Производство простого суперфосфата

1. Огієнко, І. Українське словництво [Текст] / І. Огієнко // Огієнко І. (Митрополит Іларіон). Історія української літературної мови. – К.: Либідь, 2004. – С. 367–392 (*).

Получение простого суперфосфата

Курсовая работа по дисциплине

«Химическая технология»

Выполнила:

Студентка группы 9651

Андреева А.И.

«__» ______ 2012 г.

Преподаватель:

Петухова Е. А.

«__» ______ 2012 г.

Содержание

Введение

1) Производство простого суперфосфата………………………………...3

2) Производство простого суперфосфата (особенности процесса гранулирования)………………………………………………………..7

3) Контроль процесса гранулирования………………………………….13

4) Применение…………………………………………………………….14

5) Экспериментальная часть……………………………………………..15

6) Расчетная часть………………………………………………………...16

Заключение

Список литературы

Введение

Суперфосфат — смесь Ca(H₂PO₄)₂*H₂O и CaSO₄. Наиболее распространённое простое минеральное фосфорное удобрение. Фосфор в суперфосфате присутствует в основном в виде монокальцийфосфата и свободной фосфорной кислоты. Удобрение содержит гипс и др. примеси (фосфаты железа и алюминия, кремнезём, соединения фтора и др.). Получают простой суперфосфат из фосфоритов, обрабатывая их серной кислотой, по реакции:

Са₃ (РО₄)₂ + 2H₂SO₄ = Са(H₂PO₄)₂ + 2CaSO₄.

Простой суперфосфат — серый порошок, почти не слёживаемый, среднерассеиваемый; в удобрении 14-19,5 % усвояемой растениями P₂O₅. Гранулированный суперфосфат получают из простого (порошковидного), увлажняя его и окатывая в гранулы (диаметр их в основном 2-4 мм)во вращающихся барабанах. Имеет повышенную рассеиваемость. Двойной суперфосфат содержит 45-48 % усвояемой растениями P₂O₅, очень мало гипса, выпускается преимущественно гранулированным. В состав аммонизированного суперфосфата, кроме 14-19,5 % P₂O₅ входит не менее 1,6 % аммиака; марганизированного суперфосфата — 1,5-2,5 % марганца; борного суперфосфата — 0,1-0,3 % бора; молибденового суперфосфата — 0,1 % молибдена.

Производство простого суперфосфата

Сущность производства простого суперфосфата состоит в превращении природного фторапатита, нерастворимого в воде и почвенных растворах, в растворимые соединения, преимущественно в монокальцийфосфат Са(Н₂РО₄)₂. Процесс разложения может быть представлен следующим суммарным уравнением:

2Ca₅F(PO₄)₃+7H₂SO₄+3H₂O=3Са(Н₂РО₄)₂*Н2О]+ 7[CaSO₄ *0,5H₂O]+2HF; Δ Н— 227,4кДж (1)

Практически в процессе производства простого суперфосфата разложение протекает в две стадии. На первой стадии около 70% апа­тита реагирует с серной кислотой. При этом образуются фосфорная кислота и полугидрат сульфата кальция:

Ca₅F(PO₄)₃+5H₂SO₄ +2,5H₂O = 5 (CaSO₄-0,5H₂O) +3H₃PO₄ +HF (2)

Эта стадия представляет собой химическое растворение, осложненное осаждением на зернах фосфата плотных, или сравнительно рыхлых пористых корок сульфата кальция. Плотные корки сильно затрудняют диффузию жидкой фазы к поверхности фосфата и поэтому реакция за­медляется; рыхлые корки замедляют реакцию в меньшей степени. Структура образующейся корки обусловлена скоростью кристалли­зации твердой фазы, зависящей главным образом от пересыщения раствора сульфатом кальция, которое определяется в свою очередь концентрацией серной кислоты, температурой и другими факторами.

Выкристаллизовавшиеся микрокристаллы сульфата кальция обра­зуют структурную сетку, удерживающую большое количество жид­кой фазы, и суперфосфатная масса затвердевает (схватывается). Пер­вая стадия процесса разложения начинается сразу после смешения реагентов и заканчивается в течение 20—40 мин в суперфосфатных камерах.

После полного израсходования серной кислоты начинается вторая стадия разложения, в которой оставшийся апатит (30%) разлагается фосфорной кислотой.

Образующийся монокальцийфосфат в отличие от сульфата кальция не сразу выпадает в осадок. Он постепенно насыщает раствор фос­форной кислоты, после чего начинает выкристаллизовываться в виде Са(Н₂РО₄)₂ • Н₂О. Реакция (2) протекает значительно медленнее, чем реакция (1), что объясняется низкой активностью фосфорной кис­лоты и кристаллизацией твердых фаз. Она начинается в суперфосфат­ных камерах и длится еще в течение 5—20 сут хранения суперфосфата на складе. После дозревания на складе разложение фторапатита счи­тают практически законченным, хотя в суперфосфате еще остается не­большое количество неразложившегося фосфата и свободной фосфор­ной кислоты.

Функциональная схема получения простого суперфосфата пред­ставлена на рис.1. Основные процессы проходят на первых трех стадиях: смешения сырья, образования и затвердевания суперфос­фатной пульпы, дозревания суперфосфата на складе.

Для обеспечения высокой скорости гетерогенного процесса серно­кислотного разложения фосфатов используют ряд технологических приемов:

1. Серную кислоту для разложения фосфатов берут в небольшом избытке (в 1,07—1,14 раза больше стехиометрического количества).

2. Используют 68,5—69,5%-ную серную кислоту: такая концентра­ция является оптимальной для кристаллизации сульфата кальция и дальнейшего разложения
фосфатов.

 

Рис. 1. Функциональная схема производства простого суперфосфата

 

 

3. Температуру в суперфосфатной камере поддерживают на уров­не 115—120°С, что обеспечивает достаточную скорость разложения и в то же время позволяет получить продукт (суперфосфат), обладаю­щий хорошими физическими свойствами.

Для получения товарного продукта более высокого качества супер­фосфат после дозревания подвергают нейтрализации твердыми добав­ками (известняком, фосфоритной мукой и т. п.) и гранулируют.

На рис.15.13. изображена технологическая схема получения про­стого суперфосфата непрерывным способом с использованием кольце­вой вращающейся камеры. Серную кислоту, подогретую до 55—65°С, из напорного бака 4 направляют в кислотный смеситель 2, где раз­бавляют водой до образования 68-68,5%-ной H₂SO₄. Через щелевой расходомер 3 серную кислоту непрерывно подают в смеситель 25, где в течение нескольких минут смешивают с апатитовым концент­ратом, поступающим из бункера через весовой дозатор 26. Образую­щаяся при смешении густая сметанообразная пульпа при температу­ре 110—115°С непрерывно поступает в суперфосфатную камеру 24 Здесь продолжается начавшаяся в смесителе реакция разложения фос­фата серной кислотой. После затвердевания суперфосфатную массу вырезают ножами фрезера 22. Срезанный суперфосфат через централь­ную (разгрузочную) трубу 23 удаляют из камеры и ленточным транс­портером 21 подают на склад. С транспортера суперфосфат попадает на разбрасыватель 20, разбивающий комки суперфосфата. При этом часть влаги испаряется и суперфосфат охлаждается.

Отходящие из камеры фторсодержащие газы поступают на очистку в

 

абсорбционные камеры, орошаемые водой или разбавленной кремне-

фтористоводородной кислотой. При циркуляции в камерах получа­ется 8—10%-ный раствор H₂SiF₆, который отводят на переработку.

Суперфосфат выдерживают в течение 5—20 сут на складах, где он хранится в кучах высотой 6—10 м. В течение этого времени с помощью грейферного крана 19 суперфосфат 2—3 раза перелопачивают для охлаждения.

Вызревший суперфосфат смешивают с сухим известняком для ней­трализации, отсеивают от крупных частиц на грохоте 8 и измельчают в валковой дробилке 9. Затем в барабанном грануляторе 17 порошко­образный суперфосфат смешивают с ретуром, увлажняют и при вра­щении барабана окатывают в гранулы округлой формы.

Влажные гранулы сушат в барабанной сушилке 16 топочными га­зами. Высушенный продукт классифицируют на виброгрохоте 12. Фракция гранул размером 1—4 мм является товарным продуктом. Его охлаждают воздухом в аппарате 14 с псевдоожиженным слоем твердой фазы и подают на затаривание. Мелкую фракцию вновь направля­ют на грануляцию, а крупную измельчают в дробилке 15 и возвращают элеватором на грохот.

Простой гранулированный суперфосфат — дешевое фосфорное удобрение. Однако он имеет существенный недостаток — низкое со­держание основного компонента (19—21% усвояемого Р₂О₅) и высокую долю балласта — сульфата кальция. Его производят, как правило, в районах потребления удобрений, так как экономичнее доставлять кон­центрированное фосфатное сырье к суперфосфатным заводам, чем пере­возить на дальние расстояния низкоконцентрированный простой супер­фосфат. Получить концентрированное фосфорное удобрение можно, заме­нив серную кислоту при разложении фосфатного сырья на фосфорную. На этом принципе основано производство двойного суперфосфата