Двойной суперфосфат
Подождите немного. Документ загружается.
Изм. Лист № докум. Подпись Дата
ЮУПК.В.2502.2009.05.
Лист
40
7. Способы и параметры производства
Производство двойного суперфосфата осуществляется двумя
способами:
1. полунепрерывным (камерным),
2. непрерывным (поточным).
Полунепрерывный способ сводится к камерному вызреванию,
складской дообработке и последующему гранулированию порошковидного
продукта.
Непрерывные способы отличаются отсутствием стадии складской
дообработки. К ним относятся камерно-поточный, бескамерные (с
применением барабанных и распылительных сушилок) и малоретурный (с
применением аппарата БГС) способы. В настоящее время используются
полунепрерывный и непрерывный малоретурный способы.
Производство двойного суперфосфата полунепрерывным камерным
способом.
Рис. 2. Схема производства суперфосфата непрерывным способом.
1-транспортер для апатитового концентрата; 2-бункер для апатитового
концентрата; 3-шнековый питатель; 4-ковшовый элеватор; 5, 9-шнеки; 6-обратный шнек
для избытка апатитового концентрата; 7-бункер весового дозатора; 8-весовой дозатор;
10-смеситель; 11-контрольные весы для проверки весового дозатора; 12-бункер
контрольных весов; 13-резервуар для серной кислоты; 14-центробежный кислотный
насос; 15-напорный бак для кислоты; 16-кислотный смеситель; 17-напорный бак для
воды; 18-газоотделитель для оксидов азота, выделяющихся при разбавлении башенной
серной кислоты; 19-концентратомер для кислоты; 20-щелевой расходомер кислоты; 21-
Изм. Лист № докум. Подпись Дата
ЮУПК.В.2502.2009.05.
Лист
40
суперфосфатная камера; 22-фрейзер; 23-транспортер для камерногосуперфосфата;
24-разбрасыватель суперфосфата на складе.
Технологическая схема производства двойного суперфосфата
камерным способом аналогична схеме производства простого
суперфосфата (рис. 2). Основным недостатком камерного способа
является выделение газообразных соединений фтора в атмосферу склада
при обработке суперфосфата.
При разложении апатитового концентрата фосфорной кислотой
образуется плотный и мажущийся продукт, выгрузка которого из супер
фосфатной камеры и его дообработка на складе затруднительны. Поэтому
для улучшения физических свойств суперфосфата в смеситель вводят
молотый известняк – 3-3,5% от массы апатита, при разложении которого
выделяется диоксид углерода, что придает суперфосфатной массе
пористость и рыхлость.
Для связывания фтора, содержащегося в фосфорной кислоте и
исходном фосфате, в смеситель может быть введен сульфат натрия в
количестве, обеспечивающем связывание всей
кремнефтористоводородной кислоты.
При работе на кислоте повышенной концентрации пульпа при
смещении быстро густеет, перемешивание ее с известняком затрудняется,
и камерный суперфосфат получается очень плотным. Суперфосфат
получается плохого качества (содержит много влаги и сильно мажется) и
при работе на фосфорной кислоте концентрацией ниже 51% Р
2
О
5
.
При смещении фосфорита (кингисеппского, Каратау) с фосфорной
кислотой, содержащей 50-52% Р
2
О
5
, образуется быстро загустеваюшая
пульпа. Подвижное состояние такой пульпы при стехиометрической норме
фосфорной кислоты сохраняется в зависимости от тонины помола
концентрата в пределах 0,5-2 мин. При работе на фосфорите тонкого
помола (остаток на сите 0,071 мм не более 20%) разложение его идет
быстрее, и пребывание суперфосфатного пирога в камере сокращается до
0,75-1 ч вместо 1,5 ч при работе на фосфорите грубого помола (остаток на
Изм. Лист № докум. Подпись Дата
ЮУПК.В.2502.2009.05.
Лист
40
сите 0,18 мм не более 20%). Понижение температуры двойного
суперфосфата при складском дозревании до 40-60°С ускоряет
доразложение апатита. При более высоких и более низких температурах
скорость доразложения замедляется.
Охлаждение суперфосфата до оптимальной температуры достигается
путем перелопачивания его на складе из одной суперфосфатной кучи в
другую при помощи мостовых грейферных кранов, ковшовых экскаваторов
или одновременно теми и другими средствами.
Производство гранулированного двойного суперфосфата
Рис. 3. Схема производства гранулированного суперфосфата.
1-грейферный кран; 2, 3, 9, 26, 27-бункеры; 4-дозирующий питатель; 5, 10-
ленточные питатели; 6, 19-грохоты; 7, 20-дробилки; 8, 22, 24, 25-ленточные
транспортеры; 11-гранулятор; 12-форсунки; 13-сушильный барабан; 14-топка; 15-
циклон сухой очистки; 16-скруббер; 17-вентилятор; 18-элеватор; 21, 23-шнеки; 28-
полуавтоматические весы; 29-зашивочная машина; 30-автопогрузчик
Схема получения двойного гранулированного суперфосфата
приведена на рис. 3.
Вылежавшийся двойной суперфосфат измельчают в замкнутом цикле
на молотковой дробилке, затем рассевают на вибрационном грохоте,
после чего нейтрализуют молотым известняком до 2-2,5% Р
2
О
5
(своб.).
Изм. Лист № докум. Подпись Дата
ЮУПК.В.2502.2009.05.
Лист
40
Затем нейтрализованный суперфосфат и ретур подают в гранулятор
(D=1,8-2,2 м, L=8-10 м).
В грануляторе смесь увлажняют (до 18-20% Н
2
О) и гранулируют в
течение 6-10мин. Барабан гранулятора вращается со скоростью, которая
обеспечивает однородность образующихся гранул (1 м/с).
Гранулы сушат до содержания влаги 3-4%. При более высоком
содержании влаги снижается прочность гранул и ухудшается рассев
продукта вследствие залипания сеток грохотов. Сушить до влажности 2% и
ниже нецелесообразно из-за повышения гигроскопичности продукта,
имеющего кислотность 1,5-2,5% Р
2
О
5
.
Отходящие газы очищают вначале от пыли в циклонах, а затем от
фтористых соединений в мокром скруббере и абсорбционной башне. При
улавливании фтористых соединений аппараты орошают в замкнутом
цикле через систему башня сборник – насос.
Загрязненные сточные воды, образующиеся в абсорбционных
системах, собирают в общий сборник и из него перекачивают на станцию
нейтрализации сточных вод, а оттуда в шламонакопитель – отстойник.
Нейтрализованные осветленные сточные воды после шламонакопителя
возвращают в производство.
При проведении процесса с замкнутым жидкостным циклом
скрубберную жидкость из циркуляционного сборника подают на питание
грануляторов (циркулирующая жидкость представляет собой
разбавленный раствор кремнефтористоводородной кислоты и
монокальцийфосфата, содержащий взвесь нерастворимых солей). Для
поддержания постоянного уровня в циркуляционный сборник непрерывно
подают воду от системы абсорбции.
Производство двойного суперфосфата по камерно-поточному
способу
Камерно-поточный метод отличается от камерного отсутствием
стадии вызревания продукта. В связи с этим для достижения высокой
Изм. Лист № докум. Подпись Дата
ЮУПК.В.2502.2009.05.
Лист
40
степени разложения фосфата в этом процессе применяют
легкоразложимые фосфориты тонкого помола.
Способ базируется на типовом, стандартном, освоенном и надежно
работающем оборудовании (суперфосфатные камеры, барабанные
грануляторы и др.). Процесс может быть бессточным, так как
производственные стоки могут быть использованы для увлажнения шихты
при ее гранулировании.
При сушке кислого гранулированного суперфосфата происходит
доразложение вторичного фосфата и одновременное снижение свободной
кислотности.
Технологическая схема производства двойного суперфосфата
камерно-поточным способом приведена на рис.4.
Рис. 4. Схема производства двойного гранулированного суперфосфата камерно-
поточным методом.
1-бак для фосфорной кислоты; 2-насос; 3-дозатор фосфоритной муки; 4-
расходомер кислоты; 5-смеситель; 6-суперфосфатная камера; 7-транспортеры; 8-
ворошитель; 9-элеватор; 10-барабанный гранулятор; 11-барабанная сушилка; 12-
вентиляторы; 13-топка; 14-грохот; 15-дробилка; 16-аммонизатор; 17-холодильник КС
Газообразный аммиак из аммонизатора улавливается в
абсорбционной системе разбавленной фосфорной кислотой.
На 1т Р
2
О
5
(усв.) гранулированного аммонизированного суперфосфата
расходуется 824-835 кг фосфорной кислоты (100 % Р
2
О
5
); 271-280 кг
фосконцентрата (100 % Р
2
О
5
); 35 кг аммиака (100% NН
3
).
Изм. Лист № докум. Подпись Дата
ЮУПК.В.2502.2009.05.
Лист
40
Производство двойного гранулированного суперфосфата
многоретурным способом.
В отличие от поточного метода в данном процессе исключается
операция сушки пульпы в распылительной сушилке; испарение всей
вносимой воды происходит в грануляторе и сушильном барабане.
Многократная циркуляция ретура и наслоение пульпы на его поверхность
позволяет получать плотные слоеные гранулы.
Технологическая схема производства двойного суперфосфата по
ретурному способу приведена на рис. 5.
Рис. 5. Схема производства гранулированного двойного суперфосфата
бескамерным способом с применением упаренной кислоты (39% Р
2
О
5
)
1-бункер для фосфата; 2-дозатор фосфата; 3-смеситель; 4-грануляторы; 5-топка;
6-сушильный барабан; 7-циклон; 8-скруббер; 9-бункер для ретура; 10-грохот
Недостатком ретурного способа является большая кратность ретура,
что влечет за собой непроизводительный рост габаритов оборудования,
необходимость применения мощных транспортных механизмов и
излишний расход энергии.
Разложение фосфатного сырья фосфорной кислотой сопровождается
обильным пенообразованием. Максимальное удаление образующегося
газа из пульпы обеспечивается интенсивным перемешиванием. Этот
Изм. Лист № докум. Подпись Дата
ЮУПК.В.2502.2009.05.
Лист
40
процесс сопровождается одновременным образованием насыщенных
растворов и кристаллизацией из них солей. Насыщение и кристаллизация
ускоряются в случае применения фосфорной кислоты, содержащей более
35% Р
2
О
5
.
При увеличении температуры разложения от 40 до 100°С
растворимость фосфатов кальция в фосфорнокислых растворах,
содержащих 40% Р
2
О
5
, возрастает примерно в 2 раза, а пересыщение
понижается примерно в З раза. Поэтому при разложения кингисеппского
флотоконцентрата 39% (по Р
2
О
5
) фосфорной кислотой поддерживают
температуру пульпы на уровне 105-110°С за счет подачи острого пара.
При температуре ниже примерно 90°С пульпа, приготовленная на 39%
кислоте, теряет текучесть, приобретает пастообразную консистенцию, не
поддается перекачке насосами, забивает течки, лотки и трубопроводы.
Снижение нормы кислоты ниже 770 кг (100% Р
2
О
5
) на 1 т фосфата в
случае применения 39% кислоты приводит к образованию быстро
загустевающей пульпы. При этом степень разложения вторичного
фосфата в пульпе при рабочих температурах будет около 40%.
Увеличение нормы кислоты более 850 кг ведет к возрастанию свободной
кислотности в пульпе, шихте, что осложняет процессы сушки, рассева и
дробления.
Применение фосфорной кислоты концентрацией ниже 39% Р
2
О
5
при
постоянной ее норме приводит к получению пульпы с повышенным
содержанием влаги, что, в свою очередь, приводит к увеличению расхода
ретура. Контроль нормы фосфорной кислоты в процессе разложения
фосфатного сырья ведут по содержанию воднорастворимой и свободной
Р
2
О
5
в пульпе.
Производство двойного суперфосфата поточным способом с
применением распылительной сушилки
К характерным особенностям поточного способа получения двойного
суперфосфата относятся:
Изм. Лист № докум. Подпись Дата
ЮУПК.В.2502.2009.05.
Лист
40
непрерывность производства,
возможность проведения процесса без складской дообработки
промежуточных продуктов, что позволяет исключить загрязнение
атмосферы фтором,
исключение необходимости упарки экстракционной фосфорной
кислоты,
возможность улавливания фтористых соединений в абсорбционной
аппаратуре, что сводит до минимума их выбросы в атмосферу,
проведение поверхностной нейтрализации продукта мелом, что
позволяет получать готовый продукт с хорошими физико-химическими
свойствами и достаточно высоким отношением водорастворимой
Р
2
О
5
=к усвояемой (не ниже 90%),
возможность использования фосфоритов различных месторождений
(на второй фазе процесса).
В качестве исходного сырья для получения двойного суперфосфата
используется неупаренная экстракционная фосфорная кислота из
апатитового концентрата (29-32% Р
2
О
5
) и – во второй фазе – фосфориты,
содержащие не ниже 28% Р
2
О
5
=и 3,5-4% полуторных окислов. При этом
двойной суперфосфат содержит 42-50% Р
2
О
5
=в усвояемой форме, 5%
свободной Р
2
О
5
, не более 3% влаги. При использовании фосфатного
сырья с большим содержанием полуторных окислов (5-6%) отношение
Р
2
О
5
=водной к усвояемой снижается до 80-85%.
Технологическая схема производства двойного суперфосфата
приведена на рис. 6. Разложение фосфорита неупаренной фосфорной
кислотой производят в двух последовательно установленных реакторах.
При этом норма фосфорной кислоты равна 85-90 частей Р
2
О
5
=на 100
частей фосфорита, которая непрерывно поступает в первый реактор из
отделения экстракции через ковшевой дозатор 4. При этом температура в
реакторе поддерживается в пределах 80°С, продолжительность
Изм. Лист № докум. Подпись Дата
ЮУПК.В.2502.2009.05.
Лист
40
разложения составляет не более 60 мин, степень разложения фосфорита
достигает 50-60%.
Пульпа из первого реактора поступает во второй, откуда примерно в
равной пропорции она подается на сушку и гранулирование. Из второго
реактора пульпа насосом 5 подается на центробежный диск 6
распылительной сушилки 7. Процесс сушки пульпы осуществляется во
взвешенном состоянии топочными газами, которые поступают в объем
камеры из топки через газораспределительное устройство 8. В
распылительной сушилке одновременно протекают процессы сушки и
дальнейшего разложения фосфорита до 80-90%. В результате чего
получается мелкодисперсный продукт с содержанием влаги не более 3%,
который осаждается на верхнее днище 9 и далее скребками 10
выгружается в шнек 11 под сушилкой, откуда элеватором 12 через
промежуточный бункер подается в двухвальный горизонтальный
смеситель 13 на грануляцию.
Производительность распылительной сушилки составляет 10-12 т
пульпы в 1 ч. Температура топочных газов на входе в распылительную
Изм. Лист № докум. Подпись Дата
ЮУПК.В.2502.2009.05.
Лист
40
сушилку поддерживается 550°С, на выходе 120-130°С. Кроме того,
сушильная камера оборудована газораспределительным устройством,
двумя днищами для сбора сухого продукта, механическими
вращающимися скребками для удаления мелкого сухого продукта и
контрольно-измерительными приборами для поддержания стабильного
режима. Отходящие газы из распылительной сушилки отсасываются
вентилятором на очистку. Гранулирование продукта проводится в
горизонтальном двухвальном смесителе, куда непрерывно поступают
мелкодисперсный продукт (-1 мм) из распылительной сушилки, мелкая
фракция после отсева на грохотах и пульпа из второго реактора. Из
смесителя частично сгранулированная масса через течку поступает в
сушильный барабан 14, откуда высушенный материал элеватором 15
подается на грохот 16 для рассева. Сушка гранул производится при
температуре газов на входе в сушильный барабан порядка 550°С, на
выходе 120-130 °С. После сушки отходящие газы направляются на очистку
от пыли и фтористых соединений. Температура продукта на выходе из
сушильного барабана 100-105
o
С, содержание влаги в нем до 3%.
На грохотах продукт рассевается на фракции. Фракция +1-3,2 мм
направляется на охлаждение, +3,2 мм – на измельчение в дробилки 17 и
вновь возвращается на повторный рассев, -1 мм поступает в двухвальный
смеситель для смешения с пульпой. После рассева товарная фракция 1-
3,2 мм поступает на охлаждение в холодильник кипящего слоя (КС) 18, где
температура продукта снижается до 40°С. Далее охлажденный продукт
нейтрализуют с поверхности мелом в количестве 5% от веса продукта.
Этот процесс осуществляют в барабане-нейтрализаторе 19.
Нейтрализованный продукт, содержащий 42-46% Р
2
О
5
=в усвояемой форме,
не более 5% Р
2
О
5
=свободной, менее 3% влаги, при отношении Р
2
О
5
=водной
к усвояемой 0,9 и более транспортером подают в бункер на склад для
расфасовки и упаковки.