 18,1 5,93 1,96 7,6 0,7 23,7 19,05 6,24 2,1 2,0 70 1,5 7 0,255 1(опт) 0,03 1(макс) 21,9 17,58 3,01 оте 6,3 0,5 25 Р205рв 70 23,0 18,4 2,65 оте 1,5 0,5 15(мш) 10 0,255 1(опт) 0,05(опт) 22,3 17,82 6,9 0,08 8 0,5 90(макс) 24,02 18,18 7,4 0,04 0,5 0,5 11 0,255 1(опт) 0,05(опт) 10(макс) 24,1 15,7 6,6 0,03 0,2 0,4 Комп ютерна верстка С Волобуєв Підписано до друку 05 08 2003 Тираж 39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ТОВ "Міжнародний науковий комітет", вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна