Способ получения магнийаммонийфосфорных удобрений

ОПИСАНИЕИЗОЬРЕтЕНИЯ 978 ЗК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(23) Приоритет Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытийЗЗ) УДК 631,859, ,424(088,8) Опубликовано 071182. Бюллетень М 41 Дата опубликования описания 07.11.82 В.И,Валове З.Х.Марказ(72) Авторы изобретения Н.Треущенко,и В.Я.Ротанина М.Е.Поэин, Л.А.Хохлов государственный научно-исследовательскийнститут основной химической промйшлейттоеви Ленинградск и проектный ель(54) СПОСОБ ПОЛУ ФОРНЫХ ИЯ МАГНИЙАММОНУДОБРЕНИЙ т азанного осадковневысокой остатком у я получеии сфата с Основнымспособа явлмагнийаммон Изобретение относится к производству сложных удобрений и может быть использовано для получения магнийам-. монийфосфорного удобрения иэ высокомагнеэиального фосфатного сырья.Известен способ получения магнийаммонийфосфорных удобрений путем обработки фосфорита серной кислотой в растворе сульфата аммония прн рН 2,5 с последующей фильтрацией обеэмагненного фосфорита и аммониэацией сульфат-бисульфитного фильтрата после введения в него фосфорной кислоты 13.Недостатками способа являются невысокая интенсивность процесса низкая производительность фильтрации получаемого осадка магнийаммонийфосфата (30 кг/м ч ).Известен способ получения фосфорных удобрений путем сернокислого разложения магнийсодержащего 5 ьсфатного сырья в растворе сульфата аююния с последующей фильтрацией полученной пульпы и аммониэацией сульфат-Ьисульфитного, раствора в присутствии раствора аюю фоса при 50-90 С 2). производительностью Филь рации 1136 кг/м ч ).Наиболее близким к предлагаемо является способ получения магнийа нийфосфорных удобрений, включающий обработку магнийсодержащего фосфатного сырья фосфорной и серной кислотами в растворе сульфата аммония, фильтрацию обезмагненного сырья, ам монизацию 80-90 отфильтрованного кислого магнийсодержащего раствора при 95-105 С и рН 7-8 в течение 5- 30 мин с последующим введением остальных 10-20 кислого магнийсодержащего раствора до достижения рН 6,0-6,5.Подаваемый на аммоннзацню кислый магнийсодержащий раствор предварительно нагревают до 90-95 еС и выдерживают 2-5 мин, затем в него вносят в качестве затравки 10-20 суспенэин магнийаммонийфосфата, поступающей на фильтрование или суспензию, образующуюся при промывке от пыли и аммиака дымовых газов на .стадию сушки магнийаммонийфосфата, 80-90 образующейся суспензии магнийаммонийфосфата поступает на фильтрование, а 10-20 возвращают на стадию аммонизации в качестве затравки.полученныйпосле фильтрации влажный осадокмагнийаммонийфосфата подают ка сушку (3 ).Недостатками этого способа являются получение продукта невысокогокачества по содержанию основкого вещества (34-36 а Р 0.,16-18 Мс)О);неысокая скорость Фильтрации суспензиимагкийаммонийфосфата (500-700 кг/м чпо сухому осадку ), ни:зкая про лзводительность сушки осадка магнийаммонийфосфата из-за его высокой влагаемкости (40-50), при этом жидкая41 аза содержит значительное количество сульфата аммония, который, переходя при последующей сушке в твердую Фазу, снижает содержание ссновного вещества в продукте (Р О,М 90),Невысокие показатели фильтрациии наличие большого количества влагив осадкемагнийаммонийфосфата приводятк значительным энергетическим затратам(электроэнергии, топлива, воды ), необеспечивая рентабельность производства магнийаммонийфосфата в целом.Целью изобретения является повы 25шение содержания основного веществав готовом продукте, улучшение Фильтруемости суспензии магкийаммокийфосФата и увеличение производительностисушки осадка магнийаммонийфосфата за счет снижения его влагоемкостиПоставлэнная цель достигается темчто согласно способу получения агнийаммонийфосфорных удобрений, включающему обработку магнийсодерх;:пцегоФосфатного сырья Фосфорной и серной 35кислотами в растворе сульфата аммо -кия,. Фильтрацию обезмагниевого сырья,аммонизацию отфильтрованного кислогомагнийсодержащего раствора в присутствии магнийаммонийфосфата, Фильтрацию 40полученной суспензии магкийаммонийФосфата и последующую сушку осадкамагнийаммонийфосфата, в кислыймагнийсодержащий раствор пред-:арительно вводят магнийаммонийфосфатдо рН 4,3-5,0 при 50-70 С, перемешивают в течение 10-20 мин и фильтру-ют, а аммонизацию полученного Фильтрата ведут при 85-90 С до рН 6,06,5.50Целесообразно магнийаммокийаосфатвводить в кислый магкийсодержаш.:йраствор в виде готового продукта,Можно вводить магнийаммокийФосфат в виде влажного осадка со ста-дии Фильтрации.55Чаще всего магнийаммокийфосфатвводят в виде,суспензии магнийаммонийфосфата со стации аммонизации,Магнийаммонийфосфат (МАФ)вводятв кислый магнийсодержащий раствор в 6 Овиде готового продукта, влажногоосадка после фильтрации или в видесуспенэии МАФ после аммонизации,Отфильтрованный осадок Фосфатовмагния, полученный после обработки 65 мнгнийсодержащегс раствора магнпйаммонийфосфатом, или смешивают перед сушкой с влажным осадком МАФ, или подают на стадию аммонизации фосфорной кислоты в производстве аммофоса.Отличия предлагаемого способа от известного обеспечивают получениеМАФ с высокими технологическими показатзлями как по фильтруемости суспензии ИАФ (000 в 25 кг/м ч по сухому осадку) и влагоемкости осадка МАФ (25-30 Ф), так и по содержанию основного вещества в готовом продукте(38-42 РО-, 20-225 М 901Сущность предлагаемого способа заключается в том, что введение МАФ в кислый магнийсоцержащий раствор ( рН 2,0-3,0) при 50-70 С до рН 4,3- 5,0 способс"вует осаждению и гетерокоагуляции примесей (А 1 0 з,вО э, БтОи Р) из раствора, которые загемадсорбируются на сформированнуюкристаллическую поверхность вводимого МАФ и димагнийфосфата, образующегося за счет перек-исталлизации :асти МАФ в диапазоне рН от 3,0 до 5,.0. Осадок, состояший из смеси МАФ и димагнийфосфата несмотря на наличие в нем примесей, обладает довольно высокими свойствами Фильтрующими свойствами (съем осадка при фильтрации 1000-1200 кг/м ч, скорость отстаивания 1,5-2,5 м/ч), так как основная часть этогс осадка сформирована иэ крупных кристаллов МАФ, образование которых происходит без нега;чвного влияния примесей при аммонизации очищенного магнийсодержащего раствора,Носле отделения осадка фильтрацией очищенный раствор аммонизируется при 85-90 С до рН 6,0-65 с получением крупкокристаллического осадка МАФ, обладающего высокой скоростью отстаивания (3,0-4.0 м/ч) и Фильтрации (2000-2500 кг/м ч по сухому осадку,): Размер кристаллов ИАФ в этом случае достигает 80-100 50-70 мкм, что прак-. тически лишь незначительно уступает кристаллам МАФ, получаемым иэ чистых реактивных препаратов.Влагоемкость получаемого таким образом осадка МАФ составляет 25- 30 вместо 40-50 при получении его по технологии прототипа, За счет получения крупных кристаллов МАФ правилькой Форли (гексагональной сингонии)уменьшения содержания в них жидкойФазы, имеющей в своем составе, какправило, 10-20 сульфата аммония,содержание РО в готовом высушенномпродукте повышается ка 2-4,даже беэвыведения иэ технологического циклаосажденньх при рН 4,3-5,0 примесей(,вместе с осадком Фосфатов магния).В случае выведения осадка Фосфатовмагния из цикла (при подаче этогоссадка на стадию аммонизации фосфор971831 Таблица 1 Способ 50-70 90-95 85-90 90-105 6,0-6,515-30 7,0-8,015-30 2000-250025-30 500-70040-50 38-4220-229-11 34-3616-189-11 Мдс ННз ной кислоты в производстве аммофоса содержание РО в готовом продукте (МАФ ) может быть доведено до 40- 42, т.е. повышается на 6 по сравнению с прототипом.Физический смысл предлагаемого 5 способа определяется в основном нахождением условий,при которых без применения дополнительных реагентов достигается высокая степень очистки растворов от примесей за счет повышения 10 рН раствора с помощью МАФ. Повышение рН за счет введения аммиака такого эффекта не дает, очевидно, потому, что в этом случае отсутствует активная сформированная кристаллическая фаза 5 МАФ, способная адсорбировать на себе коагулирующие из раствора примеси.Вводимый в кислый магнийсодержащий раствор (до рН 4,3-5,0) МАФ не играет роль затравки, как это имеет место в известном способе: МАФ частично растворяется в кислом растворе, повышая Сопоставимые показатели процесса Температура осаждения примесей,Температура аммонизации раство- оС рН аммонизации растворов с получением МАФ Время осаждения МАФ, мин Съем осадка МАФ при фильтрации с .1 м , кг/ч Влажность осадков МАФ, ЪСодержание в готовом продукте,. Ъ Предлагаемый способ при более низкой температуре процесса осажденияМАФ позволяет получить осадки МАФ более высокого качества (по содержанию основных компонентов ) с пониженной вдажностью и более высокой производительностью фильтрации. П р и м е р 1, При обезмагнивании ковдорского апатитового конценрН раствора с 2,0-3,0 до 4,3-5,0, нерастворенная часть МАФ адсорбируетна себя примеси из раствора и при последующей фильтрации удаляется из раствора, что исключает его действие в дальнейшем в качестве затравочного материала.Снижение температуры обработкимагнийсодержащих растворов (растворы обрабатываются МАФ при той температуре, с какой они поступают состадии фильтрации обеэмагненногофосфатного сырья) само по себе дает данному способу определенные энергетические преимущества, тем болеечто эти растворы образовываются вбольшом количестве при предварительном обезмагнивании фосфатного сырьядля последующей экстракционной егопереработки на фосфорную кислоту,В табл. 1 представлена сравнительная характеристика предлагаемого иизвестного способов,Известный Предлагаемый трата для типовой технологической системы зкстракции мощностью 110 тыс,тР 20 в год образуется 50 т/ч (46 м /ч)Экйслого магнийсодержащего раствора,состава, Ъ: МдО 2, РО 3,6, ЙН)я 5015, и примеси,Ъ; 510 0,3, А 1200,02, ГеОз 0,03; Г 0,03, рН раствора 2,7, температура 600 С,Раствор в количестве 50 т/ч подают в реактор, вводят 1 т/ч сухогопорошкообраэного магнийаммонийфосфата и перемешивают при 600 С в течение 15 мин, рН раствора после перемешивания - 4,7. Суспензию сгущают ифильтруют. Количество получаемогоосадка фосфатов магния - 0,9 т, 5влажность 40: Осадок содержит (нпересчете на сухое),РО 35;МдО 18,5, НН 10, в дальнейшем его смешивают сосадком МАФ состадии и подают насушку. Съем осадка фосфатов магния 10при фильтрации 1100 кг/м ч (в пересчете на сухой ), скорость отстаивания твердой фазы суспенэии2,0 м/ч. Количество образующегосяфильтрата 50,1 т/ч,содержание М 90 - 152,25 (так как 500 кг введенного МАФрастворяется в кислом магнийсодержащем растворе при повышении рН с 2,7до 4,7 ). Фильтрат нагревают до 87 С иосаждают МАФ газообразным аммиакомпри рН 6,3 в течение 10 минСуспенэию сгущают (скорость отстоя 3,5 м/ч)и расфильтровывают, Получают 6,5 тосадка МЛФ с влажностью 28. Проиэнодительность фильтрации по осадку2300 кг/мч (в пересчете на сухое вещество ). В осадке содержится (н пе-. ресчете на сухой ), : РО 40;ИдО 21, ЙН 10, Влажный осадок МАФ вколичестве 6,5 т смешивают с 0,9 твлажного осадка Фосфатов магния состадии очистки магнийсодержащегс) раствора (общая влагасмеси 29) и сушат. Получают готовый продукт (МАФ)в количестве 5,34 т с содержанием,:РО 5 39,4) дО 20,6; НН 10; влага 351. 1 т/ч сухого МАФ возвращают на стадию очистки кислого магнийсодержащего раствора. Фильтрат после отделения от осадка МАФ подают на стадиюобезмагнивания ковдорского апатнтоного концентрата,П р и м е р 2. Кислый магний- содержащий раствор (состав по примеру 1) с температурой 50 С подают в реактор в количестве 50 т/ч, вводят0,7 т/ч влажного осадка МАФ (влажность 30) и перемешивают при 50 фС в течение 10 мин. рН раствора после перемешивания 4,3, Суспенэию сгущают и фильтруют. Количество получаемого осадка Фосфатов магния с влаж ностью 35 - 0,2 т/час (или 0,13 т/ч в пересчете на сухой ). Осадок содержит (в пересчете на сухой), : РО 36, ИдО 19; МНз 10,5,Его пере. дают на стадию аммониэации фосфорной кислоты в производстве аммофоса. Съем осадка при фильтрации . 1200 кг/м ч, скорость отстаивания твердой Фазы суспензии 2,5 м/ч. Количество отфильтрованного раствора50,5 т, Содержание н нем МдО - 2,1,фильтрат нагревают до 85 С и осаждают МАФ аммиаком при рН 6,0 в течение10 мин. Суспенэию сгущают (скоростьотстаивания осадка 3,0 м/ч) и фильтруют. Получают 6,57 т влажного осадка (или 4,6 т н пересчете на сухой).Влажность осадка 30, 0,7 т/ч осад-.ка возвращают на осаждение примесей.в кислый магнийсодержащий раствор.Производительность фильтрации поосадку - 2000 кг/м ч. Осадок высушийнают и получают готовый продукт МАФс содержанием, : Р О 38; МдО 20;НН 9; влага 1,П р и м е р 3 Кислый магнийсодержащий раствор(состав по примеру 1с температурой 70 С подают н реакторн количестве 50 т/ч, вводят 7,5 т/чсгущенной суспензии МАФ со стадии аммонизации (соотношение Т:Ж = 1:4) иперемешивают при 70 С в течение20 мин. рН раствора после перемешина,ния 5,0. Суспенэию сгущают и фильтруют. Количество получаемого осадка свлажностью 45 - 1,9 т/ч (или 1,05 т/чв пересчете на сухой ). Осадок содержит (н пересчете на сухое вещество),: РО 34, М 90 18, НН З 9,5. Съемосадка при фильтрации 1000 кг/мч,Скорость отстаивания твердой фазысуспензии 1,5 м/ч. Влажный осадокфосфатов магния передают на стадиюаммонизации Фосфорной кислоты в производстве аммофоса, Количестно отФильтрованного раствора - 55,6 т/ч,Содержание МдО - 2,3. Чистый растворнагревают до 90 С и осаждают МАФ аммиаком при рН 6,5 в течение 10 мин,Суспенэию сгущают (скорость отстаивания тнердойфазы - 4 м/ч) до соотношения Т:Ж = 1:4,7,5 т/час сгущен-,ной суспензии возвращают н начальнуюстадию процесса на смешение с кислыммагнийсодержащим раствором, остальную суспензию фильтруют. Получают4,4 т влажного осадка МАФ, влажность,25.Производительность Фильтрации по,осадку ИАФ - 2500 кг/м 2.ч. Осадрквысушивают и получают готовыйпродукт - МАФ с содержанием, : РО42; МдО 22; НН 11.В табл. 2 предстанлены примерыведения процесса в предлагаемых пределах значений параметров (примеры1-3), а также при э)ачениях выходящихэа пределы (примеры 4-13)..о о3 Л Л 0 Л ф Ч Ф Л ф Ч Л Ч Л Ч Л Ч о 3 Е Ь О Ч Ч ф О Ч 0 О М сФ Ф М с 3 В Ч 0 Ю СР, Ч М 3 М с 3,М с 3 ЩД вВн фхтрОЦ 1 ефвахоннефоЗоаоцфнцфю о а с с м м о ф а с с с фФ л м л а в о а ч с с с с с с о м,-ч ч м О ОЪ с с л м 1 Д ин а цю ко 3 Ж 1 д Ц Е 1 с фнднач ххндхЗ оцццы асохи а фивах ч о о 1фД ф фс 1 ННфа З ОцЦжеаф 0 хонэфо 1 одофнцвх в о а а ч сс с ч ч л оХ 1 Вх Э ц о1 й о 1 Д 13 Рф н фцоцфажох р й Г ДНВС хфдндфй ДОЭОаю с ф нивах О О О О О ч о о о оЛ Л Л Л Л Л Л г Л о о о о о Ч с 3 Ч Л 30 Л 4 о о о о о о о о а ч л о м ч гс Л Л ф г о м а м ссс 0 О 0 0 0 1 Ф ж кфв й,ефф оцм мс0 0 О Ф ц ц В о О о 1 1 ФО33 Я с н эжв а 2 оцб а 1 оф ф й ф Х Э 1 ф н ц Э 1ац е аэ фдоцдцю э о 1 М ВЖфф 1 Эарф фц цеае Оцс 2 сЮ о 1 ц гв 3 1 бХ 1 еаа ф Э СЦ 1 ЦМЗЗ йнфоцфаащойц ц Э о а С х " е н Ф о И 1 1 1 1 1, 11 1 1 1 11 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Ф ц о о О ф а с 3 фф а О ф Ч а Л Ч ч ч м ч м .ч э ч м ч м м з12 971831 Формула изобретения ВНИИПИ Заказ 8469/7 Тираж 440 Подписное Филиал ППП "Патент", г,ужгород, ул.Проектная,4 Снижение температуры осаждения примесей ниже 50 С , пример 4) приводитк снижению производительности фильтрации МАФ, повышению влажности ссадков и снижению качества готового продукта, Повышение температуры (выше70 С , пример 5), увеличивая затратытепла на подогрев исходных растворов,не приводит к существенному улучшениюпоказателей процесса. Снижение рИосаждения примесей (ниже 4,3, пример6) приводит к ухудшению показателейстадии осаждения МАФ, так как в растворе остается не осажденным большоеколичество примесей, которые в дальнейшем и ухудшают качество готового 15продукта и показатели процесса Фильтрации (съем и влажность),Повышение рН осаждения примесейвыше 5,0, пример 7) снижает гоказатели стадии осаждения съем осадка, 20влажность и скорость отстаивания ),несколько увеличивая фильтруемостьосадка МАФ.Уменьшение времени осаждения примесей (менее 10 мин, пример 8) снижа ет показатели стадий осаждения МАФиэ-за недостаточной степени очис:киот примесей, повышение времени более 20 мин, пример 9) существенноговлияния на пооцесс не оказывает, требуя однако увеличения реакционногообъема аппаратуры.Снижение температуры стадии осаждения МАФ ниже 85 С пример 10) ухудшает свойстваполучаемых кристаллов и35качеСтва МАФ, повышение же ее выше90 С (пример 11) существенно не улучшает показатели, однако требует дополнительных энергетических затрати увеличивает потери аммиака.в газовую Фазу. 4 ОСнижение рН аммониэации (менее5,9, пример 12 ) влечет за собой не"голное осаждение МАФ из раствора ипоявление в твердой фазе примесидимагнийфосфата, что снижает в не - 45которой степени качество готовогопродукта, Повьнаение рН аммонизациивыше 6,5, пример 13) несколько ухудшает качество получаемого осадка ИАФи, кроме того, увеличивает потери ам 5 Омиака в газовую Фазу.Экономический эффект от реализациипредлагаемого способа обеспечивается за счет снижения энергетическихзатрат при Фильтрации и сушке МАФповышения производительности оборудования (стадий фильтрации и сушки )на50%, Для объема производства экстракционной Фосфорной кислоты мощностью110 тыс,т. Р 20 в год экономическийэффект за счет повышения производительности стадии получения магнийаммонийфосфата из растворов химического обогащения Фосфатного сырьяна 50 Ъ составляет 43200 х 0,5 х 29=626400,1. Способ получения магнийаммонийфосфорных удобрений, включающийобработку магнийсодержащего фосфатного сырья фосфорной и серной кислотами в растворе сульфата аммония, фильграцию обезмагненного сырья, аммонизацию отфильтрованного кислогомагнийсодержащего раствора в присутствии магнийаммонийфосфата, Фильтрацию полученной суспенэии магнийам-.монийфосфата и последующую сушкуосадка, о т л и ч а ю щ и й с я темчто, с целью повышения содержанияосновного вещества в готовом продук-те, улучшения Фильтруемости суспенэии магнииаммонийфосфата и увеличения производительности сушкиосадка магнийаммонийфосфата за счетснижения его влагоемкости, в кислыймагнийсодержащий раствор предварительно вводят магнийаммонийфосфат до рН4,3-5,0 при 50-70 ОС, перемешивают втечение 10-20 мин и фильтруют, а аммонизацию полученного фильтрата ведут при 85 - 90 С до рН 6,0-6,5,2, Способ по п,1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что магнийаммонийфосфат вводят в кислый магнийсодержащийраствор в ниде готового продукта.3. Способ по п,1, о т л и ч аю щ и й с я тем, чго магнийаммонийфосфат вводят в кислый магнийсодержащий раствор в виде влажного осадка со стадии фильтрации,4. Способ по п,1, о т л и ч а ющ я й с я тем, что магнийаммонийфосфат вводят в кислый магнийсодержащий раствор в виде суспензии магнийаммонийфосфата со стадии аммонизации. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1, Авторское свидетельство СССР 3 366117, кл, С 05 Б 11/08, 1971,2. Авторское свидетельство СССР У 484208 кл, С 05 Н 11/08, 1973,3, Авторское свидетельство СССР 735584, кл, С 05 В 11/08, 1977 прототип),