24. Концентрированные и сложные фосфорные удобрения. Производство двойного суперфосфата.
Наличие в суперфосфате большого количества гипса и сравнительно небольшого количества Р2О5 делают его невыгодным при дальних перевозках. Более эффективны концентрированные фосфорные удобрения, содержащие 30% и более РзОб. Для их производства необходима фосфорная кислота. Ее получают экстракционным (сернокислотным разложением природных фосфатов) или термическим способом (восстановлением фосфатов до фосфора с последующим его сжиганием и растворением оксида фосфора (V) в воде).
Двойной суперфосфат (название указывает на двукратную обработку фосфата) получают взаимодействием мелкоразмолотoгo фосфата с 62—70-процентной фосфорной кислотой согласно уравнению (2) в рассмотренной ранее камере. Вследствие отсутствия в нем гипса и воды он содержит (после нейтрализации фосфорной кислоты и гранулирования) 42—55% ?2Об. Более экономичен бескамерный способ, при котором можно применять и 40-процентную фосфорную кислоту, а также фосфоритную муку вместо апатита (рис. 34). Из весового дозатора ) (см. стр. 84) мука поступает вместе с кислотой в смеситель 3, а из него часть пульпы стекает в распылительную сушилку 5, обогреваемую продуктами горения из топки 4 с температурой до 700 °С. Здесь быстро протекает реакция (2) и сухой продукт поднимается ковшовым элеватором 7 и вводится вместе с остальной частью пульпы в смеситель-гранулятор 8. Гранулы направляются в барабанную сушилку 10, где реакция заканчивается и происходит высушивание гранул. Производительность установки до 500 т/сут. а/
Частичной нейтрализацией газообразным аммиаком фосфорной кислоты получают аммофос NH4H2PO4 с примесью (NH4)2HPO4 Пульпу направляют в распылительную сушилку, а затем гранулируют и высушивают как двойной суперфосфат. Производительность до 750 т/сут. Аммофос — сложное удобрение и содержит 47—53% Р2О5 и 11 —12% N. Из кислоты можно получить удобрение с общим содержанием питательных элементов 70—80%.
Из термической фосфорной кислоты частичной ее нейтрализацией известковым молоком или мелкоразмолотым известняком осаждают гидрофосфат кальция в виде дигидрата:
Н3РО4 + Са (ОН)2 = СаНРО4 • 2Н2О, Н3РО4 + СаСОз + Н2О = СаНРО4 • 2Н2О + СО2
Пульпу смешивают с готовым продуктом и высушивают. Полученный кормовой преципитат содержит 50—55% РаО5 и применяется в качестве подкормки скоту и птице.
Обесфторенный фосфат образуется при нагревании апатитового концентрата (смоченного водой и с добавлением 2% песка) во вращающейся печи топочными газами до 1450—1550 °С. При этом фторапатит взаимодействует с водяным паром и превращается в гидроксилапатит:
ЗСа3 (РО4)2 -CaF2 + 2Н2О = ЗСа3 (РО4)2 • Са (ОН), + 2HF,
который вступает в реакцию с оксидом кремния и образует силикофосфат:
m [3Ca3 (РО4)2 • СаО] • nSiO2
Он дешев, содержит 26—41% Р2О5 и применяется в первую очередь как кормовой продукт, а также как удобрение, пригодное для всех почв.
Разложение фосфатов азотной кислотой вместо серной имеет большие преимущества, так как вместо сульфата кальция одновременно получается азотное удобрение в виде селитры. Для разложения фосфат смешивают со слабой азотной кислотой, после чего пульпа при 40—50 °С протекает через несколько аппаратов. При этом происходит реакция:
ЗСа3 (РО4)2 • CaF2 + 20HNO3 = 10 Са (NO3)2 + 6H3PO4 + 2HF
(с целью увеличения соотношения между фосфорной кислотой и нитратом кальция азотную кислоту частично заменяют серной или вводят дополнительно фосфорную кислоту). Для образования дигидрофосфата аммония раствор насыщают аммиаком и добавляют в него хлорид калия:
(NH4)2 НРО4 + Са (NO3)2 = СаНРО4 + 2NH4NO3,
КС1 + NH4N03 = KN03 + NH4C1,
после этого пульпу высушивают и одновременно гранулируют в барабане. Таким путем получают полное удобрение — нитрополифосфорной фоску (название получается от соединения слогов в словах: нитрогениум, фосфор и калий), состоящую в основном из дигидрофосфата аммония, нитрата аммония, хлорида аммония, гидрофосфата кальция, нитрата калия и содержащую по 12—16% N, P2О5 и К2O. Вырабатывается также нитрофос без добавления хлорида калия.
Другое сложно-смешанное полное удобрение — нитроаммофоску (по 17% N, Р2О5 и К2О) получают проще — нейтрализацией аммиаком смеси фосфорной и слабой азотной кислоты и выпариванием раствора, как в производстве аммиачной селитры; после добавления хлорида калия плав гранулируют в башне или в барабанном грануляторе. В составе этого удобрения в отличие от нитрофоски отсутствует гидрофосфат кальция.