Способ переработки фосфорита Каратау с утилизацией отхода фосфорного производства котрельной пыли

(51) 05 11/04 (2006.01) 05 11/08 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ отходом фосфорного производства - котрельной пылью, взятой в количестве до 40 от общей массы фосфатного сырья, разложение фосфатного сырья ведут в присутствии оборотного раствора фосфорной кислоты, дополнительно содержащего нитрат аммония, при этом содержание Р 2 О 5, нитрата аммония и К 2 О в растворе регулируют в зависимости от заданного содержания азота, Р 2 О 5 и К 2 О в готовом продукте, фильтруют часть образовавшейся экстракционной нитратнофосфорно-калийной пульпы на зоне первого фильтрата вакуум-фильтра, получая продукционный экстракционный нитратно-фосфорно-калийный раствор, который обрабатывают котрельной пылью,упаривают и затем нейтрализуют аммиаком с получением продукта нейтрализациинитроаммофоски, а оставшуюся часть экстракционной нитратно-фосфорно-калийной пульпы сульфатизируют серной кислотой до содержания 3 в жидкой фазе 3,5-6 мас.и подают на первую промывную зону вакуум-фильтра, фильтруют с получением оборотного нитратно-фосфорнокалийного раствора, который направляют на стадию разложения фосфатного сырья.(76) Лисица Владимир Ильич , Алдашов Бактияр Абилкаирович(56) Копылев Б.А. Технология экстракционной фосфорной кислоты. Л., Химия, 1981, с. 28-30,67,106-110(54) СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ФОСФОРИТА КАРАТАУ С УТИЛИЗАЦИЕЙ ОТХОДА ФОСФОРНОГО ПРОИЗВОДСТВА КОТРЕЛЬНОЙ ПЫЛИ(57) Изобретение относится к производству минеральных удобрений и может быть применено в производстве фосфатов аммония. Разработанный способ позволяет эффективно перерабатывать смесь фосфорита Каратау и фосфоркалийсодержащий отход фосфорного производства котрельную пыль в концентрированное сложное удобрение нитроаммофоску. Способ отличается тем, что в качестве фосфатного сырья используют смесь фосфорита Каратау с предварительно активированным путем магнитнохимической и механической активаций 16814 Изобретение относится к производству минеральных удобрений и может быть применено в производстве фосфатов аммония (аммофоса и др.),(например, на ТФ ТОО Казфосфат Минудобрения или на химзаводе г. Актау). При электротермической переработке фосфорита Каратау с получением желтого фосфора образуется значительное количество фосфорсодержащих отходов. Одним из них является котрельная пыль(пыль с электрофильтров), которой в настоящее время в отвалах фосфорных предприятий накопилось более 850 тыс. т (АО Фосфор г. Шымкент - 375 тыс. т, ОАО Химпром г. Тараз 230 тыс. т, АО Нодфос г. Тараз - 250 тыс. т). Количество котрельной пыли продолжает накапливаться. Отвалы этого отхода занимают большие площади земли, чем наносится значительный ущерб государству. Котрельная пыль является мощным источником загрязнения воздушного бассейна и потенциальной угрозой загрязнения грунтовых вод. Отрицательное влияние ее на окружающую среду ухудшает экологическую обстановку не только в г.г. Таразе и Шымкенте, но и всего Южного региона Республики Казахстан. Содержания Р 2 О 5 и К 2 О в котрельной пыли высокие Р 2 О 5 - 34,9 К 2 О - 7,72 - 2,3 - 1,423 - 4,62 - 30,- 11,5- 5,7- 2,4(данные АНКазССР. Химия и технология удобрений,алюмосиликатов и неорганических сорбентов. Алма-Ата, 1975, с. 58). Однако ввиду низкой технологичности содержаниепо отношению к содержанию Р 2 О 5-/25100 более 15 , в то время как в фосфатном сырье,пригодном для кислотной переработки, это отношение должно быть не более 8-10(Позин М.Е., Копылев Б.А., Белов Б.И., Ершов В.А. Переработка фосфоритов Каратау г. Ленинград Химия, 1975, с. 98-99). Утилизировать этот отход при получении экстракционной фосфорной кислоты по существующему способу химической переработки фосфорита Каратау нет возможности. Одной из причин, препятствующих утилизации котрельной пыли, является наличие в ней токсичных примесей элементарного фосфора и фосфидов (,2 Р и др.). Поэтому не используется этот отход и в других производствах. Но вопрос утилизации котрельной пыли привлекателен не только тем, что в ней содержится фосфор, но и тем, что имеется значительное количество калия. А как известно, в Республике Казахстан калийсодержащие удобрения не выпускаются. Из вышеизложенного следует, что утилизация котрельной пыли имеет большое народнохозяйственное значение для Республики Казахстан, как в экономическом, так и в социальном и экологическом аспектах. В настоящее время по существующему способу химической переработки фосфорное сырье Каратау перерабатывают в сложное азотно-фосфорное удобрение - аммофос. 2 Этот способ (аналог данного изобретения) состоит из следующих стадий (Копылев Б.А. Технология экстракционной фосфорной кислоты. Ленинград Химия, 1981, с. 28-30, с. 67, с. 106-110 Кармышев В.Ф. Химическая переработка фосфоритов. М. Химия, 1983, с. 102-108 Дохолова А.Н., Кармышев В.Ф., Сидорина А.В. Производство и применение фосфатов аммония. М. Химия, 1986,с. 126-143) 1. Разложение фосфорита серной кислотой в присутствии оборотной фосфорной кислоты с получением экстракционной фосфорной пульпы(ЭФП). Основные реакции на этой стадии 5(РО 4)3 Н 3 РО 45 Са(Н 2 РО 4)2(-7)Н 3 РО 4 Са(Н 2 РО 4)224 Н 3 РО 442 Н 2 О(2)Н 3 РО 4 2324(24)224432 2324(24)224432 2. Фильтрация экстракционной фосфорной пульпы (ЭФП) с получением(ЭФК),содержащая фосфаты примесей фосфорита, которую подают на нейтрализацию аммиаком остальные фильтраты - оборотная фосфорная кислота, тоже содержащая фосфаты примесей фосфорита, которую подают на разложение фосфатного.- твердая фаза (отход)-фосфогипс с примесью Р 2 О 5 (1,6-1,8 ), который системой гидроудаления сбрасывают в отвал. 3. Нейтрализация продукционной экстракционной фосфорной кислоты(ЭФК) аммиаком при рН 4,5-5,0 с получением аммофосной пульпы Н 3 РО 4342 РО 4 (моноаммонийфосфат). 4. Грануляция - сушка аммофосной пульпы в аппарате БГС (барабанный гранулятор - сушилка). После классификации фракция 1-4 мм, как продукт аммофос, направляется на склад, а остальные фракции, как ретур, в аппарате БГС. Осуществляется этот способ по следующей схеме (фиг. 1) Фосфорит подают в бак 1 (поз. 1) первого двухбакового экстрактора (рабочая емкость 900 м 3),куда поступает серная и оборотная фосфорная кислоты. Технологический режим- 90-95 С, ЖТ (2-3)1 Содержание в жидкой фазе пульпы 3,1,8-2,5, Р 2 О 5,- 18-20. После бака 1 пульпа по перетоку поступает в бак 2 (поз. 2). Из бака 2 она перекачивается во второй двухбаковый экстрактор (рабочая емкость 900 м 3) - баки 3 (поз. 3) и 4 (поз. 4). В баках 2, 3 и 4 идет доразложение фосфорита, гидратация 41/22 в 42 Н 2 О,кристаллизация дигидрата сульфата кальция 42 Н 2 О и дозревание его кристаллов. 16814 После бака 4 (поз. 4) экстракционная фосфорная пульпа подается на карусельный вакуум- жидкая фаза 1-й фильтрат -продукционная экстракционная фосфорная кислота (ЭФК) и остальные фильтраты - оборотная фосфорная кислота, которая направляется в бак 1(поз. 1) на разложение фосфорита- твердая фаза - фосфогипс (отход), который системой гидроудаления направляют в накопители. Продукционная экстракционная фосфорная кислота после карусельного вакуум-фильтра КВФ 100 (поз. 5) подается на нейтрализацию ее аммиаком в отделение нейтрализации (поз. 6) при температуре 110-120 С и при рН - 4,5-5,0. Образовавшаяся аммофосная пульпа упаривается в выпарных аппаратах в отделении упаривания(поз. 9) фракция - 1-4 мм, как продукт аммофос,направляется на склад, а остальные фракции, как ретур, возвращаются в аппарат БГС. Готовый гранулированный аммофос содержит сумму действующих веществ 54(44 Р 2 О 5 и 10), который соответствует требованиям ГОСТа 18918-85 марка Б. Содержание фтора в таком аммофосе 3-4(Дохолова А.Н., Кармышев В.Ф., Сидорина А.В. Производство и применение фосфатов аммония. М. Химия. 1986, с. 143). Недостатки существующего способа химической переработки фосфорита Каратау 1. Ввиду и так низкого коэффициента извлечения Р 2 О 5 из фосфорита в продукт - 78-82(Монография НПО Минудобрения НИУИФ им. проф. Я.В. Самойлова Технико-экономический анализ производства серной кислоты,фосфорсодержащих удобрений и кормовых фосфатов, М. 1992, с. 32, табл.3),существенных затруднений в технологии при химической переработке фосфорита из-за наличия в нем вредных примесей, особенно , этот способ не позволяет утилизировать фосфорсодержащие отходы фосфорного производства (котрельная пыль,рудная фосфоритная мелочь и др.), так как содержаниев них еще больше. Отрицательное влияниепри химической переработке фосфорита по существующему способу выражается в следующем- снижении растворимости Са(Н 2 РО 4) и всех форм сульфатов кальция (41/2 Н 2 О, 4 2,42 Н 2 О). Поэтому кристаллизация их начинается уже в ранней стадии разложения фосфорита фосфорной и серной кислотами с отложениями на поверхности растворяющихся зерен фосфорита непроницаемых для кислот пленок из мелких кристаллов Са(Н 2 РО 4) и всех форм 4, что резко снижает скорость разложения фосфорита. Из-за образования мелких кристаллов сульфата кальция при ранней кристаллизации его (на стадии разложения сырья) резко ухудшается процесс фильтрации экстракционной фосфорной кислоты- снижении скорости гидратации 41/2 Н 2 О в 422 снижении реакционной активности экстракционной фосфорной кислоты из-за нейтрализации ее солями, что в свою очередь приводит к низкому извлечению Р 2 О 5 и значительно ухудшает процесс фильтрации- снижении содержания Р 2 О 5 в аммофосе ввиду присутствия солей магния, а также солей других примесей- повышении вязкости фосфорной кислоты ввиду наличия в ней солей магния, что значительно ухудшает процесс фильтрации и не дает возможности упарить ее до высокой концентрации. Все это является аргументированным доказательством особой вредностипри химической переработке фосфорита Каратау по существующему способу и объясняет причину невозможности утилизации отхода фосфорного производства -котрельной пыли. 2. Этим способом фосфорит Каратау перерабатывают в азотно-фосфорное с высокой растворимостью сложное удобрение аммофос марки Б с содержанием 44 Р 2 О 5 и 10(Дохолова А.Н.,Кормышов В.Ф., Сидорина Л.В. Производство и применение фосфатов аммония. М. Химия, 1986, с. 126) Он характеризуется неблагоприятным соотношением питательных компонентов 2 14,4. Общеизвестно, что высокорастворимые минеральные удобрения, содержащие , 25 и К 2 О в сбалансированном(уравновешенном) соотношении,являются эффективней,чем удобрения,содержащие эти элементы в несбалансированном соотношении. При применении высокорастворимых удобрений, содержащих в несбалансированном соотношении , 25 и К 2 О скорость вымывания этих элементов из почвенного слоя осадками в 3-4 раза больше, чем при применении удобрений,содержащих , 25 и К 2 О в сбалансированном соотношении. Поэтому степень использования питательных веществ растениями при применении этих удобрений, каким является и аммофос, низкая и составляет всего лишь 50-70 . Технико-экономические показатели производства аммофоса существующим способом из магнийсодержащего сырья - фосфорита Каратау намного ниже, чем производство аммофоса из не содержащего магний апатита Поэтому удобрение аммофос из фосфорита Каратау дорогое и является недоступным сельхозтоваропроизводителям. Низкая конкурентоспособность аммофоса из фосфорита Каратау и на внешнем рынке, так как на рынке имеется более качественный аммофос из апатита (52 Р 2 О 5 и 12) и по меньшей цене. 3. Ввиду наличия солей магния в жидкой фазе экстракционной фосфорной пульпы вязкость ее большая, что значительно снижает интенсивность процесса фильтрации,а полученную экстракционную фосфорную кислоту невозможно упарить до высокой концентрации. 3 16814 4. Химическая переработка фосфорита Каратау этим способом влечет за собой отрицательное влияние на экологию, как при получении аммофоса(высокое содержание Р 2 О 5 - 1,6-1,8 и более в отходе - фосфогипсе), так и при применении этого удобрения (из-за большого вымывания питательных для растений элементов загрязняются водоемы,реки). Задачей изобретения является разработка способа переработки фосфорита Каратау с утилизацией отхода фосфорного производства котрельной пыли, позволяющего впервые получить более эффективное и конкурентоспособное, чем аммофос, концентрированное сложное азотнофосфорно-калийное удобрение - нитроаммофоску. Поставленная задача решается в способе переработки фосфорита Каратау, включающем разложение фосфорита серной кислотой в присутствии оборотного раствора фосфорной кислоты с образованием экстракционной пульпы,фильтрацией последней, нейтрализацию фильтрата аммиаком,грануляцию-сушку продукта нейтрализации и его классификацию,отличающемся тем, что в качестве фосфатного сырья используют смесь фосфорита Каратау с предварительно активированным путем магнитнохимической и механической активаций отходом фосфорного производства - котрельной пылью, взятой в количестве до 40 от общей массы фосфатного сырья, разложение фосфатного сырья ведут в присутствии оборотного раствора фосфорной кислоты, дополнительно содержащего нитрат аммония, при этом содержание Р 2 О 5, нитрата аммония и К 2 О в растворе регулируют в зависимости от заданного содержания азота, Р 2 О 5 и К 2 О в готовом продукте, фильтруют часть образовавшейся экстракционной нитратнофосфорно-калийной пульпы на зоне первого фильтрата вакуум-фильтра, получая продукционный экстракционный нитратно-фосфорно-калийный раствор, который обрабатывают котрельной пылью,упаривают и затем нейтрализуют аммиаком с получением продукта нейтрализации нитроаммофоски,а оставшуюся часть экстракционной нитратно-фосфорно-калийной пульпы сульфатизируют серной кислотой до содержания 3 в жидкой фазе 3,5-6 мас.и подают на первую промывную зону вакуумфильтра, фильтруют с получением оборотного нитратно-фосфорно-калийного раствора, который направляют на стадию разложения фосфатного сырья. Разработанный способ химической переработки фосфорита Каратау с утилизацией отхода фосфорного производства - котрельной пыли заключается в следующем. Согласно предлагаемому способу проводят магнитнохимическую и механическую активизацию котрельной пыли(оборотной) водой из цикла гидроудаления фосфогипса, сушка и размол до тонкого помола). Котрельная пыль завозится из отвалов на склад сушильно-размольного отделения(крытую с шиферными стенами площадку). Магнитнохимическая активация заключается в обработке котрельной пыли омагниченной осветленной(оборотной) водой из цикла гидроудаления фосфогипса (содержание Н 3 РО 4 - до 3-4-24 - до 0,523 - 0,023 - до 0,02 в виде 26, 26, 26, и др. - до 0,2-0,4- лабораторные данные) в количестве до 500 кг на 1 т натуры котрельной пыли. Магнитная обработка осветленной воды производится путем установки электромагнита постоянного тока или постоянного магнита с напряжением магнитного поля Н 1000-2500 Э (80200 кА/м) на линии подачи ее в сушильное отделение. В водно-дисперсной суспензии молекулы омагниченной воды и ее ионы Н и ОНстановятся более подвижными, то есть вода становится более активной. Более подвижными(более активными) становятся и молекулы солей,кислот и твердых частиц, присутствующих в воде. В омагниченной воде повышается растворимость в ней солей. Согласно последних исследований(НИИТЭХИМ. Химическая промышленность. Серия. Фосфорная промышленность. Научнотехнический реферативный сборник. М. 1979,выпуск 4, с. 11-15) фазовый состав котрельной пыли следующий 16814 Составные части пыли Водорастворимая Так как активность ионов фосфорной и кремнефтористоводородной кислот, солей и самой воды после магнитной обработки повышается, то они начнут взаимодействовать с соединениями,входящими в состав котрельной пыли, сразу же после смещения ее с оборотной водой. Наличие большого количества химических соединений приведет к многообразию реакций,например К 2 Са(РО 3)4 Н 3 РО 4 Н 2 О 2 КН 2 РО 4 Са(Н 2 РО 4)2 СаР 2 О 72 Н 3 РО 4 Н 2 О 2 Са(Н 2 РО 4)2 Са 3(РО 4)24 Н 3 РО 43 Са(Н 2 РО 4)2 1262342146 244342(24)24 23262228266252 Скорость протекания этих реакций увеличивается при сушке котрельной пыли, частьи 4 выделяется в газовую фазу. Механическая активизация котрельной пыли заключается в размоле ее после сушки до тонкого помола. Она приводит к увеличению удельной поверхности, нарушению координационных связей в кристаллической структуре соединений, входящих в состав котрельной пыли, что повышает их растворимость. Таким образом. магнитнохимическая и механическая активация котрельной пыли повышают реакционную способность ее, то есть увеличивают растворимость составляющих ее соединений. Это дает возможность повысить реакционную способность(увеличение растворимости) соединений, входящих в состав котрельной пыли,повысить содержание Р 2 О 5 в котрельной пыли после магнитнохимической и механической активации за счет утилизации Р 2 О 5 осветленной воды из цикла гидроудаления фосфогипса и выделить в газовую фазуи 4. Разложение смеси фосфорита Каратау и отхода фосфорного производства котрельной пыли ведут серной кислотой в присутствии оборотного нитратно-фосфорно-калийного раствора (раствора нитрата аммония и сернокислого калия в фосфорной кислоте). Нитрат аммония 43 в растворах системы активизирует Р 2 О 5 4-43-Н 3 РО 4-Н 2 О фосфорита, то есть повышает его растворимость,что улучшает разложение его кислотами (Кармышев В.Ф. Химическая переработка фосфоритов. М. Химия, 1983, с. 52-53) увеличивает растворимость при 60-90 С дигидрата 422 О и полугидрата 40,5 Н 2 О в фосфорной кислоте, содержащей нитрат аммония 43 (Копылев Б.А. Технология экстракционной фосфорной кислоты. Ленинград Химия, 1981, с. 52). Поэтому при разложении фосфорита серной кислотой в присутствии нитратно-фосфорного раствора значительно уменьшается экранирование зерен фосфорита плотными непроницаемыми сульфатными (422 или 40,5 Н 2 О) пленками. При увеличенной растворимости гипса 422 кристаллы его образуются больших размеров,что интенсифицирует процесс фильтрации нитратно-фосфорной пульпы. Кроме того, 43 является ингибитором вязкости фосфорной кислоты, то есть уменьшает вязкость нитратно-фосфорного раствора,что также интенсифицирует процесс фильтрации пульпы. Специфические свойства 43 в растворах системы 4-43-Н 3 РО 4-Н 2 О позволяют в значительной мере нейтрализовать отрицательное влияниена технические процессы химической 5- повысить скорость и степень разложения фосфатного сырья (смеси фосфорита Каратау и отхода котрельной пыли)- увеличить коэффициент извлечения Р 2 О 5 из фосфатного сырья в продукт увеличить скорость фильтрации экстракционной пульпы- до 40 от всего используемого фосфатного сырья утилизировать отход - котрельную пыль- получить более эффективное, чем аммофос,концентрированное сложное удобрение нитроаммофоску. Дополнительным преимуществом изобретения является применение иона -3 нитрата аммония для окисления токсичных примесей,присутствующих в котрельной пыли элементарного фосфора и фосфидов. Отходы котрельной пыли, скопившиеся в отвалах АО Надфос, под воздействием природных явлений в атмосфере воздуха за долгие годы хранения претерпели изменения в химическом составе. Так, например, верхний слой практически не содержит элементарного фосфора. Но нижние слои котрельной пыли содержат токсические примеси элементарный фосфор и фосфиды. При погрузке котрельной пыли они могут попадать с ней на переработку. Разработанный способ решает проблему окисления фосфора и фосфидов при переработке котрельной пыли в экстракторах (в течение 5-6 часов) фосфор и фосфиды окисляются ионами О-3,имеющимися в жидкой фазе экстракционной пульпы. Например 2-3-342 12-3142 же окисляется кислородом воздуха. Подача фосфорного сырья осуществляется камерными насосами под слой пульпы в виде пылевоздушной смеси и поэтому в пульпе всегда имеется воздух 2222 422 НО 2 44-3-3 является переносчиком кислорода из воздуха к элементарному фосфору и фосфидам. Следовательно, окислительные свойства иона-з позволяют устранить наличие токсичных примесей элементарного фосфора и фосфидов металлов в готовом продукте - нитроаммофосе. Предлагаемый способ предусматривает сульфатизацию (обработку серной кислотой с концентрацией 92-94 ) экстракционной нитратнофосфорно-калийной пульпы,подаваемой на фильтрацию на первую промывную зоны вакуум фильтра, до содержания 3 3,5-6 мас. . При ранее проведенных исследованиях по использованию котрельной пыли было отмечено при использовании котрельной пыли для получения экстракционной фосфорной кислоты 6 получается слабая кислота с плохой фильтрацией, с осадком теряется половина содержащегося в пыли калия (А.Н. КазССР Химия и технология удобрений алюмосиликатов и неорганических сорбентов. Алма-Ата 1975, с. 87). Мы считаем, что причиной этого является не только большое содержаниев котрельной пыли, но и большое содержание К 2 О (до 8 ) и а 2 О (до 2,1 ). Отрицательное влияние соединений калия и натрия на технологию переработки фосфатного сырья состоит в том, что на стадии разложения фосфатного сырья, где имеются в большом 2,образуются количестве,4,растворимые в экстракционной фосфорной кислоте кремнефториды калия и натрия 26 и 26,которые при охлаждении и разбавлении ее на стадии фильтрации выпадают в осадок, что приводит к инкрустации узлов и коммуникаций фильтра, и самой ткани, что резко ухудшает фильтрацию осадка. Большое количество К 2 О в виде 26 теряется с фосфогипсом. Наше мнение подтверждается результатами работы Примеси щелочных металлов (калия и натрия) в фосфоритах Чилиссайского месторождения (бассейн Каратау), проведенный в НИИУИФе (НИИУИФ Исследования в области производства экстракционной фосфорной кислоты. Выпуск 241. М. 1982, с. 34-37). Поэтому разработанный способ предусматривает сульфатизацию (обработку серной кислотой с концентрацией 92-94 ) экстракционной нитратнофосфорно-калийной пульпы, подаваемый на зону первой промывки вакуум-фильтра, до содержания 3 3,5-6 мас. . Сульфатизация этой пульпы до содержания 3,56 мас.3 позволит провести следующие процессы полное превращение 422 в 42 Н 2 О- полное разложение недоразложившейся части фоссырья и фосфатов примесей Са(Н 2 РО 4)2,(24)2, 4, А 1 РО 4, А 12(НРО 4)2, А 1(НРО 4)2,24 и на их основе 4,плохорастворимых комплексных соединений- кремнефториды калия и натрия 26 и 26 разложить до сульфатов и кремнефтористой кислоты 26242426 26242426 24 и 24 переходят в раствор,26 остается в осадке - фосфогипсе. Благодаря сульфатизации исключаются потери калия с фосфогипсом- повысить реакционную активность фосфорной кислоты ввиду разложения серной кислотой 16814 фосфатов до сульфатов, так как нейтрализация ее этими фосфатами значительно уменьшается- очистить фосфорную кислоту от 422. Растворимость 42 Н 2 О в фосфорной кислоте в присутствии 53 (624) составляют всего лишь 0,26(Копылев Б.А. Технология экстракционной фосфорной кислоты. Ленинград Химия, 1981, с. 51). Это дает возможность существенно сократить отложения 4 22 на стенках аппаратов и коммуникаций при фильтрации и промывках его. Снижение забивок основного оборудования и коммуникаций гипсом сократит простои, уменьшит трудозатраты на чистку и промывку оборудования,повысит производительность технологической системы- интенсифицировать процесс разложения фосфатного сырья за счет устранения локальных пересыщений иона -24, так как содержащаяся в оборотном растворе серная кислота равномерно распределяется по всей зоне интенсивного разложения фоссырья.- почти полностью устранить потери Р 2 О 5 из-за а) недоразложившейся части фоссырья и потерь с фосфогипсом выкристаллизованных фосфатов примесей. б) изоморфно сокристаллизованный сульфатом кальция Р 2 О 5 в виде НРО-24 (Кармышев В.Ф. Химическая переработка фосфоритов. М. Химия,1983, с. 94). Перед подачей на нейтрилизацию аммиаком продукционный нитратно-фосфорно-калийный раствор (1-й фильтрат) обрабатывают котрельной пылью с целью улучшения свойств (снижения физиологической кислотности удобрения и процесса нитрификации почвы,улучшения гранулирования, снижения гигроскопичности и слеживаемости) полученного азотно-фосфорнокалийного удобрения нитроаммофоски. Количество котрельной пыли 50-70 Р 2 О 5 на 1 т Р 2 О 5 продукционного нитратно-фосфорно-калийного раствора. По существующим способам для улучшения свойств нитроаммофоса и нитроаммофоски применяются фосфоритная мука для улучшения гранулирования продукта. Применяет английская фирма -при производстве нитроаммофоса(Позин М.Е. Технология минеральных удобрений. Ленинград Химия, 1974,с. 133). кизельгур,каолин,гипс,известняк,парафинистый мазут и др.- для снижения слеживаемости продукта. Применяют при производстве нитроаммофоса, нитроаммофоски и др. Позин М.Е. Технология минеральных удобрений. Ленинград Химия, 1989, с. 321,324). Применение котрельной пыли для обработки нитратно-фосфорно-калийного раствора с целью улучшения свойств нитроаммофоски имеет существенное преимущество Ввиду наличия высоких содержаний 25 (34,9 ) 2 - (7,7 ) 2 (2,1) 2 - (30,1 )- (11 ), в основном в виде легкорастворимых соединений 23 и 23, дающих щелочную среду, улучшаются не только физико-механические свойства (улучшение гранулирования, снижение гигроскопичности и слеживаемости), но и агрохимические(снижение физиологической кислотности удобрения и процесса нитрификации почвы) и состав (повышение содержаний Р 2 О 5, и К 2 О),также вырабатывается дополнительно дешевая Р 2 О 5. В предлагаемом способе фильтрацию двух суспензий - экстракционной нитратно-фосфорнокалийной пульпы и сульфатизированной экстракционной нитратно-фосфорно-калийной пульпы проводят на одном и том же вакуумфильтре. Это дает возможность получить продукционный нитратно-фосфорно-калийный раствор и сульфатизированный оборотный нитратнофосфорно-калийный раствор на одном - вакуумфильтре. Способ химической переработки фосфорита Каратау с утилизацией отхода фосфорного производства - котрельной пыли осуществляется по следующей технологической схеме (фиг. 2). Котрельная пыль завозится из отвалов на склад сушильно-размольного отделения (крытую с шиферными стенами площадку). Затем ведется подготовка ее к утилизации - магнитнохимическая и механическая активации (повышение реакционной активности, то есть повышение растворимости) соединений, входящих в ее состав. Магнитнохимическая активация производится путем обработки котрельной пыли, омагниченной осветленной водой из цикла гидроудаления фосфогипса в количестве до 500 кг на 1 т натуры котрельной пыли. Магнитная обработка осветленной воды осуществляется путем установки электромагнита постоянного тока или постоянного магнита (поз. 2) с напряжением магнитного поля Н 1000-2500 Э(80-200 кА/м) на линии подачи ее в сушильное отделение. Обработку котрельной пыли омагниченной осветленной (оборотной) водой можно вести Первый вариант котрельная пыль грейферным краном подается в бункер (поз. 1), из которого она поступает в шнек-смеситель (поз. 3), куда подается омагниченная на узле магнитной обработки (поз. 2) осветленная вода из цикла гидроудаления фосфогипса в количестве до 500 кг на 1 т натуры котрельной пыли, а затем эта смесь подается в сушильный барабан (поз. 4). Второй вариант котрельная пыль в куче на площадке увлажняется омагниченной осветленной водой из цикла гидроудаления фосфогипса,перемешивается грейферным краном,затем производится анализ на влажность и она регулируется до необходимой кондиции добавлением пыли или воды с перемешиванием грейферным краном, после чего смесь подается в бункер (поз. 1), из которого поступает на сушку в сушильный барабан (поз. 4). 7 16814 После сушки котрельная пыль элеватором (поз. 5) подается в бункер (поз. 6), откуда поступает в шаровую мельницу (поз. 7), а затем камерным насосом (поз. 8) в бункер (поз. 9), из которого железнодорожными цистернами(поз. 10) перевозится в силос (поз. 11) отделения экстракционной фосфорной кислоты (ЭФК). Из силоса (поз. 11) котрельная пыль в количестве до 40 от всего используемого фоссырья подается вместе с фосфоритом Каратау в бак 1 (поз. 13) двухбакового экстрактора. В место их поступления подается 55-65 раствор нитрата аммония(аммиачная селитра) 43 и оборотный нитратно-фосфорно-калийный раствор (фильтраты после промывки фосфогипса с вакуум-фильтра (поз. 17). 55-65 раствор 43 приготавливается 1 вариант - путем растворения нитрата аммония 43 в воде. 2 вариант (более экономичный) - приобретение у поставщика не удобрения нитрата аммония, а 55-65 раствора 43 в цистернах. В зависимости от содержанияи 25 в выпускаемом удобрении нитроаммофоске рассчитываются технологические параметры по содержанию 43 и Р 2 О 5 в жидкой фазе пульпы,разлагающей фосфатное сырье (смесь фосфорита Каратау и котрельной пыли) в баке 1 (поз. 13), от которых зависит технологический процесс. Приводим метод расчета этих содержаний 43 и 25 в разлагающей сырье пульпе. Например,необходимо выпустить нитроаммофоску с заданным содержанием азота 16 . Расчет производим сначала как при выпуске нитроаммофоса, то есть без учета содержания К 2 О. По существующему способу переработки фосфорита Каратау получают аммофос с содержанием 44 Р 2 О 5 и 10(Дохолова ,Кармышев В.Ф., Сидорина Л.В. Производство и применение фосфатов аммония. М. Химия, 1986, с. 143). Так как содержаниепри получении нитроаммофоса повышается за счет 43,вводимого в технологический процесс переработки фоссырья для нейтрализации отрицательного влиянияна него и получения более эффективного и более дешевого удобрения, то расчет производим аналитическим путем аналогично расчета при определении количества веществ при смешивании их для получения вещества требуемого состава. Записываем уравнение смешения натуры аммофоса, содержащего 10 и натуры нитрата аммония 43, содержащего 34, с получением продукта, содержащего 161034 У 16,ХУ где Х - количество натуры аммофоса У - количество натуры 43(ХУ) - количество смеси, то есть нитроаммофоса 10 - содержание, в ,в натуре аммофоса 34 - содержание, в ,в натуре 43 16 - содержание, в ,в натуре нитроаммофоса. Упрощаем уравнение 10 х 34 у 16 х 16 у 18 у 6 х 6 ух у отсюда 0,333 . х Количество натуры аммофоса, то есть х,принимаем 1 т, тогда у - количество натуры 43 равно 0,333 т, а количество натуры смеси равно(10,333)1,333 т. Следовательно, чтобы получить смешением удобрение, идентичное по содержанию нитроаммофосу с содержанием 16, надо к 1 т аммофоса с содержанием 10 азота добавить 0,333 т натуры 43 или 0,3330,980,326 т 10043. Так как в 1 т аммофоса содержится 0,440 т Р 2 О 5, то в смеси нитрата аммония 43 и аммофоса, которая по содержанию 43 и Р 2 О 5 идентична нитроаммофосу, соотношение 10043 Р 2 О 50,3260,4400,7411 то есть расход 43 (100 ) на 1 т Р 2 О 5 нитроаммофоса равен 0,741, а расход 43 (100 ) на 1 т натуры нитроаммофоса равен 0,326(10,333)0,246 т. Содержание Р 2 О 5 в смеси, то есть в нитроаммофосе,составит(0,4401,333)10033 . Следовательно,при содержании 16 и 33 Р 2 О 5 в нитроаммофосе количество его увеличится в 1,333 раза по сравнению с количеством выпускаемого аммофоса. А с учетом увеличения коэффициента извлечения Р 2 О 5 из фоссырья в продукт при производстве нитроаммофоса на 13(с 80 до 93), это количество еще увеличится в 1,13 раза. Всего увеличение составит 1,331,131,5 раза. Так как из-за потерь для получения 1 т Р 2 О 5 аммофоса необходимо 1,057 т Р 2 О 5 ЭФК, то и 43 и Р 2 О 5 нитратно-фосфорного раствора необходимо в 1,057 раза больше, чем их находится в нитроаммофосе. Следовательно, соотношение 4325 в продукционном нитратно-фосфорном растворе будет (0,7411,057)/11,0570,741/1, то есть такое же, как и в нитроаммофосе на 1 т Р 2 О 5 в растворе содержится 0,741 43. Чтобы определить соотношение в жидкой фазе пульпы, разлагающей фосфорит в баке 1 (поз. 1),определяем потери Р 2 О 5 и 43 с фосфогипсом. Выход фосфогипса на 1 т Р 2 О 5 ЭФК из фосфорита Каратау равен 6,47 т (Эвенчин С.Д., Новикова А.А. Фосфогипс и его использование. Москва Химия,1990, с. 11). Содержание Р 2 О 5 в фосфогипсе, как было указано выше на с. 8, 0,4-0,6. Принимаем это содержание 0,5. Потери Р 2 О 5 при получении 1 т Р 2 О 5 ЭФК с фосфогипсом равно 6,470,5 3,235 0,003 т. 100 100 С учетом потерь 43 и Р 2 О 5 с фосфогипсом соотношение содержаний 4325 в жидкой фазе - разлагающей фосфорит пульпе в баке 1 (поз. 1) равно(07410,003)(1,00,032)0,7441,0320,7211 Теперь,зная соотношение содержаний 4325, определяем оптимальные содержания 43 и Р 2 О 5 в жидкой фазе пульпы, разлагающей фосфорит, то есть содержания, при которых высокая растворимость 42 Н 2 О и 41/2 Н 2 О. Принимая оптимальное содержание Р 2 О 5 в пульпе, используем следующие данные При 80 С в растворе, содержащем 20-25 Р 2 О 5 и 15-2543, растворимость 41/2 Н 2 О больше в 2-3 раза (1,34-2,01 ), чем в этой же фосфорной кислоте в отсутствие 43 (0,67 )(Копылев Б.А. Технология экстракционнофосфорной кислоты. Ленинград Химия, 1972,с. 110). На основании этих данных оптимальное содержание Р 2 О 5 - в жидкой фазе пульпы,разлагающей фосфорит, принимаем 16,0 Р 2 О 5. Тогда оптимальное содержание 43 определяем из расчетного соотношения содержания 4325 в жидкой фазе этой пульпы, которое равно 0,721143 0,721 4307211611,312 Итак, при выпуске нитроаммофоса 16 и 33 Р 2 О 5 оптимальные содержания Р 2 О 5 и 43 в жидкой фазе пульпы в баке 1 (поз. 1) соответственно равны 16 Р 2 О 5 и 1243. Так как при утилизации котрельной пыли в пульпе, разлагающей фосфатное сырье (смесь фосфорита Каратау и котрельной пыли) содержится и К 2 О, то по данному способу получаем нитроаммофоску. И содержание в нейи Р 2 О 5 будет несколько ниже за счет разбавления их К 2 О,но соотношение 25 остается таким же. Например, при содержании в нитроаммофоске 16 К 2 О - 7 , содержаниебудет 15 , а Р 2 О 5 1,070 3331 . 1,070 Содержание , 25 и К 2 О в нитроаммофоске будет соответственно 15 , 31 и 7 , а соотношение 25 К 2 О 120,5. Таким же методом производится расчет оптимальных технологических параметров по содержанию 43 и Р 2 О 5 в жидкой фазе,разлагающей фоссырье пульпе и при выпуске нитроаммофоски с любым содержаниеми 25. Содержание же К 2 О в нитроаммофоске зависит от количества утилизируемой котрельной пыли. В бак 1 (поз. 14) также подается серная кислота с концентрацией 92-94 . Технологический режим в баке 1 (поз. 14)(2-3) 1 Р 2 О 5 в жидкой В зависимости от содержанияфазе,43 в жидкой и Р 2 О 5 в нитроаммофоске фазе,определяется расчетом К 2 О в жидкой В зависимости от количества фазе,утилизированной котрельной пыли Образовавшаяся в баке 1 экстракционная нитратно-фосфорно-калийная пульпа по перетоку перетекает в бак 2 (поз. 14) двухбакового экстрактора. В этот же бак вводится серная кислота с концентрацией 92-94 . Технологический режим в баке 2 (поз. 14) 70 С 3,1,8-2,5 Остальные параметры также, как в баке 1. Из бака 2 (поз. 14) пульпу подают насосом в бак 3 (поз. 15), откуда часть экстракционной нитратно-фосфорно- калийной пульпы направляют на вакуум-фильтр (поз. 17) на зону 1-го фильтрата,получая продукционный нитратно-фосфорно-калийный раствор, который подают во вторую половину бака 4 (переток между 2-й и 3-й секциями перекрывают кислотоупорным кирпичом). В секциях 3 и 4, то есть во второй половине бака 4, производят обработку раствора котрельной пылью. Котрельная пыль подается в количестве 50-70 кг Р 2 О 5 на 1 т Р 2 О 5 раствора. После обработки котрельной пылью раствор упаривают в отделении выпарки (поз. 18), а затем направляют на нейтрализацию аммиаком в отделение нейтрализации (поз. 19). Нейтрализация ведется при температуре 110120 С при рН - 4,5-5 с получением в качестве продукта нейтрализации нитроаммофоски, которую гранулируют и сушат в аппарате БГС отделения грануляции-сушки (поз. 20). Технологический режим процесса грануляциисушки в аппарате БГС Температура пульпы на входе - 110-120 С Температура теплоносителя На входе в аппарат - 250-350 С На выходе из аппарата 16814 Полученное концентрированное сложное азотнофосфорно-калийное удобрение нитроаммофоска примечательно еще и тем, что в нем содержатся в небольших количествах такие необходимые питательные для растения элементы, как кальций,сера и магний. Присутствие СаО положительно влияет и на физическое состояние и физико-химические свойства почвы. Остальная часть экстракционной нитратнофосфорно-калийной пульпы из бака 3 (поз. 15) по перетоку поступает в первую половину (секции 1 и 2) бака 4, где производится ее сульфатизация серной кислотой до содержания 3,5-63 в жидкой фазе. Из секции 2 сульфатизированная экстракционная пульпа насосом подается на 1-ю промывную зону вакуумфильтра (поз. 17),фильтруется с получением оборотного нитратнофосфорно-калийного раствора, который направляют на разложение фоссырья в бак 1 (поз. 13). Промывка осадка-фосфогипса ведется сначала фильтратом, а затем горячей (75-85 С) промводой. Промытый фосфогипс, содержащий 35-40 влаги и всего лишь 0,4-0,6(при существующем способе 1,6-1,8 и более) Р 2 О 5 и 0,03-0,05 нитратов,репульпируется осветленной водой из накопителей фосфогипса и направляется в них. По разработанному способу можно перерабатывать в нитроаммофоску и апатит. Преимущества разработанного способа химической переработки фосфорита Каратау с утилизацией отхода фосфорного производства котрельной пыли- получение из сырья Республики Казахстан более эффективного и конкурентоспособного, чем аммофос, азотно-фосфорно-калийного удобрения нитроаммофоски. Удобрение, содержащее калий, в Казахстане до настоящего времени не выпускается- утилизация до 40 от всего используемого фосфатного сырья отхода фосфорного производства- утилизация Р 2 О 5 осветленной воды из накопителей фосфогипса- высокий коэффициент извлечения Р 2 О 5 из фосфатного сырья в продукт(существующий способ - 78-82 ) повышение экологичности как при производстве продукта(утилизация отхода фосфорного производства котрельной пыли и Р 2 О 5 осветленной воды с накопителей фосфогипса,снижение содержания Р 2 О 5 в отходе -фосфогипсе с 1,6-1,8 до 0,4-0,6 ), так и при применении его(меньшая степень вымывания питательных элементов из почвенного слоя и нитрификации почвы). Отличия разработанного способа химической переработки фосфорита Каратау с утилизацией отхода фосфорного производства котрельной пыли от существующего способа химической переработки его 1. Существующий способ. Фосфатным сырьем химической переработки является фосфорит Каратау. 10 Разработанный способ. Фосфатным сырьем является смесь фосфорита Каратау и отхода фосфорного производства - котрельной пыли. 2. Существующий способ. Разложение фосфорита Каратау ведут серной кислотой в присутствии оборотной фосфорной кислоты. Разработанный способ. Разложение смеси фосфорита Каратау и котрельной пыли ведут серной кислотой в присутствии азотного нитратнофосфорно-калийного раствора. 3. Существующий способ. После разложения фосфорита Каратау образуется экстракционная фосфорная пульпа. Разработанный способ. После разложения смеси фосфорита Каратау и отхода котрельной пыли образуется экстракционная нитратно-фосфорнокалийная пульпа. 4. Существующий способ. После фильтрации получают продукционную экстракционную кислоту и оборотную фосфорную кислоту. Разработанный способ. После фильтрации получают продукционный экстракционный нитратно-фосфорно-калийный раствор и оборотный нитратно-фосфорно-калийный раствор. 5. Существующий способ. Нейтрализуя продукционную экстракционную фосфорную кислоту аммиаком, получают аммофосную пульпу. Разработанный способ. Предварительно обработав продукционный экстракционный нитратно-фосфорно-калийный раствор котрельной пылью с целью улучшения свойств продукта с последующей нейтрализацией его аммиаком,получают пульпу, содержащую нитроаммофоску. 6. Существующий способ. После грануляции сушки получают удобрение аммофос. Разработанный способ. После грануляции-сушки получают более эффективное и конкурентоспособное, чем аммофос, азотнофосфорно-калийное удобрение нитроаммофоску. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ переработки фосфорита Каратау,включающий разложение фосфорита серной кислотой в присутствии оборотного раствора фосфорной кислоты с образованием экстракционной пульпы, фильтрацией последней, нейтрализацию фильтрата аммиаком, грануляцию-сушку продукта нейтрализации и его классификацию,отличающийся тем, что в качестве фосфатного сырья используют смесь фосфорита Каратау с предварительно активированным путем магнитнохимической и механической активаций отходом фосфорного производства - котрельной пылью, взятой в количестве до 40 от общей массы фосфатного сырья, разложение фосфатного сырья ведут в присутствии оборотного раствора фосфорной кислоты, дополнительно содержащего нитрат аммония, при этом содержание Р 2 О 5, нитрата аммония и К 2 О в растворе регулируют в зависимости от заданного содержания азота, Р 2 О 5 и К 2 О в готовом продукте, фильтруют часть 16814 образовавшейся экстракционной нитратнофосфорно-калийной пульпы на зоне первого фильтрата вакуум-фильтра, получая продукционный экстракционный нитратно-фосфорно-калийный раствор, который обрабатывают котрельной пылью,упаривают и затем нейтрализуют аммиаком с получением продукта нейтрализации нитроаммофоски,а оставшуюся часть экстракционной нитратно-фосфорно-калийной пульпы сульфатизируют серной кислотой до содержания 3 в жидкой фазе 3,5-6 мас.и подают па первую промывную зону вакуумфильтра, фильтруют с получением оборотного нитратно-фосфорно-калийного раствора, который направляют на стадию разложения фосфатного сырья.