Спосіб одержання кормового монокальційфосфату

42850 Винахід відноситься до технології, виробни-цтва фосфатів кальцію, що використовуються у якості кормової мінеральної добавки для сільсько-господарських тварин. Відомий спосіб одержання кормового монокальційфосфату шляхом обробки обезфтореної екстракційної фосфорної кислоти суспензією вапняка у дві стадії. На першій стадії витрачається 70-75%, вапна від стехіометрично необхідної кількості при цьому осідається біля 2/3 п'ятизакису фосфору і основна кількість домішок фтору, заліза, алюмінію і сульфатів. Фільтрат, відділений від осаду, поступає на другу стадію, де оброблюється рештою вапняка з одержанням кормового фосфату [1]. Вказаний спосіб не дозволяє одержати високий вихід товарного продукту, так як значна кількість п'ятизакисного фосфору переходить у осадок при первинній обробці екстракційної фосфорної кислоти і може бути використована тільки як добривний фосфат. Відомий також спосіб одержання кормового монокальційфосфату шляхом взаємодії термічної або обезфтореної екстракційної фосфорної кислоти з кяльційвмісткою нейтралізуючою добавкою, у якості якої використовують дрібно зернисту крейду. Нейтралізацію фосфорної кислоти здійснюють у двохвалентному змішувачі при температурі процесу 80-90°С протягом 3 хвилин і завершують про-цес нейтралізації в обертаючому барабані протягом 90 хвилин. Одержаний продукт висушують до залишкової вологи не більше 4% води [2, 3]. Вказаний спосіб характеризується високою витратою фосфорної кислоти і не дозволяє одержати кормовий фосфат з низькою питомою витратою фосфорної кислоти на 1 т (100% P2O5) готового продукту. Питома витрата фосфорної кислоти (100% P2O5) знаходиться у межах 1,016-1,017 г. Даний спосіб є найбільше близьким по технічній сутності і відібраний у якості прототипу. В основу винаходу поставлене завдання удос-коналення процесу одержання кормового монокальційфосфату шляхом інтенсифікації стадії нейтралізації термічної або обезфтореної фосфорної кислоти і зниження питомої витрати фосфорної кислоти при збереженні якості готового продукту монокальційфосфату. Поставлене завдання досягається за рахунок того, що спосіб одержання кормового монокальційфосфату, включаючи взаємодію термічної або обезфтореної екстракційної фосфорної кислоти з кальційвмістною нейтралізуючою добавкою у двохвалентному змішувачі і завершення процессу нейтралізації в обертаючомуся барабані з послідуючою сушкою готового продукту, згідно винаходу, на стадії нейтралізації фосфорної кислоти запроваджують натрій, кальцій - фосфорвмістковий, як нейтралізуючу добавку, у кількості, забезпечуючий зниження норм, витрати фосфорної кислоти. В якості натрій, кальцій - фосфорновмістної добавки, використовують суміш карбонату натрію або кальцію з обезфтореним трикальційфосфатом, взятих у масовому співвідношенні (0,01-2):1. У введення у фосфориту кислоту нейтралізуючої добавки в кількості 1,25-1,96 вагових частин на 1 вагову частину фосфорної кислоти (100% Р2О5) дозволяє знизити дольову витрату фосфорної кислоти (100% P2O5) до 0,5-0,65 т на 1 т (100% P2O5) готового продукту, зі збереженням його якості на рівні вимог ГОСТ 23999-80 на першу кате-горію. Процесе взаємодіі фосфорної кислоти з нейтралізуючою добавкою може бути відображений наступними реакціями: Ca3(РО4)2+4Н3РО4®3Са(Н2РО4)2+6Н2О Na2СО3+2Н3РО4®2NаН2РО4+2Н2О + СО2­ СаСО3+2Н3РО4®Са(Н2РО4)2+СО2­ Обезфторений трикальційфосфат, який входить до складу нейтралізуючої добавки, є одним з основних постачальників фосфору у процесі одержання монокальційфосфату, що зменшує питома витрата фосфорної кислоти у порівнянні з відомими методами. Карбонат натрію або кальцію, уведений у нейтралізуючу добавку, дозволяє покращити фізико-механічні властивості реакційної маси за рахунок розрихлювача щільних скоринок, що виникають у процесі нейтралізації, пухирцями газу СО2 Без введення карбонату натрію або кальцію у нейтралізуючу добавку реакційна маса утворює щільну структуру .за рахунок викристалізації монокальційфосфату на зернах трикальційфосфату з, фосфорною кислотою, що ускладнює подальші процеси сушки, роздроблення і класифікація готового продукту. Вступ на стадію нейтралізації фосфорної кислоти нейтралізуючої добавки у кількості 1,25-1,96 вагових частин на вагову частину фосфорної кислоти (100% Р2О5) забезпечує зниження питомої витрати фосфорної кислоти з одержанням якісного продукту. Зниження норми дозування нейтралізуючої добавки менше ніж 1,25 вісових частин приводить до збільшення питомої витрати фосфорної кислоти і зниження якості продукту по показнику рН. Збільшення норми дозування нейтралізуючої добавки більше ніж 1,96 вісових частин приводить до зниження якості готової продукції по показнику масової долі кальцію. Співвідношення карбонату натрію або кальцію до обезфтореного трикальційфосфату (0,01-0,2) вагових частин: 1 вагова частина у нейтралізуючій добавці, забезпечує одержання продукту з задани-ми фізикомеханічними властивостями. Зниження дозування карбонату натрію або ка-льцію менше 0,01 вагомої частини на 1 вагому частину обезфтореного трикальційфосфату приводить до зменшення кількості СО2, що виділяється в процесі нейтралізації, і одержання реакційної ма-си щільної структури, в наслідок чого процес нейтралізації припиняється, що призводить до появи надлишкової кислотності у готовому продукті. 42850 Збільшення дозування карбонату натрію і (або) кальцію у співвідношенні більше ніж 0,2 вагової частини на 1 вагову частину обезфтореного трикальційфосфату приводить до зниження масової долі фосфору, що розчиняється у 0,4% -ому розчині соляної кислоти і не виявляє в подальшому суттєвий вплив на фізикомеханічні властивості, реакційної маси. Спосіб здійснюється наступним чином: фосфорна кислота концентрації 25-45% Р2O5, з вмістом фтору не більше 0,006 вагових частот на 1 вагову частину Р2O5 у фосфорній кислоті, змішується з 1,25-1,96 ваговою частиною нейтралізуючої добавки, при температурі 20-80°С протягом 1-30 хвилин при неперервному змішувані. Через 1-30 хвилин від моменту початку реакції у реакціоній суміші уводять ретур в кількості 1-4 вагових частинах на 1 вагову частину реакційної суміші. Одержану суміш висушують при температурі 105-110°С до залишку вологи у продукті не більше 4% Н2О і просіюють. Великі куски розміром більше 2,5 мм подрібнюють, пил і фракцію менше як 0,5 мм повертають до процесу у якості ретура, а гранули розміром від 0,5 мм до 2,5 мм направляють на пакування. Карбонат натрію і (або) кальцію по своїм якісним показникам повинні відповідати вимогам ГОСТ на цю продукцію, а обезфторений трикальційфосфат, який входить до складу нейтралізуючої суміші, повинно відповідати ГОСТ 23999-80, масова частка фтору новині бути 0,1%. Приклад 1 2,222 т фосфорної кислоти з концентрацією 45% Р2O5 змішують при температурі 20°С протягом 1 хвилини з 1,25 т нейтралізуючої добавки, яка складається з 0,013 т карбонату натрію і 1,237 т обезфтореного трикальційфосфату, що забезпечує співвідношення 0,01:1. При цьому утворюється пухка реакційна маса, в яку через 1 хвилину від моменту початку реакції додають 3 т ретуру, змішують і висушують при температурі 105°С до залишку вологи не більше 4% H2О. Вихід товарного продукту (без урахування доданого ретуру) складає 3,08 т, якості якого по всім показникам відповідає вимогам ГОСТ 23999 - 80 на монокальційфосфат 1 категорії. Питома витрата (100% Р2O5) продукту скла-дає 0,65 т. Приклад 2 3,333 т фосфорної кислоти з концентрацією 30% Р2O5 змішують при температурі 60°C протягом 30 хвилин з 1,96 т нейтралізуючої добавки, яка складається з 0,327 т карбонату натрію і 1,633 т обезфтореного трикальційфосфату, що забезпе-чує співвідношення 0,2:1. Утворюється пухка реакційна маса, в яку через 30 хвилин від початка реакції додають 15 т ретуру, змішують і висушують при температурі 110°С до залишку вологи не більше 4% Н2О. Вихід товарного продукту (без урахування до даного ретуру) складає 3,8 т. Якість продукту по всім показникам відповідає вимогам ГОСТ 23999 - 80 на монокальційфосфат 1 категорії. Питома витрата (100% Р2O5) фосфорної кислоти на 1 т (100% Р2O5) продукту складає 0,5 т. Приклад 3 3,333 т фосфорної кислоти з концентрацією 30% Р2O5 змішують при температурі 80°С протягом 30 хвилин з 1,55 т нейтралізуючої добавки, яка складається з 0,258 т карбонату натрію і 1,292 т обезфтореного трикальційфосфату, що забезпечує співвідношення 0,2:1. Утворюється пухка реакційна маса, в яку через 30 хвилин від початку реакції додають 13,5 т ретуру, змішують і висушують при температурі 110°С. Вихід товарного продукту (без урахування до даного ретуру) складає 3,376 т. Якість продукту по всім показникам відповідає вимогам ГОСТ 23999-80 на монокальційфосфат 1 категорії. Питома витрата (100% Р2O5) фосфорної кислоти на 1 т (100% Р2O5) продукту складає 0,583 т. Приклад 4 3,333 т фосфорної кислоти з концентрацією 30% Р2O5 змішують при температурі 80°С протягом 30 хвилин з 1,55 т нейтралізуючої добавки, яка складається з 0,517 т карбонату натрію і 1,033 т обезфтореного трикальційфосфату, що забезпечує співвідношення 0,5:1. Утворюється пухка реакційна маса, в яку через 30 хвилин від початку реакції додають 13,5 т ретуру, змішують і висушують при температурі 110°С. Вихід товарного продукту (без урахування до даного ретуру) складає 3,376 т. Якість продукту не відповідає монокальційфосфату 1 категорії, по показнику фосфору, що розчиняються в 0,4%-ому розчині соляної кислоти. При нормі згідно з ГОСТ не менше Р2O5ср 50% одержано 49,5% Р2O5. Питома витрата (100% Р2O5) фосфорної кислоти на 1 т (100% Р2O5) продукту складає 0,583 т. Приклад 5 2,5 т фосфорної кислоти з концентрацією 40% Р2O5 змішують при температурі 30°С протягом 2-х хвилин з 1,24 т нейтралізуючої добавки, яка складається з 0,006 т карбонату натрію і 1,234 т обезфтореного трикальційфосфату, що забезпечує співвідношення 0,005:1. Утворюється пухка ре-акційна маса, в яку через 2 хвилини від початку реакції додають 4,5 т ретуру, змішують і висушують при температурі 105°С до залишкової вологи не більше 4% Н2О. Вихід товарного продукту (без урахування до даного ретуру) складає 3,03 т. Якість продукту не відповідає монокальційфосфату 1 категорії по показнику рН. При нормі згідно з ГОСТ не менш 3, одержано рН=2,8. Питома витрата (100% Р2O5) фосфорної кислоти на 1 т (100% Р2O5) продукту складає 0,66 т. Приклад 6 42850 2,222 т фосфорної кислоти з концентрацією 45% Р2O5 змішують при температурі 20°С з 2 т нейтралізуючої добавки, яка складається з 0,134 т карбонату натрію, 0,2 т карбонату кальція і 1,666 т обезфтореного трикальційфосфату, що забезпечує співвідношення 0,2:1. Утворюється пухка реакційна маса, в яку через 1 хвилину від початку реакції додають 3,83 т ретуру, змішують і висушують при температурі 110°С. Вихід товарного продукту (без урахування до даного ретуру) складає 3,83 т. Якість продукту не відповідає монокальційфосфату 1 категорії, по показникам масової долі ка-льція. При нормі не більше 18% одержаний продукт містить кальцію 18,6%. Питома витрата (100% Р2O5) фосфорної кислоти на 1 т (100% Р2O5) продукту складає 0,48 т. У таблиці показано результати впливу кількості і складу нейтралізуючої добавки на змінення фізикомеханічних властивостей реакційної суміши, якість готового продукту та питому витрату фосфорної кислоти. Із приведених прикладів конкретного виконання способу виробництва кормового монокальційфосфату пропонований і відомими способами слідує, що здійснення процесу по пропонованому способу дає можливість отримати кормовий монокальційфосфат 1 категорії якості при знижені питомої витрати фосфорної кислоти. Даний спосіб виробництва був випробуваний на діючому технологічному обладнанні виробництва монокальційфосфату, одержані позитивні результати. Джерела інформації. 1. М.Е. Позин. Технология минеральніх солей. - ''Химия'', 1970. – Т. 2. – С. 1033-1034. 2. В.Ф. Кармышев, С.Б. Соболев, В.Н Носов. Производство и применение кормовых фосфатов. ''Химия'', 1987. – С. 149-151. 3. Экспресс-информация, производство фосфорных комплексных удобрений и серной кислоты, НИИТЭХИМ. – М., 1977. 4. ГОСТ 23999-80. Кальция фосфат кормовой. Технические условия. 42850 42850 Таблиця Параметри способу 1. Кількість нейтралізуючої добавки на 1 т (100% Р2O5) фосфорної кислоти, т 2. Склад нейтралізуючої добавки: - карбонат натрію, т; -карбонат кальцію, т; - трикальційфосфат, т 3. Відношення карбонатів Nа, Са до трикальцій фосфату 4. Фізико-механічні властивості реакційної маси Показник Показники по пропонованому способу по прототипу Приклад 1 Приклад 2 Приклад 3 Приклад 4 Приклад 5 Приклад 6 0,75 1,25 1,96 1,55 1,55 1,24 2,0 0,013 0,327 0,258 0,517 0,006 0,134 1,237 1,633 1,292 1,033 1,234 1,666 0,01:1 0,2:1 0,2:1 0,5:1 0,005:1 0,2:1 пухка структура пухка структура пухка структура пухка структура пухка структура пухка структура пухка структура 5. Питома витрата (100% Р2О5) продукта, т 1,030 0,650 0,500 0,583 0,583 0,660 0,480 6. Якість продукту: - Р2О5 розч. в 0,4%-му розчині НСІ, % - Са, % - F, % - pH - H2O, % 50,0 15,7 50,1 52,0 50,3 49,5 51,0 50,5 17,0 0,18 3,2 1,9 18,0 0,17 4,0 1,3 16,0 0,2 3,1 1,5 16,4 0,2 3,2 1,7 17,9 0,2 2,8 2,1 18,6 0,17 4,1 1,8 0,75 0,17 4,2 2,1 0,2