способ получения гранулированного суперфосфата

Формула изобретения

1. Способ получения гранулированного суперфосфата, включающий смешение апатита с абсорбционными стоками, разложение полученной смеси серной кислотой при повышенной температуре, грануляцию и сушку продукта, отличающийся тем, что смешение апатита с абсорбционными стоками ведут с одновременной механохимической активацией при измельчении до крупности частиц апатита, при которой остаток на сите 0,036 мм составляет 5-25% от общей массы частиц, полученную смесь разлагают в одну стадию при 80-90^oС с введением нейтрализующей добавки.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве нейтрализующей добавки берут мел, который вводят или в пульпу в количестве, необходимом для снижения свободной кислоты в ней в 1,9-2 раза, или на стадию гранулирования и сушки, или нейтрализуют ею готовые гранулы.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способу получения гранулированного простого суперфосфата из апатита, широко используемого в качестве минерального удобрения.

Известен способ получения гранулированного простого суперфосфата из измельченного апатита камерно-поточным методом, включающим разложение апатитового концентрата серной кислотой в суперфосфатной камере непрерывного действия, где образуется пористый суперфосфат. Вырезанный из камеры суперфосфат транспортером или непосредственно по течке подается в барабанный гранулятор, где осуществляют нейтрализацию свободной кислоты мелом, аммиаком, фосмукой и другими нейтрализующими добавками. (Исследования по разработке технологии фосфорных удобрений с использованием фосфоритного сырья различных месторождений. Обз. Инф. НИИТЭХИМ, М. 1990. Серия "Промышленность по производству минеральных удобрений". С. 57-60).

Недостатком способа является то, что при промышленной реализации способа получают продукт нестабильного качества.

Наиболее близким к описываемому по технической сущности и достигаемому результату является другой известный способ получения гранулированного суперфосфата, включающий смешение части апатита с абсорбционными стоками до получения суспензии с Т:Ж=(1,2-1,6), разложение полученной смеси серной кислотой концентрации 75-98%, взятой в количестве 1,6-2,5 мас.ч. на 1 ч. Р₂О₅ апатита, при температуре 100^oС, подачу пульпы, содержащей 11-13% свободной фосфорной кислоты (по P₂О₅) на вторую стадию разложения с добавлением на эту стадию фосфорита. Полученную пульпу со свободной кислотностью 3-5,5% P₂О₅ направляют на гранулирование и сушку. В результате получают продукт, содержащий P₂O₅ усв. 19-20%. (Патент РФ 1465436, кл. С 05 В 1/02, 1989).

Недостатком способа является обязательное использование двух видов фосфатного сырья (апатита и фосфорита), а также проведение разложения в две стадии, что значительно усложняет процесс.

Нами поставлена задача создать способ получения простого гранулированного суперфосфата на одном виде сырья, добившись при этом достаточно высокого коэффициента разложения, и получить стандартный продукт.

Поставленная задача решена в предлагаемом способе получения гранулированного простого суперфосфата, включающем смешение апатита с абсорбционными стоками, разложение полученной смеси серной кислотой, грануляцию и сушку продукта. По предложенному способу берут апатитовый концентрат и смешение его с абсорбционными стоками ведут с одновременной механической активацией при измельчении концентрата до крупности, при которой остаток на сите 0,036 мм составляет 5-25%, а разложение полученной смеси серной кислотой ведут в одну стадию при температуре 80-90^oС с последующим введением нейтрализующей добавки. В качестве нейтрализующей добавки берут мел, который вводят или в пульпу в количестве, необходимом для снижения свободной кислоты в ней в 1,9-2 раза, или на стадию гранулирования и сушки, или нейтрализуют ею готовые гранулы.

Отличием способа является проведение предварительно механохимической активации апатитового концентрата с измельчением его до определенной крупности, а также разложение сырья в одну стадию при использовании одного вида сырья при более низких температурах.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Для промышленного многотоннажного производства в условиях одного предприятия значительно проще и дешевле производить простой суперфосфат только из одного апатитового концентрата. Однако апатит представляет собой в отличие от фосфорита монолитные кристаллы, крупные частицы которых экранируются, и их разложение затруднено. Поэтому в известном способе и проводят разложение только части сырья при достаточно большой норме кислоты на первой стадии, а на второй ведут доразложение с добавлением другой части сырья в виде тонкодисперсного легко разложимого фосфорита. Для того, чтобы разложение прошло в одну стадию всего апатитового концентрата необходимо провести его активацию с открытием поверхности зерен сырья. Такую активацию проводят в среде абсорбционных стоков, например в шаровых мельницах. Однако этот процесс (активации) должен быть регламентирован. Необходимо получить зерна апатитового концентрата определенной величины, которая на практике определяется остатком на сите 0,036 мм. Такой остаток должен составлять 5-25% от общей массы. При снижении остатка менее 5% неоправданно повышаются энергозатраты, не давая при этом улучшения на стадии разложения сырья, а увеличение остатка выше 25% приводит к тому, что в сырье будут преобладать крупные кристаллы, и соответственно эффект не достигается. Температурный интервал 80-90^oС является необходимым и достаточным для достижения необходимой степени разложения сырья. Полученная пульпа содержит достаточно большое количество свободной кислоты, поэтому, как один из вариантов, в нее вводят нейтрализующую добавку в количестве, необходимом для снижения содержания свободной кислоты в ней в 1,9-2 раза. Возможно также в зависимости от конкретной технологической схемы и оборудования вводить нейтрализующую добавку на стадию гранулирования и сушки или обрабатывать ей готовые гранулы.

Способ проиллюстрирован следующими примерами.

Пример 1. 1000 кг хибинского апатитового концентрата сорта "стандарт", содержащего 39,2% Р₂О₅, и 1000 кг абсорбционных стоков направляют в шаровую мельницу, в которой осуществляют активацию апатитового концентрата и его измельчение до крупности с остатком на сите 0,036 мм 5%. Полученную пульпу смешивают в реакторе с 1167 кг раствора серной кислоты концентрацией 60% H₂SO₄ при соблюдении соотношения 1,78 мас.ч. H₂SО₄ на 1 мас.ч. Р₂О₅ апатитового концентрата. Разложение ведут 1,5 часа при температуре 85^oС. Полученную пульпу с содержанием свободной кислоты 7,9% нейтрализуют мелом в количестве 100 кг до ее содержания 3,7% (приблизительно в два раза), гранулируют и сушат при температуре 115^oС. При гранулировании и сушке содержание свободной кислоты уменьшается до 1,6%. В результате получают 1800 кг готового продукта (гранулированного простого суперфосфата), содержащего, %: Р₂О₅ общ. - 21,8; Р₂О₅ усв. - 20,0; P₂О₅ вод. - 17,0; P₂О₅ своб. - 1,6. Коэффициент разложения составляет 93%.

Пример 2. 1000 кг ковдорского апатитового концентрата, содержащего 37,9% Р₂О₅, и 1500 кг абсорбционных стоков направляют в шаровую мельницу, в которой осуществляют активацию апатитового концентрата и его измельчение до крупности с остатком на сите 0,036 мм 25%. Полученную пульпу смешивают в реакторе с 833 кг раствора серной кислоты концентрацией 84% H₂SO₄ при соблюдении соотношения 1,85 мас. ч. H₂SO₄ на 1 мас.ч. Р₂О₅ апатитового концентрата. Разложение ведут 1,5 часа при температуре 80^oС. Пульпу, содержащую 6,5% свободной кислоты, подают в БГС (барабанный гранулятор-сушилка), куда вводят 71 кг мела, гранулируют и сушат продукт при температуре 115^oС. В результате получают 1800 кг готового продукта (гранулированного простого суперфосфата), содержащего, %: P₂O₅ общ. - 21,1; P₂О₅ усв. - 19,3; P₂О₅ вод. - 16,6; P₂О₅ своб. - 1,3. Коэффициент разложения составляет 91%.

Пример 3. 1000 кг хибинского апатитового концентрата сорта "супер", содержащего 40,1% Р₂О₅, и 1100 кг абсорбционных стоков направляют в шаровую мельницу, в которой осуществляют активацию апатитового концентрата и его измельчение до крупности с остатком на сите 0,036 мм 15%. Полученную пульпу смешивают в реакторе с 900 кг раствора серной кислоты концентрации 78% Н₂SO₄ при соблюдении соотношения 1,75 мас.ч. H₂SO₄ на 1 мас.ч. P₂О₅ апатитового концентрата. Разложение ведут 1,5 часа при температуре 90^oС. Полученную пульпу с содержанием свободной кислоты 6,8 Р₂О₅ гранулируют и сушат при температуре 115^oС. Гранулы поступают в барабан, куда подают 65 кг мела. В результате получают 1810 кг готового продукта (гранулированного простого суперфосфата), содержащего, %: P₂O₅ общ. - 22,2; Р₂О₅ усв. - 20,7; P₂O₅ вод. - 18,4; P₂O₅ своб. - 1,1. Коэффициент разложения составляет 93%.

Использование предложенного способа позволит получить простой суперфосфат по поточной схеме, качество которого и технологические показатели (коэффициент разложения, расходные нормы) сопоставимы с классическим камерным способом. Поточный процесс более технологичен, легко автоматизируется. Кроме того, способ позволяет использовать один вид фосфатного сырья, что также упрощает процесс.