Все суперфосфаты и  их разновидности выпускают в  гранулах (товарная фракция с размерами 1-4 мм составляет 85-90%, фракция с размерами  менее 1 мм-3%, фракция с размерами  более блмм отсутствует), не слеживаются, малогигроскопичны, пригодны для транспортирования и хранения незатаренными. Нек-рые св-ва указанных продуктов приведены в таблице.

Суперфосфаты-высокоэффективные  универс. удобрения для любой почвенно-климатич. зоны (кроме суперфоса, более пригодного на дерново-подзолистых почвах) при всех способах внесения под любые с.-х. культуры. Эффективность простого суперфосфата повышается при использовании его в зонах, где положит. влияние на урожай оказывает S.

Лит.: Чепелевецкий М.Л., Бруцкус Е.Б., Суперфосфат. Физико-химические основы производства, М., 1958; Кармышов В.Ф., Химическая переработка фосфоритов, М., 1983; Двойной суперфосфат, Л., 1987. См. также лит. при ст. Фосфорные удобрения. Т. И. Завертяева.

+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

Технологический процесс производства двойного суперфосфата и его характеристика

План:

1. Характеристика получаемой продукции - двойного суперфосфата
2. Характеристика используемого сырья
3. Характеристика технологии производства двойного суперфосфата  
   Список использованной литературы:

1. Характеристика получаемой  продукции - двойного  суперфосфата

Бурное развитие промышленного производства и рост народонаселения в значительной степени меняют характер взаимодействия человека с окружающей средой. В основе жизни лежит круговорот элементов, который для человека выражается в обмене веществ с природой. Земля, воздух, вода загрязняются промышленными и бытовыми отходами, сокращаются леса и запасы пригодных для сельского хозяйства земель, исчезают многие виды животных и растений. Под воздействием человека среда изменяется настолько быстро, что веками складывавшиеся в природе равновесия не успевают восстанавливаться, и она неконтролируемо начинает откликаться на эти воздействия. В результате всего этого серьезно ужесточаются условия жизни людей. Жизнеобеспечение человечества все в большей степени решается методами химической технологии. Обеспечение населения пищевыми продуктами осуществляется по двум основным направлениям: применение продуктов химической промышленности для увеличения продуктивности сельского хозяйства и производством искусственной и синтетической пищи.

Увеличение продуктивности сельскохозяйственного производства становится возможным при соответствующем  развитии промышленности высокоэффективных минеральных удобрений, средств борьбы с вредителями сельского хозяйства и создании производства стимуляторов роста растений.

Минеральные удобрения  должны содержать максимальное количество питательного вещества, то есть быть по возможности безбалластными; иметь широкий спектр действия, то есть содержать важнейшие питательные вещества, в том числе и микроэлементы; иметь хорошую структуру, что облегчает их хранение и использование; должны легко усваиваться растениями; должны улучшать структуру почв, в которую они вносятся. [1, c.12] В состав веществ необходимых для жизнедеятельности растений, входят 30 основных элементов. Свыше 90% сухой массы растений составляют углерод, водород и кислород, в значительных количествах они усваивают азот, фосфор, калий, кальций, магний, серу и железо. Фосфор входит в состав белковых веществ. Среднее содержание фосфора в сухом зерне составляет 0,7-1,0%, а в сухой соломе 0,2-0,35%. Фосфор ускоряет развитие и созревание растений, повышает урожайность и улучшает качество сельско-хозяйственной продукции: повышается содержание сахара в овощах и корнеплодах, крахмала в картофеле. Растения усваивают растворимые соли фосфорной кислоты. Недостаток фосфора не восполняется естественным путем и его можно ликвидировать только внесением удобрений. [2, с. 27]

Однако, для более  полного описания продукта (двойного суперфосфата), необходимо привести различные  классификации минеральных удобрений.

По химическому  составу минеральные удобрения, в частности фосфорсодержащие, подразделяются на простые и комплексные. Простые удобрения - фосфорные - содержат один действующий элемент (действующее вещество) - фосфор. Комплексные удобрения содержат два и более основных действующих веществ (азот, фосфор и калий). Фосфорсодержащие удобрения могут содержать не только основные действующие вещества, но и микроэлементы (бор, медь, цинк, марганец), ростовые вещества, добавки пестицидов.

Простые фосфорные  удобрения, это кальциевые соли фосфорной (ортофосфорной) кислоты различного состава. В отличие от калийных и азотных удобрений фосфорные удобрения обладают различной растворимостью, которая зависит от природы соли. Поэтому, по растворимости и усвояемости растениями фосфорсодержащие удобрения подразделяются на группы:  
+ водорастворимые удобрения, в которых большая часть фосфорных соединений растворима в воде - суперфосфат простой и двойной, фосфаты аммония и др.;  
+ растворимые в органических кислотах или усвояемые (еще их называют цитратнорастворимыми удобрениями, так как в них содержатся соединения фосфора, растворимые в аммиачном растворе лимоннокислого аммония (цитрата аммония) - дикальцийфосфат и др.);  
+ нерастворимые или растворимые только в сильных минеральных кислотах (лимоннорастворимые удобрения, нерастворимые в воде и аммиачном растворе цитрата аммония, но растворимые в 2%-ном растворе лимонной кислоты - томасшлак, частично фосфоритная мука).

По способам производства фосфорсодержащие удобрения  подразделяются на:  
+ сложные, которые получают в едином технологическом цикле, в результате химической переработки сырья;  
+ сложно-смешанные гранулированные удобрения производят мокрым способом- смешением порошкообразных готовых удобрений с введением в процессе смешения жидких реагентов (аммиакатов, различных кислот, азот- и фосфорсодержащих растворов), а также газообразного аммиака, пара и воды;  
+ смешанные удобрения изготовляют механическим смешением различных готовых удобрений, порошкообразных или гранулированных. [3, с. 8]

Таким образом, двойной суперфосфат - это водорастворимое  простое фосфорное удобрение, получаемое разложением природных фосфатов фосфорной кислотой. Он представляет собой гигроскопичный продукт серого цвета и выпускается в гранулированном виде (относится к сложным удобрениям в классификации по способу производства). В отличие от простого суперфосфата не содержит балласта - сульфата кальция и, поэтому, обладая той же агрохимической активностью, имеет большую концентрацию фосфорсодержащего компонента. Двойной суперфосфат содержит 45-51% общей P2O5, в том числе, 42-49% в усвояемой форме в виде водоратсворимых соединений (H3PO4)2; Ca(H2PO4)2; Mg(H2PO4) и цитратнорастворимых соединений (CaHPO4; MgHPO4; фосфаты железа).

2. Характеристика используемого  сырья

Сырье является одним из основных элементов, определяющих в значительной степени технологию производства, себестоимость и качество продукта. Сырьем называют природные материалы и полупродукты, используемые в производстве промышленных продуктов. Потребности развивающейся химической промышленности в разнообразном, доступном и дешевом сырье постоянно заставляют вводить в производство новые виды сырья. Для приготовления ряда химических материалов используют полупродукты или отходы других предприятий. Как исходное сырье, так и готовые продукты должны отвечать определенным требованиям, соответствующим стандарту (ГОСТ, ОСТ). [1, с. 24]

Сырьем для  производства элементарного фосфора, фосфорных удобрений и других соединений фосфора служат природные  фосфатные руды: апатиты и фосфориты. В этих рудах фосфор находится  в нерастворимой форме, главным образом, в виде фторапатита Ca5F(PO4)3 или трикальцийфосфата Ca3(PO4)2.

Апатиты представляют собой породы вулканического происхождения, имеют крупнозернистую структуру  и помимо фтор(гидроксил)апатита, содержат нефосфатные минералы. Поэтому для  производства фосфорных удобрений используют продукт предварительного обогащения апатитовых руд - апатитовый концентрат, содержащий до 40% P2O5, выход которого составляет около 20% от массы апатитово-нефелиновой руды. Самое крупное в мире месторождение апатитов находится в России на Кольском полуострове, в районе г. Кировска (Хибины). В этом месторождении апатиты залегают вместе с нефелином (Na, K)2O•Al2O3•2SiO2•2H2O и другими минералами. Апатито-нефелиновую породу разделяют флотацией на апатитовый концентрат, содержащий 39-41% P2O5, и нефелиновую фракцию, содержащую до 30% Al2O3, - сырье для алюминиевой промышленности.

Фосфориты - порода осадочного происхождения, содержащая фосфор, главным образом, в виде фторапатита  и различные примеси. Содержание P2O5 в обогащенных фосфоритах колеблется в пределах 20-30% P2O5. Самое мощное в мире фосфоритное месторождение Кара-Тау в Казахстане.

Часть фосфатного сырья используется непосредственно  как удобрение в тонкоразмолотом  виде под названием фосфоритная  мука. Для получения легкоусвояемых фосфорных удобрений, применяемых на любых почвах, требуется перевести нерастворимые фосфорные соли природных фосфатов в водорастворимые или легкоусвояемые соли. В этом и состоит основная задача технологии фосфорных удобрений. [4, c. 38]

Растворимость фосфорнокислых солей повышается по мере увеличения их кислотности. Средняя  соль Ca3(PO4)2 растворима лишь в минеральных  кислотах, CaHPO4 растворима в воде. Естественно, что в производстве фосфорных  удобрений стремятся получить возможно большую часть фосфора в виде монокальцийфосфата Ca(H2PO4)2.

Перевод нерастворимых  природных солей в растворимые  осуществляется разложением их кислотами, щелочами, нагреванием (термическая  возгонка фосфора). Одновременно с получением растворимых солей, естественно, стремятся получить фосфорные удобрения с возможно большей концентрацией фосфора. [5, с. 279-280]

3. Характеристика технологии  производства двойного  суперфосфата

Большинство фосфорных  и комплексных минеральных удобрений  представляют собой разнообразные соли фосфорной кислоты. Технологические процессы их производства генетически связаны с процессами производства фосфорной кислоты, оксида фосфора(V) и элементарного фосфора. Они опираются на одно и то же фосфатное сырье и имеют близкую технологическую и аппаратурную базу. Ассортимент фосфорных удобрений существенно меняется. Резко снижается производство низкоконцентрированных удобрений (фосфоритная мука, шлаки, простой суперфосфат) после некоторого роста наметилась тенденция снижения производства двойного суперфосфата. Это можно объяснить существенным увеличением объема производства комплексных (многосторонних) удобрений, содержащих фосфор. Однако, несмотря на интенсивное внедрение в сельское хозяйство комплексных удобрений, двойной суперфосфата все же сохранил свое значение.

Двойной суперфосфат  получают фосфорнокислотным разложением  природных фосфатов. Так как, для  производства фосфорной кислоты  используется то же фосфорное сырье, то производство двойного суперфосфата складывается из двух последовательных стадий:  
+ производство фосфорной кислоты, используемой как реагент во второй стадии;  
+ фосфорнокислотное разложение фосфатов с получением двойного суперфосфата.

Фосфорную кислоту  производили ранее исключительно  кислотным разложением фосфатов, поэтому производство двойного суперфосфата можно рассматривать как процесс двойного воздействия кислот на фосфат, откуда продукт и получил свое название "двойной". Сегодня же, фосфорную кислоту производят отдельно и используют для получения различных других продуктов, поэтому в данной работе не рассматривается ее производство. [5, с. 281]

В первую очередь  необходимо рассмотреть физико-химические основы производства двойного суперфосфата. Разложение фосфатов фосфорной кислотой представляет гетерогенный необратимый  процесс, протекающий по уравнению:

Ca5(PO4)3F + 7H3PO4 + 5H2O = 5Ca(H2PO4)2?H2O + HF - ∆H,  
∆H = 132 кДж

В этом процессе фосфорная кислота является не только реагентом кислотного разложения, но и носителем фосфора, что обеспечивает получение продукта с высоким содержанием усвояемого P2O5.

Процесс взаимодействия фосфорной кислоты с трикальцийфосфатом протекает в две стадии. На первой стадии компоненты реагируют в подвижной  суспензии, жидкая фаза которой содержит фосфорную кислоту, монокальцийфосфат  и другие растворимые продукты реакции. Эта стадия, идущая сначала с высокой скоростью, замедляется по мере нейтрализации кислоты и заканчивается при насыщении жидкой фазы фосфатами кальция. Продолжительность этой стадии зависит от организации технологического процесса и типа аппаратуры и колеблется от секунд до нескольких часов. [5, с. 292-293]

На второй стадии происходит кристаллизация монокальцийфосфата (дигидрофосфата кальция), приводящая к изменению состава жидкой и  твердой фаз реакционной смеси.

Высокая степень разложения фосфата на первой стадии может быть достигнута лишь при определенной концентрации фосфорной кислоты, равной 30-40% P2O5. На второй стадии, которая является определяющей для процесса разложения фосфата в целом, наибольшая скорость разложения достигается в растворах, содержащих около 45% P2O5. С учетом этих требований выбирается технологический режим производства суперфосфата.

В производстве двойного суперфосфата используются три  метода, различающиеся аппаратурным оформлением, концентрацией используемой фосфорной кислоты и температурным режимом процесса.

1. Камерный метод с использованием суперфосфатных камер непрерывного действия и выдерживанием продукта для созревания н складе. Для разложения фосфатов используют термическую или экстракционную кислоту концентрацией 50-58% P2O5.
2. Камерно-поточный метод с использованием аналогичных камер, но без операции складского созревания. Для разложения фосфатов используется экстракционная кислота концентрацией 47-49%.
3. Поточный (бескамерный) метод с использованием неупаренной кислоты концентрацией 30% P2O5. В отличие от предыдущих методов, здесь разложение сырья осуществляют в две ступени. В первой стадии сырье обрабатывается при 50-100?С фосфорной кислотой концентрацией 28-40% P2O5, что отвечает оптимальным условиям данной стадии. Так как, при этой концентрации кислоты вторая стадия процесса практически не идет, то процесс завершают при сушке реакционной массы, когда вследствие испарения воды повышается активность реакционной массы. Для этого применяются сушилки различного типа: распылительные, барабанные гранулятор-сушилки (далее БГС), распылительные сушилки-грануляторы кипящего слоя. Наиболее распространены схемы с использованием аппаратов БГС, конструкция которых непрерывно совершенствуется.  
   Поточный (бескамерный) метод обеспечивает хорошее качество продукта, экологически менее опасен, и чаще используется при производстве двойного суперфосфата.