Технология минеральных солей (удо­Брений, пестицидов, промышленных со­лей, окислов и кислот)

Получение плавленых магниевых фосфатов

Плавленые фосфаты получают сплавлением природных фосфа­тов с флюсами (известняком, кварцитом и др.), образующими низкоплавкие смеси. Процесс осуществляют при 1400—1500° в мартеновских или шахтных печах. Вытекающий из печи плав под­вергают грануляции, быстро охлаждая его водой, — это сохра­няет в продукте высокое содержание лимоннорастворимой Р2О5. Гранулированный материал высушивают и измельчают.

Применение в качестве добавок серпентинов, змеевиков (по­роды, содержащие водный силикат магния) и других магниевых минералов позволяет снизить температуру плавления фосфатов до 1250—1350°. Преимуществом получаемых при этом магниевых плавленых фосфатов является также повышенное содержание Р2О5 (так как атомный вес магния меньше, чем кальция) и при­сутствие полезного для растений магния.

Исследования процесса сплавления природных фосфатов с магниевыми силикатами не обнаружили химического взаимодейст­вия между исходными компонентами l0' "l-iss Магний также не встраивается в кристаллические решетки силикофосфатов каль­ция. Действие магния проявляется в основном в образовании лег­коплавких магниевых силикатов, препятствующих кристаллизации фторапатита 154 и способствующих уменьшению вязкости образую­щихся расплавов.

Превращение фосфатов в растворимое (в 2%-ной лимонной кислоте) состояние связано с образованием аморфного стекловид­ного расплава.

Установлено 15К, что в системе RO—AI2O3—Si02—Р2О5 наимень­шей кристаллизационной способностью обладают стекла, в кото­рых молекулярное отношение MgO и СаО равно 2. При их кри­сталлизации выделяются фосфаты кальция и алюминия. Закалка расплава (быстрое охлаждение) является необходимым условием высокой растворимости Р2О5. Чем больше скорость охлаждения, которая достигается уменьшением диаметра капель расплава, соприкасающихся с водой, тем больше растворимость Р205. Умень­шению диаметра капель способствует снижение вязкости рас­плава 156-158 посредством значительного его перегрева (примерно на 150° выше температуры плавления). Поэтому на практике плав­ление шихты ведут при 1450—1500°. Медленное охлаждение рас­плава (особенно ниже 750°, т. е. температуры превращения рас­творимой Р2О5 в нерастворимую форму), значительно снижает растворимость Р2О5.

При образовании плавленых магнезиальных фосфатов в газо­вую фазу выделяется не более 10% фтора. Поэтому при расстек - ловывании аморфного продукта, содержащего значительные коли­чества фтора, возможно образование апатитовой структуры 10, так­же снижающей растворимость Р2О5. Оптимальные соотношения основных компонентов: на 1 моль Р2О5 3—5 моль СаО, 2—1 моль MgO и Si02. Температура расплава на выходе из печи 1350—1400°. Размеры гранул после охлаждения расплава 1—3 мм.

Получение плавленых магнезиальных фосфатов позволяет эффективно использовать низкокачественные фосфаты без затраты кислот или щелочей 4- 53_55> 15э-168.

Плавление можно проводить в электропечах, пламенных и цик­лонных печах 4' ^ 169-172

При осуществлении процесса в трехфазной дуговой печи расход электроэнергии составляет 850 кет ■ ч на 1 г продукта. Нижнюю часть кожуха печи охлаждают водой, поэтому на внутренней стен­ке образуется защитный твердый слой магниевого фосфата. Выше уровня плава печь футеруют огнеупорным кирпичом. Пол печи по­крыт утрамбованной углеродистой пастой. Плавка длится 1—2 ч. Из 1 т шихты получается 0,9—0,95 г готового продукта. Плав охлаждают-и гранулируют струей воды173, подаваемой под давле­нием. После обезвоживания гранул (дренирование и сушка) их измельчают до размеров частиц не выше 0,1 мм.

В опытно-промышленных масштабах получают плавленый фос­фат в шахтной печи из смеси кольского апатитового концентрата, вьетнамского апатита и серпентина 174. Печь отапливают коксом.

Показано175, что кролевецкий фосфат полностью разлагается в присутствии карбоната магния уже при 900° в течение ~1,5 ч. В полученном продукте 99% от общего количества Р205 нахо­дится в лимоннорастворимой форме. Легко текучий плав из бед­ных болгарских фосфоритов, содержащих 10,8% Р2О5, 41,1% СаО, 4,75% R2O3, 14% Si02 и 1% фтора, получается 176 при спекании их в смеси с апатитовым концентратом в соотношении 2:3с добав­кой ~3% Si02 при 1475—1500°.

Плавленые магнезиальные фосфаты, несмотря на меньшую концентрацию усвояемой Р205, по себестоимости питательного эле­мента на месте потребления способны конкурировать с простым суперфосфатом и с обесфторенными фосфатами, особенно если учитывать агрохимическую эффективность не только Р205, но и MgO42.