Аппарат 2
На рис. 31показан четырехкамерный вертикальный смеситель, применяемый в производстве суперфосфата.
Корпус смесителя футерован кислотоупорным кирпичом и диабазовыми плитками. В первых трех камерах лопастные мешалки 2вращаются с окружной скоростью7 - 9 м/сек, в последней камере со скоростью около5 м/сек. Количество пульпы в смесителе регулируют шибером4.
Кольцевая суперфосфатная камера непрерывного действия (рис.32)представляет собой вертикальный железобетонный цилиндр со стальным кожухом, футерованным диабазовыми плитками. Цилиндр медленно (один оборотза 1,5—2,5 ч) вращается на роликах вокруг неподвижной центральной трубы5, проходящей через сальниковое уплотнение в днище цилиндра. Железобетонная крышка9камеры неподвижна, к ней подвешен вертикальный щит4, разделяющий зоны загрузки и выгрузки. Для вырезки готового суперфосфата служит фрезер7, вращающийся со скоростью8—10 об/минв направлении, противоположном направлению вращения цилиндра Суперфосфатная пульпа из смесителя непрерывно поступает в камеру, постепенно затвердевает по мере вращения цилиндра и подходит к фрезеру7уже готовой для вырезки. Срезанный ножами6суперфосфат попадает в центральную разгрузочную трубу5через щель и ссыпается на транспортер3. В зависимости от скорости вращения цилиндра производительность камеры составляет40— 50 т/чсуперфосфата.
При непрерывном способе производства суперфосфата улучшаются условия разложения фосфата и повышается экономичность процесса, так как требуются меньшие затраты труда и снижаются капиталовложения. Кроме того, облегчается возможность автоматического регулирования концентрации серной кислоты и дозировки обоих реагентов, значительно улучшаются условия труда.
Нейтрализация суперфосфата
Суперфосфат после складской дообработки содержит до 5% Р2О5в виде свободной фосфорной кислоты, присутствие которой увеличивает гигроскопичность продукта. При внесении кислого суперфосфата в почву вместе с семенами их всхожесть уменьшается. Кроме того, затрудняется внесение такого продукта с помощью механических туковых сеялок. Вследствие высокой кислотности суперфосфата разрушается бумажная тара и усиливается коррозия туковых сеялок. Для уменьшения кислотности суперфосфат обрабатывают твердыми нейтрализующими добавками. Нейтрализация совмещается с гранулированием суперфосфата. В качестве добавок применяют костяную или фосфоритную муку, известь, мел, известняк, доломит, серпентиниты, Обесфторенный фосфаты. Наиболее целесообразно вводить фосфорсодержащие добавки, несколько обогащающие продукт (при внесении костяной муки или фосфорита снижение содержания свободнойР2О5 на 1 % эквивалентно приросту количества усвояемойР2О5в среднем на 0,4%).
При нейтрализации свободной фосфорной кислоты добавками, содержащими кальций, образуется монокальцийфосфат:
При этом увеличивается количество твердой фазы в суперфосфате и улучшаются его физические свойства.
Свободную кислотность суперфосфата нейтрализуют также аммиаком (аммонизации), что значительно улучшает качество продукта. Аммонизированный суперфосфат представляет собой сухой, совершенно не гигроскопичный порошок, содержащий 2—3% азота. Отношение Р2О5 :Nв таком удобрении очень велико, в азотно-фосфорных удобрениях содержаниеР2О5должно быть в пределах 4—1 кг/кг азота. Поэтому аммонизированный суперфосфат обычно смешивают с азотными удобрениями. Возможно также производство комплексных удобрений путем аммонизации простого суперфосфата с добавлением фосфорной и серной кислот и азотных и калийных удобрений.
При аммонизации суперфосфата протекают следующие химические реакции:
Вследствие выделения тепла нейтрализации температура продукта повышается примерно до 80° С, благодаря чему суперфосфат подсушивается (влажность 2,5%). При стехиометрическом расходе аммиака (согласно приведенному уравнению 0,24 кгNН3на 1 кгР2О5 свободной) содержание водорастворимой формыР2О5 в суперфосфате не снижается. При более глубокой аммонизации введение 0,48 кгNН3на 1 кг свободной Р2О5) образуется диаммонийфосфат:
В присутствии СаSО4возможно полное превращение фосфатов аммония и кальция в цитратнорастворимый дикальцийфосфат и сульфат аммония:
В присутствии солей магния аналогично образуется димагнийфосфат. Такая глубокая аммонизация приводит к ретроградации водорастворимой формы Р2О5, но содержание усвояемойР2О5 при этом уменьшается незначительно. При дальнейшем увеличений расхода аммиака на1 кгР2О5образуется неусвояемый трикальцийфосфат.
При охлаждении до 25° Саммонизированного суперфосфата (из фосфоритов Каратау) кристаллизуются монокальцийфосфат и мономагнийфосфат, вследствие чего суперфосфат схватывается. Чтобы уменьшить слеживаемости аммонизированного продукта, необходимо ускорить процессы кристаллизации путем его сушки (до влажности 4%) и охлаждения посредством распыления и перелопачивания.
Суперфосфат аммонизируют во вращающемся барабане газообразным аммиаком, непрерывно подаваемым под слой продукта. При расходе аммиака около 2%.от количества суперфосфата степень поглощенияNН3составляет97—99%.Крупные комки суперфосфата отделяют на сите и измельчают.