По мере вращения камеры (1-0,5 об./час) суперфосфатная масса схваты­ вается и подходит к фрезеру готовой для выгрузки. Температура камерного продукта за счет тепла реакций достигает 115—120°С. Срезанный ножами фре­ зера суперфосфат попадает в центральную трубу и попадает на транспортер, передающий продукт на склад. Выделяющиеся при разложении фосфатов со­ единения фтора направляют на абсорбцию.

Степень разложения исходной руды после суперфосфатной камеры со­ ставляет 83-87%, содержание свободной фосфорной кислоты - 11-12%. После складского дозревания степень разложения повышается до 93-95%, свободная кислотность снижается до 5%.

После складского дозревания для улучшения физических свойств супер­ фосфата его нейтрализуют и гранулируют. Процесс гранулирования суперфос­ фата включает следующие стадии.

1. Нейтрализация части свободной кислотности. Для нейтрализации ис­ пользуют измельченный известняк или мел:

2Н3Р 04 + СаСОз = Са(Н2Р04)2Н20 + С 02.

2.Увлажнение нейтрализованного суперфосфата до влажности - 16% и окатывание в барабанном грануляторе.

3.Сушка гранул в сушильном барабане.

4.Классификация гранул.

При получении аммонизированного суперфосфата его обрабатывают га­ зообразным аммиаком. Аммиак реагирует со свободной фосфорной кислотой суперфосфата и дигидрофосфатом кальция:

Н3Р04 + NH3 = NH4H2PO4,

Са(Н2Р04)2 + NH3 = NH4H2P04 + CaHP04. Аммонизированный суперфосфат имеет необходимые свойства: он не

мажется, хорошо рассеивается, не портит сельскохозяйственные машины. Аммонизации подвергается суперфосфат, в котором процесс разложения фосфата практически закончился. Получающийся при аммонизации дигидрофосфат кальция - водорастворимая соль, а гидрофосфат - цитраторастворимая. Содер­ жание азота в аммонизированном суперфосфате составляет 1,5-2,5%.

5.4. Производство двойного суперфосфата

Двойной суперфосфат - концентрированное фосфорное удобрение, кото­ рое получают разложением природных фосфатов фосфорной кислотой. Он со­ держит в 2-3 раза больше усвояемого Р20 5, чем простой суперфосфат: 42-49%. В двойном суперфосфате практически отсутствует сульфат кальция - CaS04 присутствует лишь как примесь, образующаяся при разложении фосфата экс­ тракционной фосфорной кислотой, загрязненной ионами SO]

В основе получения двойного суперфосфата лежит превращение трудно­ растворимого фторапатита в водорастворимый дигидрофосфат кальция, что достигается взаимодействием с фосфорной кислотой по уравнению

Ca5F(P04)3 + 7Н3Р04 +5Н20 = 5Са(Н2Р0)2Н20 + HF.

В этом процессе фосфорная кислота служит не только реагентом, заме­ няющим серную кислоту, но и носителем питательного элемента - фосфора,

чем объясняется более высокая концентрация Р20 5 в двойном суперфосфате по

сравнению с простым.

Концентрация применяемой фосфорной кислоты и температура процесса зависят от способа получения двойного суперфосфата. Существуют следующие схемы производства двойного суперфосфата.

Камерная схема . Схема камерного способа не отличается от схемы производства простого суперфосфата (см. рис. 5.2). Фосфатная руда (фосфорит или апатит) разлагается концентрированной (48-52% Р20 5) фосфорной кисло­ той (упаренная ЭФК или ТФК). Камерный двойной суперфосфат подвергается длительному (до 25 суток) дозреванию на складе, после чего нейтрализуется, гранулируется и высушивается. Степень разложения фосфата в камерном про­ дукте составляет 60-70%, после складского дозревания - 70-80%.

Недостатками камерного способа являются:

-высокие затраты на сооружение и эксплуатацию громоздких складов;

-выделение газообразных соединений фтора при дообработке продукта на складе, что ухудшает санитарно-гигиенические условия труда.

К а м е р н о - п о т о ч н а я схема отличается от камерного способа от­ сутствием складского дозревания. По этой схеме тонкоизмельченный фосфорит разлагают концентрированной (47-49% Р2О5) фосфорной кислотой в суперфос­ фатной камере. Непосредственно после камерного процесса (степень разложе­ ния руды 70%) продукт подвергают гранулированию, сушке, сортировке гранул и аммонизации. Степень разложения руды в гранулированном суперфосфате достигает 80%. Исключение операции складского дозревания возможно при ус­ ловии применения более тонкого измельчения разлагаемой фосфоритной руды (размер частиц менее 0,07 мм).

П о т о ч н а я с х е м а . В поточной (бескамерной) схеме производства двойного суперфосфата применяется 28-36%-ная (в пересчете на Р2О5) фос­ форная кислота и фосфатное сырье тонкого помола (рис. 5.3).

По этому способу фосфатное сырье разлагается фосфорной кислотой по­ следовательно в двух реакторах 7. Из-за низкой концентрации фосфорной ки­ слоты и меньшего пребывания реакционной массы в реакторах схватывания не происходит. Степень разложения фосфата в реакторах не превышает 50%. Из реакторов суспензия поступает в барабанный гранулятор-сушилку (БГС) 2. С помощью установленных в БГС пневматических форсунок суспензия распыля­ ется непосредственно на завесу мелких гранул. На их поверхности происходит кристаллизация из раствора, в результате чего гранулы укрупняются. Затем они высушиваются в потоке газа-теплоносителя. Коэффициент разложения фосфата в высушенном продукте достигает 80-85%. После БГС сухие гранулы подаются на классификацию в грохот 3: фракция менее 1 мм возвращается в БГС (ретур); фракция крупнее 4 мм после измельчения на дробилке 4 вновь возвращается в грохот; фракция 1-4 мм, соответствующая кондициям на продукт, поступает в аммонизатор 5. В аммонизаторе происходит нейтрализация свободной фосфор­ ной кислоты газообразным аммиаком.

Рис. 5.3. Схема производства двойного суперфосфата поточным методом

Для высушивания суспензии в производстве двойного суперфосфата по­ точным способом кроме БГС применяются распылительные сушилки и аппара­ ты с кипящим слоем.

П о т о ч н а я ц и к л и ч е с к а я с х е м а . По этому способу разложение природного фосфата ведут в 3-5-кратном избытке концентрированной фосфор­ ной кислоты, чаще ТФК. Выделившийся осадок дигидрофосфата кальция, отде­ ляют, нейтрализуют, гранулируют и сушат, а избыточную кислоту возвращают на разложение. Этот способ позволяет достигать высокой степени разложения сырья - 98-99%. Получаемый по такой схеме суперфосфат содержит до 57% РгО^усв), поэтому его называют тройной суперфосфат. Недостатком способа яв­ ляется повышенный расход дорогой ТФК.

5.5. Другие виды фосфорных удобрений

Фосфоритная мука - получается путем размола фосфорита до состояния тонкой муки. Фосфор в ней содержится в виде соединений фторапатита, гидроксилапатита, карбонатапатита, то есть находится в основном в форме трехкаль­ циевого фосфата Са3(Р0 4)2. Эти соединения не растворимы в воде и слабых ки­ слотах и малодоступны для большинства растений.

Фосфоритная мука негигроскопична, не слеживается, может смешиваться с любым удобрением, кроме извести. Туковая промышленность выпускает раз­ личные сорта фосфоритной муки с общим содержанием Р20 5 от 19 до 30%. Для изготовления фосфоритной муки могут быть использованы низкопроцентные фосфориты, непригодные для химической переработки в суперфосфат. Фосфо­ ритная мука - самое дешевое фосфорное удобрение.

Преципитат - СаНРО^НЮ - двухзамещенный фосфат кальция (дикальцийфосфат) содержит 38% фосфора в расчете на Р20 5. Получается путем

кислотной переработки фосфатов, при нейтралзации фосфорной кислоты из­ вестковым молоком или мелом, а также в качестве отхода при желатиновом производстве. Фосфор преципитата не растворим в воде, но растворяется в ли­ монно-кислом аммонии и хорошо усваивается растениями. Удобрение обладает ценными физическими свойствами: не слеживается, сохраняет хорошую рассеваемость, может смешиваться с любым удобрением.

Фосфатшлак мартеновский - побочный продукт переработки мартенов­ ским способом богатых фосфором чугунов на сталь и железо. Содержит фос­ фор в основном в виде силикофосфатов и свободную окись кальция. Состав может быть условно представлен как 4СаОР20 5 + 5C a0P20 5 Si02 Применяе­ мый в качестве удобрений фосфатшлак должен содержать не менее 10% рас­ творимого в 2%-ной лимонной кислоте фосфора (в расчете на P2Os) и иметь тонкий помол (80% продукта должно проходить через сито с диаметром 0,18 мм). Фосфатшлак нельзя смешивать с аммонийными удобрениями во из­ бежание потерь азота в форме аммиака.

Подобными свойствами обладает томасшлак - побочный продукт при пе­ реработке богатых фосфором чугунов на сталь и железо по щелочному способу Томаса. В мировом производстве фосфорных удобрений томасшлак занимает су­ щественное место. В нашей стране томасшлак (производимый из керченских руд) применяется в ограниченных количествах. В нем должно содержаться не менее 14% растворимого в 2%-ной лимонной кислоте фосфора в расчете на Р20 5.

Термофосфаты - Na2O4CaOP20 5*Si02 - получают сплавлением или спе­ канием размолотого фосфорита или апатита с щелочными солями - содой или поташом, природными магниевыми силикатами, а также с сульфатами калия, натрия и магния. При этом образуются усвояемые растениями кальциево­ натриевые или кальциево-калиевые фосфорнокислые соли, а также другие фос­ фаты и силикофосфаты. Термофосфаты содержат 20-30% лимонно­ растворимого фосфора в расчете на Р20 5. По свойствам и эффективности они близки к томасшлаку. Могут применяться как основное удобрение на всех поч­ вах, но как щелочные удобрения эффективнее на кислых почвах.

При сплавлении фосфорита или апатита с силикатами магния получаются плавленые магниевые фосфаты. Они содержат 19-21% усвояемого лимонно­ растворимого фосфора в расчете на Р20 5 и 8-14% MgO, особенно эффективны на бедных магнием легких песчаных и супесчаных почвах. Термофосфаты нельзя смешивать с аммонийными удобрениями.

Обесфторенный фосфат получают из апатита путем обработки водяным паром смеси апатита с небольшим количеством кремнезема (2-3% Si02 при температуре 1450-1550°С. При этом разрушается кристаллическая решетка фторапатита и удаляется фтор в газообразной форме, а фосфор переходит в ус­ вояемую (лимонно-растворимую) форму. Обесфторенный фосфат содержит не менее 36% Р20 5, растворимой в 0,4%-ной НС1. Удобрение негигроскопично, не слеживается. Тонина помола такова, что 95% продукта должны проходить че­ рез сито диаметром 0,15 мм. Обесфторенный фосфат нельзя смешивать с аммо­ нийными удобрениями.