'2’4’7+ 661. 63211 разработка технологии получения сложных азотфосфорсерокальдийсодержащих удобрений на основе фосфоритов центральных кызылкумов

Таблица 3.1
Результаты химического анализа сульфатнофосфатной пульпы, полученной при одностадийном
разложениии фосфорита в присутствии сульфата аммония

Соотношение N:P2O5	Норма H2SO4 %		Норма (NII4)2 SO4 %	Содержание P2O5, масс.%			Р2О5усн Р2О5общ	Р2О5усн Р2О5общ	SO3, %			СаО, %		N,%		CO2 %		H2O %		pH
				общ	усв.	водн			общ.	водн.
1:1 1:0,7 1:0,5	0 0 0		100 150 200	5,96 4,70 3,77	3,14 3,35 3,00	0,64 0,65 0,65	52,68 71,28 79,57	10,74 13,83 17,24	19,64 21,87 22,96	18,82 21,11 22,15	15,50 12,17 9,58		5,97 6,74 7,12		5,16 3,52 4,03		42,15 44,88 47,52		7,51 7,64 7,72
1:1 1:0,7 1:0,5	15 15 15	100 150 200		5,78 4,56 3,54	4,95 3,92 3,07	0,98 0,84 0,75	85,64 85,96 86,72	16,95 18,42 21,19	20,54 22,06 22,48	17,25 19,63 20,97	14,27 11,38 8,52		5,81 6,25 7,16		4,22 3,18 2,76		41,52 43,67 46,85		7,15 1,46 7,58
1:1 1:0,7 1:0,5	30 30 30	100 150 200		5,64 4,46 3,42	5,22 4,14 3,18	1,28 1,05 0,96	92,55 92,83 92,98	22,70 23,54 28,07	21,51 22,13 23,18	16,54 18,26 19,94	13,81 10,67 8,22		5,58 6,35 6,80		2,22 2,20 1,91		38,88 42,84 46,37		6,92 6,95 7,14
1:1 1:0,7 1:0,5	50 50 50	100 150 200		4,81 4,21 3,48	4,55 4,03 3,34	1,71 1,62 1,45	94,59 95,72 95,98	35,55 38,48 41,67	21,17 23,14 25,52	14,13 17,38 20,40	11,46 9,97 8,34		4,79 5,94 7,08		0,49 0,45 0,39		43,94 43,18 45,66		5,78 5,82 5,90
1:1 1:0,7 1:0,5	70 70 70	100 150 200		4,65 4,00 3,53	4,48 3,86 3,43	3,29 2,85 2,57	96,34 96,50 97,17	70,75 71,25 72,80	22,95 24,90 27,22	13,67 16,68 20,20	11,18 9,62 8,32		4,59 5,83 7,10		0,18 0,15 0,13		42,73 42,90 43,58		5,56 5,63 5,67
1:1 1:0,7 1:0,5	100 100 100	100 150 200		4,61 4,04 3,38	4,56 3,99 3,34	4,05 3,58 3,03	98,92 98,76 98,82	87,85 88,61 89,64	26,49 27,93 28,76	13,13 16,41 19,22	10,81 9,46 7,88		4,58 5,71 6,75		0 0 0		40,25 41,22 42,36		3,67 3,71 3,78

Отсюда следует, что увеличение нормы расхода сульфата аммония мало влияет на степень извлечения Р₂О₅ в жидкую фазу. Увеличение же нормы серной кислоты до 30-50 % повышает степень разложения до 92,55-95,98 % при сохранении требуемого диапазона соотношений питательных компонентов - N:P₂О₅ =1: (1÷0,5).
Исследованиями показано, что повышение нормы серной кислоты до 100 % способствует увеличению коэффициента разложения фосфорита до 98,8-99 %. Полученная пульпа хорошо подвижна, влажность её колеблется от 42 до 47 %. При том содержание P₂О_5общ. в пульпе 3,5÷5,6 %; P₂О_5водн.- 0,9÷1,7 %; N - 4,5÷7,1 %; SO_3общ.-21,5÷25,5 %; СаО - 8,2÷ 13,8 %.
При разложении фосфорита сернокислым раствором сульфата аммония происходит обильное вспенивание пульпы. Установлено, что с повышением нормы серной кислоты от 15 % до 100 % в растворе сульфата аммония возрастает кратность пены, которая составляет 2,1-2,5.
Повышенное пенообразование объясняется также как было указано в предыдущих разделах: присутствием в фосфатном сырье большого
количества карбонатов (13,3 2 % СО₂).
Следует отметить, что добавка сульфата аммония не только способствует повышению степени разложения фосфатного минерала, но и нейтрализует образовавшуюся в процессе разложения фосфорита свободную фосфорную кислоту. Эго позволяет исключить стадию нейтрализации в технологическом процессе.
Проведенные опытно-промышленные испытания на АО «Самарканд -кимё» показали, что сравнительно высокая степень разложения фосфатного сырья (92-95 %) и низкая кратность пены (1,07-1,15) достигается за счет медленной дозировки фосмуки и длительного пребывания реагентов в экстракторе (8-10 часов).
Увеличение степени разложения объясняется тем, что при добавке сульфата аммония в систему вводится дополнительное количество ионов SO₄^2- которые, реагируя с ионами Са²⁺, освобождают при этом H₃PО₄,; последняя, в свою очередь, вступает в реакцию разложения с непрореагировавшей частью фосфата. Добавка сульфата аммония оказывает положительное влияние и на размер кристаллов сульфата кальция. Образование же более крупных кристаллов снижает внутреннее диффузионное сопротивление среды, что благоприятствует доступу водородных ионов к поверхности зёрен фосфорита. Всё это способствует более быстрому протеканию процесса разложения фосфата серной кислотой при введении в реакционную массу сульфата аммония.
По сравнению с ранее рассмотренным способом сернокислотного разложения при повышенных нормах серной кислоты предлагаемый способ разложения высококарбонатных фосфоритов сернокислыми растворами сульфата аммония имеет ряд преимуществ. Суть их заключается в экономии дефицитной дорогостоящей серной кислоты и упрощении технологии получения NРSCa-содержащего удобрения. Отличительной стороной способа разложения в присутствии сульфата аммония является высокий коэффициент разложения фосфорита (90-96 %) при относительно низких нормах расхода серной кислоты. Исходя из этого следует, что для ведения процесса разложения высококарбонатной фосфоритной руды Центральных Кызылкумов в качестве оптимальной нормы серной кислоты можно принять в интервале 15-50 % от стехиометрии на образование монокальцийфосфата.
Применение такой нормы дает возможность снизить расход серной кислоты примерно на 30-35 % и получить сложное удобрение с регулируемым соотношением питательных веществ.
Следует также отметить, что продукт, полученный при сернокислотном разложении, состоит в основном из моноаммоний фосфата, сульфатов аммония и кальция, а при разложении сернокислым раствором сульфата аммония - из монокальцийфосфата, сульфатов аммония и кальция.
В результате исследования реологических свойств сульфатнофосфатных пульп, полученных на основе одностадийного разложения фосфорита сернокислыми растворами сульфата аммония, выявлено, что плотность пульп находится в пределах 1,28÷1,33 кг/м³, а вязкость - 77,82÷192,76 мПа∙с. Изменение реологических характеристик пульпы в зависимости от её влажности и температуры подчиняется общей закономерности; с ростом температуры и повышением влажности вязкость и плотность пульпы уменьшаются.
Важно, что полученная сульфатнофосфатная пульпа с влажностью 40- 47 % при pH 4-7 характеризуется хорошими реологическими свойствами, при которых сохраняется достаточная её текучесть. Следовательно, в дальнейшем такую пульпу можно использовать без особых технологических трудностей для переработки в NPSCa-содержащие удобрения.
Химический анализ высушенных при температуре 80-100 °С до остаточной влаги 1-2 % Н₂О NPSCa-содержащих удобрений (табл. 3.2) показывает, что продукт, полученный обработкой фосфорита раствором сульфата аммония, в зависимости от соотношения N:P₂О₅, содержит 7-1 % общего фосфора, из них 50-78 % находится в усвояемой растениями форме.
В сложном удобрении, полученном при разложении фосфорита 30 %- ной нормой серной кислоты в присутствии сульфата аммонии, содержание усвояемой формы составляет 92-93 %. Увеличение нормы серной кислоты до 100 % в сернокислом растворе сульфата аммония приводит к повышению в готовом удобрении до 99 %.
Существенным преимуществом разработанного способа разложения фосфорита является также то обстоятельство, что в полученном NPSCa- удобрении азот находится в водорастворимой форме - (NН₄)₂SO₄ форме, а кальций - в виде моно- и дикальцийфосфата, безводного и двух водного гипса,