Производство простого суперфосфата

Фосфорные удобрения.

По степени растворимости фосфорные удобрения делятся на 3 группы:

1) водорастворимые: простой и двойной суперфосфат

2) растворимые в почвенных кислотах: преципитат и плавленые фосфаты.

3) растворимые только в минеральных кислотах: фосфоритная мука, костяная мука и апатиты.

Сырьем для производства фосфорных удобрений служат природные фосфаты - апатиты и фосфориты.

Апатиты залегают в виде концентрированных месторождений. Самое крупное в мире месторождение расположено на Кольском полуострове. Апа-титы здесь залегают совместно с нефелинами. Породу разделяют флотацией на апатитовый концентрат, содержащий 39-41% Р₂О₅ и нефелиновую фракцию, содержащую до 30% Al₂O₃ , которую направляют в глиноземное производство.

Фосфориты – порода осадочного происхождения, содержит фторапатит Ca₅F(PO₄)₃ и гидроксилапатит Ca₅OH(PO₄)₃. После обогащение содержание P₂O₅ составляет 25-30%.

Растворимость фосфорных солей повышается по мере увеличения их ки-слотности.

Ca₃(PO₄)₂- растворим в минеральных кислотах

CaHPO₄ – растворим в почвенных кислотах

Ca(H₂PO₄)₂- растворим даже в воде

Простой суперфосфат – самое распространенное фосфорное удобрение. Он содержит, в основном, Ca(H₂PO₄)₂ и CaSO₄x0,5H₂O и в качестве примесей фосфаты алюминия и железа.

Сущность производства суперфосфата состоит в разложение природных фосфатов серной кислотой. Процесс получения суперфосфата является много-фазным, гетерогенным процессом. Его можно разбить на два этапа:

На первом этапе происходит диффузия серной кислоты к частицам апатита, сопровождаемая быстрой химической реакцией на поверхности частиц. Про-цесс идет до полного израсходования серной кислоты и кристаллизации CaSO₄x0,5H₂O:

Ca₅F(PO₄)₃ + 5H₂SO₄ + 2,5H₂O = 5(CaSO₄х0,5H₂O) + 3H₃PO₄ + HF + Q (а)

Продолжительность первого этапа 20-40 минут.

На втором этапе происходит диффузия образовавшейся фосфорной кислоты в порах неразложившихся частиц апатита. Образовавшийся монокальцийфос-фат сначала находится в растворе, при пересыщении которого начинает кри-сталлизоваться. Этот процесс идет очень медленно в течение 5-6 суток.

Ca₅F(PO₄)₃ +7H₃PO₄ = 5Ca(H₂PO₄)₂ + HF + Q

Такая малая скорость процесса объясняется медленной диффузией фосфорной кислоты через корку монокальцийфосфата, покрывающего зерна апатита.

Оптимальный режим в реакционной камере определяется не только кинетикой реакции и диффузией кислоты, но и структурой образовавшихся кристаллов сульфата кальция, которая влияет на суммарную скорость процесса и качество суперфосфата. Оптимальные условия ведения процесса: концентрация серной кислоты– 67-69%; температура 110-115⁰С. В этих условиях на поверхности частиц апатита образуется рыхлый пористый слой CaSO₄x0,5H₂O, и диффузия фосфорной кислоты внутри частиц идет достаточно быстро.

В готовом суперфосфате содержание P₂O₅ составляет 14-20%, что примерно в два раза ниже, чем в исходном сырье.

Готовый суперфосфат содержит некоторое количество непрореагиро-вавшей фосфорной кислоты, что увеличивает его гигроскопичность. Для уменьшения гигроскопичности суперфосфат смешивают с известняком, фос-форитной мукой или обрабатывают аммиаком.

Технологическая схема производства простого суперфосфата

Существуют периодические, полунепрерывные и непрерывные способы получения суперфосфата. Технологическая схема производства простого су-перфосфата непрерывным способом представлена на рис 8

Измельченный апатит или фосфоритовая мука поступает в весовой доза-тор (1), из которого дозируется в смеситель (5). 75%-ная серная кислота не-прерывно разбавляется водой в дозаторе-смесителе (4) до 69% и подается в смеситель (5), где смешивается с апатитом. Образовавшаяся пульпа из смеси-теля подается в реакционную суперфосфатную камеру непрерывного действия (6), где происходит образование суперфосфата. Из камеры суперфосфат пере-дается на склад, где идет его дозревание. Для ускорения дозревания супер-фосфат перемешивают.

Основным аппаратом суперфосфатного производства является су-перфосфатная камера. Наиболее часто используется цилиндрическая вращаю-щаяся камера непрерывного действия (рис.9). Она представляет собой верти-кальный железобетонный цилиндр с футеровкой из кислотоупорных плиток.

Цилиндр вместе с днищем медленно вращается на роликовых опорах вокруг неподвижной полой чугунной трубы 4, предназначенной для выгрузки суперфосфата. Железобетонная крышка камеры неподвижно укреплена на опорах, к ней подвешена вертикальная перегородка 3, отделяющая зону за-грузки от зоны выгрузки.

В зону загрузки через люк в крышке непрерывно поступает суперфос-фатная пульпа из смесителя, в зоне выгрузки у перегородки 3 находится фре-зер 2, вращающийся в направлении противоположном направлению вращения камеры. Камера делает один оборот за 1,5-2 часа. За это время происходит схватывание и затвердевание суперфосфатной массы. Готовый суперфосфат срезается ножами фрезера и проваливается в трубу на транспортер, передаю-щий суперфосфат на склад.

Размеры камеры: D=7м, H=2,5м. Производительность камеры составляет 30-50 т/ч.

Дата добавления: 2014-01-03