Простой аммонизированный суперфосфат полученный от минерализованной массы кызылкумских фосфоритов

АННОТАЦИЯ

Проведен опыт разложения минерализованной массы с неполной нормой (от 45 до 95% от стехиометрии на образование кальций дигидрооортофосфата) серной кислоты 45 %-ной концентрации. Свободная кислотность нейтрализовано раствором аммиака 25% концентрации. Изучены реакции, происходящие при реакции аммиака с кислым суперфосфатом. Найдена оптимальная норма (90%) серной кислоты, при котором получается продукт с относительным содержанием Усвояемой формы Р2О5 по отношению к общей форме Р2О5 более 60%.

ABSTRACT

An experiment was carried out for the decomposition of a mineralized mass with an incomplete rate (from 45 to 95% of the stoichiometry for the formation of calcium dihydrogen orthophosphate) of 45% sulfuric acid. Free acidity is neutralized with 25% concentration ammonia solution. The reactions that occur during the reaction of ammonia with acidic superphosphate have been studied. The optimal rate (90%) of sulfuric acid has been found, at which a product is obtained with a relative content of the assimilable form of P2O5 in relation to the general form of P2O5 more than 60%.

Ключевые слова: минерализованная масса, серная кислота, разложение, аммонизация, состав.

Keywords: mineralized mass, sulfuric acid, decomposition, ammonization, composition.

Потребность сельского хозяйства Республики в фосфорсодержащих удобрениях составляет 525,2 тыс. т Р2О5 в год, а химическая промышленность производит всего 130-150 тыс. т Р2О5, что связано с не-хваткой фосфатного сырья.

Чтобы увеличить объем производства фосфорных удобрений с 2015г. в рамках реализации проекта «Расширение существующего производства по обогащению фосфоритного сырья» на базе Кызылкумского фосфоритового комплекса увеличена годовая мощность производства мытого обожженного фосфоконцентрата от 400 до 716 т. с содержанием не менее 26% Р2О5. Единственным потребителем мытого обожженного фосфоконцентрат является АО «Аммофос-Максам», выпуская аммофос (10% N, 46% P2O5) и Супрефос (8-15% N, 20-24% P2O5). Но, к сожалению, по новой схеме обогащения отсутствует попутное производство, как мытого сушеного концентрата, так и рядовой фосфоритовой муки. В сложившейся ситуации на сырьевом обеспечении производств нитрокальцийфосфатного удобрения (6% N и 16% Р2О5) и простого аммонизированного суперфосфата (1,5% N и 13,5% Р2О5) необходимо вовлечь в сельскохозяйственное производство забалансовые фосфоритные руды, являющимися отходом производства мытого обожженного фосфоконцентрата. Эти минерализованная масса (12-14% P2O5), шламовый фосфорит (10-12% P2O5) и пылевидная фракция (18-20% P2O5), которые образуются при сухой сортировке, промывке и обжиге соответственно. В настоящее время в отвалах накапливалась более 14 млн. т забалансовой руды. В условиях острейшего дефицита качественного сырья они могут служить большим резервом для производства минеральных удоб-рений.

В связи с этим разработка и реализация рационального и экономичного технического решения, обеспечивающего максимальную степень использо-вания сырья, исключение отходов и снижение расходов минеральных кислот является особенно актуальной.

Одним из перспективных методов переработки таких фосфоритных отходов является переработка их на простой аммонизированный суперфосфат. Простой аммонизированный суперфосфат является хорошим фосфорсодержащим удобрением, пригодным для применения на любых типах почв и под все сельскохозяйственные культуры. Наличие в его составе более 50% гипса делает его эффективным даже на засоленных почвах, так как гипс считается мелиорантом солончаков.

Освоенная до сегодняшнего дня технология производства простого аммонизированного суперфос-фата на АО «Кукон суперфосфат заводи» включает в себя: разложение мытого сушеного фосфоконцентрата (18-19% Р2О5) серной кислотой концентрацией 60% при её норме от стехиометрии 100% и при температуре 70-75оС; камерное вызревание суперфос-фатной массы в течение 1-1,5 ч при температуре 115-120оС; складское дозревание в течение 6 суток при 3-х разовом перелопачивании; грануляцию и аммони-зацию (влажность суперфосфата перед грануляцией 14-15 %); сушку и рассев продукта [1].

Мы осуществили взаимодействию минерализованной массы фосфорита (Р2О5общ. 13,34%, Р2О5усв. по трилону Б 1,63%, Р2О5усв. по 2 %-ной лимонной кислоте 3,18%, СаО 43,29%, СО2 17,83%) пониженными нормами серной кислоты (от 45 до 95% от стехиометрии на образование кальцийдигидроортофосфата), пониженная норма была выбрана для улучшения технико-экономического показателя уд обрения и его производства потому что серная кислота стоит дорого.

Работа по разложению минерализованной масы неполной нормой серной кисоты проведена следующим образом: в стеклянный термостойкий то есть кварцевый стакан оборудованный термометром, посыпали навеску минерализованной массы, медленно заливали подогретое до 70оС расчетное количество серной кислоты с концентрацией 45% при её нормах от 45 до 95%. Смесь тщательно перемешивалась. При реакции образования суперфосфата разложение фосфорита минерализованной массы идет согласно общему уравнению:

2Са₅(РО₃)F + 7H₂SO₄ + 3H₂O = 3Ca(H₂PO₄)₂∙H₂O + 7CaSO₄ + 2HF

В реальности процесс разложения идёт в двух стадиях:

Са₅(РО₃)F + 5 H₂SO₄ + 2,5 H₂O =

=3H₃PO₄ + 5CaSO₄∙0,5 H₂O + HF

Са₅(РО₃)F + 7 H₃PO₄ + 5 H₂O = 5 Ca(H₂PO₄)₂∙ H₂O + HF

В это время с разложением фосфорита происходит разложение и других минералов. Так, кальцит разлагается по реакции:

СаСО₃ + H₂SO₄ = CaSO₄ + СО₂ + Н₂О

Образовавшийся в результате этих реакций ортофосфорную кислоту нейтрализовали 25% раствором аммиака.

NH₃ + H₃PO₄=NH₄H₂PO₄

Химический анализ продуктов на содержание различных форм Р2О5 проводили по известным методикам [2]. Усвояемую форму Р2О5 определяли по растворимости, как в лимонной кислоте, так и в растворе трилона Б. рН продукта определяли после часового взбалтывания его 10 %-ной водной суспензией. Результаты приведены в таблице.

Из таблицы видно, что с повышением нормы серной кислоты в продуктах увеличивается содержание усвояемой и водной форм Р2О5, а содержание общей его формы снижается. При концентрации 75% серной кислоты P₂O₅ общ  9,73 %; P₂O₅ усв по 2% лимонной кислоте 7,81; P₂O₅ усв по 0,2 М трилону Б  7,05% ; Полученной смеси много влаги 13-14%

Поэтому оптимальной концентрацией серной кислоты является 90% ная концентрация. При этой концентрации P₂O₅ общ  9,56 %; P₂O₅ усв по 2% лимонной кислоте 8,56; P₂O₅ усв по 0,2 М трилону Б  8,36% ;

Полученный смесь высушили в сушильном шкафу. Определили количество P₂O₅ , СаО, SО₃ по известным методам анализа. Проверили растворимости в воде.

Таблица 1.

Состав аммонизированного суперфосфата полученного при взаимодействии неполной нормы серной кислоты и Минерализованной массы

Список литературы:

1. Намазов Ш.С. , Сейтназаров А.Р., Ражабов Р.Р., Бадалова О.А., Отабоев  Х.А. Простой аммонизированный суперфосфат на основе забалансовой фосфоритной руды – минерализованной массы //UNIVERSUM Технические науки 2018 № 9 с. 54.
2. Методы анализа фосфатного сырья, фосфорных и комплексных удобрений, кормовых фосфатов / М.М. Вин-ник, Л.Н. Ербанова, П.М. Зайцев и др. – М.: Химия. 1975г. 218 с.
3. Позин М.Е. Технология минеральных удобрений. М.: Химия. 1988г. 286 с.
4. Электронный ресурс WWW. E-udobreniya.ru
5. Электронный ресурс WWW.Xumuk.ru