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

Получение термощелочных фосфатов (термофосфатов)

Щелочное разложение фосфатов отличается простотой техно­логического процесса и позволяет обойтись без затраты кислот, не­обходимых при других способах получения фосфорных удобрений, а также дает возможность использовать без обогащения низкока­чественное сырье, содержащее сравнительно мало Р205 и значи­тельные примеси R2O3.

Химизм образования лимоннорастворимого фосфата — ренани- та при спекании природных фосфатов с содой 17>56* "7-193 может быть представлен уравнением:

Ca5(P04)3F + 2Na2C03 + Si02 = 3CaNaP04 + Ca2Si04 + 2C02 4- NaF

Количество соды определяется содержанием в сырье Р205 и фтора, количество кремнезема рассчитывается на связывание из­быточной (по отношению к составу ренанита) окиси кальция. Обычно норма соды находится в пределах 1,2—1,25 моль на 1 моль Р205.

Производство термофосфата, осуществляемое в промышленном масштабе на ряде предприятий 4- 56-194~198, заключается в спекании смеси измельченного природного фосфата и соды во вращаю­щихся печах при 1100—1250° н в последующем охлаждении, дроб­лении и размоле полученного клинкера до частиц размером 0,15 мм.

В ФРГ производится фосфат «ренания» из северо-африканских фосфоритов, фосфоритов Кюрасао, хибинского апатитового кон­центрата и др. Фосфат и песок высушивают, смешивают и измель­чают в трубчатой мельнице. На 100 вес. ч. фосфата вводят 11,5 вес. ч. песка, содержащего 92% Si02. Шихту и соду дозируют автоматическими весами и смешивают в смесительных шнеках.

Состав смеси для северо-африканского фосфорита: 10—11% Si02, 17% Na2C03. Увлажненную до 10% влаги шихту спекают в бара­банных печах, обогреваемых пылевидным топливом, при 1100— 1250°. Печь длиной 35 м и диаметром 1,7 м, производительностью 4—5 т клинкера в час делает один оборот за 55—80 сек. Темпе­ратура отходящих газов 400°. Расход угля около 15% от веса про­дукта. Газами увлекается пыль в количестве 4—10% от веса ших­ты, улавливаемая электрофильтрами. В горячую зону печи вводят воду (1,9 л! мин). Это способствует некоторому обесфториванию продукта, однако в клинкере остается еще много фтора (в преде­лах 1,25—2,5%). Горячий клинкер охлаждают в'холодильнике до 400—600°, дробят до величины кусков около 25 мм и измельчают до остатка на сите 0,088 мм не более 15%.

Термофосфат может быть также получен спеканием фосфатов с сульфатами натрия и магния, с астраханитом и с другими ще­лочными солями и минералами и сульфатом кальция i»»—2ie_

Разложение апатита сульфатом натрия ведут в присутствии восстановителя — угля. Процесс протекает в две стадии 199. Перво­начально происходит сгорание большей части углерода и восста­новление сульфата натрия до сульфида. Затем сульфид натрия реагирует с апатитом:

Ca5(P04)3F + 2Na2S = 3CaNaP04 + 2CaS + NaF

При охлаждении продукта на воздухе возможно окисление сульфида до сульфата и обратное превращение кальцийнатрий- фосфата в апатит. Так как обратное превращение Р2О5 наиболее полно протекает при 600—900°, то целесообразно быстрое охлаж­дение клинкера до температуры не выше 400 .

Апатит превращается в лимоннорастворимую форму на 85— 90% при 1100—1200°; шихта содержит на 100 вес. ч. апатитового концентрата 60 вес. ч. сульфата натрия и 30 вес. ч. углерода; продолжительность процесса 30 мин.

При спекании фосфатов с сульфатом магния в течение 30 мин При температуре около 1200° тоже образуются лимоннораствори - мые кальциймагниевые фосфаты и сульфат кальция.

Изучено217,218 получение термофосфата взаимодействием апа­тита с кремнеземом и сульфатами кальция и магния с одновре­менным выделением двуокиси серы. Полное разложение апатита и сульфата кальция достигается при 1350—1400° (при содержании 40% апатита в исходной смеси). При сплавлении фосфорита Кара­тау или апатита с астраханитом (Na2S04 • MgS04 • 4Н20) обра­зуется продукт, состоящий из анизотропных зерен CaNaP04 и стеклообразного вещества. Максимальная степень разложения фос­фата достигается при содержании в шихте 3 моль углерода, не­обходимого для восстановления сульфатов астраханита 219>220.

Для получения термофосфата могут применяться нефелины, лейциты и другие щелочные силикаты. Большое значение имеет возможность переработки на термофосфат необогащенной апатито - нефелиновой руды, применение которой позволит уменьшить рас­ход щелочных солей 216.