Namangan muhandislik-texnologiya instituti

Для камерного способа с применением экстракционной фосфорной кислоты была определена ее оптимальная концентрация в 45— 50% Р₂О₅ для разложения фосфоритов и 50—55% для апатитового концентрата6,п>51-63. При разложении фосфоритов применяют стехиометрическую норму кислоты, а для апатитового концентрата 105—110% от стехиометрической нормы, рассчитанной по первому иону водорода. На рис. 288 представлена технологическая схема производства двойного суперфосфата камерным способом с получением гранулированного продукта.

Апатитовый концентрат смешивается с концентрированной фосфорной кислотой (например, 54% Р₂О₅). Образующаяся пульпа поступает в цилиндрическую камеру непрерывного действия, где происходит вызревание массы. Вызревший камерный продукт после дозревания на складе, нейтрализуют, гранулируют и высушивают.

При взаимодействии апатитового концентрата с концентрированной фосфорной кислотой в процессе вызревания в камере образуется очень твердая, монолитная масса; ее выгрузка из камеры и дообработка на складе вызывает большие затруднения. Поэтому перед подачей пульпы из смесителя в суперфосфатную камеру к ней добавляют небольшое количество (до 3% от веса апатита) молотого известняка11'59. Вследствие выделения из известняка двуокиси углерода схватившаяся в камере суперфосфатная масса («пирог») обладает большей рыхлостью и пористостью и легче выгружается с помощью фрезера.

Размягчению двойного суперфосфата способствуют некоторые неионогенные вещества (например, алкилфениловый эфир поли -

Этиленгликоля и другие), введенные в очень малых количествах (0,1—1 кг на 1 г).

Для производства двойного суперфосфата камерным способом применяют не только цилиндрические вращающиеся камеры, но также ленточные транспортеры с бортами 54> 55. Применение ленточных транспортеров оказалось возможным вследствие быстрого затвердевания пульпы. Варианты непрерывных схем камерного способа различаются аппа­ратурой для смешения фосфата с фосфорной кислотой. Применяются лопастные смесители различных типов с продолжительностью смешения 1,5—3 мин. В США разработан4'50'65-76 конический смеситель, где фосфат попадает в вихревой поток, образуемый тангенциально поступающей кислотой (рис. 289). Благодаря этому возможно использовать в процессе64 фосфорную кислоту повышенной концентрации, содержащую 55,5—56% Р205. При полу­чении 30 т суперфосфата в час время пребывания пульпы в смесителе не превышает 2 сек. Опыты77'73 разложения фосфорита в коническом смесителе суперфосфорной кислотой (см. гл. XXVI) показали возможность получения двойного суперфосфата с содержанием до 55% усвояемой Р2О5.

Wptboocbdsuh Пюн -HDgodntftHDds nownogjr

При разложении фосфоритов Теннесси и флоридских

Термической фосфорной кислотой, содержащей до 56,5% Р2О5, при 38—71° образуется быстро схватывающаяся пульпа, которая затвердевает на ленточном транспортере за 45 сек. Лента транспор­тера (шириной 0,91 м и длиной 11,3и<) движется со скоростью 13 м/мин. При этом производительность установки достигает 40—

42 г суперфосфата в час. При работе по этой схеме с упаренной экстракционной фосфорной кислотой (50% Р2О5) затвердевание пульпы происходит значительно медленнее (до 15 мин) на ленту вводят часть сухого порошкообразного суперфосфата, являющегося подстилкой для пульпы. При применении суперфосфатных камер про­должительность пребывания в них пульпы колеблется в пределах 15—90 мин. Наиболее медленно затвердевает пульпа, полученная разложением апатитового концентрата.

Во Франции осуществлен вариант камерного способа, по которому смешение фосфата и выпаренной фосфорной кислоты производится в небольшом по объему смесителе, снабженном очень быстроходной мешалкой. Последняя засасывает воздух и эмульгирует пульпу, что придает схватив­шемуся продукту рыхлую структуру. Затем пульпа поступает на ленточный транспортер, на котором она затвердевает.

Производство двойного суперфосфата камерным способом во всех случаях связано с необходимостью окончательного до- разложения фосфата и дообработки, охлаждения и перелопачивания продукта на складе в течение 2—3 недель и более. Охлаждение двойного суперфосфата (как и простого) при хранении его на складе способствует доразложе - нию апатита 34. При хранении двойного суперфосфата, полученного из относительно высококачественных фосфоритов, заметно повышается содержание усвояемой Р205, количество же водорастворимой Р2О5 не изменяется. Содержание окислов железа в сырье свыше 7,5—8% по отношению к Р205 приводит к ретроградации водорастворимой Р2О5. В продукте из апатитового концентрата при вызревании увеличивается содержание как усвояемой, так и водорастворимой Р205 6'56_58.

T

_ мука Кислота

Рис. 289. Непрерывно - действующий конический смеситель:

J — сопла для кислоты, создающие вихревое движение вдоль стенки смесителя; 2 —желоб для подачи фосфатной муки; 3 — патрубок для выгрузки суперфосфатной пульпы.

С помощью радиоактивного фосфора изучено64 распределение Р205 в двойном суперфосфате. Найдено, что при применении фос­

форной кислоты с содержанием 54,5% Р205 в водной вытяжке суперфосфата содержалось 96—98% кислотной P2Os и 20—100% фосфоритной Р2С>5 (тем больше, чем выше норма кислоты). Следовательно, при разложении фосфорита лишь часть его переходит в монокальцийфосфат, остальная же его часть превращается в цит - ратнорастворимую форму, не содержащую кислотной P2Os; цит- ратнорастворимая часть содержит также фосфаты полуторных окислов, образованные кислотной и фосфоритной P2Os.

На действующих в СССР предприятиях на производство двойного суперфосфата (в расчете на 1 г усвояемой Р205) из апатитового концентрата камерным способом с применением упаренной экстракционной фосфорной кислоты (включая затраты на производство кислоты) расходуется 1,13 т P2Os фосфата, 1,94 т серной кислоты (моногидрата), 0,14 г известняка (100%), 0,14 т условного топлива, 340 кет • ч электроэнергии и 54 м3 воды.

При использовании термической фосфорной кислоты на 1 г Р2О5 в двойном суперфосфате расходуется апатитового концентрата 0,35 г (в расчете на 100% Р20Б) и кислоты 0,775—0,80 г (в расчете на 100% Р205), 0,36 г известняка (100% СаСОз), 0,78 т условного топлива и (с учетом затрат на производство фосфорной кислоты) ~7000 квт-ч электроэнергии и 148 м3 воды.

Большим недостатком камерного способа, как и в производстве простого суперфосфата, является необходимость длительного складского вылеживания и дообработки продукта. Затвердевание суперфосфатной массы в камере происходит, когда степень разложения апатита достигает уже 60%. Дальнейшее разложение фосфата в схватившейся массе протекает весьма медленно и ведется в течение длительного времени. При этом даже через 30 суток конечная степень разложения апатита в продукте не превышает 80—85%. Помимо недостаточного использования фосфата, значительных затрат на сооружение громоздких складов, расхода труда и энергии на периодическое перемешивание продукта, при склад­ском дозревании суперфосфата выделяются загрязняющие атмосферу фтористые газы, уловить которые практически невозможно.

Другой недостаток этого способа заключается в необходимости применения концентрированной фосфорной кислоты. Поэтому приходится предварительно выпаривать экстракционную фосфорную кислоту или использовать более дорогую термическую кислоту.

Разложение апатитового концентрата при камерном способе производства двойного суперфосфата можно значительно интенси1 фицировать, заменив небольшую часть фосфорной кислоты (15 экв.%) азотной45 или соляной кислотой. Последние, в отличие от фосфорной кислоты, сильно диссоциированы и поэтому легко разлагают апатит, например:

Ca5F(P04)3 + IOHNO3 = 3Ca(N03)2 + ЗН3Р04 + HF

В системе СаО — Р20Б — N205 + Н20 (стр. 1318) нитрат кальция стабилен только при небольших температурах и концентрациях Р205. Так, при 25° он стабилен в растворах, содержащих меньше 36% Р205, а при 50° — меньше 29%. Поэтому при повышенной температуре, достигаемой в камере, нитрат кальция разлагается фосфорной кислотой по реакции:

Ca(N03)2 + 2Н3Р04 = Са(Н2Р04)2 + 2HN03

При этом азотная кислота регенерируется и вновь вступает в Реакцию с апатитом. При разложении апатитового концентрата фосфорной кислотой с концентрацией 53—55% P20s с заменой 15 экв.% ее 50%-ной азотной кислотой и при суммарной норме кислот 105% степень разложения апатита в камерном продукте достигает 75%, а после 3-суточного вылеживания 97—98% (вместо 80% после 20—30-суточного вылеживания при обычном камерном получении продукта без добавки азотной кислоты). Примерный состав продукта после 3-суточного дозревания: общей Р2ОБ — 43,6%, водорастворимой Р20Б — 43,3%, свободной Р205 — 3,8%. N — 0,97%. Содержащийся в продукте азот в форме нитрата кальция является полезным компонентом удобрения. Вследствие высокой степени разложения апатита его расход на 1 т усвояемой P2Os значительно сокращается, что заметно снижает себестоимость продукта. Для получения двойного суперфосфата этим способом можно приспособить действующие заводы простого суперфосфата, если обеспечить их фосфорной кислотой.

Вылежавшийся двойной суперфосфат подвергается измельчению и затем гранулированию одним из способов, применяемых и для простого суперфосфата.

При аммонизации двойного суперфосфата, полученного из апатитового концентрата79, до содержания 13,2% NH3 при 42,8% Р205уСв отношение Р205усв : Рг05 общ остается постоянным; оно не изменяется и при значительно большем количестве вводимого аммиака ( количество водорастворимой Р2ОБ уменьшалось от 95 до 68%). Указанное количество аммиака является предельным лишь с точки зрения стабильности продукта.

На опытной установке TVA (Tennesy Valey Authority, США) был разработан процесс, объединяющий аммонизацию с гранулированием8-80. Аммонизирующий продукт и кислота вводились под перекатывающийся слой смеси в непрерывном барабанном аммо- низаторе. Гранулировались смеси с малым содержанием влаги; тепло реакций аммонизации использовалось для сушки продукта. Этим методом производились смешанные удобрения, одно из них '(12—12—12) содержало в своем составе двойной суперфосфат. Такой продукт, при условии малого содержания влаги (1,3%), показал очень небольшое превращение Р2О5 в цитратнонерастворй - мую форму даже после хранения в течение 90 суток при 82°.

Получение синильной кислоты плазменным методом 125’127