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

3.2. Двухстадийное разложение фосфорита сернокислым раствором сульфата аммония
Как было указано в главе 2, вопрос подавления пены является весьма серьезным фактором технологического процесса, так как образование её приводит к резкому снижению производительности аппаратуры и нарушениям технологического режима, увеличению потерь Р₂О₅ и в целом отрицательно сказывается на ритмичности работы производств.
Проведённые нами исследования показали, что переработка фосфоритов с высоким содержанием карбонатов сернокислыми растворами сульфата аммония сопровождается обильным пенообразованием, обусловленным выделением в газовую фазу диоксида углерода при разложении карбонатов.
Для предотвращения процесса пенообразования проведена предварительная декарбонизация фосфорита по технологии, описанной в главе 2. Процесс декарбонизации фосфорного сырья осуществляли концентрированной серной кислотой (табл. 3.3).
Установлено, что из-за малого количества влаги в серной кислоте (7- 10 %), процесс обработки фосфорита практически протекает без пенообразования. Разложение фосфорита происходит очень интенсивно, с бурным выделением диоксида углерода и фтористых соединений. Процесс декарбонизации сопровождается с выделением огромного количества тепла, которое расходуется на сушку полупродукта.
Температура продукта во время взаимодействия в зависимости от нормы серной кислоты поднимается от 60 до 110-120 ⁰С. Процесс декарбонизации почти полностью завершается в течение 2-5 минут, причем сопровождается одновременным разложением карбонатных минералов - кальцита и фосфатного минерала - фторкарбонатапатита. С повышением нормы серной кислоты от 15 до 100 % увеличивается коэффициент
Таблица 3.3
Результаты химического анализа сульфатнофосфатной пульпы,полученой при двухстадийном разложение фосфатного сырья в присутствии сульфата аммония

Соотношенние N: P2O5	1-с					2-c
	Норма H2SO4	P2O5 мас %	P2O5 мас %	CO2 %	Коэф.разл Кр %	Норма (NH4)2SO4 %	P2O5 мас %	P2O5 мас %	P2O5 мас %	Коэф.разл Кр %	N %	Влага %	pH
1 : 1	15	16,92	3,51	9,71	20,74	100	5,87	4,98	0,85	84,84	5,83	41,28	6,99
1 : 0,7	15	16,89	3,49	9,75	20,66	150	4,62	3,93	0,78	85,06	6,37	43,75	7,02
1 : 0,5	15	16,91	3,46	9,69	20,46	200	3,66	3,14	0,76	85,79	7,03	47,26	7,21
1 : 1	30	15,82	6,01	8,26	38,00	100	5,72	5,16	1,26	90,21	5,70	40,47	6,75
1 : 0,7	30	15,79	6,12	8,23	38,76	150	4,58	4,22	1,02	92,14	6,50	43,08	6,78
1 : 0,5	30	15,76	6,18	8,25	39,21	200	3,50	3,25	0,94	92,86	6,98	47,10	6,83
1 : 1	50	14,35	8,92	5,28	62,16	100	5,54	5,21	1,64	94,04	5,50	39,16	5,73
1 : 0,7	50	14,39	8,89	5,30	62,04	150	4,44	4,25	1,58	95,72	6,38	42,03	5,80
1 : 0,5	50	14,37	8,90	5,34	61,93	200	3,42	3,29	1,41	96,20	6,87	46,20	5,85
1 : 1	70	13,40	10,61	2,97	79,18	100	5,40	5,18	3,17	95,93	5,37	38,25	5,54
1 : 0,7	70	13,36	10,68	2,98	79,95	150	4,37	4,21	2,85	96,34	6,26	41,18	5,57
1 : 0,5	70	13,33	10,59	3,02	79,44	200	3,34	3,23	2,54	96,71	6,78	44,37	5,75
1 : 1	100	11,80	11,36	1,75	96,27	100	5,15	5,12	3,99	99,42	5,14	36,42	3,45
1 : 0,7	100	11,84	11,39	3,79	96,20	150	4,23	4,20	3,51	99,29	6,05	39,21	3,62
1 : 0,5	100	11,78	11,37	1,82	96,52	200	3,28	3,26	2,99	99,40	6,59	43,81	3,77

разложения фосфорита и достигает 38-96 %. Соответственно уменьшается в фосфорите содержание карбонатов от 9,7 до 1,8 %. Для получения сложного удобрения полученный сухой декарбонизировднный продукт доразлагается раствором сульфата аммония. Обработка раствором сульфата аммония происходит почти без пенобразования (кратность пены составляет 1,05-1,2) [180].
Результаты экспериментальных данных показывают, что обработка декарбонизированпого фосфорита раствором сульфата аммония способствует повышению степени разложения фосфатного сырья. При обработке декарбонизированного 15 %-ной нормой серной кислоты фосфорита раствором сульфата аммония степень разложения фоссырья в зависимости от его нормы составляет 84-86 %. Содержание диоксида углерода в полученной сульфатнофосфатной пульпе при 15-70 % сернокислотной декарбонизации уменьшается от 3,77 до 0,10 %, а при 100 %-ной - отсутствует.
Коэффициент разложения при обработке фосфорита, активированной 30 %-иой нормой серной кислоты, в растворе сульфата аммония (при получении удобрения с соотношением N : Р₂О₅ = 1:1) возрастает от 38,0 до 90,21 %, а при обработке фосфорита активированной 50 %-ной нормой серной кислоты увеличивается в 1,5 раза, а при 100 % - всего в 1,03 раза.
С повышением нормы сульфата аммония Кр. возрастает незначительно. Так, например, изменение нормы (NH₄)₂SO₄ от 100 до 200 % степень разложения фосфорита повышается с 90,21% до 92,86 %, а при 100 %-ной сернокислотной активации практически не изменяется.
Изучены реологические свойства пульп, полученных на основе двухстадийного разложения фоссырья серной кислотой в присутствии сульфата аммония. Плотность пульп в зависимости от температуры (20-80 °С) и влажности (36-48 %) изменяется от 1,27 до 1,31 кг/м³, а вязкость - от 50,5 до 165,5 мПа∙с.

Исследование реологических свойств сульфатнофосфатных пульп показало, что плотность пульп, полученных при двухстадийном разложении фоссырья сернокислым раствором сульфата аммония, в 1,01-1,02 раза меньше по сравнению с плотностью пульп, полученных без предварительной декарбонизации фосфорита, а вязкость - в 1,16-1,54 раза. Это, очевидно, связано с образованием более мелких кристаллов ангидрита, которые способствуют снижению плотности и вязкости пульпы.

Полученную пульпу подвергали сушке при температуре 80-110 °С до содержания влаги в готовом продукте 1-2 % Н₂О. В результате был получен продукт с регулируемым соотношением питательных веществ N:P₂О₅—1;(0,5-1); химический состав его аналогичен составу продукта, полученного при одностадийном разложении фосфорита (табл. 3.4).
Фазовый состав NPSCa-удобрения, а также их термическая стабильность охарактеризованы методами рентгенофазового и термоанализов. Анализ (рис.3.2) показал, что готовый продукт в основном представлен следующими солями: дигидрофосфат кальция (9,86; 5,70; 3,88; 3,60; 2,75 А), гидрофосфат кальция (3,32; 3,13; 2,70; 2,61; 1,63 А), сульфат аммония (4,96; 4;68; 3,36; 2,50; 2,41; 1,61 А), дигидрат сулъфат кальция (3,72; 3,46; 3,06; 2,87; 2,56; 2,19 А). В ряде случаев происходит наложение дифракционных рефлексов, относящихся к двум солям, в т.ч. 2,98; 2,16 А - (NH₄)₂SО₄ и Са(Н₂РО₄)₂ ∙Н₂О.
В продукте, полученном при двухстадийном разложении фосфорита сернокислым раствором сульфата аммония существенных изменений в фазовом составе NPSCa-удобрения не наблюдается, за исключением появления новых полос полугидрата (2,98; 2,33 А) и безводного сульфата кальция в виде ангидрита (2,08; 1,86; 1,83; 1,74 А).
На кривых надеваний ДТА образцов удобрении (рис.3.3) эндотермический эффект при 100-120 ⁰С характеризует начало термической дегидратации Са(Н₂РО₄)₂ ∙Н₂О. Потеря кристаллизационной воды дигидро-