Спосіб отримання складного мінерального добрива “амопреципітат”

1.Спосіб отримання складного мінерального добрива, що включає нейтралізацію аміаком суміші P2O 5 та гіпсу з наступним сушінням та грануляцією амонізованої пульпи, який відрізняється тим, що перед амонізацією суміш обробляють знефтореною екстракційною фосфорною кислотою, яка пройшла стадію абсорбції аміаку та пилу після грануляції до досягнення в цільовому продукті співвідношення СаО:P2О5=1:(4,0-15,0), а амонізацію проводять до досягнення в пульпі співвід 39050 отримання складного мінерального добрива шляхом його обробки розчином екстракційної фосфорної кислоти, амонізації, сушки та грануляції продукту; - низькі фізико-механічні властивості продукту (Рст=0,6 кг/гран., злежуваність – 0,2 кгс/см 2), що обумовлені його високою поруватістю та маслоємністю. В основу винаходу поставлена мета удосконалення способу отримання складного мінерального добрива, шляхом використання в якості суміші Р2О 5 і гіпсу кислої екстракційної пульпи, яку обробляють знефтореною екстракційною фосфорною кислотою з подальшою амонізацією суміші газоподібним аміаком, грануляцією та сушінням продукту. В процесі амонізації проходить конверсія гіпсу кислої екстракційної пульпи з отриманням дікальційфосфату та сульфату амонію, що забезпечує поліпшення фізико-механічних властивостей продукту та підвищення його ефективності. Використання знефтореної фосфорної кислоти для обробки кислої екстракційної пульпи забезпечує зниження вмісту сполук фтору в цільовому продукті. Поставлена мета вирішується тим, що у відомому способі отримання мінерального добрива, який включає нейтралізацію аміаком суміші Р2О5 і гіпсу з наступним сушінням і грануляцією амонізованої пульпи, згідно з винаходом, перед амонізацією суміш Р2О5 і гіпсу обробляють знефтореною екстракційною фосфорною кислотою, яка пройшла стадію абсорбції аміаку та пилу після грануляції, до досягнення співвідношення в готовому продукті CaO:Р2О5=1:(4-15), а амонізацію проводять до досягнення в пульпі співвідношення NH3:Р2О5=1:(0,33-0,41) протягом 1-30 хвилин. В якості суміші Р2О5 і гіпсу використовують кислу екстракційну пульпу з Р:Т=(2,0-3,5):1, яка отримана розкладанням природних фосфа тів сірчаною кислотою у виробництві ЕФК . Пульпа містить: Р2О5 - 22-32%; CaSО4·2H2О - 20-30%; SO3 – 1,5-3,0; F – 1,5-2,0%. Знефторювання здійснюється обробкою ЕФК еквімолярною кількістю поташу з подальшим виділенням з розчину кристалів кремнефториду калію. Знефторена ЕФК вміщує, % мас.: Р2О5 заг. - 20-30; CaSО4·2H2О - 1-5; F – 0,1-0,2. Знефторену ЕФК направляють на абсорбцію аміаку та пилу в процесі грануляції, а після досягнення вищезгаданого складу - використовують для обробки суміші Р2О5 і гіпсу. У процесі амонізації суміші Р2О5 і CaSО4 ·2H2О протікає конверсія фосфогіпсу за реакцією: CaSО4·2H2О+Н3РО 4+2NH3>CaHPO4·2Н2О+(NН 4)2SО 4 (1) з отриманням дікальційфосфату дігідрату, що містить фосфор у повільно засвоюваній рослинами формі, і сульфат амонію. Експериментальне встановлено, що у гомогенних системах (тобто при наявності Са2+ тільки у рідкій фазі) реакція ( 1 ) протікає доволі швидко. В умовах способу, що заявляється, у складній гетерогенній системі Газ-Тв.-Рідина лимітуючою стадією процесу є або перехід Са 2+ з твердої фази в розчин з подальшою швидкою реакцією (1) у рідині, або дифузія продукту реакції - дікальційфосфату в масу рідини, якщо реакція (1) протікає на по верхні контакту фаз. Це підтверджується формою експериментальних кінетичних залежностей міри конверсії фосфогіпсу від часу, які характеризуються різким підйомом протягом перших хвилин та монотонним зростанням у подальший час. Більш низька швидкість конверсії при використанні як суміші Р2О5 і гіпсу твердого CaSО4·2H2О відходу виробництва ЕФК, порівняно з використанням екстракційної пульпи in situ, що містить дрібнокристалічний CaSО4·2H2О,підтверджує ви ще зроблене припущення. Наявність брушиту CaНРО4·2H2 О в амонізованій пульпі експериментально підтверджена методами рентгенофазового аналізу і ГК-спектроскопії. На рентгенограмах складного добрива, що отримано за заявляємим способом, індифікуються дифракційні максимуми при dНКL=7,57; 4,24; 3,05, які характерні для дікальційфосфату дігідрату. На ІКспектрах складного добрива зареєстрована наявність сильних смуг поглинання в області 1220 см -1, а в області низьких частот - двох інтенсивних смуг при 529 і 579 см -1, які також підтверджують наявність CaНРО4·2H2О у зразку. Приклад 1. В реактор завантажують 1 кг знефтореної ЕФК, що містить, мас.%: Р2О5 - 20; CaSО4·2H2О - 5; F – 0,1. При 70°С в пульпу при перемішуванні вводять 0,105 кг фосфогіпсу, що містить 0,01 кг Р2О5 і 0,104 кг CaSО4·2H2О (співвідношення в суміші СаО:Р2 О5=1:4=0,25). Отриману суміш нейтралізують газоподібним аміаком до співвідношення NH3:Р2О5=2,8 протягом 30 хвилин. Амонізовану пульпу в лабораторному барабанному грануляторі-сушарці (Д=0,25 м, Н=1,0 м) за допомогою форсунки напилюють на шар ретуру (в якості ретур у використовують складне мінеральне добриво з dг=1-2 мм). Температуру у барабані підтримують на рівні 90°С. Склад гранульованого продукту і основні його фізико-механічні властивості представлені в таблиці. Результати аналогічних експериментів на основі фосфогіпсу і знефтореної екстракційної фосфорної кислоти та основні фізико-механічні властивості гранульованих продуктів представлені в прикладах 2-11 таблиці. Приклад 12. В реактор завантажують 1 кг екстракційної пульпи, що отримана при розкладанні апатитового концентрату сірчаною кислотою. Пульпа має наступний склад: мас. %: Р2О5 - 30; CaSО4·2H2О - 28; SO3 - 2; F - 1,5. Пульпу при 70°С обробляють 300 г знефтореної ЕФК, що містить, мас.%: Р2О5 - 20; CaSО4·2H2О - 5; F - 0,1. Отриману суміш при перемішуванні нейтралізують газоподібним аміаком до співвідношення NН3:Р2О5=1:0.33 протягом 1 хвилини. Амонізовану пульпу гранулюють у лабораторному барабанному грануляторі-сушарці аналогічно прикладу 1 при температурі в барабані 90°С. Склад гранульованого продукту і його основні фізико-механічні властивості представлені в таблиці. Результати аналогічних експериментів на основі екстракційної пульпи і знефтореної екстракційної фосфорної кислоти представлені в прикладах 13-17 таблиці. Як свідчать дані таблиці, основними чинниками, що впливають на досягнення мети винаходу,є: співвідношення СаО:Р2О5 в го товому продукті; 2 39050 псу; - тривалість та міра амонізації суміші Р2О 5 і гі У порівнянні з базовим виробництвом аммофосу, те хнологія складного мінерального добрива «Амопреципітат» реалізується за ресурсо- та енергозберігаючою схемою оскільки виключає стадію вилучення фосфогіпсу з амонізованої пульпи та стадію упарювання пульпи. Реалізація способу, що заявляється, дозволяє отримувати високоефективне складне добриво з пролонгованою формою фосфору; добриво також має властивості радіопротектору радіонуклідів 90Sr і 137Cs в грунті, що перешкоджає їх переходу з грунту в рослини. У 1992 році складне добриво «Амопреципітат», що отримане за заявляємим способом, пройшло випробування на грунтах, що постраждали від Чорнобильської аварії. Вегетативні досліди проведено з ячменем на грунтах, що забруднені радіоактивним 90Sr. Встановлено, що внесення препаратів, що отримані за заявленим способом, знижує вміст стронцію у 16,5 рази в порівнянні з контролем (фон NPK у співвідношенні 1,5:1:1,5 аміачна селітра, суперфосфа т і калійна сіль). Польовий дослід було закладено в радгоспі «Рославичи» Київської області під кукурудзу на чорноземі опідзоленом по схемі, що включає контроль (без добрив) і варіанти з внесенням вапна, гною і мінеральних добрив. Встановлено, що складні добрива, які отримані за заявляємим способом, дали підвищення урожаю на 15,6-17,0 ц/га, а у варіантах з поліпшеним по азоту і калію складам - забезпечили максимальний приріст урожаю 57,9-65,1 ц/га. Результати випробувань добрив показали, що під їх впливом питома активність 137Cs в чорноземі опідзоленом знизилась у ~3,6 рази в порівнянні з контролем і в 2,1 рази - у порівнянні з використанням як радіопротектора перегною (40 т/га) і в 3 рази в порівнянні з використанням вапна (4 т/га). При цьому спектрометричним методом зареєстровані тільки сліди 90Sr в зеленій масі кукурудзи. У той час як при використанні відомого радіопротектору - вапна в кількості 4 т/га зміст 90Sr становив 62,9 мг/кг. Технологія складного мінерального добрива «Амопреципітат», що отримується за заявленим способом, впроваджена в 1995р. на ВО «Придніпровський хімічний завод» м. Дніпродзержинськ (у теперішній час - державне підприємство "Амофос") на обладнанні по виробництву амофосу. - використання екстракційної пульпи в якості суміші Р2О 5 і гіпсу і знефтореної ЕФК для обробки цієї суміші. При мольному відношенні СаО:Р2О5>1:4 (0,25) в процесі грануляції отримують складне мінеральне добриво з пористою структурою і низькими фізико-механічними характеристиками. Грануляція протікає із значним пилоутворенням, що ускладнює проведення технологічного процесу і значно погіршує екологічну ситуацію на підприємстві. При СаО:Р2О5