способ получения аммонизированного гранулированного суперфосфата

Формула изобретения

Способ получения гранулирвованного аммонизированного суперфосфата, включающий разложение фосфатного сырья серной кислотой, нейтрализацию пульпы оставшейся частью фосфатного сырья, грануляцию и сушку готового продукта, отличающийся тем, что нейтрализацию пульпы ведут в две стадии: сначала фосфатным сырьем до рН 2 - 2,5, а затем аммиаксодержащим реагентом до рН 2,8 - 3,5.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технике переработки на аммонизированный гранулированный суперфосфат доломитизированного фосфатного сырья, в частности кингисеппских фосфоритов.

Известен способ производства аммонизированного простого суперфосфата (Технология фосфорных и комплексных удобрений. Под ред. С.Д. Эвенчика и А.А. Бродского, М. : Химия, 1989, с.132) путем аммонизации камерного продукта и последующей грануляции.

Недостатком этого способа является невозможность организации непрерывного процесса, длительность процесса и большое выделение вредных примесей в газовую фазу во время дозирования.

Наиболее близким является способ производства гарнулированного суперфосфата (авт. св. СССР N 1465436, Способ получения гарнулированного суперфосфата, Завертяева Т.И., Новиков А.А., Кузнецова А.А. и др. 25.08.87, опубл. 15.03.89, БИ N 10), в котором фосфатное сырье, взятое в количестве 60 - 90% от исходного в виде суспензии с Т : Ж = 1:1 - 2,3 разлагают серной кислотой концентрацией 75 - 98% в количестве 1,6 - 2,3 мас.ч. на 1 т P₂O₅ фосфатного сырья, смешивают полученную пульпу с оставшейся частью сырья, взятого либо в сухом виде, либо в виде суспензии с Т : Ж = 1:1 - 2,3, затем проводят одновременную грануляцию и сушку продукта топочными газами с последующей абсорцией отходящих газов с использованием стоков после стадии абсорбции для приготовления суспензии фосфатного сырья.

При применении известного процесса для переработки доломитизированного фосфатного сырья, содержащего 26 - 28% P₂O₅, 2,5 - 3% MgO и 6 - 7% CO₂, на стадии разложения будет наблюдаться сильное вспенивание, образуется фосфорная кислота низкой концентрации (9,5 - 19% P₂O₅) с высокой степенью нейтрализации (4,5 - 7,6% P₂O₅ св), что приводит к тому, что на стадии нейтрализации происходит разложение только карбонатной части сырья, вследствие чего готовый продукт имеет высокую кислотность (2,9 - 3% P₂O₅ св) и достаточно большую разницу между общим и усвояемым фосфором (2,5 - 3,7%) вследствие низкой степени разложения фосфатного сырья на стадии нейтрализации, высокую гигроскопичность и низкий выход товарной фракции. Для образования гранул необходима определенная концентрация фосфорной кислоты в жидкой фазе пульпы, идущей в БГС, чтобы фосфат кальция кристаллизовался в виде водорастворимой соли - монокальцийфосфата. необходимой для связывания гранул. Концентрация фосфорной кислоты в этих условиях должна быть не ниже 22% P₂O₅. При концентрации фосфорной кислоты 9,5 - 19% P₂O₅ фосфаты кальция кристаллизуются в виде нерастворимого дикальцийфосфата, что приводит к образованию большого количества мелких гранул (Кочетков В.Н., Фосфорсодержащие удобрения. Справочник М.: Химия, 1982 с.19). По опыту работы цеха суперфосфата на местном фосфатном сырье, содержащем 26 - 28% P₂O₅, на АООТ "Фосфорит" (г. Кингисепп, Ленинградской обл.) в описанных условиях выход товарной фракции очень низок. Анализ работы цеха суперфосфата по качеству продукта и выходу товарной фракции при работе в следующих исходных условиях: Т : Ж = 1:1 - 2,5, температуре 80 - 90^oC, концентрации серной кислоты 93%, соотношении количества фоссырья по стадиям 70:30, норме серной кислоты 0,5 - 0,55 мас.ч. на 100 мас. ч. фосфатного сырья показывает, что pH пульпы на первой стадии равно 1,5, на второй 2,6 - 3, содержание P₂O₅ водн. в жидком фазе пульпы составляет 16,3 - 19,7%, содержание P₂O₅ св в жидкой фазе пульпы 2,9 - 3,1%, состав готового продукта: P₂O₅ общ 17 - 18%, P₂O₅усв 15 - 15,2%, P₂O₅ своб 2,9 - 3%, выход товарной фракции 60 - 66%, гигроскопичность 68%.

Недостатками известного способа при переработке доломитизарованного фосфатного сырья являются недостаточно высокая степень разложения фосфатного сырья на стадии нейтрализации, высокая кислотность и гигроскопичность готового продукта и низкий выход товарной фракции на стадии гранулирования и сушки.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение качества готового продукта, а именно повышение P₂O₅ усв по отношению к P₂O₅ общ, снижение свободной кислотности, улучшение гигроскопических свойств продукта и увеличение выхода товарной фракции.

Способ получения аммонизированного гранулированного суперфосфата включает разложение фосфатного сырья серной кислотой, нейтрализацию пульпы, грануляцию и сушку готового продукта, причем нейтрализацию пульпы ведут в две стадии: фосфоритным сырьем до pH 2,0 - 2,5 и аммиаксодержащим реагентом до pH 2,8 - 3,5.

Изменение условий ведения процесса достигается за счет изменения pH на стадии нейтрализации до 2 - 2,5, что увеличивает коэффициент разложения фосфатного сырья на стадии нейтрализации и введения второй стадии нейтрализации путем обработки пульпы аммиаксодержащим реагентом до pH 2,8 - 3,5, позволяющей получить в пульпе водорастворимый фосфат аммония, служащий гранулообразующей связкой на стадии нейтрализации.

Известно (Шохин В. Н., Шувалова Н.К., Треущенко Н.Н. и др., Флотационно-химическое обогащение фосфатных руд, Москва.: Недра, 1991, с. 68, рис. 14), что фосфаты и карбонаты кингисеппского сырья разлагаются в кислотах с различной скоростью, причем скорость растворения зависит в основном от pH и температуры. Фосфаты разлагаются с достаточно высокой скоростью до pH не выше 3, доломит - во всем интервале pH от 1 до 6. Однако при значении pH 2,0 - 2,5 в интервале температур 20 - 90^oC происходит пересечение кривых скоростей разложения фосфата и доломита, т.е. в этих условиях во всех температурных интервалах скорости разложения фосфата и карбоната одинаковы. Отсюда следует, что если на стадии нейтрализации с целью снижения свободной кислотности держать pH выше 2,5, то разлагаться будет, в основном, карбонатная часть сырья, если pH пульпы будет равен 2 - 2,5, то и карбонаты и фосфаты будут разлагаться с одинаковой скоростью. Это позволит повысить коэффициент разложения фосфата на стадии нейтрализации и повысить усвояемую долю P₂O₅ в готовом продукте. Высокая остаточная кислотность пульпы при pH 2 - 2,5 будет нейтрализована аммиаксодержащим реагентом на второй стадии нейтрализации.

Это приводит к тому, что на 1 стадии нейтрализации пульпы фосфатным сырьем за счет снижения pH повышается свободная кислотность пульпы и, соответственно, степень разложения фосфорита, а на второй стадии остаточная кислотность нейтрализуется аммиаксодержащим реагентом с образованием водорастворимых фосфатов аммония. Снижение свободной кислотности приводит к повышению P₂O₅ усв, улучшению гигроскопических свойств и увеличивает выход товарной фракции.

Пример 1. 1000 кг кингисеппского флотоконцентрата состава 28% P₂O₅, 40,8% CaO, 2,5% MgO, 6% CO₂ суспензируют в воде, поступающей с абсорбционного отделения в отношении Ж : Т = 1:1, 85% суспензии направляется на разложение серной кислотой. Концентрация серной кислоты 93%, норма серной кислоты 607 кг. Процесс разложения протекает при температуре 90^oC в течение 3,5 ч. Количество пульпы 2290 кг. Коэффициент разложения фосфорита составляет 96%. Содержание P₂O₅ водн в жидкой фазе суспензии 22,8%, P₂O₅ своб в жидкой фазе 15,2%, содержание P₂O₅ водн в пульпе 9,9%, P₂O₅ св в пульпе 6,6%. Величина pH пульпы составляет 1. Пульпа поступает на нейтрализацию оставшейся частью суспензии фосфоритного концентрата. Процесс нейтрализации протекает при температуре 80^oC в течение 2 ч до pH 2,5. Количество пульпы составляет 2580 кг. Степень разложения фосфатов и карбонатов 63%. Содержание P₂O₅ водн в пульпе составляет 10%, P₂O₅ св в пульпе 2,45%, P₂O₅ водн в жидкой фазе пульпы 21,2%, P₂O₅ св в жидкой фазе пульпы 5,28%. Далее пульпа поступает на нейтрализацию аммиаксодержащей пульпой состава 17% P₂O₅, 12,5% N с pH 4,5 в количестве 214 кг. При этом pH суперфосфатной пульпы повышается до 2,8. Остаточная свободная кислотность пульпы составляет 1,8%. Пульпа поступает на сушку и грануляцию. Готовый продукт в количестве 1784 кг имеет состав 17,7% P₂ O₅ общ, 16,2% P₂O₅ усв, 2% P₂O₅ св, 1,5% N. Общий коэффициент разложения фосфата равен 90%. Выход товарной фракции 95%. Гигроскопичность продукта составляет 72%.

Пример 2. 1000 кг кингисеппского флотоконцентрата состава, указанного в примере 1, суспензируют в воде в отношении Ж : Т = 2:1, 88% суспензии поступает на разложение серной кислотой. Концентрация серной кислоты 93%, норма серной кислоты 630 кг мнг. Процесс разложения протекает при температуре 95^oC в течение 3 ч. Количество пульпы составляет 3257 кг. Коэффициент разложения фосфорита составляет 96%. Содержание P₂O₅ водн в жидкой фазе пульпы составляет 12,5%, P₂O₅ св в жидкой фазе 8,2%, P₂O₅ водн в пульпе 7,2%, P₂O₅ св в пульпе 4,85%. Величина pH пульпы 0,8. Пульпа поступает на нейтрализацию оставшейся частью суспензии фосфоритного концентрата. Процесс нейтрализации протекает при температуре 85^oC в течение 1,5 ч до pH 2,3. Количество пульпы составляет 3610 кг. Степень разложения фосфатов и карбонатов равна 68%. Содержание P₂O₅ водн в пульпе составляет 7,1%, P₂O₅ св в пульпе 2,88%, P₂O₅ водн в жидкой фазе пульпы 11,2% и P₂O₅ св в жидкой фазе пульпы 4,75%. Далее пульпа поступает на нейтрализацию аммиаком до pH 3,5. Количество аммиака составляет 19 кг. Остаточная свободная кислотность пульпы составляет 0,2%. Пульпа поступает на сушку и грануляцию. Готовый продукт в количестве 1625 кг имеет состав: 17,2% P₂O₅ общ, 16,2% P₂O₅ усв, 0,5% P₂O₅ св, 1% N. Общий коэффициент разложения равен 93%. Выход товарной фракции 92%. Гигроскопичность продукта составляет 76%.

Пример 3. 1000 кг кингисеппского флотоконцентрата состава, указанного в примере 1, суспензируют в воде в отношении Ж : Т = 2,3:1, 90% суспензии поступает на разложение серной кислотой. Концентрация серной кислоты 93%, норма серной кислоты 645 кг мнг. Процесс разложения протекает в течение 2,5 ч при температуре 100^oC. количество пульпы 3600 кг. Коэффициент разложения фосфорита составляет 96%. Пульпа имеет pH 0,7. Состав пульпы: содержание P₂O₅ водн в жидкой фазе пульпы составляет 10,8%, P₂O₅ св в жидкой фазе 7,8%, P₂O₅ водн в пульпе 6,7, P₂O₅ св в пульпе 4,5%. Пульпа поступает на нейтрализацию оставшейся частью пульпы суспензии фосфоритного концентрата. Процесс нейтрализации протекает при температуре 90^oC в течение 1 ч до pH 2. Количество пульпы 3920 кг. Степень разложения фосфатов и карбонатов составляет 70%. Состав пульпы: содержание P₂O₅ водн в пульпе 6,65%, P₂O₅ св в пульпе 2,6%, P₂O₅ водн в жидкой фазе пульпы 10,7%, P₂O₅ св в жидкой фазе пульпы 4,3%. Далее пульпа поступает на нейтрализацию аммиаком до pH 3,2. Количество аммиака составляет 14 кг. Остаточная свободная кислотность пульпы составляет 0,5%. Пульпа поступает на сушку и грануляцию. Готовый продукт в количестве 1635 кг имеет состав 17,1% P₂O₅ общ 16,3% P₂O₅ усв 1,2%, P₂O₅ св 0,8% N. Общий коэффициент разложения 93,5%. Выход товарной фракции равен 90%. Гигроскопичность продукта составляет 74%.

В таблице приведены сравнительные показатели предлагаемого и известного способов при применении доломитизированного фосфатного сырья и апатитового концентрата.

Как видно из таблицы, изменение режима стадии нейтрализации суперфосфатной пульпы фосфоритной суспензией и введение второй стадии нейтрализации пульпы аммиаком или аммиаксодержащей пульпой позволяет увеличить качество продукта, а именно повысить количество усвояемого P₂O₅ в готовом продукте относительно P₂O₅ общ с 84,5 - 88 до 91,5 - 93,5%, понизить содержание P₂O₅ св от 2,9 - 3 до 0,5 - 2%, увеличить выход товарной фракции с 60 - 66 до 90 - 95%, улучшить гигроскопические свойства с 68 до 72 - 76%.