Способ получения кормовых и удобрительных фосфатов Советский патент 1992 года по МПК C05B13/02 

Изобретение относится к способу получения кормовых и удобрительных фосфатов, которые могут быть использованы в сельском хозяйстве как кормовые добавки животным и как удобрения для всех видов почв.

Известен способ получения кормовых и удобрительных фосфатов, включающий смешение фосфатного сырья с нефелином, обжиг смеси при температуре 1350-1500°С при подаче воздуха. По этому способу фосфатное сырье смешивают с нефелином при соотношении фосфатное сырье: нефелин равном 4,8-5,1 : 1, в шихту добавляют кислые фосфаты кальция (ретур). затем шихту увлажняют до содержания в ней 8-9% влаги и гранулируют при добавлении фосфорной кислоты. Полученные гранулы обжигают при температуре 1350-1500°С при подаче воздуха, при этом воздух подают циклически с пульсационной подачей сначала с коэффициентом избытка 0,8-0,95, а затем с коэффициентом избытка 1,05-1,20. Циклы повторяются через 1-35 мин.

Недостатком способа является получение продукта, в котором PaOs уев. не превышает 65-70%. Способ, сложен в технологическом отношении.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ получения кормовых и удобрительных фосфатов, включающий смешение фосфатного сырья с алюмосиликатными минералами, увлажнение смеси, обжиг ее при 1350-1500 С при подаче избытка воздуха. По этому способу в качестве алюмосиликатного минерала используют нефелин, который добавляют в количестве, обеспечивающем соотношение PzOs : нефелин 3,4-4 ;1. Недостатком способа является низкая производительность процесса (5,5-6,0 т/ч) и невысокий выход товарной фракции (1-4 мм) 40-50%. Цель изобретения - повышение производительности и выхода товарной фракции продукта. Поставленная цель достигается в способе получения кормовых и удобрительных фосфатов, включающем смешение фосфатного сырья с алюмосиликатными минералами, увлажнение полученной смеси, обжиг ее при температуре 1350-1500°С при подаче избытка воздуха тем, что обжиг ведут в присутствии смеси соединения двух- и трехвалентного железа, которую добавляют в количестве 0,5-6,5 мас.% при соотношении в ней Fe : , равном 0,05-10 : 1. В качестве алюмосиликатов возможно использовать нефелин, эгирин, альбит, анальцим, арфведсонит, астрофиллит. биотит, вермикулит, глауконит, муоковит, ортоклаз, микроклин, жадеит, конкринит, кордиерит, лазурит, лейцит, лепидолит, лепидомелан, мурманит, нитролит, нозеам, пироксенит, плагиоклазм, полевой шпат, рибенит, содалит, флогонит цеолит, циннвалдит, эвдиалит. Целесообразно соединение железа ис пользовать в виде окислов, силикатов, ще лонных ферросиликатов, щелочных алюмосиликатов, которые вводят на стадии смешения. Возможно на стадии смешения дополнительно вводить щелочные соли, например, соду, поташ в количестве 1-10 мас,%. Сущность способа состоит в том, что для повышения производительности требуется повышение скорости разложения фосфатного сырья, что может быть достигнуто следующими технологическими приемами. Термический процесс разложения фосфатного сырья сопровождается образованием определенного количества расплава, е котором протекают следующие процессы: растворение фосфатов в расплаве, диффузия паров воды в расплав, диффузия из раствора образовавшегося HF и SiF4, кристаллизация из расплава конечного высокотемпературного продукта в виде трикальцийфосфата, натрийкальциевого фосфата, калийнатриевого фосфата, в структурную решетку которых входит и кремний. Двухвалентное железо добавляемое в виде различных соединений изменяет физико-химические свойства расплава, а именно, снижает его вязкость, поверхностное натяжение и др. В результате повышается скорость первой стадии, связанной с растворением фосфата в расплаве, что ускоряет процесс получения конечного продукта. При этом дисперсность фосфатного сырья мало влияет на производительность процесса. Трехвалентное железо в такой системе является окислителем относительно двухвалентного железа, способного в ионном расплаве отдавать системе кислород. В этом случае скорость процесса обесфторивания (а следовательно, и разложения) фосфатного сырья возрастает за счет замещения фтора кислородом по реакции: POF2 + - PO + H + Таким образом, двухвалентное железо ускоряет процесс разложения фосфатного сырья за счет физико-химических свойств расплавов и повышает подвижность ионов в расплаве, а трехвалентное железо - за счет повышения скорости реакции образования конечного газообразного продукта HF. Присутствие в сырьевой смеси двух- и трехвалентного железа в соотношении 0,05-10 позволяет повысить скорость процесса в целом. Повышение скорости процесса за счет использования двух- и трехвалентного железа способствует изменению физико-механических свойств продукта, что повышает выход товарной фракции продукта из вращающейся печи. Это происходит за счет того, что при повышении скорости разложения быстрее расходуется расплав в результате взаимодействия с фосфатом с образованием (кристаллизацией) конечного высокотемпературного соединения (продукта). Так как такое взаимодействие ускоряется, то материал к высокотемпературной зоне печи, где происходит максимальное выделение тепла от сжигания топлива подходит более термостойким, что препятствует закатыванию материала в гранулы и куски и способствует увеличению выхода товарной продукции. Присутствие в сырьевой смеси щелочных солей позволяет получить высокотемпературные кальцийнатриевые фосфаты, которые хорошо кристаллизуются из расплава тем самым повышает выход товарной фракции продукта. Таким образом, чтобы обеспечить необходимое количество получаемого продукта и производительность технологической линии необходимо создать условия, изложенные в изобретении. Влияние количества добавляемого двух- и трехвалентного железа на производительность процесса и выход товарной фракции продукта представлено в табл. 1. В

качестве алюмосиликатов щелочных металлов использовались нефелин, глакуонит, поРе левой шпат, отношение 3.0.

При добавлении двух- и трехвалентного железа менее 0,5 мас.% производительность снижается из-за снижения скорости разложения фосфата. В результате материал к высокотемпературной зоне подходит с избытком расплава, что вызывает его окомкование и снижение выхода товарной фракции продукта. При добавлении двух- и трехвалентного железа свыше 6,5% сырьевая смесь в печи становиться пегкоплавкой, начинается комковаться, что в свою очередь снижается диффузия паров воды в материале, а также HF из материала, одновременно резко снижается выход товарной фракции. Влияние отношения между двухи трехвалентным железом представлены в табл. 2. В качестве алюмосиликата использовался нефелин, полевой шпат, глакуонит.

менее 0,05 снижаПри отношении

ется скорость процесса из-за недостаточного количества кислорода в расплаве, что соответственно вызывает снижение рыхода товарной фракции. При отношении

Fe3+

свыше 10 скорость процесса остается

Fe

практически неизменной, неизменным остается выход товарной фракции, так как отF

10 обеспечивает

ношение

дительность печи составила 6.0 т/ч, выход товарной фг)акции 70%.

Приме р 2.1000 кг фоссырья смешивлют с 100кгнефелина.содержащего2% окислов железа относительно к весу нефелина,дпбавляют окислы железа до получения двух- и трехвалентного железа в количестве 6,5% и отношение

.3 +

Fe 10,полученную смесь увлажняют до со2-1Fe

0

держания влажности 30%,обжигают во вращающейся печи.Производительность печи 8т/ч.выход товарной фракции 78%.Обжиг при этом вели приТ 1400°С и избытке воздуха .2. Пример 3. 1000 кг фоссырья смеши5вают с 100 кг нефелина, содержащего окислов железа 2% относительно к весу нефелина, добавляют окислы железа до получения двух- и трехвалентного железа в коF

0 личестве 3,5% и отношение ц; 3,0,

fe

полученную смесь увлажняют до содержания влажности 30%, обжигают во вращающейся печи при Т 1400°С и избытке

5 воздуха ct 1,2, Производительность печи составила 7,0 т/ч, выход товарной фракции продукта составил 74%.

Пример 4. 1000 кг фоссырья смешивают с 100 кг нефелина, содержащего окис0лов железа 2% относительно к весу нефелина, и содой в количестве 3,5% добавляют окислы железа до получения двух- и трехвалентного железа в количестве 3,5

р 3-h 5 мае. % и отношение -5Т 3,0. полученную

Сл

наилучшие показатели процесса.

Влияние щелочных солей на показатели процесса представлены в табл. 3. Количество двух- и трехвалентного железа 3,5%, отFe +ношение - 3,0.

7

Использование соды в количестве менее 1,0% не оказывает изменения на показатели процесса. Использование соды свыше 10% нецелесообразно, так как показатели процесса остается неизменными.

Пример 1. 1000 кг фоссырья смешивают с 100 кг нефелина, содержащего 2% окислов железа относительно к весу нефелина, добавляют дополнительно окислы железа в таком количестве, чтобы общее количество Fe составляло 0,5 мас.%, аотноРеЗ+шение -гт; 0,05. Полученную смесь увFe

лажняют до содержания влажности 30%. обжигают во вращающейся печи при Т 1400°С и избытке воздуха а 1,2. Произвосмесь увлажняют до содержания влажности 30%. обжигают во вращающейся печи при Т 1400°С и избытке воздуха о: 1,2, Производительность печи составила 7,7 т/ч, выход товарной фракции продукта 84%.

Пример 5. 1000 кг фоссырья смешивают с щелочными алюмосиликатом (глауконитом), взятом в количестве до получения в сырьевой смеси двух- и трехвалентного железа 3,2 мас.% и отношение

2,9.

полученную смесь обжигают во вращающейся печи. Производительность печи составила 6,5 т/ч, выход товарной фракции продукта 70%.

Пример 6. 1000 кг фоссырья смешивают с щелочным алюмосиликатом (глауконитом), взятом в количестве до получения в сырьевой смеси двух- и трехвалентного железа 3,2 мас.% и отношение

добавляют соду в количестве 3%. полученную смесь обжигают во вращающейся печи. Производительность печи составила 7,4 т/ч, выход товарной фракции продукта 83%. Формула изобретения

1.Способ получения кормовых и удобрительных фосфатов, включающий смешение фосфатного сырья с алюмосиликатными минералами, увлажнение полученной смеси, обжиг смеси при 1350--1500°С при подаче избытка воздуха, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности процесса и увеличения выхода товарной фракции, обжиг ведут в присутствии смеси соединений двух- и трехвалентного железа, которую добавляют в количестве 0,5-6,5 мас.% при массовом отношении 0,05-10.

2.Способ поп, 1, отличающийся тем, что в качестве алюмосиликатов исполь3 у ю т нефелин, э г и р и и. альбит, анальцим, арфведсонит, астрофиллит, биотит, вермикулит, глауконит, мусковит, ортоклаз, микроклин, жадеит, конкринит, кордиерит, лазурит, лейцит, лепидолит, лепидомелан, мурманит, нитролит, нозеам, пироксенит, плагиоклаз, полевой шпат, рибенит, слюды,содалит, флогонит, цеолиты, цинвалдит, эквдиалит.

3,Способ по пп, 1и2, отличающийся тем, что соединения железа в виде окислов, силикатов, щелочных ферросиликатов, щелочных алюмоферросиликатов вводят на стадии смешения.

4.Способ по пп. 1-3, отличающийся тем, что на стадии смешения дополнительно вводят соду, поташ в количестве 110 мас.%.

Изобретение относится к способу получения кормовых и удобрительных фосфатов, которые могут быть использованы в сельском хозяйстве как кормовые добавки животным и как удобрения для всех видов почв. Цель изобретения - повышение производительности и выхода товарной фракции продукта. Для этого фосфатное сырье смешивают с ал юмосиликатными минералами, увлажняют полученную смесь, обжигают ее при температуре 1350-1500°С при подаче избытка воздуха. Обжиг ведут в присутствии смеси соединений двух- и трехвалентного железа, которую добавляют в количестве 0,5-6,5 мас.% при массовом отношении Fe /Fe^*^ =-- 0,05-10, Производительность процесса по предложенному способу 6,0-8,0 т/ч. Выход товарной фракции 70-78%. 3 3. п. ф-лы, 4 табл.Ё

Таблица 1

Таблица 2

12,5

8,0 78

Таблица 3

12 9,0 8G