способ гранулирования мелкодисперсного фосфатного сырья

Формула изобретения

1. Способ гранулирования мелкодисперсного фосфатного сырья в присутствии связующей добавки, отличающийся тем, что в качестве связующей добавки используют смесь пульпы монокальцийфосфата и суммы солей полуторных окислов при соотношении в ней монокальцийфосфат : сумма солей полуторных окислов, равном 1 : (0,05 - 0,45), и смесь добавляют в фосфатное сырье в количестве 0,04 - 0,3 мас.ч. на 1 мас.ч. фосфатного сырья.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве связующей смеси берут продукт разложения фосфатного сырья серной и/или фосфорной кислотой, а в качестве фосфатного сырья берут пыль апатитового концентрата или фосфоритную муку.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технологии гранулирования мелкодисперсного сырья, используемого в дальнейшем или в качестве минерального удобрения (фосфоритная мука), или в качестве сырья производства минеральных удобрений.

Известен способ гранулирования фосфоритной муки путем окатывания шихты с увлажнением ее насыщенным KCl, в котором в качестве добавки на стадию гранулирования вводят фосфогипс, а в насыщенный раствор KCl вводят фосфоритную муку. Недостатком способа является низкий выход товарной фракции продукта (гранулы 1-4 мм) - 60-65%, а также недостаточно высокая прочность гранул - 18-20 кгс/см². (Авт. свид. СССР N 632674, C 05 B 19/00, 1978 г.).

Наиболее близким к описываемому по технической сущности и достигаемому результату является другой известный способ гранулирования мелкодисперсного фосфатного сырья, а также фосфоритной муки в присутствии связующей добавки. По этому способу в качестве связующей добавки берут смесь минеральной кислоты и ее нейтральной соли при соотношении 2-10 в.ч. кислоты на 1 в.ч. соли. Общее количество связующей добавки составляет 0,5-0,7 в.ч. на 1 в.ч. фосфоритной муки.

По этому способу перерабатывают только фосфоритную муку грансостава: +0,15 мм - 15-20%; +0,071 - 30-35%; -0,071 мм - 45-55%.

Недостатком способа является то, что данная технология не позволяет перерабатывать фосфатное сырье более тонкого помола, а тем более перерабатывать пыль апатитового концентрата. По этому способу получают продукт, обладающий повышенными гигроскопическими свойствами, невысокой прочностью гранул и невысоким выходом товарной фракции. (Авт. свид. СССР N 874719, C 05 B 19/00, 1981 г.).

Нами поставлена задача создать способ гранулирования мелкодисперсного сырья, который позволил бы практически перерабатывать отходы основного производства (пыль фосфатного сырья, улавливаемую в основном производстве) и не только при переработке фосфоритов (фосфоритная мука), но и при переработке апатитового концентрата, при этом получать достаточно высокую прочность гранул и высокий выход готового продукта.

Задача решена в способе гранулирования мелкодисперсного фосфатного сырья в присутствии связующей добавки тем, что при гранулировании последнего в качестве связующей добавки используют смесь пульпы монокальцийфосфата и суммы солей полуторных окислов (например железа, алюминия и др.) при соотношении в ней монокальцийфосфат : сумма солей полуторных окислов, равном 1 : (0,05-0,45) соответственно. Смесь добавляют в фосфатное сырье в количестве 0,04-0,3 в.ч. на 1 в.ч. фосфатного сырья.

Возможно в качестве смеси использовать продукт разложения фосфатного сырья серной и/или фосфатной кислотой. При этом в зависимости от состава разлагаемого фосфатного сырья и условий переработки продукт может либо полностью соответствовать составу связующей добавки, либо в него необходимо дополнительно вводить компоненты до получения требуемого соотношения.

В качестве мелкодисперсного сырья может быть использована фосфоритная мука следующего грансостава: +0,15 мм - 0,1-10%; +0,071 мм - 2,5-11%; +0,05 мм - 12,4-38% и -0,05 мм - 41-85%.

Также в качестве фосфатного сырья может быть использована пыль апатитового концентрата, улавливаемая при его сушке и имеющая грансостав: +0,15 мм - 0,05-0,1%; +0,071 мм - 1,5-2,5%; +0,05 мм - 5,4-12,4% и -0,05 мм - 85-93%.

Сущность способа заключается в следующем. В качестве связующей добавки используют продукт разложения фосфатного сырья серной и/или фосфорной кислотами, получаемый в виде пульпы. Жидкая фаза пульпы представляет собой раствор пересыщенных солей, а именно монокальцийфосфата, солей полуторных окислов (железа, алюминия) и части не вступившей в реакцию кислоты. Пульпа такого состава при смешении с фосфатным сырьем равномерно распределяется на поверхности частиц сырья, способствуя формированию центров гранулообразования и агломератов частиц за счет образования солевых мостиков и контактов.

В дальнейшем происходит постепенное уплотнение агломератов, сопровождающееся наслаиванием частиц фосфатного сырья на центры гранулообразования при оптимальном увлажнении. При этом смесь, подаваемая на гранулирование, должна отвечать соотношению компонентов в ней - монокальцийфосфат : сумма солей R₂O₃, равному 1 : (0,05 - 0,45).

Уменьшение доли солей в смеси влияет на равномерное распределение их на поверхности фосфатного сырья, снижает пересыщение солей в жидкой фазе пульпы и, как следствие, приводит к ухудшению условий образования центров гранулообразования. Увеличение их доли выше предложенной нормы нецелесообразно, так как приводит к загрязнению ими готового продукта.

Тот же эффект наблюдается и при выходе за предложенные пределы количества связующей добавки на 1 в.ч. фосфатного сырья.

Использование предложенного способа дает возможность перерабатывать пыль апатитового концентрата, улавливаемую при его сушке, что во-первых делает процесс переработки апатитового концентрата практически безотходным и экологически чистым, кроме того, дает возможность улучшить качество остальной массы товарного апатитового концентрата, увеличить содержание основного компонента в нем и получить товарный продукт с хорошими физическими свойствами. При получении гранулированного продукта из пыли апатитового концентрата содержание лимонно-растворимой формы P₂O₅ повышается. При использовании его в производстве фосфорной кислоты и минеральных удобрений снижается расход минеральной кислоты на его разложение на 1,5-2,5%.

При гранулировании предложенным способом фосфоритной муки происходит ее активизация, что важно при непосредственном внесении ее в почву в качестве минерального удобрения.

Способ иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1.

1000 кг пыли апатитового концентрата, улавливаемой после его сушки и имеющей грансостав: +0,15 мм - 0,1%; +0,071 мм - 2,5%; +0,05 мм - 12,4%; -0,05 мм - 85% смешивают и гранулируют с продуктом разложения пыли фосфорной кислотой в количестве 602,3 кг, что отвечает количеству смеси монокальцийфосфата и суммы солей полуторных окислов 0,3 мас. ч. на 1 мас. ч. пыли. Соотношение монокальцийфосфата к сумме солей полуторных окислов в нем равно 1 : 0,05. После гранулирования получают 1602,3 кг влажных гранул. Влажные гранулы высушивают и получают 1410 кг высушенного продукта. Содержание товарной фракции в готовом продукте 70%; прочность гранул 35 кгс/см².

Пример 2.

1000 кг пыли апатитового концентрата, имеющей грансостав: +0,15 мм - 0,01%; +0,071 мм - 1,5%; +0,05 мм - 5,4%; -0,05 мм - 93%, смешивают и гранулируют с продуктом разложения пыли смесь серной и фосфорной кислот в количестве 387 кг, что отвечает количеству смеси монокальцийфосфата и суммы солей полуторных окислов 0,12 мас. ч. на 1 мас. ч. пыли; соотношение монокальцийфосфата и суммы солей полуторных окислов в продукте разложения равно 1 : 0,14.

После гранулирования получают 1387 кг влажных гранул. После сушки влажных гранул получают 1213 кг готового продукта, в котором содержится 75% товарной фракции; прочность гранул - 50 кгс/см².

Пример 3.

1000 кг фосфорита, имеющего грансостав: +0,15 мм - 0,1%; +0,071 мм - 2,5%; +0,05 мм - 12,4; -0,05 мм - 85%, смешивают с продуктом разложения фосфорита серной кислотой в количестве 354 кг и дополнительно подают недостающее количество солей полуторных окислов в виде нефелина 11,5 кг, что соответствует количеству смеси монокальцийфосфата и суммы солей полуторных окислов 0,04 мас. ч. на 1 мас. ч. фосфорита; соотношение монокальцийфосфата к сумме солей полуторных окислов в нем равно 1 : 0,45.

После гранулирования получают 1325,5 кг влажных гранул. Влажные гранулы высушивают и получают 1121,8 кг готового продукта. Содержание товарной фракции в готовом продукте 80%; прочность гранул 46 кгс/см².