RU2142927C1

RU2142927C1 - Method of production of phosphate fertilizer

Info

Publication number: RU2142927C1
Application number: RU99106461A
Authority: RU
Inventors: И.А. Альмухаметов; А.И. Ангелов; Ф.Г. Габдуллина; В.Н. Галина; Ф.А. Галиев; А.Р. Держинский; В.Г. Казак; П.В. Классен; В.В. Коршунов; В.А. Леонтьев; А.В. Пашкова; Р.Т. Усманов; Ю.Д. Черненко; Х.И. Ярмухаметов
Original assignee: Альмухаметов Ильдар Аминович; Ангелов Анатолий Иванович; Габдуллина Фина Габдулловна; Галина Вера Николаевна; Галиев Фанис Аскарович; Держинский Арвид Рудольфович; Казак Владимир Григорьевич; Классен Петр Владимирович; Коршунов Владимир Владимирович; Леонтьев Валерий Андреевич; Пашкова Алла Владимировна; Усманов Рафкат Талгатович; Черненко Юрий Дмитриевич; Ярмухаметов Хамза Ибатуллович
Priority date: 1999-04-08
Filing date: 1999-04-08
Publication date: 1999-12-20

Abstract

FIELD: methods of production of fertilizers from lean phosphate raw materials with considerable content of impurities and suitable for various types of soils and for various crops. SUBSTANCE: method mixing of phosphate raw material with mineral acid and recycle, pelletizing of product and subsequent maturation and drying of product. Phosphate raw material is preliminarily moistened up to moisture content of 6-9%, mixed with mineral acid to obtain in pulp of calcium monophosphate- calcium diphosphate ratio of 1-4, added with recycle in amount required for attaining moisture content in pelletized mixture of 7-11%. Mineral acid is taken in form of, either, phosphoric, or its mixture with sulfuric acid. At stage of mixing, introduced into reaction mass are components containing microelements. EFFECT: prolonged action of produced fertilizers, provision of definite citric-soluble P₂O₅-aqueous P₂O₅ ratio, and increased strength of produced pellets. 3 cl

Description

Изобретение относится к способам получения удобрений из бедного фосфатного сырья со значительным содержанием примесей. Полученные удобрения могут быть использованы для различных видов почв под различные культуры. The invention relates to methods for producing fertilizers from poor phosphate raw materials with a significant content of impurities. The resulting fertilizer can be used for various types of soils for various crops.

Известен способ получения фосфорного удобрения, например двойного суперфосфата путем разложения фосфатного сырья фосфорной кислотой в присутствии нейтрализующих добавок с последующей грануляцией и сушкой продукта. Однако по этому способу можно получить удобрение только из легкоразлагаемых фосфоритов тонкого помола, (Технология фосфорных и комплексных удобрений. М. : Химия, 1987, под ред. С.Д. Эвенчика, А.А. Бродского, с. 149-150). A known method of producing phosphate fertilizer, for example double superphosphate by decomposition of phosphate raw materials with phosphoric acid in the presence of neutralizing additives, followed by granulation and drying of the product. However, using this method, it is possible to obtain fertilizer only from easily decomposable fine phosphate rock, (Technology of phosphorus and complex fertilizers. M.: Chemistry, 1987, under the editorship of S.D. Evenchik, A.A. Brodsky, pp. 149-150).

Наиболее близким к описываемому по технической сущности и достигаемому результату является известный способ получения фосфорных удобрений из бедного фосфатного сырья, включающий смешение его с минеральной кислотой и ретуром при увлажнении, одновременной грануляции смеси и последующим дозреванием и сушкой продукта. По этому способу фосфатное сырье смешивают с минеральной кислотой (упаренной фосфорной или при необходимости смесью фосфорной и серной кислоты), ретуром (мелкая фракция готового продукта) и пульпой (стоками пылеулавливания и абсорбции). Первоначальная влажность фосфатного сырья 1,5%. Смешение ведут при температуре 70-80^oC. Количество ретура 150% по отношению к фосфорной кислоте. Смешение ведут в течение 15 мин. На этой стадии образуются гранулы. Полученный продукт подают на дозревание, которое ведут в течение 15 мин при температуре 60-70^oC и влажности 10-12%, где завершается процесс гранулообразования. Сушку до остаточной влажности 2,5% ведут при температуре 110^oC.The closest to the described by the technical essence and the achieved result is a known method for producing phosphate fertilizers from poor phosphate raw materials, including mixing it with mineral acid and retur when wetted, at the same time granulating the mixture and then ripening and drying the product. In this method, the phosphate feed is mixed with mineral acid (one stripped off phosphoric or, if necessary, a mixture of phosphoric and sulfuric acid), retur (a fine fraction of the finished product) and pulp (dust collection and absorption drains). The initial moisture content of phosphate feed is 1.5%. Mixing is carried out at a temperature of 70-80 ^o C. The amount of reture is 150% with respect to phosphoric acid. Mixing is carried out for 15 minutes. At this stage, granules are formed. The resulting product is served for ripening, which is carried out for 15 minutes at a temperature of 60-70 ^o C and a moisture content of 10-12%, where the granulation process is completed. Drying to a residual moisture content of 2.5% is carried out at a temperature of 110 ^o C.

Недостатком известного способа является то, что большая часть P₂О₅ в готовом продукте находится в водорастворимой форме при достаточной степени разложения сырья и определенном (в соответствии с ТУ) содержании P₂О₅ своб. в продукте. Наличие большой части P₂О₅ в водорастворимой форме ухудшает физико-технические и агрохимические свойства полученного удобрения, т.к. оно быстро вымывается из почвы или ретроградирует. Кроме того, прочность полученных гранул и выход товарной фракции 1-4 мм составляет 55-65% и прочность гранул 25-35 кгс/см². ("Химическая промышленность" N 11 1996, c. 704-712)
Нами поставлена задача создать способ получения фосфорного удобрения из бедного фосфатного сырья, позволяющий получить удобрение пролонгированного действия с определенным соотношением P₂O₅ лимонно-растворимого и P₂O₅ водного с одновременным увеличением прочности гранул.The disadvantage of this method is that most of P ₂ O ₅ in the finished product is in a water-soluble form with a sufficient degree of decomposition of the raw material and a certain (in accordance with TU) content of P ₂ O ₅ svob. in the product. The presence of a large part of P ₂ O ₅ in a water-soluble form impairs the physicotechnical and agrochemical properties of the obtained fertilizer, because it is quickly washed out of the soil or retrograde. In addition, the strength of the obtained granules and the yield of product fraction 1-4 mm is 55-65% and the strength of the granules 25-35 kgf / cm ² . ("Chemical Industry" N 11 1996, p. 704-712)
We set the task to create a method for producing phosphorus fertilizer from poor phosphate raw materials, which allows to obtain a prolonged action fertilizer with a certain ratio of P ₂ O ₅ lemon-soluble and P ₂ O ₅ water with a simultaneous increase in the strength of the granules.

Поставленная задача решена в способе получения фосфорных удобрений из бедного фосфатного сырья, включающего смешение его с минеральной кислотой и ретуром при увлажнении с одновременной грануляцией смеси, дозреванием и сушкой продукта, в котором фосфатное сырье предварительно увлажняют до влажности 6-9%, добавляют в него минеральную кислоту и смешение ведут до получения в пульпе соотношения монофосфата кальция : дифосфата кальция, равном 1-4, а затем добавляют ретур в количестве, необходимом для достижения влажности продукта 7-11%. The problem is solved in a method for producing phosphate fertilizers from poor phosphate raw materials, including mixing it with mineral acid and retur when moistened while granulating the mixture, ripening and drying the product, in which the phosphate raw material is pre-moistened to a moisture content of 6-9%, mineral oil is added to it acid and mixing are carried out until the ratio of calcium monophosphate: calcium diphosphate equal to 1-4 is obtained in the pulp, and then the retur is added in an amount necessary to achieve a product moisture content of 7-11%.

Фосфатное сырье увлажняют до необходимой влажности либо водой, либо стоками пылеулавливания и абсорбции. В качестве минеральной кислоты в зависимости от состава сырья берут либо фосфорную кислоту, либо ее смесь с серной кислотой. Для расширения ассортимента удобрений на стадии смешения в реакционную массу вводят компоненты, содержащие микроэлементы. Phosphate raw materials are moistened to the required humidity with either water or dust collection and absorption drains. Depending on the composition of the raw material, either phosphoric acid or its mixture with sulfuric acid is taken as a mineral acid. To expand the range of fertilizers at the mixing stage, components containing trace elements are introduced into the reaction mass.

Сущность способа заключается в следующем. Основным компонентом получаемого фосфорного удобрения является смесь солей водорастворимого моногидрата монокальцийфосфата и лимонно-растворимого дикальцийфосфата. Технология производства направлена на создание условий, позволяющих осуществить гидролиз монокальцийфосфата с образованием дикальцийфосфата и "вторичной" свободной фосфорной кислоты, вступающей в реакцию с неразложившейся частью фосфорного сырья, т. е. необходимо подобрать условия, которые позволили бы получить определенное соотношение форм моно- и дифосфата кальция. При этом коэффициент разложения должен быть максимально возможным. The essence of the method is as follows. The main component of the resulting phosphate fertilizer is a mixture of salts of water-soluble monocalcium phosphate monohydrate and lemon-soluble dicalcium phosphate. The production technology is aimed at creating conditions that allow the hydrolysis of monocalcium phosphate to form dicalcium phosphate and “secondary” free phosphoric acid, which reacts with the undecomposed part of the phosphorus feedstock, that is, it is necessary to select conditions that would allow a certain ratio of the forms of mono-and diphosphate to be obtained calcium. In this case, the decomposition coefficient should be the maximum possible.

Предварительное увлажнение фосфатного сырья до смешения с минеральной кислотой позволяет при прохождении процесса разложения получить степень разложения 40-60%. Если влажность фосфатного сырья будет меньше 6%, то такую степень разложения достичь невозможно, если же влажность будет превышать 9%, то это приведет к неоправданным затратам теплоносителя на последующих стадиях. Процесс смешения фосфатного сырья и минеральной кислоты ведут до определенного соотношения форм моно- и дифосфата кальция в пульпе. На этой стадии процесс разложения идет достаточно быстро и образуется необходимое количество монофосфата кальция. Только по достижении необходимого соотношения добавляется ретур, процесс разложения замедляется и происходит образование в основном дифосфата кальция. Данный способ позволяет регулировать количество ретура, что приводит к регламентированию необходимой влажности продукта. Влажность, в свою очередь, влияет на процесс гранулирования. Если влажность будет составлять менее 7%, то в результате образуется много мелкой фракции (менее 1 мм), а при ее увеличении более 11% - образуется крупная фракция. Preliminary moistening of phosphate raw materials before mixing with mineral acid allows to obtain a degree of decomposition of 40-60% during the process of decomposition. If the moisture content of the phosphate feed is less than 6%, then this degree of decomposition cannot be achieved; if the humidity exceeds 9%, this will lead to unjustified heat carrier costs in the subsequent stages. The process of mixing phosphate feed and mineral acid leads to a certain ratio of the forms of mono- and calcium diphosphate in the pulp. At this stage, the decomposition process is fast enough and the necessary amount of calcium monophosphate is formed. Only after reaching the required ratio is retur added, the decomposition process slows down and mainly calcium diphosphate is formed. This method allows you to adjust the amount of reture, which leads to regulation of the required moisture content of the product. Humidity, in turn, affects the granulation process. If the humidity is less than 7%, then as a result a lot of small fraction is formed (less than 1 mm), and with its increase of more than 11%, a large fraction is formed.

Способ проиллюстрирован следующими примерами. The method is illustrated by the following examples.

Пример 1. Фостатное сырье состава: 22,5% P₂O₅, 1,5% H₂O CaO - 39,3% в количестве 1000 кг увлажняют водой до влажности 9%, затем в него добавляют упаренную фосфорную кислоту концентрации 50% P₂O₅ в количестве 497,4 кг. В реакционную вводят компоненты, содержащие микроэлементы (например соль марганца, содержащую 3,5% MnO) в количестве 130 кг. Процесс смешения ведут при температуре 70^oC до достижения в пульпе соотношение монокальцийфосфат : дикальцийфосфат, равном 1.Example 1. The raw material composition: 22.5% P ₂ O ₅ , 1.5% H ₂ O CaO - 39.3% in the amount of 1000 kg moisturize with water to a moisture content of 9%, then evaporated phosphoric acid of a concentration of 50% is added to it P ₂ O ₅ in the amount of 497.4 kg Components containing trace elements (for example, a manganese salt containing 3.5% MnO) in an amount of 130 kg are introduced into the reaction. The mixing process is carried out at a temperature of 70 ^o C until reaching the ratio of monocalcium phosphate: dicalcium phosphate equal to 1 in the pulp.

Затем в полученный продукт добавляют ретур в количестве 650 кг. Влажность гранулированного продукта составляет 7%. Далее продукт поступает на дозревание. Дозревание ведут при температуре 75^oC в течение З5 минут. Сушку осуществляют в сушильном барабане топочными газами при температуре материала на выходе из барабана 110^oC. Отходящие из сушильного барабана газы подвергают обеспыливанию и очистке от фтора, В результате получают 1400 кг продукта состава: P₂O₅ общ. - 35,4%, P₂О₅ усв. - 30,5%; P₂O₅ водн. - 15,7%; H₃PO₄ св. - 0,6%; Mn усв. - 2,5%. Выход товарной фракции (1-4 мм) составляет 55%, прочность гранул 25 кгс/см².Then, retour in an amount of 650 kg is added to the resulting product. The moisture content of the granular product is 7%. Next, the product goes to ripen. Ripening is carried out at a temperature of 75 ^o C for 3 minutes. Drying is carried out in a dryer drum with flue gases at a material outlet temperature of 110 ^° C. The gases leaving the dryer drum are dedusted and cleaned from fluorine. As a result, 1,400 kg of product composition are obtained: P ₂ O ₅ total. - 35.4%, P ₂ O ₅ ass. - 30.5%; P ₂ O ₅ aq. - 15.7%; H ₃ PO ₄ St. - 0.6%; Mn ass. - 2.5%. The output of the commercial fraction (1-4 mm) is 55%, the strength of the granules is 25 kgf / cm ² .

Пример 2. Фосфатное сырье состава (пример 1) в количестве 1000 кг увлажняют стонами пылеулавливания и абсорбции до влажности 7,5%, затем в него добавляют фосфорную кислоту концентрации 50% P₂O₅ в количестве 790,3 кг. Процесс смешения ведут при температуре 70^oC до соотношения в пульпе монокальцийфосфат: дикальцийфосфат, равном 2,5, затем в полученный продукт добавляют ретур в количестве 500 кг. Влажность гранулированного продукта составляет 9%. Далее продукт поступает на дозревание. Дозревание ведут при температуре 75^oC в течение 35 минут. Сушку осуществляют в сушильном барабане топочными газами при температуре материала на выходе из барабана 110^oC. Отходящие из сушильного барабана газы повергают обеспыливанию и очистке от фтора. В результате получают 1520 кг продукта состава: P₂О₅общ. - 38,6%; P₂О₅ усв. - 36,3%; P₂О₅ вод. - 24,9%; H₃PO₄ св. - 1,6%. Выход товарной фракции (1-4 мм) составляет 60%. Прочность гранул 30 кгс/см²,
Пример 3. Фосфатное сырье состава (пример 1) в количестве 1000 кг увлажняют стоками до влажности 6%, затем в него добавляют упаренную фосфорную кислоту концентрации 50% P₂O₅ в количестве 1017 кг и 93% H₂SO₄ серную кислоту в количестве 50 кг. Процесс смешения ведут при температуре 70^oC до достижения в пульпе соотношения монокальцийфосфат : дикальцийфосфат, равном 4, затем в полученный продукт добавляют ретур в количестве 1000 кг. Влажность гранулированного продукта составляет 11%. Далее продукт поступает на дозревание. Дозревание ведут при температуре 75^oC в течение 35 минут. Сушку осуществляют в сушильном барабане топочными газами при температуре материала на выходе из барабана 110^oC. Отходящие из сушильного барабана газы подвергают обеспыливанию и очистке от фтора. В результате получают 1810 кг продукта состава: P₂О₅ общ. - 43,5%; P₂O₅ усв. - 41,9%; P₂O₅ вод. - 32,0%; H₃PO₄ cв. - 2,3%. Выход товарной фракции (1-4 мм) составляет 65%. Прочность гранул 35 кгс/см².Example 2. Phosphate raw materials of the composition (example 1) in the amount of 1000 kg are moistened with moans of dust collection and absorption to a moisture content of 7.5%, then phosphoric acid with a concentration of 50% P ₂ O ₅ in the amount of 790.3 kg is added to it. The mixing process is carried out at a temperature of 70 ^o C to a ratio in the pulp of monocalcium phosphate: dicalcium phosphate equal to 2.5, then retur in the amount of 500 kg is added to the resulting product. The moisture content of the granular product is 9%. Next, the product goes to ripen. Ripening is carried out at a temperature of 75 ^o C for 35 minutes. The drying is carried out in a dryer drum with flue gases at a material temperature of 110 ^° C leaving the drum. The gases leaving the dryer drum dedust and remove fluorine. The result is 1520 kg of product composition: P ₂ About ₅ total. - 38.6%; P ₂ About ₅ ass. - 36.3%; P ₂ About ₅ water. - 24.9%; H ₃ PO ₄ St. - 1.6%. The output of the commercial fraction (1-4 mm) is 60%. The strength of the granules 30 kgf / cm ²
Example 3. Phosphate feedstock composition (example 1) in an amount of 1000 kg is moistened with effluents to a moisture content of 6%, then one stripped off phosphoric acid of a concentration of 50% P ₂ O ₅ in an amount of 1017 kg and 93% H ₂ SO ₄ sulfuric acid in an amount of 50 kg The mixing process is carried out at a temperature of 70 ^o C until reaching the ratio of monocalcium phosphate: dicalcium phosphate in the pulp equal to 4, then retur in the amount of 1000 kg is added to the resulting product. The moisture content of the granular product is 11%. Next, the product goes to ripen. Ripening is carried out at a temperature of 75 ^o C for 35 minutes. Drying is carried out in a dryer drum with flue gases at a material temperature at the outlet of the drum of 110 ^° C. The gases leaving the dryer drum are subjected to dust removal and fluorine removal. The result is 1810 kg of product composition: P ₂ About ₅ total. - 43.5%; P ₂ O ₅ ass. - 41.9%; P ₂ O ₅ water. - 32.0%; H ₃ PO ₄ St. - 2.3%. The output of the commercial fraction (1-4 mm) is 65%. The strength of the granules is 35 kgf / cm ² .

Использование предложенного способа позволяет получить фосфорное удобрение пролонгированного действия, что повышает его агрохимическую эффективность. Удобрение пригодно для применения на всех видах почв и под различные сельскохозяйственные культуры. Способ позволяет вовлечь в производство бедное фосфатное сырье. Using the proposed method allows to obtain a phosphorus fertilizer of prolonged action, which increases its agrochemical effectiveness. Fertilizer is suitable for use on all types of soils and under various crops. The method allows to involve in the production of poor phosphate raw materials.

Claims

1. A method of producing phosphate fertilizer from poor raw materials, including mixing it with mineral acid and retur, granulating the mixture and subsequent ripening and drying of the product, characterized in that the phosphate raw material is pre-moistened to a moisture content of 6 - 9%, mixed with mineral acid, mixing lead to a ratio of Ca monophosphate: Ca diphosphate equal to 1 to 4 in the resulting pulp, and then add retur in an amount necessary to achieve a moisture content of the obtained granular mixture of 7 to 11%.

2. The method according to claim 1, characterized in that either phosphoric acid or a mixture thereof with sulfuric acid is taken as a mineral acid.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that at the stage of mixing components containing trace elements are introduced into the reaction mass.