Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги / Технология минеральных удобрений

..pdf
Скачиваний:
7
Добавлен:
12.11.2023
Размер:
5.07 Mб
Скачать

Рис. 6.3. Растворимость в системе NH3 - Н3РО4 - Н20

На диаграмме т. А соответствует составу дигидрофосфата аммония (14,78% NH3 и 85,22% Н3Р 04), т. D - составу гидрофосфата аммония (25,76%

NH3 и 74,24% Н3Р04). Точка Е\ -

эвтоническая точка состава раствора, насы­

щенного солями (NH4)2HP04 и

(NH4)3P 04*2(NH4)2HP04, т . Е - солями

(NH4)2HP04 и NH4H2P04. Прямые, исходящие из водного угла (т. W) и пересе­ кающие линию BD (пунктирные линии), соответствуют составам комплексов с мольным соотношением NH3 Н3РО4от0,55 1 до 2 1.

Ниже кривой изотермы растворимости лежит область ненасыщенных растворов фосфатов аммония, выше - область пересыщенных растворов и кри­ сталлизации фосфатов аммония. На прямых PR2и Р\ЬЛрасполагаются точки со­ става нейтрализованной пульпы.

При получении аммофоса из разбавленной фосфорной кислоты концен­ трацией 30% Р20 5 (41,4% Н3Р 04 - точка Р, на рис. 6.3) процесс нейтрализации до мольного отношения NH3 Н3Р 04 = 1 1 можно полностью проводить в сме­ сителях. В этом случае точка состава нейтрализованной пульпы R\ лежит в об­ ласти ненасыщенных растворов, и пульпа обладает высокой подвижностью.

При нейтрализации концентрированной фосфорной кислоты, содержащей 54% Р20 5 (74,5% Н3Р04 - точка Pi) до мольного отношения NH3 : Н3Р 04 =1 1 в производстве аммофоса (точка Ь2) и до мольного отношения NH3 : Н3Р 04 = 2 :1 в производстве диаммофоса (точка Р4) получают густую малоподвижную пуль­ пу. Точки Ь2 и Z,4 составов нейтрализованных комплексов лежат в области кри­ сталлизации фосфатов аммония. Растворимость фосфатов аммония, образую­ щихся при нейтрализации в этих условиях, наименьшая, поэтому нейтрализацию концентрированной фосфорной кислоты в производстве фосфатов аммония ве­ дут в две ступени. Первую ступень осуществляют в смесителях до мольного от-

ношения NH3: H3P04 = 0,55 1 (при получении аммофоса) и до отношения NH3: Н3Р04 = 1,45 1 (при получении диаммофоса). При этих отношениях рас­ творимость солей наибольшая и пульпа обладает достаточной подвижностью.

Вторую ступень нейтрализации проводят в барабанах одновременно с грануляцией продукта.

Температурный режим в нейтрализаторах поддерживается за счет тепла реакции нейтрализации в пределах 8 0 - 125°С в зависимости от концентрации применяемой фосфорной кислоты. Более высокая температура приводит к раз­ ложению продуктов и потерям аммиака. За счет тепла реакции нейтрализации часть воды из пульпы испаряется.

6.2.2.Технологические схемы производства аммофоса

Внастоящее время в промышленном масштабе освоены разнообразные схемы производства аммофоса.

На основе разбавленной экстракционной фосфорной кислоты (19-30% Р20 5) процесс ведут:

а) с сушкой пульпы в распылительной сушилке и с последующей грану­ ляцией порошковидного аммофоса;

б) с упаркой аммонизированной пульпы в вакуум-выпарных аппаратах и с грануляцией и сушкой продукта в аппарате БГС;

в) с сушкой пульпы и грануляцией аммофоса в распылительной с кипя­ щим слоем сушилке-грануляторе (РКСГ).

На основе концентрированной (упаренной) фосфорной кислоты (до 54% Р20 5) процесс ведут:

а) с грануляцией и сушкой продукта в аммонизаторе-грануляторе (АГ); б) с самоиспарением (за счет тепла химической реакции) нейтрализован­

ной пульпы с грануляцией и сушкой аммофоса в барабанном грануляторе су­ шилке-холодильнике (БГСХ).

Схемы производства аммофоса делятся на ретурные и безретурные. В ретурных схемах отношение ретура и готового продукта не менее 4-х, в безретурных (малоретурных) - не более единицы.

Наиболее распространена в отечественной промышленности безретурная схема на основе разбавленной фосфорной кислоты с упаркой пульпы и грану­ ляцией и сушкой продукта в аппарате БГС, а также ретурная схема с аппаратом АГ с использованием упаренной экстракционной фосфорной кислоты. В схемах предусмотрен замкнутый цикл водооборота и сведены к минимуму выбросы аммиака и фтора в атмосферу.

Диаммофос получают из концентрированной фосфорной кислоты с при­ менением аппарата АГ, аналогично производству аммофоса, и с применением вакуум-кристаллизаторов.

Схема с распылительной сушилкой. По этой схеме экстракционная фос­ форная кислота (22-29% Р20 5) нейтрализуется в двух - трех аппаратах с ме­ шалками до pH = 4,5-5,0. Полученную аммофосную пульпу сушат в распыли­ тельной сушилке горячими топочными газами с начальной температурой 600650°С. Высушенный порошковидный аммофос гранулируют окатыванием или прессованием. Сушка влажных гранул, сортировка на грохотах и охлаждение

товарной фракции осуществляются обычными способами. Распылительная су­ шилка имеет низкую производительность, сложна в обслуживании и требует повышенного расхода энергии. Поэтому схема с распылительной сушилкой не­ перспективна и на новых заводах не применяется.

Схема с упаркой пульпы в выпарных аппаратах и с грануляцией в аппа­ ратах БГС. Технологическая схема производства аммофоса с упаркой аммофосной пульпы в вакуум-выпарных аппаратах и с грануляцией в аппарате БГС является в настоящее время наиболее эффективной. Это объясняется освоенно­ стью схемы в промышленности, большой удельной производительностью ап­ парата БГС, малой ретурностью (до 1). Кроме того, по этой схеме можно пере­ рабатывать низкоконцентрированную экстракционную фосфорную кислоту (19-21% Р20 5).

Фосфорную кислоту предварительно обесфторивают путем осаждения кремнефторида натрия. Использование в производстве аммофоса обесфторенной (0,5% F) фосфорной кислоты улучшает качество аммофоса и упрощает очистку отходящих газов.

Обесфторенная экстракционная фосфорная кислота концентрацией 1921% Р2О5 нейтрализуется газообразным аммиаком до pH 4,7-5,2. В процессе нейтрализации температура пульпы повышается до 100-105 °С и часть воды, введенной с экстракционной фосфорной кислотой, испаряется.

После нейтрализации аммофосная пульпа выпаривается до влажности 2338%. Упаренная пульпа направляется в аппарат БГС на грануляцию и сушку. Сушка до остаточной влажности 0,5-1% осуществляется топочными газами при температуре на входе 600-650°С и на выходе 90-100°С. Сухой продукт сорти­ руют на двухситном грохоте 11. Крупные частицы измельчают и вместе с мел­ кой фракцией в качестве ретура возвращают в аппарат БГС, а товарную фрак­ цию аммофоса (1^4 мм) охлаждают воздухом в аппарате кипящего слоя до 4045 °С и направляют на склад.

Схема с применением аппарата АГ В этой схеме используют обесфторенную концентрированную фосфорную кислоту (50-54% Р20 5). Применение концентрированной фосфорной кислоты значительно упрощает технологиче­ ский процесс, так как уменьшается объем испаряемой влаги.

При нейтрализации концентрированной фосфорной кислоты аммиаком до мольного отношения NH3: Н3РО4 = 0, 8- 1 происходит загустевание пульпы. По­ этому в данной схеме нейтрализацию ведут в две стадии. Первая стадия осущест­ вляется газообразным аммиаком до мольного отношения NH3 : Н3Р0 4 = 0,5 - 0,6. За счет тепла реакции температура пульпы достигает 115-125°С, при этом испа­ ряется 20 - 25% воды, и влажность пульпы снижается до 17-18%.

Частично нейтрализованная пульпа поступает в аммонизатор-гранулятор. Туда же одновременно подают жидкий аммиак и ретур в количестве 4-8 т/т то­ варного аммофоса. В аппарате АГ осуществляется вторая стадия нейтрализации и грануляция продукта.

Технико-экономические показатели производства аммофоса в основном зависят от вида и качества фосфатного сырья. Следует отметить, что выбор технологической схемы определяется главным образом качеством фосфорной кислоты. Наилучшие технико-экономические показатели имеет производство

аммофоса на основе экстракционной фосфорной кислоты из Кольского апати­ тового концентрата. При использовании менее качественного фосфатного сы­ рья приведенные затраты на 1 т Р20 5 в аммофосе возрастают на 30-40%, а себе­ стоимость аммофоса —на 18—26%.

6.3. Сложные удобрения на основе фосфорной и азотной кислот

Путем совместной или раздельной нейтрализации Н3Р 04 и HN03 аммиа­ ком получают сложные удобрения нитроаммофос и нитроаммофоску.

Нитроаммофос и нитроаммофоска отличаются от аммофоса более вы­ соким относительным содержанием азота. Уравновешивающие азотные компо­ ненты, например, азотная кислота или нитрат аммония, вводят в состав этих удобрений либо на стадии аммонизации фосфорной кислоты, либо перед гра­ нулированием. Таким образом, нитроаммофос и нитроаммофоска кроме дигид­ рофосфата аммония содержат нитрат аммония.

Нитроаммофоска является тройным комплексным удобрением и содер­ жит третий питательный компонент - калий, который вводится в виде КС1 или K2S04.

По внешнему виду нитроаммофос и нитроаммофоска представляют собой гранулы светло-серого или розоватого цвета. Для снижения слеживаемости гранулы удобрений подвергаются кондиционированию различными добавками: диатомитом, тальком, кизельгуром и др.

 

Состав нитроаммофоса и нитроаммофоски

Таблица 6.1

 

 

 

 

 

Состав, %

 

Суммарная

Соотношение

Соотношение

 

 

 

концентрация

N : Р20 5: К20

NH4H2P0 4: NH4NO3: КС1

N

р 2о 5

К20

действующих

1 : 1 :0

 

 

 

 

веществ, %

41,4:58,6:0

25,6

25,6

0

51,2

1 : 1:1

29,4:41,7:28,9

18,2

18,2

18,2

54,6

1 : 1,5 : 1,5

35,5 : 29,6 : 34,4

14,7

22,2

22,2

59,1

6.3.1. Теоретические основы процесса

При нейтрализации смеси азотной и фосфорной кислот аммиаком проте­ кают реакции:

HN03 + NH3 = NH4N 0 3 + Q,

H3P04 + NH3 = NH4H2P 04 + Q.

Нейтрализацию ведут при температуре 120°С. В процессе нейтрализации происходит частичное испарение воды из реакционной массы за счет тепла ре­ акции. Нейтрализованный комплекс на выходе из аппарата-нейтрализатора со­ держит 24% воды и смесь солей NH4N 03 и NH4H2P 04. Соотношение между этими солями определяется заданным соотношением N Р20 5 в различных мар­ ках готового удобрения.

Графический анализ процесса получения нитроаммофоса позволяет опре­ делить основные условия стадий нейтрализации и выпаривания для продукта с заданным соотношением N : Р2О5.

На рис. 6.4 приведены изотермы растворимости в системе NH4NO3 - - NH4H2PO4 - Н20 при температурах 120 и 170°С.

На диаграмме линия WN соответствует составам нейтрализованных ком­ плексов с соотношением N Р2О5 равным 1 1.

Рис. 6.4. Растворимость в системе NH4 NO3 - NH4 H2 P04 - Н20 при 120 и 170°

Фигуративная точка на выходе из нейтрализатора для указанного соот­ ношения N : Р20 5 - т. а - располагается на пересечении линии WN с линией ML, соответствующей местоположению комплексов, содержащих 24% воды. Из диаграммы видно, что в точке а нейтрализованный комплекс при температуре 120°С представляет собой гетерогенную систему, при этом равновесной твер­ дой фазой является дигидрофосфат аммония.

Для температуры 120°С, при которой реакционная масса выходит из ней­ трализатора, соотношение жидкой и твердой фаз определяется отношением длин отрезков aF и ab. Состав нейтрализованного комплекса в т. а равен

31,55% NH4H2PO4 и 44,45% NH4N0 3.

В процессе выпаривания раствора при 170°С до остаточной влажности 2% фигуративные точки нейтрализованного комплекса передвинутся по линии WN до пересечения в точке d с линией RS, соответствующей местоположению комплексов, содержащих 2% воды. При выпаривании сначала раствор станет насыщенным дигидрофосфатом аммония (т. с), который в дальнейшем начнет кристаллизоваться. Отношение жидкой и твердой фаз в т. d определяется отно­ шением длин отрезков dF и kd\ это отношение равно 4,4.

При получении нитроаммофоски в нейтрализованный комплекс вводят хлорид калия (реже - сульфат калия). Часть вводимого КС1 реагирует с нитра­ том аммония:

КС1 + NH4NO3 = K N 03+ N H 4C I.

Образование KNO3 и NH4C1, менее гигроскопичных чем исходные соли, улучшает физические свойства нитроаммофоски.

6.3.2. Технологические схемы производства нитроаммофоски

Нитроаммофоска может быть получена по ретурной схеме с гранулиро­ ванием в аппарате АГ и безретурной схеме с грануляцией из расплава.

Ретурная схема. Производство нитроаммофоски по ретурной схеме с гранулированием в аппарате АГ осуществляют аналогично производству ам­ мофоса. Уравновешивающий азот в виде плава аммиачной селитры вводят на стадии гранулирования. Таким образом, производство нитроаммофоски скла­ дывается из следующих основных стадий: получение плава аммиачной, селит­ ры, получение аммофосной пульпы, гранулирование и сушка.

Упаренную экстракционную фосфорную кислоту (47 - 52% Р2О5) нейтра­ лизуют газообразным аммиаком при температуре 110 - 120°С и мольном отно­ шении NH3 : Н3РО4 = 0,7.

Нейтрализацию азотной кислоты аммиаком проводят в аппарате ИТН при 150°С. Полученный раствор аммиачной селитры после донейтрализации упари­ вают в выпарном аппарате пленочного типа до содержания 95 - 97% NH4NO3.

 

В аммонизатор-гранулятор вводят пульпу аммофоса, плав нитрата аммо­

ния,

хлорид калия, ретур и газообразный аммиак (мольное отношение

NH3

Н3РО4 = 1,04). Количество ретура составляет 5 - 10 т/т готового продукта.

Одновременно с нейтрализацией и гранулированием в аппарате АГ происходит частичная подсушка гранул за счет тепла химических реакций.

Гранулы нитроаммофоски при температуре 105°С и влажности 1,3-1,5% поступают из аппарата АГ в барабанную сушилку. Сушка осуществляется то­ почными газами до конечной влажности гранул не более 0,5%. Высушенную нитроаммофоску сортируют. Товарную фракцию (1-4 мм) охлаждают до 3545°С, кондиционируют и направляют на упаковку. Крупные гранулы измельча­ ют и вместе с мелкой фракцией возвращают в качестве ретура на грануляцию.

Безретурная схема. Упаренная экстракционная фосфорная кислота (54% Р2О5) и 57%-ная азотная кислота поступают в смеситель, где тщательно перемешиваются. Смесь кислот нейтрализуют газообразным аммиаком в ней­ трализаторе при 115 - 120°С до pH = 2,8 - 3,2. При этом в растворе образуются NH4H2PO4 и NH4NO3. Одновременно с нейтрализацией происходит частичное

выпаривание пульпы за счет тепла реакции. Выпаривание аммонизированной пульпы до состояния плава, содержащего 2-2,5% воды, ведут при 170°С.

Плав нитроаммофоса тщательно перемешивается с хлоридом калия и по­ ступает в корзину гранулятора. При вращении корзины гранулятора плав раз­ брызгивается по сечению грануляционной башни и, охлаждаясь встречным по­ током воздуха, застывает в виде гранул. Далее гранулы охлаждают воздухом до 40 - 45°С, после чего продукт элеватором сортируют по фракциям.

Товарную фракцию гранул размером 1-4 мм опудривают нейтрализую­ щим тонко измельченным материалом и упаковывают. В процессе охлаждения и кондиционирования гранулы подсушиваются до 1%. Крупную фракцию гра­ нул измельчают и вместе с мелкой фракцией возвращают в качестве ретура на смешение с плавом.

К достоинствам схемы относится практически полное отсутствие ретура (около 5% от массы готового продукта).

Отходящие газы производства нитроаммофоски содержат до 0,1 г/м3 фто­ ра, 2 г/м3 аммиака и пыль. Они очищаются, в абсорбционных аппаратах, рабо­ тающих в замкнутом цикле с использованием технологических жидкостей.

6.4. Сложные удобрения на основе азотнокислотного разложения фосфатов

Разложением фосфатов азотной кислотой получают нитрофосфаты - нитрофос и нитрофоску, а также удобрения типа нитроаммофоски, состав и свойства которых были описаны выше.

Нитрофосфаты, содержащие два питательных элемента - азот и фосфор, называются нитрофосами. В большинстве случаев перед гранулированием к нитрофосу добавляют соль калия (КС1 или K2S04) и получают тройное удобре­ ние - нитрофоску.

Состав нитрофосок различен, он зависит от способа их получения. Обыч­ но нитрофоска содержит гидрофосфат кальция, дигидрофосфат аммония, нит­ рат аммония и соли калия. Таким образом, Р20 5 в нитрофоске находится в цитратнорастворимой (СаНР04) и водорастворимой (ЫНД^РСХО формах, причем водорастворимый Р20 5 составляет 50-60% от усвояемого.

Азотнокислотная переработка фосфатов позволяет использовать азотную кислоту не только для разложения, но и как носитель питательного азота, пере­ ходящего в состав удобрения. Этим методом можно перерабатывать природные фосфаты с повышенным содержанием магния, на 5% сократить капитальные за­ траты по сравнению с объемом капитальных вложений на раздельное получение фосфорной кислоты и ее переработку сложные удобрения. Кроме того, из азот­ нокислотного раствора можно попутно выделить редкоземельные элементы.

6.4.1. Теоретические основы

Производство удобрений методом азотнокислотного разложения природ­ ных фосфатов состоит из двух основных стадий:

1)разложения фосфатов азотной кислотой с получением азотнокислого

раствора

2)переработка азотнокислого раствора.

Разложение фосфатов азотной кислотой протекает по следующему ос­ новному уравнению:

Ca5F(P04)3 + IOHNO3 = ЗН3РО4 + 5Ca(N03)2 + HF. Одновременно с кислотой реагируют содержащиеся в природных фосфа­

тах примеси с образованием нитратов железа, алюминия, магния и редкозе­ мельных элементов.

В результате процесса разложения образуется азотнокислый раствор, так называемая азотнокислотная вытялска, содержащая главным образом фос­ форную кислоту и нитрат кальция.

Скорость разложения фосфата зависит от степени измельчения фосфатно­ го сырья, температуры, расхода азотной кислоты и, в меньшей степени, от ее концентрации. Чем выше степень измельчения и температура, тем выше ско­ рость разложения. Оптимальной температурой процесса является 50-70°С . Повышение температуры сверх оптимальной приводит к потерям азотной ки­ слоты и усилению коррозии аппаратуры.

Для разложения фосфатов обычно используют 57 - 62%-ную азотную ки­ слоту. Изменение концентрации кислоты в этих пределах мало влияет на ско­ рость процесса. Значительное влияние на процесс разложения фосфатов оказы­ вает расход азотной кислоты. Например, при разложении апатита стехиометри­ ческим количеством азотной кислоты почти полное разложение фосфатов (98 - 99%) достигается за 9 0 - 120 мин. Если же количество кислоты увеличено до 110115% от стехиометрии, апатит разлагается полностью через 30 мин. Обычно разложение апатита ведут стехиометрическим количеством кислоты. В отдельных случаях превышение нормы равно 2 - 3%. Исключение составляют процессы, в которых значительный избыток кислоты (20-30% ) нужен для осуществления последующих операций.

Переработка азотнокислотного раствора основана на его нейтрализа­ ции аммиаком. Состав и качество получаемого удобрения зависят от содержа­ ния кальция в растворе и количества вводимого аммиака.

При нейтрализации вытяжки аммиаком в зависимости от степени аммонизации кальций взаимодействует с Р20 5 с образованием усвояемых дигидро- и гидрофосфатов кальция. Чтобы получить большую часть Р2О5 в водораствори­ мой форме, нейтрализацию раствора аммиаком следует проводить до pH не бо­ лее 3,5-3,8. В этом случае протекают следующие реакции:

ЗН3РО4 + 5Ca(N03)2 + 3NH3 = 1,5Са(Н2Р 04)2 + 3NH4N 03 + 3,5Ca(N03)2, ЗН3РО4 + 5Ca(N03)2 + 6NH3 = 3CaHP04 + 6NH,N03 + 2Ca(N03)2.

Дальнейшее увеличение степени аммонизации приводит к образованию нерастворимого фосфата кальция Са3(Р04)2.

В азотнокислотной вытяжке массовое отношение СаО Р20 5 такое же, как в исходном фосфате, то есть 1,3 - 1,8. Однако не весь кальций расходуется на образование фосфатов кальция. Значительная его часть остается в пульпе в ви­ де Ca(N03)2 и переходит в состав продукта. В присутствии гигроскопичного нитрата кальция ухудшаются физические свойства удобрения. Чтобы получить удобрения без примеси нитрата кальция, избыток кальция необходимо удалить из раствора до достижения отношения СаО Р20 5 = 0,79. В этом случае весь

кальций связывается с Р2О5 в цитратнорастворимый СаНР04 (в дикальцийфосфате отношение СаО : Р20 5 = 0,79). Для получения части фосфора в водорас­ творимой форме необходимо еще больше уменьшить соотношение СаО : Р20 5 в растворе, чтобы часть свободной фосфорной кислоты превратилась при ней­ трализации аммиаком в водорастворимый моноаммонийфосфат NR^bPQ*. Иными словами, из 5-и моль Ca(N03)2, образовавшихся при азотнокислотном разложении фосфатов, из сферы реакции аммонизации необходимо вывести 3,5 моль. При этом условии реакция нейтрализации аммиаком протекает по сле­ дующему уравнению:

ЗН3РО4 + l,5Ca(N03)2 + 4,5NH3 = 1,5СаНР04 + 1,5NH4H2P 04 + 3NH4N 03.

Избыток кальция можно не только удалить из азотнокислотного раствора, но и связать его в нерастворимое соединение. Многочисленные способы полу­ чения сложных удобрений на основе азотнокислотного разложения фосфатов отличаются преимущественно различными методами выделения избытка каль­ ция из азотнокислотных растворов.

6.4.2.Способы получения сложных удобрений на основе азотнокислотного разложения фосфатов

Условно способы азотнокислотного разложения фосфатов можно разде­ лить на две группы.

К первой группе относятся процессы, при осуществлении которых весь кальций остается в продукте, но его в значительной степени связывают в нерас­ творимое соединение. Этими способами получают нитрофосы.

Ко второй группе относятся способы, при осуществлении которых избы­ ток кальция полностью выводится из процесса. Состав продуктов, получаемых при этом, не отличается от состава нитроаммофосок, полученных на основе фосфорной кислоты.

Азотно-сернокислотный способ. Этим способом получают нитрофоску с

отношением N : Р20 5: К20 =1 1

1.

Фосфат разлагают смесью

азотной (57%-ая) и серной кислот (92%-ая),

суммарный расход которых составляет 140% от стехиометрического количества. Часть серной кислоты расходуется на разложение фосфата, а остальное количе­ ство - на связывание избытка кальция в азотнокислотном растворе. Образую­ щийся при этом дигидрат сульфата кальция CaS04-2H20 (гипс) остается в удобрении, что приводит к снижению концентрации питательных веществ до 32 - 35%.

Процесс разложения апатита проводят при 70 - 80 °С и интенсивном пе­ ремешивании пульпы в течение 1 ч, при этом степень разложения сырья дости­ гает 98%. Образовавшийся азотнокислотный раствор нейтрализуют аммиаком и добавляют КС1. Нейтрализованная пульпа, содержащая 21 -25% влаги, посту­ пает на гранулирование и сушку

Азотно-сернокислотно-сульфатный способ. Сущность его заключается в связывании избытка кальция серной кислотой и сульфатом аммония и удалении образующегося дигидрата CaS04*2H20 из азотнокислотного раствора. При час­ тичном удалении гипса получают удобрение типа нитрофоски; при полном удалении - получают нитроаммофоску.

Для получения нитроаммофоски фосфат разлагают на 60% азотной и на 40% - серной кислотой. Следовательно, 40% СаО апатита связывается в суль­ фат кальция; остальные 60% избыточного СаО осаждают сульфатом аммония:

Ca(N03)2 + (NH4)2S04 + 2Н20 = 2NH4N 03 + CaS04-2H20.

Процесс ведут при температуре в реакторе 55 - 57°С, времени пребыва­ ния реагентов 4,5 ч и отношении жидкой и твердой фаз, равном 3-м. В этих ус­ ловиях степень разложения фосфата достигает 98%.

После разложения азотнокислый раствор отделяют от осадка сульфата кальция и нейтрализуют газообразным аммиаком до pH = 4,5. Аммонизирован­ ную пульпу упаривают до 10-15% Н20, затем смешивают с КС1 в смесителе, гранулируют и сушат в аппарате БГС.

Гипс, выделенный на вакуум-фильтре, может быть переработан на суль­ фат аммония путем обработки сульфата кальция 32 - 35%-ным раствором кар­ боната аммония при температуре 50 - 55 °С:

CaS04 + (NH4)2C03 = CaC03 + (NH)2S04.

Отфильтрованный раствор сульфата аммония возвращают на осаждение

избытка кальция.

К преимуществам данного процесса следует отнести экономию серной кислоты, уменьшение отходов сульфата кальция и возможность использования апатитового концентрата с повышенным содержанием магния.

Азотнокислотный способ с вымораживанием нитрата кальция (политермическая кристаллизация) основан на уменьшении растворимости Ca(N03)2 в азотнокислотном растворе при понижении температуры. При охлаждении раствора до 5°С и ниже нитрат кальция кристаллизуется в виде тетрагидрата Ca(N03)2-4H20. Степень выделения нитрата кальция зависит от концентрации и нормы азотной кислоты. Чем выше концентрация кислоты, тем больше выделя­ ется нитрата кальция при меньших затратах холода. Например, при использо­ вании 55 - 65%-ной HN03 можно осадить большую часть кристаллов Ca(N03)2

при 5 -

10°С. Если разложение фосфата вести 47%-ной HN03, то для осаждения

того же

количества нитрата кальция необходимо охладить раствор до ми­

нус 5 - минус 10°С.

С повышением нормы азотной кислоты степень выделения нитрата каль­ ция увеличивается. Наибольшая степень выделения (80 - 85%) достигается при разложении фосфата 55 - 60%-ной азотной кислотой, взятой в избытке 125% от стехиометрического количества, и понижении температуры до (- 5)°С. В этих условиях массовое отношение СаО : P2Os в жидкой фазе уменьшается до 0,25 - 0,18, что обеспечивает получение удобрения типа нитроаммофоски с вы­ соким содержанием водорастворимого Р20 5.

Процесс получения азотнокислотной нитроаммофоски заключается в сле­ дующем. Апатитовый концентрат разлагают 58-60% -ной HN03 (норма 125% от стехиометрии) при температуре 45 - 50°С. Время пребывания пульпы в ре­ акторах 2 - 2,5 ч, степень разложения фосфата 98%. Полученный азотнокис­ лотный раствор осветляют от взвешенных частиц нерастворившегося фосфата и охлаждают в кристаллизаторах. При медленном охлаждении до 5°С в течение