Спосіб одержання складного добрива

1 Спосіб одержання складного добрива шляхом взаємодії в об'ємному реакторі сірчаної кислоти і фосфатної сировини з одержанням кислої пульпи розкладання, що включає передачу кислої пульпи на нейтралізацію аміаком, змішування нейтралізованої пульпи з хлоридом калію і ретуром, грануляцію сировинної суміші, сушіння і кла сифікацію гранулята з поверненням частини висушеного матеріалу у вигляді ретуру на грануляцію, який відрізняється тим, що на стадії нейтралізації разом з аміаком уводять добавку сірчаної кислоти і/або сульфату амонію, підтримуючи в нейтралізованій пульпі рН у межах 4-6 2 Спосіб по п 1, який відрізняється тим, що при випуску складного добрива, у якого масова частка компонентів у % задовольняє умові N > 5 5 K2O>N>5 Досягається це тим, що в способі одержання складного добрива шляхом взаємодії в об'ємному реакторі сірчаної кислоти і фосфатної сировини з одержанням кислої пульпи розкладання, передачі кислої пульпи на нейтралізацію аміаком, змішування нейтралізованої пульпи з хлоридом калію і ретуром, грануляції сировинної суміші, сушіння і класифікації грануляту з поверненням частини висушеного матеріалу на грануляцію у виді ретура вводять добавку сірчаної кислоти і (або) сульфату амонію на стадію нейтралізації разом з аміаком , підтримуючи в нейтралізованій пульпі рН у межах 4 - 6, а масове відношення SO3 СаО підтримують у межах (1,7-ь6,2) 1 при випуску складного добрива, у якого масова частка компонентів у % задовольняє умові N>5>K2O=P2O5, а при випуску складного добрива, у якого масова частка компонентів у % задовольняє умові N>5>K2O=0,5 P2O5 підтримують масове відношення SO3 СаО в межах (1,7-ь2,7) 1 Сукупність параметрів що заявляються, дозволяє одержувати різноманітний асортимент складних добрив, у яких витримана вимога, що значення масових часток живильних компонентів задовольняє умові При цьому одержувані продукти мають вільну кислотність не більш 1,5% Р2О5 і ретроградація водорозчинних форм фосфору до цитраторастворимой не перевищує 2ч-6% Значення інтервалів параметрів що заявляються у запропонованому способі обґрунтовується таким чином Розкладання фосфатної сировини ведеться в об'ємному реакторі при оптимальній витраті сірча ної кислоти, коли явище «пасивацм» поверхні частинок фосфатної сировини не припускається У оптимальних умовах рідка фаза пульпи розкладання містить сульфатних аніонів у перерахунку на SO3 порядку 5-35г/дм3 Процес при цьому характеризується високим ступенем розкладання фосфатної сировини 95-99% ВІДПОВІДНО ДО способу що заявляється для підвищення вмісту в продукті азоту необхідно поряд із сірчаною кислотою, що витрачається на розкладання фосфатної сировини, додатково вводити сірчану кислоту і (або) сульфат амонію У способі заявляється стадія технологічного процесу, куди вводяться додаткові КІЛЬКОСТІ сірчаної кислоти і (або) сульфату амонію Цей елемент способу обґрунтовується таким чином Якщо додаткова КІЛЬКІСТЬ сульфатних аніонів у виді сірчаної кислоти або сульфату амонію ввести на стадію розкладання, процес розкладання різко сповільниться внаслідок пасивацм поверхні частинок фосфатів Коефіцієнт розкладання знижується до 70% і менше У цьому випадку в складі готового продукт будуть утримуватися незасвоювані форми Р2О5, що надходять з недоразкладеною фосфатною сировиною Спосіб, що заявляється передбачає, що додаткові КІЛЬКОСТІ сірчаної кислоти і (або) сульфату амонію вводять не на стадію розкладання, а на стадію нейтралізації разом з аміаком У цьому випадку розкладання фосфатної сировини як і раніше протікає в оптимальному режимі, тому що нові порції сульфатних ІОНІВ не надходять у зону розкладання Інтервал рН, що заявляється нейтралізованої пульпи в межах 4-ьб обґрунтовується такими аргументами На стадію грануляції подаються і змішуються нейтралізована пульпа і хлорид калію При підтримці в пульпі рН менше 4 грануляції буде здійснюватися в умовах утримання високої вільної кислотності в масі, що висушується і гранулюється При перемішуванні й особливо при нагріванні маси добрива, що гранулюється в газову фазу буде виділятися хлористий водень, що різко ускладнює роботу систем пилегазоочищення У газових викидах цеху з'являється хлористий водень Крім того, у готовому гранульованому продукті при переробці пульпи з рН6 у складі пульпи буде утримуватися багато термонестійкого з'єднання (ІЧН^НРСч При температурі пульпи ~85-95°С і на стадії сушіння в цьому випадку в газову фазу виділяється підвищена КІЛЬКІСТЬ аміаком Система очищення газів від аміаку надається перевантаженої і в газових викидах концентрація аміаку висока Ведення процесу в таких умовах супроводжується втратою аміаку і погіршенням екологічних показників атмосфери Крім того при високих значеннях рН у нейтралізованій пульпі протікає ХІМІЧНИЙ процес, при яко 51441 му відбувається ретроградація водорозчинних форм фосфору до цитраторозчиних по реакції (NH4)2HPO4 + CaSO4 -» СаНРО4 + (NH4)2SO4, При підтримці масового співвідношення SO3 СаО у нейтралізованої пульпі менше 1,7 вміст азоту в складному добриві стає менше 5% і продукт не буде відповідати нормативної документації При підтримці масового співвідношення SO3 СаО більш 6,2 для добрива, у якого масова частка компонентів у % задовольняє умові N>5>K2O=P2O5, або більш 2,7 для добрива, у якого масова частка компонентів у % задовольняє умові N>5>K2O=0,5P2O5, у готовому продукті вміст КгО буде менше 5% У цих випадках складні добрива не задовольняють вимогам нормативної документації по вмісту в них КгО Спосіб реалізується таким чином У реактор об'ємного типу подається вхідна фосфатна сировина, наприклад апатитовий концентрат або фосфорит із масовою часткою Р2О5 28-39% Сюди ж подається сірчана кислота і СТІЧНІ води систем пилегазоочищення виробництва складного добрива КІЛЬКІСТЬ сірчаної кислоти, що подається на цій стадії близько до стехіометричної потреби на розкладання фосфатної сировини і витяг Р2О5 із твердої фази в рідку переважно у формі фосфорної кислоти НзРО4 і, у меншій степені, у вигляді кислих розчинних фосфатів Са(Н2РО4)2, Мд(Н2РО4)2 Взаємодія фосфатної сировини і сірчаної кислоти протікає при температурі 80-95°С і завершується за 2-4 часу Отримана кисла пульпа має ЩІЛЬНІСТЬ 1,4 - 1,6кг/дм і достатньо рухлива Коефіцієнт витягу Р2О5 із фосфатної сировини у водорозчинну форму досягає 95-99%, у залежності від типу фосфатної сировини і його дисперсності Кисла пульпа самопливом надходить у реактор - нейтралізатор Нейтралізацію ведуть аміаком, переважно у вигляді аміачної води що містить 20-27% ІЧНз ВІДПОВІДНО ДО способу, який заявляється, на цій стадії одночасно з аміаком вводять добавку сірчаної кислоти і / (або) сульфату амонію У процесі нейтралізації рідка фаза пульпи збагачується азотом переважно у формі NH4H2PO4, (NH4)2SO4 і в незначній мірі у формі (NH4)2HPO4 При подачі аміаку в нейтралізованій пульпі, ВІДПОВІДНО до способу, що заявляється, підтримують рН в інтервалі 4-6, а співвідношення SO33ar СаО підтримують у межах (1,7-ь6,2) 1 при випуску складного добрива, у якого масова частка компонентів у % задовольняє умові N>5>K2O=0,5P2Os, або в межах (1,7-ь2,7) 1 при випуску складного добрива, у якого частка компонентів у % задовольняє умові N>5>K2O=0,5P2O5 Процес готування нейтралізованої пульпи необхідного складу при температурі 80-95°С завершується за 0,5-1 год Приготовлену нейтралізовану пульпу насосами спрямовують на стадію грануляції і сушіння Зазначені процеси переважно реалізуються в барабанних апаратах типу БГС, де сполучаються процеси грануляції і сушіння Робота апаратів БГС характеризуються низькою зовнішньою ретурністтю, коли на 1т продукту маса зовнішнього ретура складає 0,5-2т У барабан БГС безпосередньо або в суміші з ретуром подають порошкоподібний хлорид калію КІЛЬКІСТЬ подаваного у виробництво хлориду калію СПІВВІДНОСЯТЬ із КІЛЬКІСТЮ Р2О5, подаваного у виробництво з фосфатною сировиною У апараті БГС на суміш хлориду калію і ретура набризкується нейтралізована пульпа, що містить азот і фосфати Отримана суміш із підсушеної пульпи, хлориду калію і ретура гранулюється Потім гранули в апараті БГС висушуються до вологості переважно менше 2% і передаються на стадію класифікації У процесі формування складного добрива в апараті БГС протікають не тільки чисто механічні процеси змішування й усереднення сировинних компонентів, але і ряд ХІМІЧНИХ реакцій конверсійного типу 2КСІ + (NH 4 ) 2 SO 4 ^K 2 SO 4 + 2NH4CI, При великих кількостях (NH4)2HPO4, що характерно для високих значень рН у пульпі, протікає небажана реакція (NH4)2HPO4 + CaSO 4 ^CaHPO 4 + (NH4)2SO4 Дана реакція супроводжується ретроградацією водорозчинної форми Р2О5, що знаходиться у виді (NH4)2HPO4, у водонерозчину (цитраторозчину) форму у виді СаНРО4 На стадії класифікації, що ведуть, наприклад, на вібраційних туркотах, обладнаних сітками 4х4мм і 1,8x1,8мм, із маси висушеного матеріалу відбирається товарна фракція гранул розміром 24мм Фракцію гранул із розміром більш 4мм дроблять, наприклад, на молоткових дробарках, і повертають на класифікацію Фракції висушеного матеріалу з розміром часток менше 2мм у виді ретура повертають на стадію грануляції в барабан БГС Товарну фракцію продукту спрямовують на склад У залежності від складу складного добрива товарну фракцію при необхідності піддають процесу кондицюнування По способу, який запропонований можна одержувати складні добрива різноманітного асортименту по складу в ньому живильних речовин Основною характеристикою складу одержуваних складних добрив є те, що масова частка будьякого живильного компонента повинна бути не менше 5% Найбільше економічно одержання добрива тип y N P K = 5 11 11,88 8, 512 6, 6 1 2 6 Нижче приводяться приклади реалізації способу Приклад 1 Одержання продукту оптимального складу для умов 5>N>P2O5=K2O Беруть грубо дисперсний фосфорит, наприклад туніського родовища, марки 63-65% BPL, що містить Р2О5-29%, SO3-3%, F-3,5%, CaO-49,5%, СО2-7%, проч -8% Фракційний склад фосфориту такий Масова частка частинок із розміром більш 4мм - відс від 1 до 4мм - 4,5% від 0,2 до 1мм -26,36% від 0,1 до 0,2мм -60,5% менше 0,1мм - 8,64% У об'ємний реактор подають 1000 в ч фосфориту і 1138,89 вч сірчаної кислоти концентрацією 72,5% H2SO4, що містить 820 в ч 100% H2SO4 Для 51441 забезпечення рухливості реакційної маси в реактор уводять 678,75 в ч стічних вод, що містять 2 в ч Р Сировинні компоненти перемішуються при температурі 90°С протягом 2 годин Після завершення процесу розкладання, одержують 2663,84 в ч кислої пульпи, що містить 290 в ч Р2О5, 699,388 в ч SO3, 495 в ч СаО, 3,2 в ч F У газову фазу виділяється 80 в ч парів води, 70 в ч СОг і 3,8 в ч F у ВІГЛЯДІ газоподібних фтористих сполук Кисла пульпа розкладання має такі основні характеристики ЩІЛЬНІСТЬ пульпи 1,55кг/дм , коефіцієнт витягу Р2О5 у рідку фазу 95%, масова частка SO3 заг у рідкій фазі 15%, масова частка Р2О5 у пульпі 11% Кислу пульпу розкладання передають на нейтралізацію в об'ємний реактор із мішалкою Одночасно з кислою пульпою вводять 681,84 вч аміачної води, що містить 170,16 в ч 100% ІЧНз і 418,618 в ч 72% сірчаної кислоти, що містить 301,405 вч H2SO4 На стадії нейтралізації підтримують у пульпі рН=5 Після перемішування протягом 1 часу одержують 3664,296 в ч нейтралізованої пульпи й у газову фазу виділяється 100 в ч парів води У нейтралізованій пульпі одержують масове відношення SO3 СаО = 1,910, це значення параметра знаходиться в межах інтервалу, що заявляється Нейтралізовану пульпу подають для сушіння в апарат БГС у розпиленому виді У апарат безпосередньо подають 483,333 в ч порошкоподібного КС1, частинки котрого менше 0,25мм Масова частка калію в КС1 у перерахунку на КгО - 60% У гра 8 нулятор подають також 1500 вч зовнішнього ретура зі стадії класифікації Це в основному частинки, які пройшли через сито гуркоту з розмірами отворів 1,8x1,8мм У результаті грануляції суміші сировинних компонентів і наступного сушіння гранул з апарата БГС виводять 4199,7 вч висушеного гранулята складного добрива Після класифікації виводять 1500 в ч ретура і повертають на грануляцію Готове добриво 2699,7 в ч після класифікації містить 89% частинок розміром від 2 до 4мм Основні характеристики складного добрива такі масова частка живильних речовин, % Р2О5 -10,74 Р 2 0 5 цр -10,40 Р2О5в р -10,2 К 2 О-10,74 N-5,28 Н 2 О-1,0 Складне добриво задовольняє вимогам для марки N P K = 5 1 1 11 Добриво після класифікації кондицюнують, шляхом нанесення на поверхню гранул препарату «ЛИЛАМИН», і відгружають Нижче в таблиці приведені приклади реалізації способу у всьому діапазоні що заявляється параметрів В даний час проведені лабораторні дослідження, пов'язані з реалізацією способу Які направлені підприємству виробнику добрив, пропозиція про ДОЦІЛЬНІСТЬ проведення в 2002 р промислових ДОСЛІДІВ технології одержання на базі суперфосфатного виробництва складного добрива ВІДПОВІДНО до способу, який заявляється ГАБЛИЦЯ ПРИКЛАДІВ РЕАЛІЗАЦІЇ СПОСОБУ № рн касове п пу співвідп ль ношення Ste/CaO 3 ] ?, Характерис- Масова частка компонентів у продукті, % Марка тика парадобрива N К2О ЩО Р2О5 Р2О5 метру, який NPK заг цитр вр вільне заявляється б 7 8 9 10 4 5 11 12 Співвідношення масових долей компонентів у % для складних добрив N а5 S К;0 = Р2СЬ t Оптимум по SOs/CaO для марки Мінімум 5,2 10,74 10,6 9,8 0,8 10,74 1,0 511 11 4,8 10,82 10,7 9,85 1,3 10,9 5,5 5 11 11 Менше мтшуму по аИ Максимум порН 4,6 19,9 10,74 10,2 2,2 10,85 IS 5 11 11 5,7 10,6 10,4 91 0,2 11,0 1,2 5 И 11 8,5 Вщс 10,65 0,8 5 // 11 8,0 0,9 8,4 1,0 888 4,8 1,91 Примітка ІЗ 2 4,0 1,9) 3 3,5 1,91 4 6 1,91 5 6,5 1,91 Вище максимуму порИ 5,9 6 5 2,75 8,4 8,53 8,> 7 5 1J 4,5 11,48 10,5 1,1 11,2 1,0 5 11 11 У продукті мінімальний 4S 1,63 Оптимум по S03/CaO для марки 888 Мінімум по SQVCaO Меньше мінімуму по SO 3/СаО 3,9 і4,7 10,9 7,2 11,5 0,9 4 12 П У продукті вміст N меньше норми S 19,6 10,4 Кислотність продукту віще норми Виділення ИС1 у газову (ЬОЗУ. Максимально припустиме виділення NHj у газову фазу Неприпустимо висока ретроградацт РіО; ер Сильне виділення NHb у газову Фазу 51441 Продовження таблиці прикладів реалізації способу 3 4 5 б 1 9 2 !4,08 4,62 4,5 5,2 6,2 Максимум по SO3/CaO 8 4,2 9 0,5 10 10 4,68 11 1,0 *~ 12 14 5 5 13 В продукте минимально допустимое содержание КгО 10 46 6,4 9 75 4,5 4 4 Відс 4,4 14 4 4 Вище 14,3 У продукті вмістКіО -і. і максимума меньше норми по ЯОз'СаО Сшвідношення массових долей компонентів в % для складних добрив T > 5 3/CaO и рН для марки 5 126 12 5 13 4,8 1,75 14 48 7,63 Мшш>м по SOs/OaO Меньше миншума по SO'j'CaO Оптимум по SO3/CaO и рН для марки 6126 1,7 15 4,5 1,9 16 4,5 2,4 Оптимум по БОз/СаО и рН для марки 810 5 5,4 12,06 11,8 11,1 0,8 6,05 1,0 5 12 6 48.5 4,6 12.5 і 12,7 1.2 11,9 Вщс 0,5 6.2 6,3 0.9 08 5 12 6 12,5 5 33 6 В продукті мінімально 4,15 13,97 12,76 12,2 6,52 12 4 13 6 В продукт/ ьміст N меньше норми 5,67 11,9 11,6 11.1 0,2 59,3 1,3 6 12 6 7,9 10,1 9,7 9,5 0,5 5,15 1,1 8 10 5 ДОПУСТИМИЙ ВМІСТ N 5 2,5 8,2 9,8 9,3 9,0 45 2,6 Оптимум по SOs/CaQ і рН для марки 9 9 5 8,6 9,57 9,36 8,9 19 4 5 2,7 Максимум по 50з/Са 8,9 9,31 9,11 9,0 2С 4,7 2,8 Вище .максимуму по SOyCaO 9,1 8,8 8,62 8,4 17 0,5 4,95 1,0 S 105 4,78 0,8 995 0,3 4 66 0,8 995 У продукті мінімально припустимий вміст К;0 0,4 4,4 09 99 4 У продукті вміст К^О меньше норми вщс ПРИМІТКА Курсиаом виділені приклади реалізації способу при позамежних значеннях параметрів що заявляються ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна (044)456-20 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71