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

СОСТАВ И СВОЙСТВА СУПЕРФОСФАТА

Суперфосфат состоит из нескольких твердых фаз и распред ленной между ними жидкой фазы1_э. Твердые фазы: фосфат кальция, магния, железа, алюминия, сульфат кальция CaS04 (а гидрит) с примесью полугидрата CaS04 • 0,5Н2О, сульфат строн ция SrS04 (при переработке апатитового концентрата), неразло - женные минералы, кремнегель Si02-wH20 и др. Количество твердых фаз составляет от 65 до 72%, в том числе 50—55% суль­фата кальция и стронция. Жидкая фаза состоит из водного рас­твора фосфорной кислоты, насыщенного монокальцийфосфатом; в качестве примесей в растворе присутствуют катионы Na+, К% Mg2+, Al3+, Fe2+, Fe3+ и анионы SiFe", AlFe", FeFs~, F" и др.

Качество суперфосфата оценивают по содержанию в нем усво яемого фосфора10-17 (в пересчете на P2Os). Усвояемая Р20 (стр. 20) присутствует в виде соединений, растворимых в вод [Н3РО4, Ca(H2P04)2, Mg(H2P04)2] и в цитратном раствор {CaHP04, MgHP04, фосфаты железа и алюминия].

Простой суперфосфат содержит от 14 до 21% усвояемой Р2О5. £го выпускают в виде следующих продуктов: 1) порошкообразный не нейтрализованный (содержит до 5,5% свободной Р205); 2) по­рошкообразный нейтрализованный (свободная кислотность ча­стично нейтрализована карбонатами или фосфатами кальция); 3) гранулированный с размером зерен от 1 до 4 мм (гранулиро­ванный продукт обычно нейтрализован); 4) аммонизированный (свободная кислотность нейтрализована аммиаком).

Балл гигроскопичности18-25 (по десятибалльной шкале Пе - стова22) для суперфосфата из апатитового концентрата с влаж­ностью 10—15% снижается от 3—5 до 1 при нейтрализации кис­лотности известняком или аммиаком. Сушка увеличивает гигро­скопичность (при низкой кислотности балл увеличивается до 5—7), При одинаковых условиях гигроскопичность суперфосфата, полу­ченного из фосфорита Каратау, на 1,5—3 балла выше, чем у апа­титового суперфосфата, что объясняется присутствием в первом гигроскопичного мономагнийфосфата. Суперфосфаты из фосфори­тов Каратау обладают большой влагоемкостью24.

Нейтрализованный и высушенный суперфосфат (порошкооб­разный и гранулированный) рекомендуется хранить в герметиче­ской таре (например, в битумированных бумажных мешках). Уменьшение влажности суперфосфата и содержания в нем сво­бодной Р2О5 повышает прочность гранул 24~26. Гранулированный суперфосфат, полученный из апатитового концентрата, содержа­щий 0,3—0,6% свободной Р2О5 и 2—3% влаги, имеет гигроскопи­ческую точку 70—80%, при которой прочность гранул высокая (из­мельчение меньше 1%).

Слеживаемость8'22'27 суперфосфата вызывается процессом кри­сталлизации Са(Н2Р04)2- Н20 из жидкой фазы. Охлажденный и вызревший на складе суперфосфат, у которого процесс кристал­лизации монокальцийфосфата закончился, а также гранулирован­ный и нейтрализованный суперфосфат почти не слеживается.

Рассеваемость или сыпучесть 22,28-31 суперфосфата определяет способность его высеваться сеялками. Нейтрализация свободной кислотности и сушка суперфосфата резко улучшают его рассевае­мость.

Объемный или насыпной вес свободно насыпанного негранули - рованного суперфосфата из апатитового концентрата составляет 1,0—1,1 г/ж3, а из фосфорита Каратау 0,8—1,0 г/л3; при хранении в кучах высотой до 10—-11 м объемный вес увеличивается до 1.25 тмъ. Насыпной вес гранулированного суперфосфата25 в не­уплотненном слое равен 0,85—0,87, а в уплотненном (глубина 7,3 м) 0,95—0,98 г/л3.

Угол естественного откоса для негранулированного суперфос­фата в среднем принимается 45° и для гранулированного25

32,5—34°.

Удельная теплоемкость32 для высушенного до постоянного веса при 105—110° порошкообразного не нейтрализованного суперфос­фата (из апатитового концентрата) С2о100 равна 0,224 и для про­дукта с влажностью 15,1%—0,345 кал/(г • град). Теплоемкость гранулированного суперфосфата из апатитового концентрата со­ставляет 0,231—0,246 кал/(г-град) в зависимости от влажности. Теплоемкость простого суперфосфата из галечного флоридского фосфорита33 при 27,6° равна 0,207, а аммонизированного при 2, 3 и 4% NH3 соответственно 0,234, 0,235 и 0,248 кал!{г • град).

ПРИМЕНЕНИЕ

Простой суперфосфат является наиболее дешевым и распро­страненным фосфорным удобрением. Он (особенно нейтрализован­ный) может быть эффективно использован под любые растения и на любых почвах 34-40.

Значительными достоинствами обладает суперфосфат в грану­лированном41,42 виде.

В США, Англии, Франции и других странах большая часть суперфосфата применяется в виде смешанных удобрений. Для приготовления тукосмесей используется аммонизированный супер­фосфат33, 43, 44.

Суперфосфат в небольших количествах употребляется в дрож­жевой и сахарной промышленности, в качестве огнезащитного по­крытия древесины 33,45 и др.

Требования к качеству простого суперфосфата приведены в табл. 58.

ТАБЛИЦА 5»

Согласно ГОСТ 5956—53, гранулированный суперфосфат из апа­титового концентрата должен содержать усвояемой Р205 не менее ' 20,5% в I сорте и 19,5% во II. Количество свободной Р205 должно < быть в пределах 1—2,5%. Гранулометрический состав: количество "< гранул размером 4—10 мм не более 5%, 2—4 мм не менее 74%, 1—2 мм не более 20%, меньше 1 мм не более 1%. Механическая прочность при стандартном испытании не менее 97%.

МЕТОДЫ ПРОИЗВОДСТВА

Производство простого суперфосфата заключается в: 1) сме­шении фосфата — апатитового концентрата или фосфоритной муки с серной кислотой, 2) отверждении (схватывании) реакционной массы, называемом также созреванием суперфосфата и 3) дораз - ложении непрореагировавшего фосфата при вылеживании и до - обработке суперфосфата на складе (дозревание).

При аммонизации и гранулировании суперфосфата вызревший (складской) продукт подвергается дополнительной обработке.

Способы производства суперфосфата можно разделить на пе­риодические, полунепрерывные и непрерывные 33> 43>46_77.

В ранее широко применявшихся периодических способах смешение фосфатной муки с серной кислотой и дальнейшее раз­ложение фосфата (созревание в камерах) производили в перио­дически действующих аппаратах. Для разложения фосфата и со­зревания суперфосфата использовали 52> 53> 58> 63> 65> 70>72 камеры-ва­гоны Бескова и др. 57> 58>66.

В полунепрерывных способах применяют непрерывное сме­шение фосфата с серной кислотой при периодическом созрева­нии суперфосфата в вагонах Бескова66 или в камерах типа Свенска70.

В непрерывных способах основные стадии производства осу­ществляются в аппаратах непрерывного действия. Эти способы наиболее совершенны, поэтому они вытесняют периодические и полунепрерывные установки. В СССР на большинстве заводов применяются непрерывные трехкамерные вертикальные смесители и кольцевые вращающиеся камеры с автоматизированной подго­товкой серной кислоты и дозировкой реагентов 33.62'63'65'67'68'70-73.

В Европе нашли применение непрерывные способы Максвелл и Норденгрена.

По способу Норденгрена 33-62, смешение реагентов производят в две ступени: сначала фосфат разлагают избытком серной кис­лоты, во второй ступени дополнительно вводят фосфат, разлагае­мый фосфорной кислотой, образовавшейся в смесителе первой сту­пени. Созревание идет в прямоугольной камере, задняя и боковые стенки которой неподвижны, а полом камеры служит транспортер из стальных плит.

В США распространены непрерывные способы Бродфилда77 и Саккетта33. По первому из них смешение осуществляют в коры­тообразном горизонтальном смесителе. Суперфосфат созревает на движущемся вместе с боковыми стенками стальном транспор­тере 33,50,55,57,59-63,75,76^ По способу Саккетта 33> 64>77 разложение происходит в цилиндрической гуммированной башне во взвешенном состоянии. Серная кислота образует распыленную конусообраз­ную струю, которая попадает в циклоннотурбулентное облако

Фосфатной муки. При этом достигается быстрое и хорошее смешение обоих реагентов. Полученную смесь дополнительно перемешивают в горизонтальном смесителе и направляют в камеру-транспортер.