Способ получения гранулированного двойного суперфосфата Советский патент 1992 года по МПК C05B11/04 C05B19/02 

Изобретение относится к производству минеральных удобрений, в частности двойного суперфосфата из природного фосфатного сырья и фосфорной кислоты.

Известен способ получения гранулированного двойного суперфосфата, включающий разделение фосфатного сырья на две части, обработку каждой из частей фосфор- нокислотными растворами, сушку и гранулирование образовавшихся пульп.

Недостатком способа является сравнительно низкая степень использования вторичного фосфатного сырья.

Наиболее близким к предлагаемому процессу по технической сущности и достигаемому результату является способ получения гранулированного двойного суперфосфата, включающий разделение фосфатного сырья на две части, обработку

каждой из частей фосфорнокислотными растворами, объединение образовавшихся пульп в присутствии гексафторкремниевой кислоты, сушку и гранулирование массы. При этом гексафторкремниевую кислоту вводят в виде раствора концентрации 2,5- 7% в количестве 1-2,5 ч на 100 г фосфатного сырья на стадию смешения (объединения) пульп.

Способ позволяет повысить степень использования фосфатного сырья за счет предотвращения ретроградации РаОб при сушке и упростить процесс в результате применения для сушки - гранупяции высокоэффективного аппарата - барабанного гранулятора-сушилки.

Недостатком способа является повышенное содержание в продукте водорастворимых соединений фтора (0,6-1,0 абс.%, что

СП

отвечает 50-60 отн % от суммарного их содержания), переходящих в почвенные растворы при использовании удобрения и загрязняющих окружающую среду Это является следствием осаждения водорастворимого CaSiF6 2H20 при объединении суспензий в присутствии гёксафторкремни- евой кислоты, , - -

Цель изобретения - снижение содержания водорастворимого фтора в продукте (до 0,25-0,4%)

ПостаблТнн ая™цель достигается способом получения гранулированного двойного суперфосфата, включающим разделение фосфатного сырья на две части, обработку основного количества (75-90%) фосфатного сырья фосфорной кислотой, а оставшихся 25-10% - фторфосфорнокислотным раствором, содержащим 1-5% P20s и 4-12% H2SiF6, взятым в количестве, отвечающем норме 90-150% от стехиометрии на разложение фосфата гексафторкремниевой кислотой до гидрофосфата и фторида кальция, объединение образовавшихся пульп, сушку и г(.с чулирование массы

Отличие предлагаемого процесса от известного заключается в использовании для обработки одной из частей фосфатного сырья вместо фосфорной кислоты фосфор нокмслотного раствора, содержащего 1-5% Р2С 5и4-12% H2SiF6, взятбго в количестве, отвечающем норме 90-150% от стехиометрии на разложение гексафторкремниевой кислотой данной части фосфатного сырья,

Таким образом, вводимая в процесс получения двойного суперфосфата добавка гексафторкремниевой кислоты используется для обработки части фосфата, а не всего потока пульпы после объединения.

Снижение содержания водорастворимого фтора в продукте обеспечивается благодаря созданию на стадии приготовления части суперфосфатной пульпы условий, способствующих выделению в твердую фазу фторида кальция по реакции

CaioF2(P04)6+H2SiF6f-2H2O 4CaF2j+6CaHP04+Si02,(1)

протекающей при обработке фосфата фтор- фосфорсодержащими растворами определенного состава (1-5% P20s,4-12% HteSiFe). В отличие от этого при осуществлении процесса по известному способу, т.е при обработке объединенного потока пульпы гексафторкремниевой кислотой в значительной мере протекает реакция

Ca()2+H2SIF6 l

CaS F6-2H20+2H3P04 ,

(2)

обусловливающая появление в продукте водорастворимой фторидной соли - кремне- фторида кальция,

Оптимальное количество фосфатного сырья, направляемого на обработку фторфосфорсодержащим раствором, отвечает 10-25%. Уменьшение его ниже 10% нецелесообразно, так кэк при этом содержание водорастворимого фтора в продукте снижается незначительно-менее 0,1 абс.% (количество образующегося на данной стадии CaF2 невелико) Повышение более 25% сопровождается снижением содержания водорастворимого Р20з (табл, 1) в супер- Фосфате (вследствие выделения больших

количеств СаНР04), т,е ухудшением агрохимической ценности удобрения. Состав раствора, используемого для обработки, выбран ча основе данных о растворимости в системе СаО - PaOs - - Н20 и

качества продукта, получаемого при сушке объединенной пульпы,

Как видно из табл. 2, при использовании растворов с малым содержанием РаОб (1%), при всех исследованных концентрациях H2SiFe (2-16%) высушенный продукт характеризуется сравнительно высоким (гО,б-0,7%) содержанием водорастворимых Форм фосфата. Это обусловлено образованием малых количеств фторида

кальция при обработке части фосфата фтор- содержащим раствором соответствующего состава. Увеличение содержания P20s более 5% также нежелательно в связи с образованием Са$ Рб 2Н20, легко выщелачиваемого водой, Оптимальные концентрации отвечают диапазону 4-12%. Снижение содержания HaSiFe менее 4% (габл. 2) сопровождается повышением уровня водорастворимого фтора в продукте

(осаждения CaF2 на стадии обработки практически не наблюдается). Кроме того, использование слабых растворов bteSiFe нежелательно, ввиду повышения энергозатрат при сушке. При использовании концентрированных растворов (12% HaSiFe) вместо фторида кальция выделяется преимущественно кремнефторид, и доля водорастворимого фтора соответственно возрастает,

Влияние нормы гексафторкремниевой кислоты обусловлено необходимостью проведения на стадии обработки части фосфата реакции (1), с другой - нежелательностью осаждения значительных количеств фтора

на последующих стациях, где образуется CaSiFe-2H20.

Как видно из табл 3, при норме HaSfFe, меньшей 90%, содеожание водорастворимого фтора в продукте сохраняется на срав- нительно высоком уровне, оно также резко возрастает при чрезмерно высоких (более 150%) нормах HzSiFe, к тому же при этом снижается доля Р20о в удобрении

Предлагаемая совокупность приемов- разделение фосфатного сырья на две части, обработка 10-25% фосфатного сырья фторфосфорсодержащим раствором состава 1-5% Р205, 4-12% 42SIF6, взятым в количестве, отвечающем норме 90-150% от стехиометрии на разложение указанной части фосфата гексафторкремнибвой кислотой до гидрофосфатз и фторида кальция, обработка оставшихся 90-75% фосфата раствором фосфорной кислоты, объединение образовавшихся пульп в присутствии гексафторкремииевой кислоты, сушка и гранулирование массы является новой, создает усповия для улучшения качества продукта, в частности снижения содержания в нем водорастворимого фтора с повышением его экологической чистоты.

Приме р1 Получение продукта (сорта

В реакторе № 1 7 1 т/ч фосфоритной муки Кингисеппского месторождения (29% P20s 5,5% С02 27% фтора) обрабатывают 5,2 т/ч раствора, содержащего 1% P20s и 12% H2SiF6 (норма H2SiF6 на разложение фосфорита по реакции СаюР2(РСм)б ь H2Sip6 ь 2Н20 4CaF 2+ н 6CaHP04f-Si0290% от стехиометрии),

В реакторе № 2 21 3 т/ч (75% общего количества) обрабатывают 75,8 т/ч экстра- кциониой фосфорной кислоты (30% PaOs). Пульпы из реакторов № 1 и 2 поступают в реактор - смеситель № 3 из которого образовавшаяся масса подается на сушку и грануляцию в аппараты БГС, где контактирует с топочными газами В результате получают 65,7 т/ч двойного гранулированного суперфосфата, содержащего 46,4% РаОбусв и О 34% водорастворимого Кроме того, при сушке в газовую фазу переходит 1,02 т/ч фтора (1,29 т/ч P2SiFe) который абсорбирует водой с получением 9,2 т/ч гексафторк- реммиевой кислоты (14%), часть которой используют для приготовления фторфос- форсодержащего раствора требуемого со- става (12% P2SiF6, 1% PaOs)

При осуществлении процесса по известному способу с введением того же количества гексафторкремниеаой кислоты на стадию объединения пульпу продуктсодер-

жит4б,2% усвояемого Р20д и 0,7% водорастворимого фтора,

П р и м е р 2 Получение продукта I сорта

В реакторе № 1 5,25 т/ч фосфоритной муки (состав по примеру 1) обрабатывают 7,7 т/ч раствора, содержащего 3% PaQs и 8% H2SIFe (норма HaSiFe на разложение фосфорита - 120% от стехиометрии) В реакторе № 2 24,75 т/ч (82,5% общего количества) фосфорита обрабатывают 69 т/ч экстракционной фосфорной кислоты (30% Р20в), пульпы из реакторов № 1 и 2 поступают в реактор-смеситель № 3, из которого образовавшаяся масса подается на сушку и грануляцию в аппараты БГС, где контак И- рует с топочными газами В результате получают 64 т/ч двойного гранулированного суперфосфата, содержащего Л3% усвояемого Р20з и 0,28% водорастворимого фтора. При сушке в газовую фазу переходит 1,04 т/ч фтора (1,30 т/ч ), который абсорбирует водой с получением 10,4 т/ч гексафторкремние- вой кислоты (10% l-teSlFe), часть которой используют для приготовления фторфос- форсодержащего раствора требуемого состава. При осуществлении процесса по известному способу с введением того же количества HteSlFe на стадию объединения пульп и при той же норме фосфорной кислоты продукт содержит 42,8% усвояемого PzOs и 0, водорастворимого фтора

ПримерЗ. В реакторе № 1-3 т/ч фосфоритной муки (состав по примеру 1) обрабатывают 11 т/ч раствора, содержащего 5% P20s и 4% H2SIF6 (норма rfeSIFe на разложение фосфорита 150% от стехиометрии) В реакторе № 2 27 т/ч фосфорита (90% от общего количества) обрабатывают 68,2 т/ч экстракционной фосфорной кислоты (30% PaOs) Пульпы из реакторов № 1 и 2 поступают в реактор-смеситель № 3, из которого образовавшиеся массы подаются на сушку и грануляцию в аппараты БГС, где контактируют с топочными газами В результате получают 63,8 т/ч двойного супер - фосфата, содержащего 43% усвояемого Р205 и 0,39% Фтора водорастворимого. При сушке в газовую фазу переходит 0,9 т/ч фтора (1 14 т/ч hteSlFe), который абсорбируют водой с получением 14,2 т/ч гексзфторкрем- ниевой кислоты (8% ) часть которой используют для приготовления Фторфос- форсодержащего раствора требуемого состава.

При осуществлении процесса по известному способу с использованием того же количества HaSiFe при ее введении на стадию объединения пульп и при той же норме фосфорной кислоты продукт содержит 42,6% усвояемого PaOs и 0,68% водорастворимого фтора.

Предлагаемый способ позволяет снизить содержание водорастворимого фтора в гранулированном двойном суперфосфате от 0,6-0,7 до 0,25-0,4%, т.е. в 1,5-2,8 раза и тем самым улучшить экологические свойства удобрения.

Кроме того, вследствие реализации согласно предлагаемому способу реакции (1) вместо реакции (2) со связыванием ионов кальция в CaFa (вместо CaSiFe), изобретение позволяет более полно использовать химическую энергию гексафторкремние- вой кислоты и благодаря этому добиться повышения содержания усвояемого PaOs в продукте на 0,2-0,4% (примеры 1-3). Соответственно объем выпуска усвояемого PaOs для системы мощностью 200 тыс.т PaOs увеличится на 930 т

Формула изобретения Способ получения гранулированного двойного суперфосфата, включающий деление фосфатного сырья на части, их разложение фосфорной кислотой, смешение образовавшихся суперфосфатных пульп, обработку гексафторкремниевой кислотой, сушку, абсорбцию выделившегося в газовую фазу фтора водой, возврат части

полученного раствора гексафторкремние- аой кислоты на обработку, грануляцию, о т- личающийся тем, что, с целью снижения содержания водорастворимого фтора а готовом продукте, обработку гексафторкремниевой кислотой ведут на стадии разложения фосфатного сырья перед смешением пульп, при этом разложение осуществляют 10-25%-ной части сырья раствором, содержащим 1-5% РаОв и

4-12% гексафторкремниевой кислоты, взятым в количестве 90-150% от стехиометрии до образования гидрофосфата и фторида кальция.

Способ получения суперфосфата вкпю- чает разделение фосфатного сырья на две части, обработку каждой из частей фосфор- нокислотными раетео рами, объединение образовавшихся пульп в присутствии гекса- фторкремниевой кислоты, сушку и гранулирование массы, часть фосфатного сырья в количество 10-25% от общего потока обрабатывают раствором, содержащим 1-5% Р20б и 4-12% гексафторкремниевой кислоты, взятым в количестве, отвечающем норме 90-150% от стехиометрии на разложение указанной части фосфата гексафторкремни- евой кислотой до гидрофосфата и фторида кальция. Способ позволяет уменьшить содержание водорастворимого фтора в продукте от 0,6-0,7 до 0,25-0,4%. т.е. в 1,5-2,8 раза,3 табл. (Л с

Та б л и ц а 1

Вл1 шие Количества фосфата (29% PaOg), обрабатываемого фторфосфорсодержащим раствором (8% HaSiFe, 3% Pads, норма - 100%), на качество двойного суперфосфата

Влияние cocfna фтор ог ргодрркацого растоорэ на честно по орэстаоримь х бторютых соединений о продаете Сдопп срос 1 эгитп, обрабатываемого ykaiaHHuiM рпстнором, 17 5%)

Таблица2

Таблица 3

Влияние нормы HaSiFe (по реакции (1) на качество двойного суперфосфата (доля фосфорита, обрабатываемого фторфосфорсодержащим раствором состава 3% Pads, 8% HaSlFe- 17,5%)