Способ получения фосфорно-калийного удобрения Советский патент 1988 года по МПК C05B13/06 

4 СО

S& 00

Од

Изобретение относится к химической технологии и может быть использовано при высокотемпературной переработке фосфатного сырья, в частности для получения концентрированного фосфорно- калийного удобрения.

Цель изобретения - увеличаниё концентрации питательных веществ в удобрении,

Способ включает спекание шихты, содержащей природный фосфат,, соединение калия и песок, при 1550-1600 С в присутствии диоксида углерода, при массовом соотношении природный фос- фат5 диоксид углерода, равном 1 S (0,069-6,156)э причем в качестве соединения калия используют хлорид, сульфат или карбонат калия.

Сущность процессов, протекающих при реализации П1эедлагаемого. способа, заключается в том, что присутствующий в реакторе дноксид углерода хемо сорбирз ется футеровкой реактора с образованием комплекса СхОу«

Последний разрушается, термическим путем

(те) - у СО (г) + Сх (тв)

или за счет углерода

удара молекулы диоксида

CO-iCr) (тв)-

- ()СО (г) Сх,(тв). Такш4 образом, убыли футеровки реактора не происходит, а образовавшийся монооксид углерода служит восстановителем фосфатного компонента сырья

2Ca.jP.j09 iCO - бСаО + Р4

0,

Затем 4 Oj не выделяясь в газовую фазу, вступает в непосредственное взаимодействие с содержащейся в шихте солью калия с образованием реакционного комплекса. При его разложении проксходх-5т образование конечного проСнижение расхода СО ниже нижнег предела интервала приводит к резком уменьшению степени извлечения снижению качества продукта - попада нию в него токсичного для многих растений хлора, что, к тому же, сни жает cyм ;apнoe содержание питательных компонентов в удобрении (опыты 2-4 таблицы), Превьшение верхнего предела предлагаемого интервала обусловливает появление токсичного моноок сида углерода в отходящих газах, поскольку он образуется в избытке и оста ется в газовой фазе после максимального практически достижимого извлечения из шихты.

Ведение процесса при температуре плавления шихты 1550-1600 С для раз

дукта - метафосфата калия, выделяннце- ного вида сырья представлено в табгося в газовую фазу. Протекание процесса образования метафосфата калия по Bbmienpиведенному механизму возможно лишь в случае расплавления, шихтыj что обеспечивает контакт между реагентами.

Спекание шихты при 1200 С (по известному способу) даже в присутствии COi ке приводит к образованию мета55

лице (опыты 6, 9, 12), При снижении температуры не происходит полного расплавления шихты, что приводит к ухудшению контакта между СО н компонентами шихты, обусловливая разкое уменьшение степени иззлечени и ухудшение качества продукта (опыты 2, 5, 8, 11, 14), Превышение температуры плавле.ния шихты приводит

ig

5

20 25

30

35

40

фосфата калия вследствие отсутствия непосредственного контакта между газообраэньп (СО) н твердыми реагентами,

В этом случае в состав продукта входит весь песок и примеси, введенные в шихту с природным фосфатом, которые в предлагаемом способе остаются в шлаке при переходе метафосфата калия в газовую фазу. Таким образом, поставленная цель получение концентрированного удобрения (в мета- фосфате калия суммарное содержание PjOj и равно 100%) - достигается при сочетании прим;ененных приемов - ведение процесса при теьшературе плавления шихты в присутствии диоксида углерода.

Температура плавления шихты колеблется в предела;х 1550-1600 С в зависимости от природы фосфата и соли калия,

Преимз/тцество предлагаемого способа перед известньм иллюстрируется дан- ньп-ш таблицы.

Из таблицы следует что предлага- емьй интервал соотношений природный фосфат : СО, 1 : (0,069-0,156) является необходи1-1ым.для реализации способа.

Снижение расхода СО ниже нижнего предела интервала приводит к резкому уменьшению степени извлечения и снижению качества продукта - попаданию в него токсичного для многих растений хлора, что, к тому же, снижает cyм ;apнoe содержание питательных компонентов в удобрении (опыты 2-4 таблицы), Превьшение верхнего предела предлагаемого интервала обусловливает появление токсичного монооксида углерода в отходящих газах, поскольку он образуется в избытке и остается в газовой фазе после максимального практически достижимого извлечения из шихты.

Ведение процесса при температуре плавления шихты 1550-1600 С для разного вида сырья представлено в таб5

лице (опыты 6, 9, 12), При снижении температуры не происходит полного расплавления шихты, что приводит к ухудшению контакта между СО н компонентами шихты, обусловливая разкое уменьшение степени иззлеченик и ухудшение качества продукта (опыты 2, 5, 8, 11, 14), Превышение температуры плавле.ния шихты приводит

к неоправданному росту энергозатрат (опыты 4, 7, 10, 13, 16).

Пример 1. Шихту, включающую 50 г Джеройского фосфорита, 9,3 г хлорида калия и 14 .,5 г диоксида крем-f . ння,, подают совместно с диоксидом углерода в реактор, представляющий собой футерованную графитом ванну электропечи,10

, Обработку шихты ведут при 1600 С. Массовое соотношение фосфорит: диок- сид углерода 1:0,069.

При этом происходит образование фосфорно-калийного удобрения - мета- 15 фосфата калия состава, мас.%: 59,7; 39,7; микропримеси остальное. Выход продукта 14,4 г; сте- .пекь извлечения P-jO,;- из шихты 98,3%; , удельные энергозатраты 6,5 20 питательных веществ в продукте. Состав фосфорита, мас.%; 17,6; СаО 45,0; 1,0; Ь5; SiO/2 7,1j остальное.

Пример 2. Шихту, включаю- 25 щую 50 г апатита, 21 г хлорида калия и 19,6 г диоксида кремния, подают в футерованный графитом реактор совместно с диоксидом углерода. Соотношение апатит: СО 1:0,156. Темпера- зо тура обработки шихты 1550 С. Степень извлечения PiOs- 98,5%; удельные энергозатраты 6,5 кВт-ч/кг. Выход продукта 32,8 г; состав продукта, мас,%: 39,4; микропримеси

59,9;

остальное. Состав апатита, мас.%: 40,0; СаО 49,7; . 0,4;

35

0,9; SiO 0,6, примеси остальAljOjкое.

Пример 3. Шихту, включающую 50 г фосфорита Каратау, 29,9 г сульфата калия и 6,О-г диоксида кремния, падают в футерованный графитом реактор совместно с диоксидом углерода. Соотношение фосфорит: COi 1:0,095.

40

0

5 0

5 о

5

0

Температура обработки шихты 1590 С. Выход метафосфата калия 19,8 г. Состав продукта, мас.%: PiO 60,0; 39,2; микропримеси остальное. Степень

извлечения 98,4%; удельные энер гозатраты 6,5 кВт.ч/кг.

П р .-и м е р 4, Шихту, включающую

50 г фосфорита Каратау, 23,7 г карбоната калия и 6,0 г диоксида кремния, подают в футерованный графитом реактор совместно с диоксидом углерода.. Соотношение фосфорит: СО 1:0,095. Температура обработки шихты 1600°С, Выход метафосфата калия 19,9 г. Состав продукта, мас,%: $0,0; 39,2; микропримеси остальное. Степень извлечения 98,5%. .Удельные энергозатраты 6,5 кВт.ч/кг.

Предлагаемый способ позволяет получить фосфорно-калййное удобрение с содержанием питательных веществ, близким к 100%, при снижении энергозатрат на получение единицы питательных веществ в продукте за счет увеличения их концентрации.

Формула изобретения

1.Способ получения фосфорно ка- лийного удобрения путем высокотемпературной переработки шихты, содержащей природный фосфат, соединение

- калия и диоксид кремния, о т л и ч а- ю щ и и с я тем, что, с целью повышения концентрации питательных компонентов в готовом продукте, переработку ведут при 1550-1. в присутствии диоксида углерода при массовом соотношении природньй фосфат : диоксид углерода 1:0,069-0,156.

2.Способ по п. 1, о т.л и ч а ю- щ и и с я тем, что в качестве соединения калия используют хлорид, сульфат или карбонат калия.

Изобретение относится к высоко температурной переработке фосфатного сырья при получении концентрированного фосфорно-калийного удобрения и позволяет увеличить в нем концентрацию питательных веществ. Способ включает спекдние шихты, содержащей природный фосфат, соединение калия, например хлорид, сульфат или карбонат калия, и песок при 1550-1600 с в присутствии диоксида углерода при массовом соотношениии природный фоефат: диоксид углерода, равном 1.(0, 0,156). 1 з.п. ф-лы, 1, табл.