Способ получения минеральных удобрений пролонгированного действия

(51) 05 5/00 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ удобрений высокого качества пролонгированного действия, по свойствам, альтернативным простому и двойному суперфосфату. Задачей изобретения является разработка способа получения минеральных удобрений из гранулированного фосфорного шлака,обеспечивающего увеличение количества водорастворимых и усвояемых форм Р 2 О 5. Способ получения минеральных удобрений,включающий взаимодействие гранулированного электротермофосфорного шлака с фосфорной кислотой концентрацией 70-75 при соотношении шлак кислота, равным 31, подачу в продукт взаимодействия через 70 минут воды в количестве 1 от массы смеси, высушивание продукта при температуре 150 С в течение 14 минут и его измельчение, согласно изобретению, измельченным в течение 2,5 часа до размера частиц 0,02-0,1 мм продуктом с влажностью 69 нейтрализуют пульпу, полученную в результате взаимодействия гранулированного электротермофосфорного шлака с фосфорной кислотой при их соотношении 21. Подача более мелкой фракции полупродукта на стадию нейтрализации позволяет интенсифицировать процесс нейтрализации пульпы.(72) Бишимбаев Валихан Козыкеевич Аргинбаев Данияр Калдыбаевич Наукенова Айгуль Сагиндыковна Айтжанова Зейнеп Досжановна(73) Республиканское государственное казенное предприятие Южно-Казахстанский Государственный университет им. М. Ауезова Министерства образования и науки Республики Казахстан(56) Предварительный патент РК 5533, кл. С 09 С 1/02, 1997 Предварительный патент РК 1550, кл. С 05 В 19/02, 1994 А.с. СССР 1708803, кл. С 05 В 11/04, 1992 Предварительный патент РК 2014, кл. С 05 В 1/02, 1995 Патент РФ 2131404, кл. С 05 В 1/04,1999(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ ПРОЛОНГИРОВАННОГО ДЕЙСТВИЯ(57) Изобретение относится к производству минеральных удобрений и может быть использовано для получения комплексных 16652 Изобретение относится к производству минеральных удобрений и может быть использовано для получения комплексных удобрений высокого качества пролонгированного действия, по свойствам,альтернативным простому и двойному суперфосфату. В настоящее время неизвестны способы получения высококачественного комплексного суперфосфатного пролонгированного удобрения из гранулированного фосфорного шлака. Кальций- и кремнеземсодержащие фосфатные пигмент-наполнители могут быть использованы как минеральные удобрения пролонгированного действия для полной минерализации пахотных земель круглый год без водной дренажной промывки. Известен способ приготовления фосфатного пигмента-наполнителя кальцийи кремнеземсодержащего тонкодисперсного продукта,включающий пересыщение и перемешивание отходов фосфорного производства гранулированного шлака с фосфорной кислотой,измельчение продукта взаимодействия компонентов смеси с целью использования целевого продукта как белого наполнителя эластомеров. При этом используют фосфорную кислоту 70-75 -ной концентрации и процесс медленной коагуляции ведут в соотношении шлак кислота, равном 21 (а. с. СССР 1798353, кл. А 1 С 09 С 1/02, 1993). Недостатком способа является то, что продукт имеет невысокое в усвояемой форме,содержание Р 2 О 5 препятствующее использованию его в качестве удобрения. Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ получения фосфатного пигментанаполнителя кальций- и кремнеземсодержащего тонкодисперсного продукта,включающий взаимодействие при пересыщении и перемешивании гранулированного электротермофосфорного шлака с фосфорной кислотой концентрацией 70-75 при соотношении шлака к кислоте, равном 31, подачу в продукт взаимодействия воды в количестве 1 от массы смеси через 70 минут (пред. патент РК 5533), далее для активной и быстрой пептизации нагревают при температуре 150 С в течении 14 минут и измельчают продукт взаимодействия в дезинтеграторе 45 минут. Класс крупности нейтрализатора пульпы периодической коллоидной структуры, мм 0,25 Гранулированный электротермофосфорный шлак подвергают взаимодействию с фосфорной кислотой в отношении шлак-кислота, равном 31, в реакторе стержневой мельницы типа РСМ рабочим объемом 1,72 м 3. До завершения полураспада реакции шлака с фосфорной кислотой пересыщают 70 минут. Недостатком данного способа является недостаточно высокое содержание Р 2 О 5 в усвояемой форме, что не дает возможности использовать его в качестве удобрения пролонгированного действия. Задачей изобретения является разработка способа получения минеральных удобрений из гранулированного фосфорного шлака,обеспечивающего увеличение количества водорастворимых и усвояемых форм Р 2 О 5. Поставленная задача достигается тем, что в способе получения минеральных удобрений,включающем взаимодействие гранулированного электротермофосфорного шлака с фосфорной кислотой концентрацией 70-75 при соотношении шлаккислота, равном 31, подачу в продукт взаимодействия через 70 минут воды в количестве 1 от массы смеси, высушивание продукта при температуре 150 С в течении 14 минут и его измельчение, согласно изобретению, измельченным в течение 2,5 часа до размера частиц 0,02-0,1 мм полупродуктом с влажностью 69 нейтрализуют при перемешивании и измельчении пульпу,полученную в результате взаимодействия гранулированного электротермофосфорного шлака с фосфорной кислотой при их соотношении 21, что приводит к более высокой степени разложения полупродукта, снижает кислотность пульпы до отсутствия и, соответственно, готового продукта,повышает в нем содержание усвояемого фосфора и улучшает гигроскопические свойства. Подача более мелкой фракции полупродукта на стадию нейтрализации позволяет интенсифицировать процесс нейтрализации пульпы (табл. 1 и 2). Пример 1. Процесс получения фосфатного комплексного удобрения высокого качества пролонгированного действия по данному способу осуществляют следующим образом. Используют гранулированный электротермофосфорный шлак фосфорного производства следующего состава в мас.2 - 42,26- 42,49- 3,07 23 - 2,11 2 - 4,99 Р 2 О 5 - 1,13 22 - 0,61- 0,1- 0,17 // - 0,46 ппп - 0,56 остальное примеси. Содержание минералов в стеклофазе тонкодисперсная кристаллическая фаза, состоящая из псевдоволлостанита - 85-90 меллит - 15-10. Таблица 1 Химический состав, мас.СаО Под термином полураспада подразумевается процесс взаимодействия и обескремнивания многокомпонентных фосфорных окислов шлака, в течение которого происходит пик экзотермической реакции (температура 92 С). Реакцию взаимодействия в системе СаО - Р 2 О 5 2-(2) можно рассматривать как полимеризацию 16652 растворенных конденсированных фосфатов по реакции двухзаменного комплексообразования при гидролизе в условиях перемешивания и измельчения в растворах кислоты СаО 2 Н 3 РО 43(4)4 Са(ОН)2 Н 2 РО 4 Н 2 О(4)22(4)242(4)256( 3 ). 4 Далее в продукт взаимодействия (обескремнивания) подают воду в количестве 1 от массы смеси для активного пептизирования расклинивающим давлением 150 С, 14 минут, полностью используя внутренний рецикл тепла химической реакции, а продукт взаимодействия измельчают в течение 2,5 часов в реакторе - мельнице. Затем классифицированный полупродукт,полученный в результате взаимодействия шлака с кислотой в соотношении 31, в количестве 600 кг,мелкой фракции с размером 0,02-0,1 мм состава 25,6 Р 2 О 5 39,6 СаО 4,32 подается на нейтрализацию пульпы, образовавшейся в результате взаимодействия шлака с кислотой в соотношении,равном 21. Соотношение /25 в смеси составляет 0,176. Количество общей разложившейся пульпы 1200 кг (ТЖ 11,9). Процесс нейтрализации протекает при 75 С в течении 45 минут при перемешивании и измельчении пульпы. Свободная кислотность отсутствует. Гигроскопичность продукта- 69 . Пример 2. Полученный по примеру 1 полупродукт взаимодействия шлака с кислотой в соотношении 31 мелкой фракции размером 0,02-0,1 мм в количестве 400 кг состава 26 Р 2 О 5, 38,7 СаО, 3 подают на нейтрализацию пульпы,полученной в результате взаимодействия шлака с кислотой при соотношении шлаккислота, равном 21. Соотношение /Р 2 О 5 в смеси составляет 0,075. Количество общей разложившейся пульпы 1000 кг(ТЖ 1,041). Процесс нейтрализации протекает при 70 С при перемешивании и измельчении пульпу в течении 30 минут. Свободная кислотность отсутствует. Гигроскопичность продукта - 70 . Содержание усвояемого Р 2 О 5 в известном простом суперфосфате колеблется в интервале от 14 до 21 , а содержание Р 2 О 5 в удобрении, полученном предлагаемым способом, представлено в табл. 2. Таблица 2 Содержание Р 2 О 5 в фосфатных удобрениях в зависимости от способов получения Содержание Р 2 О 5 Общее Усвояемое Водорастворимое Свободное Способы Медленная коагуляция при соотношении шлаккислота, равном 21 Быстрая пептизация при 150 С при соотношении шлаккислота, равном 31, 1 мас. воды Минеральное удобрение пролонгированного действия В способе получения суперфосфата по а. с. 1465436, С 05 В 1/02, 1981 г. разложение фосфатной части сырья осуществляется в дикальцийфосфатной области, а в предлагаемом способе получения удобрения - в монокальцийфосфатной области, что предопределяет разницу в скорости и степени разложения коагулирующей системы (на 2-3 )(Кочетков В.Н. Фосфорсодержащие удобрения. Справочник. - М. Химия, 1982, с. 127. Диаграмма). В данном температурном и концентрационном режимах в осадок выделяются более крупные кристаллы монокальцийфосфат моногидрата в зависимости от гидратных изменений. В данном способе получение удобрения пролонгированного действия происходит без нагрева за счет полного использования внутреннего рецикла тепла химической реакции в кислой среде, исчезает эффект выделения фосфина, насыпная плотность продукта уменьшается в 1,5 раза, исчезает эффект синерезиса,снижается гидрофильность и увеличивается срок хранения. Свойства и характеристики фосфатного удобрения по изобретению в сопоставлении с прототипом приведены в табл. 3. Таблица 3 Показатель Массовая доля фосфатов,не менее РН водной вытяжки Потери в массе при прокаливании,Влага,не более Насыпная плотность, г/дм Удельная поверхность адсорбции по БЭТ, м 2/г Остаток на сите 014 К по ГОСТ,не более Фосфатный наполнитель прототип 95,52-96,57 4,25-5,7 6,21-10,2 3,3-4,0 570-800 120-160 0,02 Фосфатные удобрения по изобретению 93-95 5,3-6,7 9,7-11 3,5-5,1 430-675 120-175 0,02 16652 Использование высококачественного фосфатного удобрения без свободного фосфора(табл. 2) пролонгированного действия дает полное рассоление засоленных почв путем естественного природного адсорбционного ионообмена и обогащения(восстановление обессоливанием первоначального качества грунта в лессовых трансгрессах) круглый год,медленная пролонгированная усвояемость удобрений позволяет устранить дренажную промывку полей и обеспечивают полную естественную минерализацию солонцовых почв, в которых подземные воды близрасположенные, а также дает возможность использовать влагу и питательные усвояемые и водорастворимые вещества из более глубоких горизонтов почвы, что приводит к повышению урожая сельскохозяйственных культур. Рыхление земли в осенних условиях пахоты,совмещенное с внесением фосфатных удобрений,устраняет причину формирования солонцов. Расход фосфатных шлаковых удобрений на гектар - 80-150 килограмм. Используются естественные механизмы самовосстановления жизнедеятельности экосистемы. Обогащенные земли далее не подвергаются ежегодной эрозии. Эффективность предлагаемого способа заключается в том, что он позволяет получить продукт с высокой гигроскопичностью, содержащий не менее 55 Р 2 О 5 усв при 6,8-25,0 водорастворимой формы. За счет интенсификации процессов разложения и нейтрализации объем реакторов разложения и нейтрализации уменьшается в 2,8-5,3 и 2,2-3,8 раза соответственно. За счет этого же во столько же раз сокращается расход электроэнергии. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ получения минеральных удобрений пролонгированного действия,включающий взаимодействие гранулированного электротермофосфорного шлака с фосфорной кислотой концентрацией 70-75 при соотношении шлак кислота, равном 31, подачу в продукт взаимодействия через 70 минут воды в количестве 1 от массы смеси, высушивание продукта при температуре 150 С в течение 14 минут и его измельчение, отличающийся тем, что измельченным в течение 2,5 часа до размера 0,02-0,1 мм продуктом с влажностью 69 нейтрализуют при перемешивании и измельчении пульпу, полученную в результате взаимодействия гранулированного электротермофосфорного шлака с фосфорной кислотой при их соотношении 21.