Двойной суперфосфат

    Гранулы сушат до содержания влаги 3-4%. При более высоком содержании влаги снижается прочность гранул и ухудшается рассев продукта вследствие залипания сеток грохотов. Сушить до влажности 2% и ниже нецелесообразно из-за повышения гигроскопичности продукта, имеющего кислотность 1,5-2,5% Р₂О₅.

    Отходящие газы очищают вначале от пыли в  циклонах, а затем от фтористых  соединений в мокром скруббере и абсорбционной башне. При улавливании фтористых соединений аппараты орошают в замкнутом цикле через систему башня сборник – насос.

      Загрязненные сточные воды, образующиеся  в абсорбционных системах, собирают  в общий сборник и из него перекачивают на станцию нейтрализации сточных вод, а оттуда в шламонакопитель – отстойник. Нейтрализованные осветленные сточные воды после шламонакопителя возвращают в производство.

    При проведении процесса с замкнутым  жидкостным циклом скрубберную жидкость из циркуляционного сборника подают на питание грануляторов (циркулирующая жидкость представляет собой разбавленный раствор кремнефтористоводородной кислоты и монокальцийфосфата, содержащий взвесь нерастворимых солей). Для поддержания постоянного уровня в циркуляционный сборник непрерывно подают воду от системы абсорбции.

    Производство  двойного суперфосфата по камерно-поточному  способу

      Камерно-поточный метод отличается от камерного отсутствием стадии вызревания продукта. В связи с этим для достижения высокой степени разложения фосфата в этом процессе применяют легкоразложимые фосфориты тонкого помола.

    Способ  базируется на типовом, стандартном, освоенном  и надежно работающем оборудовании (суперфосфатные камеры, барабанные грануляторы  и др.). Процесс может быть бессточным, так как производственные стоки могут быть использованы для увлажнения шихты при ее гранулировании.

    При сушке кислого гранулированного суперфосфата происходит доразложение вторичного фосфата и одновременное  снижение свободной кислотности.

    Технологическая схема производства двойного суперфосфата камерно-поточным способом приведена на рис.4.

    Рис. 4. Схема производства двойного гранулированного суперфосфата камерно-поточным методом.

    1-бак  для фосфорной кислоты; 2-насос; 3-дозатор  фосфоритной муки; 4-расходомер кислоты; 5-смеситель; 6-суперфосфатная камера; 7-транспортеры; 8-ворошитель; 9-элеватор; 10-барабанный гранулятор; 11-барабанная сушилка; 12-вентиляторы; 13-топка; 14-грохот; 15-дробилка; 16-аммонизатор; 17-холодильник КС 

    Газообразный  аммиак из аммонизатора улавливается в абсорбционной системе разбавленной фосфорной кислотой.

    На 1т Р₂О₅ (усв.) гранулированного аммонизированного суперфосфата расходуется 824-835 кг фосфорной кислоты (100 % Р₂О₅); 271-280 кг фосконцентрата (100 % Р₂О₅); 35 кг аммиака (100% NН₃).

     Производство двойного гранулированного суперфосфата многоретурным способом.

    В отличие от поточного метода в  данном процессе исключается операция сушки пульпы в распылительной сушилке; испарение всей вносимой воды происходит в грануляторе и сушильном барабане. Многократная циркуляция ретура и наслоение пульпы на его поверхность позволяет получать плотные слоеные гранулы.

    Технологическая схема производства двойного суперфосфата по ретурному способу приведена  на рис. 5.

    Рис. 5. Схема производства гранулированного двойного суперфосфата бескамерным способом с применением упаренной кислоты (39% Р₂О₅)

    1-бункер  для фосфата; 2-дозатор фосфата; 3-смеситель; 4-грануляторы; 5-топка; 6-сушильный барабан; 7-циклон; 8-скруббер; 9-бункер для  ретура; 10-грохот 

    Недостатком ретурного способа является большая  кратность ретура, что влечет за собой непроизводительный рост габаритов  оборудования, необходимость применения мощных транспортных механизмов и излишний расход энергии.

    Разложение фосфатного сырья фосфорной кислотой сопровождается обильным пенообразованием. Максимальное удаление образующегося газа из пульпы обеспечивается интенсивным перемешиванием. Этот процесс сопровождается одновременным образованием насыщенных растворов и кристаллизацией из них солей. Насыщение и кристаллизация ускоряются в случае применения фосфорной кислоты, содержащей более 35% Р₂О₅.

    При увеличении температуры разложения от 40 до 100°С растворимость фосфатов кальция в фосфорнокислых растворах, содержащих 40% Р₂О₅, возрастает примерно в 2 раза, а пересыщение понижается примерно в З раза. Поэтому при разложения кингисеппского флотоконцентрата 39% (по Р₂О₅) фосфорной кислотой поддерживают температуру пульпы на уровне 105-110°С за счет подачи острого пара. При температуре ниже примерно 90°С пульпа, приготовленная на 39% кислоте, теряет текучесть, приобретает пастообразную консистенцию, не поддается перекачке насосами, забивает течки, лотки и трубопроводы.

    Снижение  нормы кислоты ниже 770 кг (100% Р₂О₅) на 1 т фосфата в случае применения 39% кислоты приводит к образованию быстро загустевающей пульпы. При этом степень разложения вторичного фосфата в пульпе при рабочих температурах будет около 40%. Увеличение нормы кислоты более 850 кг ведет к возрастанию свободной кислотности в пульпе, шихте, что осложняет процессы сушки, рассева и дробления.

    Применение фосфорной кислоты концентрацией ниже 39% Р₂О₅ при постоянной ее норме приводит к получению пульпы с повышенным содержанием влаги, что, в свою очередь, приводит к увеличению расхода ретура. Контроль нормы фосфорной кислоты в процессе разложения фосфатного сырья ведут по содержанию воднорастворимой и свободной Р₂О₅ в пульпе.

    Производство  двойного суперфосфата поточным способом с применением распылительной сушилки

    К характерным особенностям поточного способа получения двойного суперфосфата относятся:

• непрерывность производства,
• возможность проведения процесса без складской дообработки промежуточных продуктов, что позволяет исключить загрязнение атмосферы фтором,
• исключение необходимости упарки экстракционной фосфорной кислоты,
• возможность улавливания фтористых соединений в абсорбционной аппаратуре, что сводит до минимума их выбросы в атмосферу,
• проведение поверхностной нейтрализации продукта мелом, что позволяет получать готовый продукт с хорошими физико-химическими свойствами и достаточно высоким отношением водорастворимой Р₂О₅ к усвояемой (не ниже 90%),
• возможность использования фосфоритов различных месторождений (на второй фазе процесса).

    В качестве исходного сырья для получения двойного суперфосфата используется неупаренная экстракционная фосфорная кислота из апатитового концентрата (29-32% Р₂О₅) и – во второй фазе – фосфориты, содержащие не ниже 28% Р₂О₅ и 3,5-4% полуторных окислов. При этом двойной суперфосфат содержит 42-50% Р₂О₅ в усвояемой форме, 5% свободной Р₂О₅, не более 3% влаги. При использовании фосфатного сырья с большим содержанием полуторных окислов (5-6%) отношение Р₂О₅ водной к усвояемой снижается до 80-85%.

    Технологическая схема производства двойного суперфосфата приведена на рис. 6. Разложение фосфорита неупаренной фосфорной кислотой производят в двух последовательно установленных реакторах. При этом норма фосфорной кислоты равна 85-90 частей Р₂О₅ на 100 частей фосфорита, которая непрерывно поступает в первый реактор из отделения экстракции через ковшевой дозатор 4. При этом температура в реакторе поддерживается в пределах 80°С, продолжительность разложения составляет не более 60 мин, степень разложения фосфорита достигает 50-60%.

    Пульпа  из первого реактора поступает во второй, откуда примерно в равной пропорции она подается на сушку и гранулирование. Из второго реактора пульпа насосом 5 подается на центробежный диск 6 распылительной сушилки 7. Процесс сушки пульпы осуществляется во взвешенном состоянии топочными газами, которые поступают в объем камеры из топки через газораспределительное устройство 8. В распылительной сушилке одновременно протекают процессы сушки и дальнейшего разложения фосфорита до 80-90%. В результате чего получается мелкодисперсный продукт с содержанием влаги не более 3%, который осаждается на верхнее днище 9 и далее скребками 10 выгружается в шнек 11 под сушилкой, откуда элеватором 12 через промежуточный бункер подается в двухвальный горизонтальный смеситель 13 на грануляцию.

    Производительность  распылительной сушилки составляет 10-12 т пульпы в 1 ч. Температура топочных газов на входе в распылительную сушилку поддерживается 550°С, на выходе 120-130°С. Кроме того, сушильная камера оборудована газораспределительным устройством, двумя днищами для сбора сухого продукта, механическими вращающимися скребками для удаления мелкого сухого продукта и контрольно-измерительными приборами для поддержания стабильного режима. Отходящие газы из распылительной сушилки отсасываются вентилятором на очистку. Гранулирование продукта проводится в горизонтальном двухвальном смесителе, куда непрерывно поступают мелкодисперсный продукт (-1 мм) из распылительной сушилки, мелкая фракция после отсева на грохотах и пульпа из второго реактора. Из смесителя частично сгранулированная масса через течку поступает в сушильный барабан 14, откуда высушенный материал элеватором 15 подается на грохот 16 для рассева. Сушка гранул производится при температуре газов на входе в сушильный барабан порядка 550°С, на выходе 120-130 °С. После сушки отходящие газы направляются на очистку от пыли и фтористых соединений. Температура продукта на выходе из сушильного барабана 100-105^oС, содержание влаги в нем до 3%.

    На  грохотах продукт рассевается на фракции. Фракция +1-3,2 мм направляется на охлаждение, +3,2 мм – на измельчение в дробилки 17 и вновь возвращается на повторный рассев, -1 мм поступает в двухвальный смеситель для смешения с пульпой. После рассева товарная фракция 1-3,2 мм поступает на охлаждение в холодильник кипящего слоя (КС) 18, где температура продукта снижается до 40°С. Далее охлажденный продукт нейтрализуют с поверхности мелом в количестве 5% от веса продукта. Этот процесс осуществляют в барабане-нейтрализаторе 19. Нейтрализованный продукт, содержащий 42-46% Р₂О₅ в усвояемой форме, не более 5% Р₂О₅ свободной, менее 3% влаги, при отношении Р₂О₅ водной к усвояемой 0,9 и более транспортером подают в бункер на склад для расфасовки и упаковки.

    На  действующих заводах отходящие  газы от распылительной сушилки и  сушильного барабана хвостовым вентилятором просасываются через систему пылеочистки, состоящей из двух последовательно установленных циклонов (D=3,2 м, L=12,12 м), и систему очистки от фторсоединений, в которую входят турбулентные скруббера Дойля, последовательно установленные две механические абсорбционные камеры и аэромикс. Очищенные газы через выхлопную трубу выбрасываются в атмосферу.

    К недостаткам способа относятся: неудовлетворительное качество кремнефтористоводородной кислоты, получаемой при абсорбции  фтористых соединений из газов распылительных сушилок, что делает ее ограниченно годной для переработки в квалифицированные продукты.

    При снижении нормы кислоты получают готовый продукт с меньшим  содержанием Р₂О₅ (усв.); при увеличении выше оптимальной образуется кислый продукт более 11% Р₂О₅ (своб.), что приводит к залипанию сеток на грохотах, транспортных средств, сушильного барабана и днищ распылительных сушилок.

    При применении фосфорной кислоты с  содержанием менее 29% Р₂О₅  образуется пульпа влажностью более 41%, что снижает производительность сушильных аппаратов. Использование фосфорной кислоты, содержащей более 34% Р₂О₅, приводит к затруднениям при переработке полученной пульпы на последующих стадиях. Температуру пульпы в реакторах следует поддерживать в соответствии с концентрацией используемой фосфорной кислоты. Это связано с тем, что вязкость пульпы зависит от температуры и концентрации исходной кислоты.

    В процессе сушки кислых гранул происходит доразложение фосфата, подаваемого с пульпой. Поэтому нейтрализацию свободной кислоты в двойном суперфосфате одновременно с процессом гранулирования проводить нецелесообразно. При гранулировании мелкого материала, имеющего большую поверхность смачивания, подают больше пульпы на его увлажнение. В зависимости от крупности материала влажность шихты, выходящей из гранулятора, может изменяться в широких пределах.

    При обработке поверхности гранул двойного суперфосфата мелом свободная кислотность нейтрализуется в основном в верхнем слое гранул с образованием монокальцийфосфата:

    2Н₃РО₄ + СаСО₃ = Са(Н₂РО₄)₂*Н₂О + СО₂.

    В присутствии избыточного количества мела образовавшийся Са(Н₂РО₄)₂*Н₂О частично превращается в СаНРО₄*2Н₂О: