Способ получения гранулированного суперфосфата

 

Изобретение относится к способу получения гранулированного простого суперфосфата из апатита, широко используемого в качестве минерального удобрения. Способ включает смешение апатита с абсорбционными стоками при одновременной механохимической активации при измельчении его до крупности частиц апатита, при которой остаток на сите 0,036 мм составляет 5-25% от общей массы частиц, последующее разложение полученной смеси в одну стадию при 80-90^oС с введением нейтрализующей добавки, в качестве которой берут мел, который вводят 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. Способ позволяет получать простой гранулированный суперфосфат на одном виде сырья при высоком коэффициенте разложения. 1 з. п. ф-лы.

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.

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.