Двойной суперфосфат

                                      Двойной суперфосфат

 При разложении природных фосфатов фосфорной кислотой получается двойной суперфосфат, содержащий в отличие от простого суперфосфата в основном фосфатные соединения (монокальцийфосфат и некоторое количество свободной фосфорной кислоты). Примесь сульфата кальция в двойном суперфосфате может присутствовать лишь при разложении фосфата экстракционной фосфорной кислотой, содержащей сульфат-ион, или при наличии сульфата в исходной руде. Фазовый состав двойного суперфосфата практически не отличается от состава простого суперфосфата. В зависимости от состава исходного сырья в двойном суперфосфате содержится 42-50% усвояемого Р2О5, в том числе в водорастворимой форме 27-42% Р2О5 , т.е. в 2-3 раза больше чем простой. По внешнему виду и фазовому составу двойной суперфосфат похож на простой. Двойной суперфосфат, как и простой, может подвергаться аммонизации для нейтрализации большей части свободной кислотности. Гигроскопическая точка двойного суперфосфата находится в пределах 62.5-74%. Ее значение зависит от содержания свободной фосфорной кислоты и влажности продукта. При большой свободной кислотности (4-6% Р2О5 и выше) суперфосфат тем более гигроскопичен, чем меньше его влажность. Поэтому сушка «кислых» суперфосфатов целесообразна только до такого содержания в них влаги, при котором гигроскопическая точка продукта соответствует средней относительной влажности воздуха в местности, где хранят и применяют суперфосфат. При меньшей влажности суперфосфат будет поглощать влагу до установления равновесного состояния. При нейтрализации свободной кислоты до 1.5-2% Р2О5 двойной суперфосфат можно высушивать до стабильной влажности 2-4%

Если норма усвояемой Р2О5, вносимой с двойным суперфосфатом, такая же, как и с простым, их эффективность одинакова. Основным преимуществом двойного суперфосфата по сравнению с простым является высокая концентрация усвояемой Р2О5. Благодаря этому сокращаются затраты на транспортировку и складское хранение удобрения с равным количеством действующих веществ.

Физико-химические основы процесса.В основе производства двойного суперфосфата лежит превращение неусвояемого фторапатита в водорастоворимую кислую соль-монокальцийфосфат, что достигается взаимодействием измельченного фосфатного сырья с фосфорной кислотой по общему уравнению:

 

Ca5(PO4)3F + 7H3PO4 + 5H2O = 5Ca(H2PO4)2H2O + HF

 

В этом процессе фосфорная кислота служит не только реагентом, заменяющим серную кислоту, но и носителем действующего вещества - фосфора, чем объясняется более высокая концентрация Р2О5 усв. в двойном суперфосфате по сравнению с простым.

При взаимодействии с фторапатитом фосфорная кислота насыщается монокальцийфосфатом. Из этого раствора кристаллизуются твердые фазы, состав которых зависит от относительного содержания фторапатита и фосфорной кислоты, концентрации кислоты и температуры процесса. В зависимости от указанных условий в твердой фазе могут находиться монокальцийфосфат безводный Са(Н2 РО4)2, монокальцийфосфат моногидрат Са(Н2РО4 )2*Н2О, дикальцийфосфат безводный СаНРО4. В области низких концентраций фосфорной кислоты жидкая фаза находится в равновесии с дикальцийфосфатом; СаНРО4. В более концентрированных растворах стабильны твердые фазы Са(Н2РО4)2 и Са(Н2 РО4)2*Н2 О.

При действии фосфорной кислоты кальций фторапатита переходит в жидкую фазу, нейтрализуя ионы водорода фосфорной кислоты, что постепенно замедляет реакцию в первоначальной стадии разложения апатита. При дальнейшем разложении жидкая фаза становится насыщенной моно- или дикальцийфосфатом, которые начинают кристаллизоваться, образуя на зернах фосфатов пленку различной плотности. Это тормозит процесс разложения фосфатов заключительной стадии процесса.

Скорость разложения апатита фосфорной кислотой зависит не только от пассивирования поверхности зерен фосфата кристаллическим осадком, но и от разности концентраций ионов кальция у поверхности разлагаемых частиц фосфата и в объеме раствора, от скорости диффузии ионов водорода к поверхности раздела твердой и жидкой фаз, от активности ионов водорода, от вязкости жидкой фазы и других физико-химических параметров.

Загрязнение экстракционной фосфорной кислоты полуторными окислами и фосфатами магния отрицательно влияет на полноту разложения фосфатов. Наиболее активны термическая фосфорная кислота и экстракционная, полученная из апатитового концентрата.В производственных условиях обычно берут 100-110% фосфорной кислоты от стехиометрической нормы, при этом фосфаты разлагаются в реакционном аппарате не более чем на 60-70%. Только при длительном вызревании на складе или при сушке степень разложения увеличивается до 80%

Технологическая схема производства .Процесс получения двойного суперфосфата состоит из двух ступеней: получение фосфорной кислоты экстракционным или электротермическим методом и разложения природных фосфатов фосфорной кислотой.

Двойной суперфосфат можно получить по технологической схеме, аналогичной схеме получения простого суперфосфата. Такой метод называется камерным. Для разложения используют концентрированную фосфорную кислоту. При разложении апатита термической фосфорной кислотой содержание в ней Р 2О5 должно составлять 54.8-58% при ее расходе порядка 110% от стехиометрической нормы.

Образующаяся пульпа в этих условиях быстро затвердевает, что позволяет вести непрерывный процесс разложения в камерах типа ленточного транспортера. При разложении апатита большое значение имеет температура в смесителе, которую поддерживают на уровне 80-900С при условии, что температура исходной фосфорной кислоты 50-700С. В смесителе взаимодействие апатита с фосфорной кислотой протекает в течение 5-6 минут, а фосфоритов -1.5мин. При получении двойного суперфосфата из апатита образуется очень твердая монолитная масса; выгрузка ее из камеры и дообработка на складе связаны с большими затруднениями. Для устранения этого недостатка камерного процесса в пульпу в конце смесителя непрерывно добавляют около 3% известняка. Выделяющаяся при разложении известняка двуокись углерода придает суперфосфату рыхлость и пористость. Продукт измельчают и гранулируют также как и простой суперфосфат. Нейтрализованный известняком суперфосфат увлажняется водой в барабане-грануляторе до 18% влажности и окатывается вместе с ретуром в течение 10 мин. Влажный суперфосфат после окатывания сушат в сушильных барабанах до влажности не более 9%. Процесс затвердевания пульпы в камере длится 1-1.5 ч. Его недостатками являются длительное складское дозревание продукта, сопровождающееся неорганизованными выделениями вредных соединений фтора в атмосферу, и необходимость применения концентрированной фосфорной кислоты. Более прогрессивным и экономичным является поточный метод производства двойного суперфосфата. В нем используют для разложения непареную фосфорную кислоту. Метод является полностью непрерывным (отсутствует стадия длительного складского дозревания продукта). По этому способу двойной суперфосфат непосредственно после обычного камерного процесса подвергается гранулированию, сушке, сортировке гранул и их аммонизации.

Технологическая схема поточного метода производства гранулированного двойного суперфосфата из фосфоритной муки и неупаренной экстракционной фосфорной кислоты показана на рис 15.14.

В реакторы 4 подают фосфоритную муку и фосфорную кислоту. В течение I ч при 70-90°С происходит разложение фосфоритов на 55-60%. Вытекающую из реакторов пульпу разделяют на два потока. Часть ее (около половины) высушивают топочными газами в распылительной сушилке. Высушенный мелкозернистый материал подвергают гранулированию. Для этого его смешивают в шнековом смесителе-грануляторе  8со второй частью пульпы. Сюда же подают небольшое количество ретура. Затем гранулы, содержащие 20-22% влаги, высушивают в прямоточной барабанной сушилке до влажности 3-4%. В процессе сушки разложение исходного сырья продолжается и общая степень разложения сырья увеличивается до 80-90%

Продукт, выходящий из барабанной сушилки, направляют на грохочение. Гранулы размерами от 1 до 4мм нейтрализуют мелом в барабанном нейтрализаторе  15.Частицы крупнее 4 мм измельчают в дробилке, смешивают с мелочью(«1мм) и возвращают в смеситель-гранулятор в качестве ретура.

*Ретуром называют часть готового продукта, не удовлетворяющую техническим требованиям на него (например, состоящую из гранул меньшего или большего размера, чем требуемый) и возвращаемую в процесс.

Простой и двойной суперфосфаты содержат Р2О5 в легко усваиваемой растениями форме. Однако в последние годы больше внимания стало уделяться выпуску удобрений с регулируемым сроком действия, в частности долговременно действующих. Для получения таких удобрений можно покрыть гранулы суперфосфата оболочкой, регулирующей высвобождение питательных веществ. Другой путь- смешение двойного суперфосфата с фосфоритной мукой. Например, таким долговременно действующим фосфатным удобрением является суперфос. Это удобрение содержит 37-38% Р2О5, в том числе около половины -в быстродействующей водорастворимой форме и около половины-в медленнодействующей. Применение такого удобрения удлиняет срок его эффективного действия в почве.

Расходные нормы в производстве двойного суперфосфата

    

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

АЗЕРБАЙДЖАНСКАЯ   ГОСУДАРСТВЕННАЯ   НЕФТЯНАЯ   АКАДЕМИЯ

 

 

 

 

 

Химико-технологический факультет

 

 

Кафедра

 

Химическая технология ВМС

 

 

 

 

САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА №4

        

        На тему:

Получение двойного суперфосфата. 

 

 

 

Студент: Асланова Севиль Аскер к.

Группа: 360.1

Руководитель: доц. Бафадарова З.М

Зав. кафедры: проф. Шыхалиев К.С

 

 

 

 

 

Баку 2014