Основы технологии фосфорных удобрений

 

К фосфорным удобрениям относятся природные фосфаты и про­дукты их переработки. В отличие от других видов минеральных удобрений фосфорные удобрения обладают различной растворимостью, по которой они подразделяются на: водорастворимые (группа I); растворимые в органических кислотах или усвояемые (группа II); нерастворимые или растворимые только в сильных минеральных кислотах (группа III). По содержанию питательного элемента фосфорные удобре­ния делятся на концентрированные (более 30% Р₂О₅) и неконцентрированные (менее 30% Р₂О₅).

Методы переработки фосфатного сырья существенно зависят от состава руды и могут быть механическими и химическими.

Механической обработкой (измельчением) получают простей­шее фосфорное удобрение — фосфоритную муку.

Задачей химической переработки природных фосфатов в фосфорные удобрения является превращение исходного фосфорсодержащего сырья в такие соединения фос­фора, которые легко усваиваются растениями и являются вы­сококонцентрированными, то есть содержат возможно больше Р₂О₅ в усвояемой форме при минимальном количестве баллас­та и вредных примесей.

Важнейшими представителями фосфорных удобрений являются простой и двойной суперфосфат, которые выпускаются в виде порошка или гранул.

Простой суперфосфат получают камерным методом при разложении природных фосфатов (апатитового концентрата или фосфоритной муки) серной кислотой.

Основными стадиями в производстве простого суперфосфата являются (рис. 4):

- смешение апатитового концентрата или фосфоритной муки с серной кислотой;

- разложение сырья при химическом взаимодействии исходных компонентов с образованием суперфосфата и фосфогипса;

- отверждение получаемой суспензии в суперфосфатной камере;

- дозревание полученного в камере суперфосфата на складе дообработки;

- дробление простого суперфосфата;

-грохочение (отделение крупных и мелких фракций);

- гранулирование простого суперфосфата.

Рис. 4. Принципиальная схема производства простого суперфосфата

 

Существенным недостатком технологии производства простого суперфосфата является образование побочных продуктов - фосфогипса СаSО₄, а также выделение очень вредного газообразного фтористого водорода (НF) на всех стадиях производства, при этом содержание Р₂О₅ в простом суперфосфате не превышает 20%.

Таблица 4 – Физико-химические свойства простого суперфосфата в соответствии с действующими ГОСТ и ТУ

№ п/п	Показатели	Суперфосфат из апатитового концентрата	Суперфосфат из фосфоритов Каратау
Гранулиро-ванный (ГОСТ 5956-78)	Порошко- видный, сушеный, нейтрализо-ванный (ТУ 6-08-340-74)	Порошко-видный (ТУ 6-08-277-73)	Гранулиро- ванный, аммонизи- рованный (ГОСТ 17790-78)	Аммонизиро- ванный, сушеный (ТУ 6-08-327-75)
1.	Содержание усвояемой Р2О5, %	20±1	20±1	20±1	15±1	15±1
2.	Содержание свободной Н3РО4 в пересчёте на Р2О5, %	1-2,5	Не более 2,5	Не более 5,0	Не более 0,5	Не более 0,5
3.	Содержание влаги, %, не более	4,0	5.0	12,0	3,0	3,0
4.	Механическая прочность гранул на раздавливание, МПа (КГС/см2) не менее	1,0 (10)	-	-	1,5(15)	-
5.	Гранулометрический состав. Содержание гранул размером: · (1-4)мм, % не менее · (4-6) мм, %, не более · менее 1 мм, % не более		-   -   -	-   -   -		-   -   -

Двойной суперфосфат, как более концентрированное удобрение, получают путем разложения природных фосфатов фосфорной кислотой, при этом производство двойного суперфосфата осуществляется двумя методами: камерным (не отличается от схемы получения простого суперфосфата) и поточным (бескамерным).

К недостаткам камерного способа относится наличие длительного складского дозревания продукта, сопровождающегося неорганизованными выделениями вредных фтористых соединений в атмосферу, и необходимость применения концентрированной фосфорной кислоты (50-55% Р₂О₅).

Основными стадиями в производстве двойного суперфосфата поточным методом являются (рис. 5):

- смешение апатитового концентрата или фосфоритной муки с 32% фосфорной кислотой;

- разложение фосфатного сырья (0,5-1 ч при температуре 95⁰С) в реакторе-смесителе с образованием пульпы готового продукта;

- сушка в распылительной сушилке и получение порошкообразного удобрения;

- гранулирование части порошкообразного суперфосфата в грануляторе-смесителе;

- сушка гранул в барабанной сушилке;

- рассев гранул на грохоте и получение товарной фракции двойного суперфосфата (размеры частиц 1-4 мм).

Рис. 5. Принципиальная схема производства двойного суперфосфата

 

После рассева гранул суперфосфата на грохоте крупная фракция с частицами размером более 4 мм измельчается на молотковой дробилкеи снова поступает на грохот; мелкая, так называемый ретур, (размер частиц менее 1 мм) возвращается в гранулятор-смеси­тель.

В себестоимости производства суперфосфата наибольшую долю (93...96 %) составляет стоимость сырья, при этом себестоимость гранулированного двойного суперфосфата выше, чем порошкообразного. Однако гра­нулирование способствует значительному улучшению качества и аг­рохимических свойств удобрений. Себестоимость двойного суперфосфата на 10...13% выше, чем простого, но это превышение компенсируется экономией труда на его транспортировку и внесение в почву.

Таблица 5 – Физико-химические свойства двойного суперфосфата в соответствии с ГОСТ 16306-80

Наименование показателя	Норма для марки
А	Б
1. Массовая доля усвояемых фосфатов в пересчете на Р2О5, %	46 1	46 1
2. Массовая доля свободной кислоты в пересчете на Н3РО4, %, не более	5,5	6,5
3. Массовая доля воды, %, не более
4. Гранулометрический состав. Массо­вая доля гранул размером:
менее 1 мм, %, не более
от 1 до 4 мм, %, не менее
менее 6 мм, %
для розничной торговли массовая доля гранул, прошедших через сито с сеткой № 6 по ГОСТ 3826, %, не менее
5, Статическая прочность гранул, МПа (кгс/см2 ) не менее	3,0 (30)	2,5(25)
6. Динамическая прочность на истираемость гранул, %, не менее
7. Рассыпчатость, %