Способ получения фосфорного удобрения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФОСФОРНОГО УДОБРЕНИЯ Изобретение относится к производству фосфорных удобрений, широко используемых в сельском хозяйстве. Способ получения фосфорного удобрения включает смешение нагретой до 75-85 С фосфорной кислоты концентрации 48-50% Р 2 О 5 с кальцийсодержащим сырьем и ретуром в смесителе, грануляцию и дозревание смеси, сушку до остаточной влажности 1-3% и классификацию продукта, причем в качестве кальцийсодержащего сырья берут дефекат с влажностью 4-15%, в смеситель вводят абсорбционные растворы с поддержанием соотношения расхода абсорбционного раствора к дефекату в пределах 0,15-0,30, а смешение проводят до массового соотношения СаО/Р 2 О 5 в смеси в пределах (0,45-0,88):1. Способ позволяет получать фосфорное удобрение пролонгированного действия, а также регулировать содержание лимоннорастворимого и водорастворимого фосфатов и их соотношение в продукте при минимальном присутствии свободной кислотности (менее 1,0%). Шарипов Тагир Вильданович,Мустафин Ахат Газизьянович,Юхин Иван Петрович, Середа Нина Алексеевна (RU) Шангараева Г.С. (RU)(71)(73) Заявитель и патентовладелец: ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ "БАШКИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" (RU) Изобретение относится к производству фосфорных удобрений, широко используемых в сельском хозяйстве. Известен способ получения фосфорного удобрения - дикальцийфосфата, включающий взаимодействие кальцийсодержащего соединения с фосфорной кислотой концентрации 30-40% Р 2 О 5 при 80-90 С с последующим отделением продукта фильтрацией, промывкой и сушкой, при этом в качестве кальцийсодержащего соединения берут пропионат кальция в молярном соотношении с фосфорной кислотой (0,460,81):1. Способ позволяет повысить выход целевого продукта и сократить продолжительность процесса[Авт.св.1213010, кл. С 05 В 3/00, С 01 В 25/32, 1984]. Недостатком способа является использование в качестве кальцийсодержащего соединения пропионата кальция - дефицитного вида сырья. Известен способ получения фосфорного удобрения путем смешения бедного фосфатного сырья с фосфорной либо ее смесью с серной кислотой и ретуром, грануляции продукта и последующего дозревания и сушки продукта. Фосфорное сырье предварительно увлажняют до влажности 6-9%, далее смешивают его с кислотой до получения в пульпе соотношения монофосфат кальция : дифосфат кальция, равного 1-4, а затем добавляют ретур в количестве, необходимом для достижения влажности смеси 7-11%. На стадии смешения в реакционную массу вводят микроэлементы. Способ позволяет получить удобрения пролонгированного действия с повышенной прочностью гранул и определенным соотношением лимонно-растворимого и водорастворимого фосфатов [патент РФ 2142927, кл. С 05 В 3/00, С 05 В 11/00,С 05 В 1/02, 1999]. Основным недостатком способа является низкое содержание дикальцийфосфата в продукте, т.е. полученный продукт обладает пониженным пролонгирующим действием. Недостатком способа также являются низкая степень разложения кальцийсодержащего фосфатного сырья, присутствие свободной фосфорной кислоты в готовом продукте (от 1 до 7%). Содержание свободной кислотности значительное для продукта с высоким содержанием водорастворимых фосфатов, а при получении продукта пролонгированного действия, т.е. с повышенным содержанием лимонно-растворимых фосфатов резко снижается степень разложения сырья. Добавление серной кислоты для повышения степени разложения сырья приводит к снижению содержания питательного вещества из-за увеличения присутствия балласта - сульфата кальция в продукте. Наличие свободной кислотности ухудшает физико-химические свойства продукта,агрохимическую эффективность удобрения. Наиболее близким к описываемому по технической сущности и достигаемому результату является известный способ получения фосфорного удобрения - удобрительного преципитата, включающий смешение фосфорной кислоты концентрации 48-50% P2O5 с кальцийсодержащим реагентом и ретуром в смесителе, грануляцию и дозревание смеси, сушку до достижения остаточной влажности 1-3% и классификацию продукта. В качестве кальцийсодержащего реагента используют известняк или мел, который предварительно измельчается. Фосфорная кислота перед смешением нагревается до температуры 8085 С, массовое соотношение (м.с.) СаО:Р 2 О 5 в реакционной массе составляет 0,7-0,8. Способ позволяет получить фосфорное удобрение - удобрительный преципитат, содержащий 45,7% Р 2 О 5 общ, 45% Р 2 О 5 цитр. Недостатком способа является необходимость предварительного измельчения кальцийсодержащего сырья, а также удорожание продукта ввиду использования известняка и/или мела. Недостатком способа является присутствие свободной кислотности в продукте, а также невозможность регулирования степени пролонгированности получаемого продукта из-за недостаточной химической активности кальцийсодержащего сырья. Нами поставлена задача создать способ получения фосфорного удобрения пролонгированного действия с возможностью регулирования содержания лимонно-растворимого и водорастворимого фосфатов и их соотношения, продукта с минимальным содержанием свободной кислотности (менее 1,0%). Поставленная цель решена в предлагаемом способе получения фосфорного удобрения, включающего смешение предварительно нагретой до 75-85 С фосфорной кислоты концентрации 48-50% Р 2 О 5 с кальцийсодержащим сырьем и ретуром в смесителе с получением смеси, грануляцию и дозревание смеси, сушку до остаточной влажности 1-3% и классификацию продукта, причем в качестве кальцийсодержащего сырья берут дефекат с влажностью 5-20%, а смешение ведут до массового соотношения СаО/Р 2 О 5 в смеси в пределах (0,45-0,88):1. Дефекат является побочным продуктом свеклосахарного производства и образуется при очистке свекловичного сока. Выход дефеката составляет около 10% от веса перерабатываемой свеклы, запасы дефеката составляют миллионы тонн. В состав дефеката входят следующие вещества, мас.%: Р 2 О 5 - 0,51,7, сахар до 2, пектиновые вещества 1,0-1,7, безазотистые органические вещества до 9,5, азотистые органические вещества до 5,9, магний 1-2,4, минеральные элементы (В, S, Mn, Со и др.) до 1,2, углекислый кальций СаСО 3 55-60, влага 5-20%. Дефекат обладает значительной нейтрализующей способностью и мелким гранулометрическим составом, не требующим дополнительного размалывания. Благодаря наличию в составе ценных микроэлементов, таких как бор, марганец, кобальт, а также гуминовых органических веществ, фосфора и азота, дефекат является эффективным кальцийсодержащим реагентом и превосходит обычные известковые виды сырья. Сущность способа заключается в следующем. Основными компонентами фосфорного удобрения,получаемого смешением дефеката и фосфорной кислоты, являются водорастворимый монокальцийфосфат (МКФ) Са(Н 2 РО 4)2 и лимонно-растворимый дикальцийфосфат (ДКФ) СаНРО 4. Фосфорное удобрение, содержащее лимонно-растворимый ДКФ, обладает пролонгированным действием. Технология производства фосфорного удобрения направлена на создание условий возможности регулирования содержания фосфатов в лимонно- и водорастворимой формах в продукте при достижении максимального взаимодействия фосфорной кислоты и дефеката (углекислого кальция СаСО 3 в составе дефеката) с получением удобрения с минимальным содержанием свободной кислотности (менее 1,0%). При смешении дефеката и фосфорной кислоты протекают реакции: Благодаря высокой нейтрализующей активности дефеката при достижении м. с. CaO/P2O5 в смеси 0,45:1 полностью протекает реакция нейтрализации фосфорной кислоты с образованием в основном МКФ. При снижении расхода дефеката ниже м. с. CaO/P2O5 0,45:1 получаемое удобрение слеживается из-за присутствия свободной фосфорной кислоты, а также продукт имеет низкую степень пролонгированности. При увеличении расхода дефеката выше м. с. СаО/Р 2 О 5 0,88:1 гранулы продукта имеют низкую прочность. Изменяя расходы исходных реагентов: дефеката и фосфорной кислоты в пределах м. с. СаО/Р 2 О 5, в реакционной смеси (0,45-0,88):1 регулируется содержание МКФ, ДКФ и их соотношение в готовом продукте. В составе лимонно-растворимой формы фосфатов (Р 2 О 5 лим), извлекаемой водным раствором лимонной кислоты по ГОСТ 20851.2-75 раздел 3, содержится также водорастворимая форма фосфатов (Р 2 О 5 вод). В связи с этим соотношение G = (Р 2 О 5 общ - Р 2 О 5 вод)/Р 2 О 5 общ более точно отражает степень пролонгированности фосфорного удобрения. Поддержание влажности исходного дефеката в пределах 4-15% обеспечивает оптимальные условия смешения реагентов и ведения процесса с получением подвижной реакционной массы и достижением высокой степени разложения карбоната кальция. При увеличении влажности дефеката выше 15% затрудняется транспортировка и дозировка дефеката, нарушается процесс гранулообразования ввиду повышенного содержания влаги в реакционной массе. При снижении влажности ниже 4% реакционная масса получается недостаточно подвижной, ухудшаются условия смешения исходных реагентов, снижается степень разложения карбоната кальция. Поддержание соотношения расхода абсорбционного раствора и дефеката в пределах 0,15-0,30 также обеспечивает оптимальные условия смешения реагентов и гранулообразования. При увеличении расхода абсорбционного раствора выше соотношения 0,30 нарушается гранулообразование, из-за высокой влажности реакционной массы происходит забивание течки после смесителя. Уменьшение расхода абсорбционного раствора ниже соотношения 0,15 приводит к снижению подвижности реакционной массы,степени разложения карбоната кальция, к появлению свободной кислотности в готовом продукте. Способ проиллюстрирован следующими примерами. Целесообразность выбранных пределов показателей процесса представлена также в табл. 2. Пример 1. 500 кг дефеката, содержащего 56% СаСО 3 и 12% влаги, подают в смеситель. В смеситель вводят нагретую до 80 С 700 кг фосфорной кислоты концентрации 50% Р 2 О 5, 75 кг абсорбционных растворов и 500 кг ретура. Соотношение расходов абсорбционного раствора и дефеката составляет 0,15. Процесс смешения ведут с получением гранулированной смеси, которую далее направляют на дозревание и сушку. Сушку осуществляют в сушильном барабане до достижения остаточной влажности продукта 2%. Отходящие газы от узлов смешения, дозревания и сушки направляют в систему мокрой очистки. Абсорбционные растворы, содержащие пыль продукта, направляют в смеситель. Высушенный продукт подвергают классификации, фракцию с размером гранул 1-4 мм отводят в качестве готового продукта. Фракцию с размером гранул более 5 мм подвергают дроблению и вместе с фракцией продукта с размером гранул менее 1 мм возвращают в стадию смешения в качестве ретура. В результате получают продукт состава: Р 2 О 5 общ - 40,2%, Р 2 О 5 усв - 40,1%, Р 2 О 5 лим - 39,2%, Р 2 О 5 вод - 30,8%, влаги 2%, свободная кислотность - 1,0%, м. с. СаО/Р 2 О 5 - 0,45:1, соотношение G = 0,23. Продукт обладает пролонгирующим действием. Агрохимические испытания эффективности фосфорного удобрения проведены на сахарной свекле. Состав фосфорного удобрения: Р 2 О 5 общ - 33,7%, Р 2 О 5 усв - 33,6%, Р 2 О 5 лим - 33,5%, Р 2 О 5 вод - 13,5%, влаги 2%, свободная кислотность - отсутствует, м. с. СаО/Р 2 О 5 - 0,67:1, соотношение G=0,60. В качестве сравнительного образца удобрения применяли двойной суперфосфат гранулированный по ГОСТ 1630680, содержащий 48,5% Р 2 О 5 усв, 2,5% свободной кислотности и 3% влаги. Результаты агрохимических испытаний представлены в табл. 1. Влияние минеральных удобрений на продуктивность сахарной свеклы. Результаты опытов по получению фосфорного удобрения на основе дефеката и фосфорной кислоты. Таблица 2 Условия проведения процесса получения фосфорного удобрения: состав дефеката - СаСО 3 = 57%, размер гранул - менее 1 мм, состав ЭФК - 50% Р 2 О 5, температура ЭФК - 75 С. Продолжительность смешения реагентов в смесителе - 3 мин, дозревания - 30 мин, сушка при температуре 105 С. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ получения фосфорного удобрения, включающий смешение предварительно нагретой до 7585 С фосфорной кислоты концентрации 48-50% Р 2 О 5 с кальцийсодержащим сырьем и ретуром в смесителе, грануляцию и дозревание смеси, сушку до остаточной влажности 1-3% и классификацию продукта,отличающийся тем, что в качестве кальцийсодержащего сырья берут дефекат с влажностью 4-15%, в смеситель вводят абсорбционные растворы с поддержанием соотношения расхода абсорбционного раствора к дефекату в пределах 0,15-0,30, а смешение проводят до массового соотношения СаО/Р 2 О 5 в смеси в пределах (0,45-0,88):1.