Способ получения щелочных термофосфатов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКРЕСПУБЛИК ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ) Н АВТОРСКО ИДЕТЕЛЬС ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(54)(57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЩЕЛОЧНЫХТЕРМОФОСФАТОВ путем сплавления смесиприродных фосфатов с сульфатами щелочных металлов в присутствии восстановителя при 1100- 1200 С с последующим охлаждением полученного продук,801087499сюС 05 В 1302 та, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью возможности переработки фосфатов с повышенным содержанием кальция при одновременном увеличении содержания Р 2 0 , доступного для растений, смесь природных фосфатов с сульфатами щелочных металлов берут в мольном соотношении 1280. Са 0(0,8 - 1,2):2 и перед сплавлением через реакционную смесь предварительно пропускают элементный фосфор или его летучие соединения при 350 о500 С в инертной или восстановительной среде в количестве, обеспечивающем мольное соотношение в шихте: Р . К 280,1. = 1:(1,7 - 3),1 1087Изобретение относится к получению фосфорных удобрений, ироко применяемых в сельском хозяйстве для повышения урожайности сельскохозяйственных культур, и может быть использовано в производстве щелочных тер" мофосфатов.Известен способ 11 получения щелочных термофосфатов путем спекания природных фосфатов с содой в присутствии диоксида кремния при 1 100- 1250 С; Количество соды определяоется содержанием в сырье Р 05 и фтора, количество диоксида кремния рассчитывается на связывание избыточ 5 ного (по отношению к составу рена- нита) оксида кальция согласно уравнениюСа (РО, ) Р + 2 На СО + Б 1022 3= СаНаР 04 + СаБдО+ + 2 СО + ИаРНедостатками способа являются высокая стоимость термофосфатов изза расхода соды, низкое содержание Р 05 в термофосфате вследствие наличия балласта Са 2 Б.0,1Наиболее близким по технической сугчости и достигаемому результату к предлагаемому является способ по- ЗО лучения щелочных термофосфатов путем сплавления природных фосфатов с сульфатами щелочных металлов в присутствии угля при 1100-1200 С, Шихта соодержит 100 вес.ч. фосфорита (апатита) З 5 60 вес.ч.сульфата и 30 вес.ч,угля Г 23Недостатками известного способа являются высокая стоимость термофосфатов ввиду большого расхода угля, о 40 что связано с нагревом шихты и восстановления сульфата, низкая концент. рация Р 05 в термофосфате, что обусловлено наличием в нем балласта - сульфида кальция. Балласт в удобре ньи повышает расходы на транспортировку его к потребителю и внесение в почву.Целью изобретения является создание возможности переработки фосфатов 5"с повышенным содержанием кальция приодновременном увеличении содержанияР 205, доступного для растений,Поставленная цель достигается тем,что по способу получения щелочных 55термофосфатов путем сплавления смесиприродньк фосфатов с сульфатамищелочных металлов в присутствии вос 499становитепя при 1100-1200 оС с последующим охлаждением полученного продукта, смесь природных фосфатов с сульфатами щелочньк металлов берут в мольном соотношении КБО . СаО(0,8 - 1,2):2 и перед сплавлением через реакционную смесь предварительно пропускают элементный фосфор или его летучие соединения при 350-500 С в инертной или восстановительной среде в количестве, обеспечивающем мольное соотношение в шихте Р . К БО1: (1,7 - 3) .В первой стадии восстановительная или инертная среда в реакционной зоне необходима для предотвращения окисления элементного фосфора. Во второй же стадии среда реакционной зоны не лимитирует процесс. Спекать можно в восстановительной, инертной или окислительной среде. В производственных условиях при непрерывном режиме нагрев шихты до температуры выше 1000 С и ее спекание осуществляется в окислительной среде за счет контак. та с топочными газами или непосредственно сжиганием топлива в реакционной зоне.Соотношения КБ 04 , СаО = (0,8 1,2);2 и Р : К БО = 1:(1,7-3) должны обеспечивать образование в конечном продукте ЕСаРО,Предел первого соотношения зависит от прироцы фосфатного сырья - содержания в нем примесей МКО, БгО, ВаО,СаО в виде карбонатов, фторидов идругих не фосфорсодержащих соединений, а также оксидов кислотного характера - Б 02, А 120 З и других, которые способны в процессе сплавления связывать оксид кальция,Второе соотношение, кроме природы фосфатного сырья, учитывает и степень окисления фосфора в раэличньк летучих его соединениях.П р и м е р 1. Смешивают 20 г незвиского фосфорита, который после прокаливания при 900 С на протяжеонии 3 ч содержит, Е: РО 5 28,2; Ре 203 1,3 (незвиский фосфорит высококарбонатный и в непрокаленном состоянии содержит 13,1 Е С 02) и 15 г "хч" К 2 Б 0,1 (соотношение К БО,1 . СаО с учетом связывания СаО кремйеэемом составляет 0,83:2), загружают смесь в реактор, и при 350-500 С через реакционную зону в инертной или восстановительной среде пропускают 3 гЗаказ 2576/21 Тираж 426 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ЛПП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4 3 10874элементарного фосфора (соотношениеК . К БО, = 1 : 1,84). Из газовыхпродуктов конденсируют элементнуюсеру. Твердые продукты загружают вфарфоровый тигель и спекают при темО 5пературе вьппе 1000 С. В результатеполучают 34 г термофосфата с содержанием 36,8% Р 05 и 22,0% К О.П р и м е р 2, Смешивают 20 гапатита, содержащего, %: Р 05 37,4СаО 53,1; БьО 3,14; Р 4,2; А 1 О 1,0= 0,95 ; 2), загружают смесь в реакОтор, и прй 350-500 С через реакционную зону в инертной или восстановительной среде пропускают 2 г фосфора(соотношение Р 2 . ЕЯО, = 1;2,82).Твердый продукт затем спекают приотемпературе вьппе 1000 С, В результатеполучают 31,8 г термофосфата с содержанием Р 05 37,9% и К 20 26,5%.В лимоннорастворимую Форму превращается 97,5% Р 205.П р и и е р 3, Смешивают 20 гпрокаленного при 900 С фосфорита,осодержащего в исходном не прокаленном состоянии, %: Р 05 27,2; СаО42,3; МВО 8,4; С 02 12,1, Ре 20 2,5,Бд 02 6,0; Г 1,5 и КВО+ 15,2 г(соотношение К ЯО,: СаО = 1,16:2),загружают смесь в реактор, и при350-500 С через реакционную зону воинертной или восстановительной средепропускают 3 г элементного фосфораЭ 5или его летучих соединений (соотношение Р 2 . КБО = 1:1,81).Твердый продукт сплавляют в фарфоровой чашке при температуре выше 1000 С.оВ результате получают 34 г термофосфата, содержащего 33,3% Р 05, 24,1% 99 4КО и 6,7% И 80. В лиионнорастворимуюфоРму превращается 97% РО,П р и м е р 4. 20 г измельченного апатита, содержащего, %: Р 037,4; СаО 50,55, 802 2,07; Р 4,29,смешивают с 6,5 г сульфата натриямарки "хч", Смесь загружают в реактор. В испаритель загружают 1,8 гкрасного фосфора. При 350-500 С током аргона перегоняют из испарителяпары фосфора. Из газовых продуктовв конденсаторе конденсируют элемент"ную серу, После поглощения фосфорушихтой твердый продукт извлекают изреактора и загружают в фарфоровыйтигель, который устанавливают в иуфельную электропечь, где при 11001200 С на протяжении 30 мин осуществляют спекание. В результате проведенных операций получают 26,7 гтермофосфата и 1,4 г элементной серы.В лимоннорастворимую форму превращается 93,5 РО 5. Приведенные примеры показывают, что для получения концентрированных щелочных термофосфатов в рассматриваемых пределах соотношенийК БО : СаО и Р . К ЯО+ могут быть использованы саиые различные фосфатные руды, в том числе и высококарбонатные, переработка которых электро- термическим или экстракционным способом затруднена ввиду большого содержания оксидов щелочноэемельных металлов.Предлагаемый способ выгодно отличается от известных и позволяет получать концентрированные фосфорные удобрения из самого различного фосФатного сырья.