способ получения гранулированного сложного удобрения

Формула изобретения

1. Способ получения гранулированного сложного удобрения, включающий разложение апатита серной кислотой с получением фосфатной пульпы, введение в нее низкосортного фосфатного сырья, грануляцию и сушку готового продукта, отличающийся тем, что фосфатную пульпу делят на две части, из одной части фильтрацией отделяют фосфорную кислоту, которую затем смешивают с оставшейся частью фосфатной пульпы, в смесь вводят низкосортное фосфатное сырье и серную кислоту, при этом соотношение Р₂О ₅смеси: Р₂О₅ низкосортного фосфатного сырья берут равным (2-9):1, а затем полученную пульпу аммонизируют до рН 4,0-5,0.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в смесь фосфатной пульпы и фосфорной кислоты вводят серную кислоту либо перед подачей низкосортного фосфатного сырья, либо одновременно.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способу получения сложного гранулированного удобрения, а именно к NP-удобрениям, типа суперфосфатов. Суперфосфаты широко используются в сельском хозяйстве для различных видов культур. Процесс предусматривает вовлечение в производство низкосортного фосфатного сырья.

Известны способы получения гранулированных суперфосфатов, в которых фосфатное сырье разделяют на две части, обрабатывают одну из них серной кислотой, а затем в пульпу вводят оставшееся фосфатное сырье (например, патент РФ №2177464, кл. С05В 1/02, 2001 г., патент РФ №2102361, кл. С05В, 1998 г.).

Однако оба способа используют моносырье (сырье одного месторождения, содержащее одинаковое количество P₂O ₅).

Наиболее близким к описываемому по технической сущности и достигаемому результату является другой известный способ получения гранулированного суперфосфата, включающий разложение апатита серной кислотой с получением фосфатной пульпы, введение в нее низкосортного фосфатного сырья, грануляцию и сушку готового продукта.

По этому способу (по одному из примеров) апатит в реакторе разлагают серной кислотой при температуре 96-100°С. Полученную фосфатную пульпу направляют во второй реактор, куда подают Кингисеппский фосфорит, температура в реакторе 90-100°С. Затем полученную пульпу гранулируют и сушат (Патент РФ №1465436, С05В 1/02, 1987 г.).

Однако данный способ не позволяет получить удобрение, содержащее одновременно водорастворимую и цитратнорастворимую формы Р₂О ₅, т.е. данное удобрение не обладает достаточным универсальным действием, что, безусловно, снижает эффективность его действия. Кроме того, готовый продукт содержит до 3% Р₂ О₅ свободной, что приводит к ухудшению его физико-механических свойств - снижению прочности гранул и увеличению слеживаемости.

Задачей изобретения было создание способа получения гранулированного удобрения, не только лишенного вышеперечисленных недостатков, но и позволяющего вовлечь в производство значительное количество низкосортного фосфатного сырья, например, такого как фосфориты Вятско-Камского и Егорьевского месторождений (содержание Р₂О₅ в них 19-23%, в то время как содержание P₂ O₅ в Кингисеппском фосфорите, используемом в прототипе, составляет 28-29%).

Задача решена в способе получения гранулированного удобрения, включающего разложение апатита серной кислотой с получением фосфатной пульпы, введение в нее низкосортного фосфатного сырья, грануляцию и сушку готового продукта. По предлагаемому способу фосфатную пульпу делят на две части, из одной части фильтрацией отделяют фосфорную кислоту, которую затем смешивают с оставшейся частью фосфатной пульпы, в смесь вводят низкосортное фосфатное сырье и серную кислоту, при этом соотношение Р₂О ₅ смеси : P₂O₅ низкосортного фосфатного сырья берут равным (2-9):1, a затем полученную пульпу аммонизируют до рН 4,0-5,0. В смесь фосфатной пульпы и фосфорной кислоты вводят серную кислоту либо перед подачей низкосортного фосфатного сырья, либо одновременно.

Сущность способа заключается в следующем. Прежде всего способ разрабатывался с целью вовлечения в производство максимально возможного количества низкосортного фосфатного сырья при одновременном получении необходимого качества удобрения. Количество низкосортного сырья, вводимого в процесс, характеризуется соотношением Р₂ О₅ смеси фосфатной пульпы и фосфорной кислоты : Р₂О₅ низкосортного фосфатного сырья. Оно определено исходя из следующих факторов. С одной стороны, соотношение Р₂О ₅ смеси и Р₂О₅ низкосортного фосфатного сырья определяется необходимостью поддержания в результирующей пульпе определенной зависимости между Р ₂О₅ и SO₄ ^2- ионами, т.к. это соотношение напрямую влияет на прочность полученных гранул, в связи с тем что образующийся при конверсии сульфата кальция дикальцийфосфат не способствует упрочнению гранул.

С другой стороны, это соотношение обусловлено оптимальным содержанием Р₂О₅водн. и Р₂О₅усв. в готовом продукте. Исходя из вышесказанного соотношение Р ₂О₅смеси : P₅ O₅ низкосортного фосфатного сырья должно быть равно (2-9):1. Снижение его ниже 2 приведет к значительному снижению P₂O₅ водорастворимой в готовом продукте, а повышение выше 9 экономически нецелесообразно, т.к. мало вводится низкосортного фосфатного сырья. Кроме того, введение в процесс достаточного количества низкосортного фосфатного сырья позволяет значительно повысить физико-механические характеристики продукта за счет содержания в сырье полуторных оксидов (Fe ₂О₃ и Al₂O ₃), что приводит к повышению прочности гранул готового продукта до 9-12 МПа. В этом же направлении действует кремнекислота, частично переходящая в пульпу разложения низкосортного фосфата.

При аммонизации пульпы образующиеся комплексные цитратнорастворимые железо-алюмоаммонийные фосфаты являются центрами кристаллизации водорастворимых соединений фосфатов и сульфатов аммония. Аммонизация пульпы до рН 4,0-5,0 обеспечивает получение мольного отношения NH₃:Н₃PO ₄ в продукте, близкого к 1, резко снижает содержание свободной кислоты в продукте, что также влияет на его физико-механические свойства.

Использование предложенного способа позволяет вовлечь в производство 10-30% от общего количества фосфатного сырья бедных фосфоритов и при этом получить продукт пролонгированного действия, содержащий Р₂О ₅водораств. и Р₂О ₅усв. Прочность гранул увеличивается до 12 МПа, что позволяет снизить истираемость и пылимость.

Способ проиллюстрирован следующими примерами.

Пример 1. Апатитовый концентрат состава (% мас.): 39,0 P₂O₅ ; 52,0 CaO; 3,1 Al₂О₃ ; 0,35 MgO; 0,9 K₂O; 3,2 F; 1,5 SiO ₂ в количестве 1000 кг разлагают серной кислотой концентрации 93% мас. в количестве 978,5 кг в присутствии раствора разбавления для создания требуемого соотношения жидкой и твердой фаз. Образовавшуюся в процессе экстракции Р₂О ₅ фосфатную реакционную пульпу делят на два потока, один из которых направляют на фильтрацию с получением 28,5%-ной по P₂O₅ фосфорной кислоты в количестве 500,35 кг. Второй поток в виде реакционной пульпы с концентрацией 19,8% P₂O ₅ в количестве 893,94 кг смешивают с полученной при фильтровании фосфорной кислотой, и смесь в количестве 1394,3 кг подают в реактор разложения низкосортного фосфатного сырья. В этот же реактор подают егорьевскую фосфоритную муку состава (% мас.): 20,5 P ₂O₅; 33,7 CaO; 5,43 Fe ₂О₃общ.; 4,12 Al₂ O₃; 2,5 CO₂; 1,85 F; 19,9 SiO₂; 0,99 H₂ O в количестве 211,22 кг, что соответствует соотношению Р ₂O₅ смеси к P₂ O₅ фосмуки, равному 9:1. В этот же реактор подают серную кислоту концентрации 93% H₂ SO₄ в количестве 103,6 кг. Образовавшуюся пульпу разложения, за вычетом выделения в газовую фазу 5,28 кг CO₂, в количестве 1600,23 кг направляют на аммонизацию в трубчатый реактор до рН 4,2. Аммиак подается в жидком виде в количестве 136,7 кг NH₃ . Полученная аммонизированная фосфатная пульпа в количестве 1736,93 кг (без учета испарения воды в ТР) поступает на грануляцию и сушку. Получают готовый продукт с влажностью 1% в количестве 1468,7 кг с содержанием 29,8% Р₂O ₅общ.; 29,26% Р₂O ₅усв.; 25,53% Р₂O ₅водн.; 7,23% Naмм. Прочность гранул полученного сложного удобрения на раздавливание составляет 9,5 МПа.

Пример 2. Апатитовый концентрат состава (% мас.): 39,0 P ₂O₅; 52,0 CaO; 3,1 Al ₂О₃; 0,35 MgO; 0,9 K ₂O; 3,2 F; 1,5 SiO₂ в количестве 1000 кг разлагают серной кислотой концентрации 93% мас. в количестве 978,5 кг в присутствии раствора разбавления для создания требуемого соотношения жидкой и твердой фаз. Образовавшуюся в процессе экстракции P₂O₅ фосфатную реакционную пульпу делят на два потока, один из которых направляют на фильтрацию с получением 28,5%-ной по P₂O ₅ фосфорной кислоты в количестве 500,35 кг. Второй поток в виде реакционной пульпы с концентрацией 19,8% P ₂O₅ в количестве 893,94 кг смешивают с полученной при фильтровании фосфорной кислотой и смесь в количестве 1394.3 кг подают в реактор разложения низкосортного фосфатного сырья. В этот же реактор подают егорьевскую фосфоритную муку состава (% мас.): 20,5 P₂O ₅; 33,7 CaO; 5,43 Fe₂О ₃общ.; 4,12 Al₂O₃ ; 2,5 СО₂; 1,85 F; 19,9 SiO ₂; 0,99 Н₂О в количестве 475,6 кг, что соответствует соотношению Р₂О ₅ смеси к Р₂О₅ фосмуки, равному 4:1. В этот же реактор подают серную кислоту концентрации 93% H₂SO₄ в количестве 232,23 кг. Образовавшуюся пульпу разложения за вычетом выделения в газовую фазу 11,88 кг СО₂ в количестве 2090 кг направляют на аммонизацию в трубчатый реактор до рН 4,6. Аммиак подается в жидком виде в количестве 166,1 кг NH₃. Полученная аммонизированная фосфатная пульпа в количестве 2256,1 кг (без учета испарения воды в ТР) поступает на грануляцию и сушку. Получают готовый продукт с влажностью 1% в количестве 1948,2 кг с содержанием 25,84% Р ₂O₅общ.; 24,8% Р₂ O₅усв.; 18,06% Р₂ O₅водн.; 6,87% Naмм. Прочность гранул полученного сложного удобрения на раздавливание составляет 10,3 МПа.

Пример 3. Апатитовый концентрат состава (% мас.): 39,0 P ₂O₅; 52,0 CaO; 3,1 Al ₂О₃; 0,35 MgO; 0,9 K ₂O; 3,2 F; 1,5 SiO₂ в количестве 1000 кг разлагают серной кислотой концентрации 93% мас. в количестве 978,5 кг в присутствии раствора разбавления для создания требуемого соотношения жидкой и твердой фаз. Образовавшуюся в процессе экстракции P₂O₅ фосфатную реакционную пульпу делят на два потока, один из которых направляют на фильтрацию с получением 28,5%-ной по P₂O ₅ фосфорной кислоты в количестве 500,35 кг. Второй поток в виде реакционной пульпы с концентрацией 19,8% Р ₂О₅ в количестве 893,94 кг смешивают с полученной при фильтровании фосфорной кислотой, и смесь в количестве 1394,3 кг предварительно смешивается с серной кислотой концентрации 93% H₂SO₄ в количестве 390,11 кг. Далее полученную сернофосфорнокислотную пульпу передают на разложение низкосортного фосфатного сырья - верхнекамской фосфоритной муки состава (% мас.): 22,1 Р₂ O₅; 35,6 CaO; 3,9 Р₂ О₃; 4,1 Al₂O ₃; 1,4 MgO; 4,6 CO₂; 2,6 F; 15,4 SiO₂; 0,96 H₂O, взятой в количестве 756,3 кг, что обеспечивает соотношение P ₂O₅ смеси к P₂ O₅ фосмуки, равное 2,3:1. Пульпу разложения в количестве 2540,71 кг за вычетом 34,79 кг CO ₂, выделившегося в газовую фазу, направляют в трубчатый реактор на аммонизацию до мольного соотношения NH ₃:Н₃PO₄, равного 0,99 жидким NH₃ (100% NH ₃) в количестве 191,19 кг. Полученную NP-пульпу в количестве 2731,9 кг с рН 5,0 передают на грануляцию и сушку в аппарат барабанного типа. Готовый продукт с влажностью 1% в количестве 2422,31 кг содержит 22,76% Р₂O₅ общ.; 21,60% Р₂O₅ усв.; 12,53% Р₂O₅ водн.; 6,44% Naмм. при статической прочности гранул 11,8 МПа.