СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СУПЕРФОСФАТА Советский патент 1941 года по МПК C05B1/22 

В современном производстве простого суперфосфата из апатитового флотоконцентрата обычно применяется серная кислота концентрации 49,5-50,5° (61,8-63,3%), причем получается суперфосфат, содержащий 15,5-16,5% H₂O и 16,5-17,0% усвояемой P₂O₅.

Высокое содержание влаги и сравнительно низкий процент полезного фосфорного ангидрида побудили использовать серную кислоту более высокой концентрации с тем, чтобы снизить количества воды, вводимой в технологический процесс, и повысить содержание усвояемой Р₂О₅. Все попытки приводили к отрицательным результатам. При смешении апатитового флотоконцентрата с серной кислотой повышенной концентрации наблюдается резкое замедление реакции растворения; суперфосфат при выгрузке из камеры остается мажущимся. В отдельных случаях имеет место расслоение жидкой и твердой фаз пульпы.

К таким же отрицательным результатам привели попытки смешения серной кислоты повышенной концентрации с неполной порцией апатита и с последующей подачей остатка апатита в полученную смесь.

При изучении механизма реакции взаимодействия апатита с серной кислотой было установлено, что образование плохого, мажущегося продукта связано: 1) с ненормальными условиями кристаллизации выделяющихся при реакции твердых фаз - сульфатов кальция различной степени гидратизации; 2) с условиями перехода в раствор кремневой кислоты из нефелина, присутствующего в виде примеси к апатиту, и последующей коагуляцией золя с образованием геля кремневой кислоты.

При взаимодействии нефелина с серной кислотой имеет место следующая реакция:

Если концентрат обрабатывать серной кислотой повышенной концентрации, то образующийся золь кремневой кислоты не успевает перейти в объем раствора и застудневает тут же на поверхности зерна нефелина. Дальнейший доступ серной кислоты к зерну прекращается и кремневая кислота не участвует в образовании структуры суперфосфата.

Изучение характера твердых фаз, образующихся в начальной стадии взаимодействия апатита с серной кислотой, приводит к заключению, что, независимо от условий кристаллизации, первичной выпадающей твердой фазой являются мельчайшие иголочки полугидрата сульфата кальция. Полугидрат сульфата кальция является метастабильной фазой системы. В растворах серной кислоты он в течение нескольких минут превращается в ангидрит (CaSO₄), причем тем скорее, чем выше концентрация серной кислоты. С другой стороны, известно, что продолжительность существования полугидрата в растворах фосфорной кислоты значительно больше, чем в средней, порядка 1-2 час. при температуре 70° и концентрации 50-55% P₂O₅. Полагая, что структуру суперфосфата создает полугидрат сульфата кальция и гель кремневой кислоты, необходимо при разложении фосфоритов создавать такие условия, при которых возможно более длительное время сохранялся бы полугидрат (в виде метастабильной формы) системы и возможно более полно разлагался бы нефелин. С этой целью, согласно настоящему изобретению, предлагается замешивание вести путем подачи апатитового концентрата в разбавленную серную кислоту, взятую в количестве, недостаточном для полного разложения (неполная форма). Это создает условия полного смачивания концентрата, энергичное течение реакции и образование достаточного количества фосфорной кислоты, замедляющей фазовое превращение полугидрата в ангидрит. В конце замеса подается концентрированная серная кислота или купоросное масло в таком количестве, чтобы суммарная расчетная концентрация обеих кислот лежала в пределах 52-54° (65,6-68,5% H₂O₄) при заданной норме.

В результате получаются рассыпчатые суперфосфаты, содержащие при выгрузке на 0,6-0,7% усвояемой P₂O₅ больше и на 3-3,5% влага меньше, чем получавшийся до сих пор суперфосфат.

Аналогичным путем могут быть получены и обогащенные суперфосфаты, приготовленные на смесях фосфорной и серной кислот.

Способ получения суперфосфата, отличающийся тем, что, с целью снижения влажности продукта и повышения содержания в нем усвояемой фосфорной кислоты, исходное сырье обрабатывают неполной нормой серной кислоты (при концентрации последней ниже 62%), после чего в пульпу вводят дополнительно серную кислоту крепостью от 74 до 94% в количестве, достаточном для достижения заданной нормы кислоты и средней концентрации смеси кислот от 64 до 68,5%.