Способ получения магнийаммонийфосфорных удобрений

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (в1) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 28. 09. 81 (21) 3341384/23-26 (31) М. КП.з

Союз Советских

Социалистических

Республик

С 05 В 11/08 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий

tS3) УДК631.859. .424(088,8) Опубликовано07.1182. Бюллетень М 41

Дата опубликования описания 07.11.82

В.И.Валовень,М.Е.Поэин, Н.Н.Треущенко, 3.Х.Марказен, Л.A.Õîõëîâà и В.Я.Ротанина (72) Авторы изобретения

1

Ленинградский государственный научно-исследовательский и проектный институт основной химической промйшлемттоеви . (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МАГНИЯАММОНИЯФОСФОРНЫХ

УДОБРЕНИЯ

Изобретение относится к производству сложных удобрений и может быть использовано для получения магнийам-. монийфосфорного удобрения иэ высокомагнеэиального фосфатнрго сырья.

Известен способ получения магнийаммонийфосфорных удобрений путем обработки фосфорита серной кислотой в растворе сульфата аммония при рН 2,5 с последующей фильтрацией обеэмаг ненного фосфорита и аммониэацией сульфат-бисульфитного фильтрата после введения в него фосфорной кислоты(13.

Недостатками способа являются невысокая интенсивность процесса низкая производительность фильтрации получаемого осадка магнийаммонийфосфата (30 кг/м ч ).

Известен способ получения фосфорных удобрений путем сернокислого разложения магнийсодержащего фьсфатного сырья в растворе сульфата аююния с последующей фильтрацией полученной пульпы и аммониэацией сульфат-Ьисульфитного, раствора в присутствии раствора аьвюфоса при 50-90оС f2).

Основным недостатком указанного способа является получение осадков . магнийаммонийфосфата с невысокой 30 производительностью фильтрации (136 кг/м ч )

Наиболее близким к предлагаемому является способ получения магнийаммонийфосфорных удобрений, включающий обработку магнийсодержащего фосфатного сырья фосфорной и серной кислотами в растворе сульфата аммония, фильтрацию обезмагненного сырья, ам» монизацию 80-90% отфильтрованного кислого магнийсодержащего раствора при 95-105 С и рН 7-8 в течение 530 мин с последующим введением остальных 10-20% кислого магнийсодержащего раствора до достижения рН 6,0-6,5.

Подаваемый на аммонизацию кислый магнийсодержащий раствор предварительно нагревают до 90-95 С и выдерживают 2-5 мин, затем в него вносят в качестве затравки 10-20% суспенэии магнийаммонийфосфата, поступающей на фильтрование или суспензию, образующуюся при промывке от пыли и аммиака дымовых газов на стадию сушки магнийаммонийфосфата, 80-90% образующейся суспензии магнийаммонийфосфата поступает на фильтрование,а 10-20% возвращают на стадию аммонизации в качестве затравки.Полученный

971831 после фильтрации влажный осадок магнийаммонийфосфата подают на сушку (3).

Недостатками этого способа являются получение продукта невысокого качества по содержанию основного ве- 5 щества (34-36Ъ Р О ;,16-18% 1qO);не.;:ы— сокая скорость фильтрации суспензии магнийаммонийфосфата (500-700 кг/м ч по сухому осадку ), ни:зкая производительность сушки осадка магнийам- 10 монийфосфата из-за его высокой влагаемкости (40-505), при этом жидкая фаза содержит значительное ко.- и«гество сульфата аммония, который, переходя при последующей сушке в твердую фазу, снижает содержание ссновного вещества в продукте (Р О,М90).

Невысокие показатели фильтрации и наличие большого количества влаги в осадке магнийаммонийфосфата приводят к значительным энергетическим затратам (электроэнергии, топлива, воды ), не обеспечивая рентабельность производства магнийаммонийфосфата в целом.

Целью изобретения является повы25 шение содержания основного вещества в готовом продукте, улучшение фильтруемости суспензии магнийаммонийфосфата и увеличение производительности сушки осадка магнийаммонийфосфата за счет снижения его влагоемкости

Поставленная цел«ь достигается тем что согласно способу получения .агнийаммонийфосфорных удобрений, включающему обработку магнийсодержащего

Фосфатного сырья фосфорной и серной 35 кислотами з растворе сульфата аммония,. фильтрацию обезмагниевого сырья, аммонизацию отфильтрованного кислого . магнийсодержащего раствора в присутствии магнийаммонийфосфата, фильтрацию40 полученной суспензии магнийаммонийФосфата и последующую сушку осадка магнийаммонийфосфата, в кислый магнийсодержащий раствор пред-арительно вводят магнийаммонийфосфат до рН 4,3-5,0 при 50-70 С, перемешивают в течение 10-20 мин и фильтру- ют, а аммонизацию полученного фигльтрата ведут при 85-90 С до рН 6,0-.

6,5.

Целесообразно магнийаммонийаосфат вводить в кислый магнийсодержаш.:й раствор в виде готового продукта.

Можно вводить магнийаммоний-.

Фосфат в виде влажного осадка со ста- „ дии фильтрации.

Чаще всего магнийаммонийфосфат вводят в виде,суспензии магнийаммонийфосфата со стации аммонизации.

Магнийаммонийфосфат (МАФ)вводят в кислый магнийсодержащий раствор в Î виде готового продукта, влажного осадка после фильтрации или в виде суспенэии МАФ после аммонизации, Отфильтрованный осадок фосфатов магния, полученный после обрабо -.ки 65 агнийсоде»«airier раствора магнчйаммонийфосфатом, или смешивают перед сушкой с влажным осадком МАФ, или подают на стадию аммониэации фосфорной кислоты в прсизводстве аммофоса.

Отличия предлагаемого способа от известного обеспечивают получение

1)АФ с высокими технологическими показатзлями как по фильтруемости суспензии МАФ (2000 †25 кг/м ч по сухому осадку) и влагоемкости осадка МАФ (25-30:-), так и по содержанию основного вещества в готовом продукте(38-42% Р О-, 20-22% М901 (ущность предлагаемого способа заключается в том, что введение MAC в кислый магнийсоцержащий раствор (рН 2,0-3,0) при 50-70 С до рН 4,3—

5,0 способствует осаждению и гетерокоагуляции примесей (А1 <0» Fe>0 э, 5тО„и Р) из раствора, которые загем «адсорбируются на сформированную кристаллическую поверхность вводимого МАФ и димагнийфосфата, образующегося за счет перек-исталлизации

":асти МАФ в диапазоне рН от 3,0 до

5,.0. Осадок, состояший из смеси МАФ и димагнийфосфата„ несмо;"ðÿ на нали-.ие в нем примесей, обладает довольно высокими свойствами фильтрующими свойствами (съем осадка при фильтрации 1000-1200 кг/м -ч, скорость отста.ивания 1,5-2,5 м/ч), так как основная часть этогс осадка сформирована из крупных кристаллов МАФ, образование которых происходит без нега;-явного влияния примесей при аммони=-ации очищенного магнийсодержащего раствора, 11осле отделения осадка фильтрацией очищенный раствор аммонизируется при

85-90 С до рН 6,0-6„5 с получением крупнокристалличесcого осадка МАФ, обладающего высокой скоростью отстаивания (3,0-4„.0 м/ч) и Фильтрации (2000-2500 кг/м «I по сухому осадку), Размер кристаллов ИАФ в этом случае достигает 80-100-50-70 мкм, что практически лишь незначительно уступает кристаллам МАФ, получаемым иэ чистых реактивных препаратов.

Влагоемкость получаемого таким образом осадка МАФ составляет 2530% вместо 40-504 при получении его

ro технологии прототипа. За счет получения крупных кристаллов МАФ правильной форли (гексагональной сингонии) уменьшения содержания в них жидкой фазы, имеющей в своем составе, как правило, 10-203 сульфата аммония, содержание Р О в готовом высушенном продукте повышается на 2-44,даже беэ выведения иэ технологического цикла осажденнь.х при рН 4,3-5,0 примесей (вместе с осадком фосфатов магния).

B случае выведения осадка фосфатов

I:.агния из цикла (при подаче этого ссадка на стадию аммонизации фосфор971831

Т а б л и ц а 1

Способ

Известный

Предлагаемый

50-70

90-95

85-90

90-105

6,0-6,5

15-30

7,0-8,0

15-30

2000-2500

25-30

500-700

40-50

38-42

20-22

9-11

34-36

16-18

9-11

Р 205

И90

ННз ной кислоты в производстве аммофоса содержание Р О5 в готовом продукте (МАФ ) может быть доведено до 4042Ъ, т.е. повышается на 6% по сравнению с прототипом.

Физический смысл предлагаемого 5 способа определяется в основном нахождением условий,при которых без применения дополнительных реагентов достигается высокая степень очистки растворов от примесей за счет повышения 10 рН раствора с помощью МАФ. Повышение рН за счет введения аммиака такого эффекта не дает, очевидно, потому, что в этом случае отсутствует активная сформированная кристаллическая фаза 15

МАФ, способная адсорбировать íà себе коагулирующие из раствора примеси.

Вводимый в кислый магнийсодержащий раствор (до рН 4,3-5,0) МАФ не играет роль затравки, как это имеет место в известном способе: МАФ частично растворяется в кислом растворе, повышая

Сопоставимые показатели процесса

Температура осаждения примесей, Qc

Температура аммонизации раствооС рН аммонизации растворов с получением МАФ

Время осаждения МАФ, мин

Съем осадка МАФ при фильтрации с

1 м, кг/ч

Влажность осадков МАФ, Ъ

Содержание в готовом продукте,. Ъ

Предлагаемый способ при более низ-. кой температуре процесса осаждения

МАФ позволяет получить осадки МАФ более высокого качества (по содержанию основных компонентов ) с пониженной влажностью и более высокой производительностью фильтрации.

Пример 1. При обезмагни-. вании ковдорского апатитового концен- 65 рН 5,0, нерастворенная часть МАФ адсорбирует на себя примеси из раствора и при последующей фильтрации удаляется из раствора, что исключает его действие в дальнейшем в качестве затравочного материала.

Снижение температуры обработки магнийсодержащих растворов (растворы обрабатываются МАФ при той температуре, с какой они поступают со стадии фильтрации обеэмагненного фосфатного сырья) само по себе дает данному способу определенные энергетические преимущества, тем более что эти растворы образовываются в большом количестве при предварительном обезмагнивании фосфатного сырья для последующей экстракционной его переработки на фосфорную кислоту.

В табл. 1 представлена сравнительная характеристика предлагаемого и известного способов. трата для типовой технологической системы зкстракции мощностью 110 тыс.т

Р О5в год образуется 50 т/ч (46 м /ч)

Э кйслого магнийсодержащего раствора, состава, Ъ- М90 2, pé05 3,6, НН ) 50

15, и примеси,Ъ: 5IO 0,3, А)20

0,02, Fe0 0,03; F 0,03, рН раствора 2,7, температура 60ОC„

Раствор в количестве 50 т/ч подают в реактор, вводят 1 т/ч сухого

971831 порошкообраэного магнийаммонийфосфата и перемешивают при 60 С в течение 15 мин. рН раствора после перемешивания — 4,7, Суспензию сгущают и фильтруют. Количество получаемого осадка фосфатов магния — 0,9 т, 5 влажность 40%: Осадок содержит (н пересчете на сухое),+ Р О 35;МдО 18,5, НН 10, в дальнейшем его смешивают с осадком МАФ со ll стадии и подают на сушку. Съем осадка фосфатов магния 10 при фильтрации 1100 кг/м ч (в пересчете на сухой ), скорость отстаивания твердой фазы суспенэии

2,0 м/ч. Количество образующегося фильтрата 50,1 т/ч,содержание Н90

2,25% (так как 500 кг введенного МАФ растворяется в кислом магнийсодержащем растворе при повышении рН с 2,7 до 4,7 ). Фильтрат нагревают до 87ОС и осаждают МАФ газообразным аммиаком при рН 6,3 в течение 10 мин..Суспенэию сгущают (скорость отстоя 3,5 м/ч) и расфильтровывают, Получают 6,5 т осадка МЛФ с влажностью 28%. Проиэнодительность фильтрации по осадку

2300 кг/м -ч (в пересчете на сухое вещество ). В осадке содержится (н пе-. ресчете на сухой ), %: Р О 40;

ИдО 21, МН 10. Влажный осадок МАФ в количестве 6,5 т смешивают с 0,9 т влажного осадка фосфатов магния со стадии очистки магнийсодержащего раствора (общая влага смеси 29%) и сушат. Получают готовый продукт (МАФ) в количестве 5,34 т с содержанием,%:

Pg<5 39,4; ))д0 20,6; NHg 10; влага 35 1. 1 т/ч сухого МАФ возвращают на стадию очистки кислого магнийсодержащего раствора. Фильтрат после отделения от осадка МАФ подают на стадию обезмагнивания ковдорского апатито- 4О ного концентрата.

Пример 2. Кислый магнийсодержащий раствор (состав по примеру 1) с температурой 50ОС подают в реактор в количестве 50 т/ч, вводят 45

0,7 т/ч влажного осадка МАФ (влажность 30%) и перемешивают при 50 С в течение 10 мин. рН раствора после перемешивания 4,3. Суспенэию сгущают и фильтруют. Количество получаемого осадка фосфатов магния с влажностью 35% — 0,2 т/час (или 0,13 т/ч в пересчете на сухой ). Осадок содержит (в пересчете на сухой), %:

Р О 36, ИдО 19; NH3 10,5,Его пере дают на стадию аммониэации фосфор- 55 ной кислоты в производстве аммофоса. Съем осадка при фильтрации . 1200 кг/м ч, скорость отстаивания твердой фазы суспензии 2,5 м/ч. Количество отфильтрованного раствора

50,5 т. Содержание н нем MgO — 2,1%, Фильтрат нагревают до 85ОС и осаждают .МАФ аммиаком при рН 6,0 н течение

10 мин. Суспенэию сгущают (скорость отстаивания осадка 3,0 м/ч) и фильтруют. Получают 6,57 т влажного осадка (или 4,6 т в пересчете на сухой).

Влажность осадка 30%. 0,7 т/ч осад ка возвращают на осаждение примесей. в кислый магнийсодержащий раствор.

Производительность фильтрации по осадку — 2000 кг/м ч. Осадок высуши2 нают и получают готовый продукт МАФ с содержанием, %: P О 38; MgO 20, NH 9; влага 1.

Пример 3. Кислый магнийсодержащий раствор(состав по примеру 1 с температурой 70 С подают н реактор н количестве 50 т/ч, вводят 7,5 т/ч сгущенной суспензии МАФ со стадии аммонизации (соотношение Т:Ж = 1:4) и перемешивают при 70 С в течение

20 мин. рН раствора после перемешина,ния 5,0. Суспенэию сгущают и фильтруют. Количество получаемого осадка с влажностью 45% — 1,9 т/ч (или 1,05 т/ч в пересчете на сухой ). Осадок содержит (B пересчете на сухое вещество), %: Р О 34, Mg0 18, NH > 9,5. Съем осадка при фильтрации 1000 кг/м ч.

Скорость отстаивания твердой фазы суспензии 1,5 м/ч. Влажный осадок фосфатов магния передают на стадию аммонизации фосфорной кислоты в производстве аммофоса. Количестно отфильтрованного раствора — 55,6 т/ч, Содержание МдΠ— 2,3%. Чистый раствор нагревают до 90 С и осаждают МАФ аммиаком при рН 6,5 в течение 10 мин.

Суспенэию сгущают (скорость отстаивания тнердой фазы — 4 м/ч) до соотношения Т:Ж = 1:4,7,5 т/час сгущен-, ной суспензии возвращают н начальную стадию процесса на смешение с кислым магнийсодержащим раствором, остальную суспензию фильтруют. Получают

4,4 т влажного осадка МАФ, влажность, 25%.

Производительность фильтрации по .осадку МАФ - 2500 кг/M>-ч. Осадрк высушивают и получают готовый продукт — МАФ с содержанием, %- Р О

42; Mq0 22; NH 11.

B табл. 2 предстанлены примеры ведения процесса в предлагаемых пределах значений параметров (примеры

1-3), а также при значениях выходящих эа пределы (примеры 4-13).

971831

I

I

1

1

1

1 в

Э

m о о и о о о о о %-1

ОЪ -С -1 гС ОЪ ° 4.о C) ч с оъ ф сч (h т" с ф сч -< СЧ ч-1 СЧ т.С СЧ

Ю

C7l

o ..44 сч а 4 сч сч сч + сч о о сч сч ф о сч е о с Ъ Ф Ф 01 сс а сч е ю сг, сч ссЪ сФ РЪ 3 с Ъ сФ

Ю с ъ с Ъ

Э

Д ICIe

1н мха оо1ехесс хонíemogl

uaoomнцсъZ о а с с с Ъ с Ъ о ф е с с с Ф а-4 с Ъ л а а о а сч с с с с с с

Ю срЪ %-! ЧФВ сч с Ъ е Оъ с с еЧ РЪ

1 Д ин

m ою ко

CQ Ж

Д

Ц

Э с эНДНХс ххндхй о цоц ы аоохэ! а mme ах

rv î ol

1 м д Э ф с

I ннха з

ovожeccmw хонэаоэ иаоанцвх а о а е сч с с с с сч сч с о о о с с сч сч о о с с сч <ч а а с с сч о о с с сч сч

lk I

Х I х

Э

v о

I и и

1 A 1<Ф аоФc;ovm ажох

Р

1 . 1 в r àÍICc! ммдндхй оцкоцц аоэоаэ!

r. m нивах

О О О О О ч о о о о н а-с с ес ч-4 г1 о C) о о о сч tp сч тс 3О а-4 о о о - о

О О Î Î Vl

СЧ Н О сЪ СЧ

ri R е-! CO ъ-4

Ю iv) а с Ъ с Ъ с с с с е е lo е е

1 IC ж ив аэх .; оц

M Оъ е с с е а е

РЪ (Ъ с с е е

С"Ъ РЪ РЪ с с е е е ф о о и о

D и

1 1 mO

}! Я с н Фжв ааo ц3 а с о

CO ф Ф CO

Х

Э

m н о

1 аvэаэм

cooarvs о о

1 lk И

ЖKЗ I Э

amm xo

o e аэ

ot(LX с"Ъ с с

1 <бХ 1 эах m I ae

a>q1 О!!Мй

z I m o v cI * 3 cc v и и! о о

Э ц о а

1 х

1 е н

t6 о

1

1

1, I

I !

1

1 !

1

I

I

I

1

L

1

1

1

Ф о о и о ф а ч ф ф а о ф сч а с сч

СЧ СЧ С Ъ СЧ С Ъ .СЧ O С Ч РЪ СЧ С"Ъ РЪ ъ о о о о о о о о сч . сч о ч с о о

<чЪ а С СтЪ СЧ LA С Ъ Ъ. ф сч сч сч сч ™ С « а О tel 1 Ф а О е О О О О О

СЪ М Э Э сЪ Ю М С Е М Е Ю

С 1 Л I I З а I

CO ф ф ф ф ф ОЪ ф ф

О а О а а а а е1 Ul а IA а ч ч сч ч w w ca сч с с ч

О С С СЧ Л Л С Л r Л с с с с с с с \ с с с а сФ м м а Ф ч3 м Ф Ф Ф

О О О Ch г4 О О О О О О О О а е 1 Ф Iл е е е е е е е е о с сч съ ч сч съ з а e I ф ссъ . ч с с ч

971831

Формула изобретения

ВНИИПИ Заказ 8469/7 Тираж 440 Подписное

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4

Снижение температуры осаждения примесей (ниже 50>С, пример 4) приводит к снижению производительности фильтрации МАФ, повышению влажности ссадков и снижению качества готового продукта. Повышение температуры (выше

70 C, пример 5), увеличивая затраты тепла на подогрев исходных растворов, не приводит к существенному улучшению показателей процесса. Снижение рИ осаждения примесей (ниже 4,3, пример

6) приводит к ухудшению показателей стадии осаждения МАФ, так как в растворе остается не осажденным большое количество примесей, которые в дальнейшем и ухудшают качество готового 15 продукта и показатели процесcà фильтрации (съем и влажность).

Повышение рН осаждения примесей (выше 5,0, пример 7) снижает гока=.àòåли стадии осаждения (съем осадка, 20 влажность и скорость отстаивания ), несколько увеличивая фильтруемость осадка МАФ.

Уменьшение времени осаждения примесей (менее 10 мин, пример 8) сни>ка-25 ет показатели стадий осаждения МАФ иэ-за недостаточной степени очис:ки от примесей, повышение времени (более 20 мин, пример 9) существенного влияния на процесс не оказывает, требуя однако увеличения реакционного объема аппаратуры.

Снижение температуры стадии осаждения МАФ ниже 85 С (пример 10) Ухудшает свойства получаемых кристаллов и

35 качеСтва МАФ, повышение же ее выше

90 C (пример 11) существенно не улучшает показатели, однако требует дополнительных энергетических затрат и увеличивает потери аммиака.в газовую фазу. 4О

Снижение рН аммониэации (менее

5 9, пример 12 ) влечет за "îáîé неголное осаждение МАФ из раствора и появление в твердой фазе примеси димагнийфосфата, что снижает в не - 45 которой степени качество готового продукта. Повыаение рН аммонизации (выше 6,5, пример 13) несколько ухуд шает качество получаемого осадка ИАФ и, к.роме того, увеличивает потери a $Q миака в газовую фазу.

Экономический эффект от реализации предлагаемого способа обеспечивается за счет снижения энергетических затрат при фильтрации и сушке МАФ„ повышения производительности оборудования (стадий фильтрации и сушки )на . 50%, Для объема производства экстракционной фосфорной кислоты мощностью

110 тыс.т. Р20 в год экономический эффект за счет повышения производительности стадии получения магнийаммонийфосфата из растворов химического обогащения фосфатного сырья на 50о составляет 43200х0,5х29=

626400, 1. Способ получения магнийаммонийфосфорных удобрений, включающий обработку магнийсодержащего фосфатного сырья фосфорной и серной кислота ми в растворе сульфата аммония, фильграцию обезмагненного сырья, аммонизацию отфильтрованного кислого магнийсодержащего раствора в присутствии магнийаммонийфосфата, фильтрацию полученной суспенэии магнийам-. монийфосфата и последующую сушку осадка, отличающийся тем что, с целью повышения содержания основного вещества в готовом продукте, улучшения фильтруемости суспенэии магнииаммонийфосфата и увеличения производительности сушки осадка магнийаммонийфосфата за счет снижения его влагоемкости, в кислый магнийсодержащий раствор предварительно вводят магнийаммонийфосфат до рН

4,3-5,0 при 50-70ОС, перемешивают в течение 10-20 мин и фильтруют, а аммонизацию полученного фильтрата ведут при 85-90 >C до gH 6,0-6,5.

2. Способ по п.1, о т л и ч а ю шийся тем, что магнийаммонийфосфат вводят в кислый магнийсодержащий раствор в ниде готового продукта.

3. Способ по п.1, о т л и ч а ю шийся тем, чго магнийаммонийфосфат вводят в кислый магнийсодержащий раствор в виде влажного осадка со стадии фильтрации.

4. Способ по п.1, о т л и ч а ю щ я и с я тем, что магнийаммонийфосфат вводят в кислый магнийсодержащий раствор в виде суспензии магнийаммонийфосфата со стадии аммонизации.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Авторское свидетельство СССР !

3 366117, кл, C 05 Б 11/08, 1971, 2. Авторское свидетельство СССР

У 484208Ä кл. С 05 Н 11/08, 1973.

3, Авторское свидетельство СССР

М= 735584, кл. C 05 В 11/08, 1977 (прототип).