Способ получения дикальцийфосфата

(51) 05 3/00 (2006.01) 01 25/32 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ качестве кормовой добавки для животноводства и удобрения сельскохозяйственных культур. Достигаемый технический результат упрощение и повышение эффективности удобрения путем увеличения содержания Р 2 О 5 в получаемом дикальцийфосфате. Способ осуществляют следующим образом Фосфогипс(ФГ) обрабатывают фосфорсодержащей сточной водой (ФСБ) при соотношении ФГФСВ 1(500-1000), при изменении рН раствора от 7,0-11,0 (рН раствора создают путем добавления в раствор извести). Получен дикальцийфосфат, содержащий от 33,742,8 Р 2 О 5, из которых 96,0-97,3 находятся в цитратнорастворимой форме и легко усваивается растениями, т.е. его вполне можно использовать в качестве сложного химического мелиоранта.(72) Танашева Маруан Рахметовна Омаров Аскар Тулеутаевич(73) Республиканское государственное предприятие на праве хозяйственного ведения Казахский национальный университет им. аль-Фараби Министерства образования и науки Республики Казахстан(57) Изобретение относится к технологии получения фосфорных удобрений, в частности к получению дикальцийфосфата, используемого в 21210 Изобретение относится к технологии получения фосфорных удобрений, в частности к получению дикальцийфосфата, используемого в качестве кормовых добавок для животноводства и удобрения сельскохозяйственных культур. Известен способ получения дикальцийфосфата путем обработки фосфогипса ортофосфорной кислотой при создании в растворе рН 7-11 А.с. СССР 829559, С 01 В 25/32, С 05 ВЗ/00, опубл. 15.05.81. Недостатками известного способа являются- использование для обработки фосфогипса дорогостоящей ортофосфорной кислоты- использование для создания рН среды реактивного едкого натра. Известен способ получения дикальцийфосфата при взаимодействии пропианата кальция с ортофосфорной кислотой (30-40) при температуре 80-90 С с последующим отделением продукта фильтрацией, промывкой и сушкой А.с. СССР 1213010 А, С 053/00, С 011325/32, опубл. 13.07.84. Недостатками известного способа являются- ведение процесса при высокой температуре 8090 С- исходными продуктами для получения дикальцийфосфата являются дорогостоящие реактивные соединения - пропианат кальция и ортофосфорная кислота. Способы получения пропианата кальция отличаются значительными технологическими трудностями. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ получения дикальцийфосфата путем обработки борогипса фосфорсодержащей сточной водой, (из расчета 1 вес. часть борогипса 100-400 вес. частей фосфорсодержащих сточных вод) при создании рН, равном 7-10. Необходимое рН создается путем добавления реактивного едкого натра. Борогипс и фосфорсодержащую сточную воду тщательно перемешивают до установления равновесия, затем твердую фазу отделяют от жидкой и в твердой фазе определяют содержание Р 2 О 5 А.с. СССР,17829716 С 05 В/00, опубл. 23.12.92. Недостатками известного способа являются- использование борогипса в качестве сульфат содержащего вещества не способствует достижению поставленной цели, так как содержание сульфатной составляющей в борогипсе не превышает 20,01. 42 Н 3 РО 4 Са(Н 2 РО 4)224 2. 4 Н 3 РО 4 СаНРО 424 3. 342 Н 3 РО 4 Са 3(РО 4)224 Практическая реализация в технологических процессах уравнения 2 приводит к регенерации сульфата кальция в дикальцийфосфат 2 сточной воде образуются ионы НРО 4 протекания реакции 2- борогипс является отходом борперерабатывающей промышленности,фосфорсодержащие сточные воды - отход фосфатной промышленности, и вышеуказанные производства достаточно удалены друг от друга. Поэтому совмещение двух отходов в одном производстве создаст дополнительные затруднения и соответственно отразится на стоимости получаемых продуктов- использование дорогостоящейдля создания рН раствора- недостаточно высокое содержание Р 2 О 5 в готовом продукте- предел рН-7-10, не совсем корректен, так как из литературных данных известно, что получаемый продукт - дикальцийфосфат может быть получен при более высоких значениях рН, т.е. рН 7-11. Задача изобретения - создание способа получения дикальцийфосфата, используемого в сельском хозяйстве для мелиорации кислых и солонцовых почв, а также как кормовая добавка для подкормки животных. Технический результат - упрощение и повышение эффективности удобрения путем увеличения содержания Р 2 О 5 в получаемом дикальцийфосфате. Технический результат достигается способом получения дикальцийфосфата путем обработки сульфата кальция фосфорсодержащими сточными водами (ФСВ) при определенном рН с последующим отделением твердой фазы, но в отличие от известного в качестве сульфата кальция используют фосфогипс (ФГ), а в качестве фосфорсодержащих сточных вод - сточные воды производства экстракционной фосфорной кислоты,аммофоса при массовом соотношении ФГФСВ 1(500-1000) и рН 7-11 и для создания соответствующей рН используют известь. Из теоретических предпосылок известно, что 2 ионы 4 при создании определенных условий могут изоморфно замещаться на дигидрофосфат 2 по двум причинам близость ионных 2 радиусов ( 4 2,9510-104 3,0010-10) и разница в произведениях растворимости образующихся соединений П 49,110-6 ПР(Н 2 РО 4)2110-3 ПРСаНРО 42,710-7 ПРСа 3(РО 4)22,010-29 Следовательно, в пределах рН 7-11 возможно образование дикальцийфосфата, при рН ниже 7 и выше 11 образование дикальцийфосфата практически исключено. В предложенном способе в качестве сульфата кальция взят фосфогипс (ФГ). Фосфогипс многотоннажный отход фосфорперерабатывающей промышленности и за долгие годы переработки фосфатов в огромных количествах накоплен в регионе г. Тараз и бассейне г. Каратау. Фосфогипс на 94,5-96,3 состоит из 42. 21210 В качестве фосфорсодержащей сточной воды(ФСВ) использованы сточные воды производства экстракционной фосфорной кислоты и аммофоса, в частности, сточные воды АО Завод минеральных удобрений (г. Тараз). Установлено, что при оптимальных условиях(соотношение ФГФСВ 1(500-1000) и рН 7,011,0) образуется дикальцийфосфат, содержащий 32,5-42,0 Р 2 О 5. Изменение соотношения фосфогипссточная вода зависит в определенной мере от содержания Р 2 О 5 в сточной воде и отражается на содержании Р 2 О 3 в готовом продукте. Снижение Р 2 О 5 в дикальцийфосфате ниже 19 недопустимо по ГОСТу 8382-57, к тому же загрязнение минерального удобрения сульфатом кальция, не желательно. Процесс осуществляется следующим образом фосфогипс и фосфорсодержащая сточная вода при соотношении. 1(500-1000) вносят в реакционную колбу, туда же добавляют расчетное количество извести Са(ОН)2 (для создания требуемой рН раствора) и перемешивают до установления равновесия. Затем твердую и жидкую фазу разделяют. Твердую фазу сушат. Пример 1. В работе используют фосфогипс следующего состава СаО - 32,4 3 - 56,3 Н 2 О - 5,5 Р 2 О 5 общ - 1,28. Навеску фосфогипса (10 г) помещают в реакционную колбу и заливают фосфорсодержащей сточной водой при соотношении 1500 с концентрацией Н 3 РО 4 2,5 г/л. Создание соответствующих значений рН проводят добавлением извести (СаО). Приготовленный раствор помещают на встряхивающую машину типа-203 с частотой колебания 180 об/мин. После установления равновесия (10-20 мин) твердую фазу отделяют от жидкой и анализируют. Анализ продукта проводят на содержание общей и цитратнорастворимой Р 2 О 5, на основании которых рассчитывают коэффициент усвояемости. Данные по изучению влияния рН на состав получаемого продукта представлены в табл. 1., рН раствора менялось в пределах 7,2-11,0. Пример 2. Опыт проводят аналогично примеру 1 с той лишь разницей,что меняют соотношение фосфогипсфосфорсодержащая сточная вода(ФГФСВ 1800), концентрация Н 3 РО 4 2,0 г/л, рН раствора изменяют от 6,5 до 11,0 путем введения в раствор извести. После установления равновесия твердую фазу отделяют от жидкой. Проводят анализ продукта на содержание общей и усвояемой Р 2 О 5. Установлено, что в анализируемом продукте в зависимости от рН раствора содержание Р 2 О 5 общей меняется от 32,8 до 41,3, а цитранорастворимой от 30,8 до 39,5, т.е. коэффициент усвояемости продукта составляет 93,9-95,6. Данные приведены в табл. 2. Пример 3. Опыт проводят так же как и в предыдущих примерах с той лишь разницей, что меняют соотношение фосфогипса и фосфорсодержащей сточной воды (концентрация Н 3 РО 4 3,1 г/л) и рН раствора. Так, в данном примере соотношение ФГФСВ 11000 и рН раствора равнялось 7,0-10,0. Анализ полученного продукта показал, что в нем содержится 41,3-42,8 Р 2 О 5 с коэффициентом усвояемости 93,7-96,4. Данные представлены в табл. 3. Пример 4. Навеску фосфогипса 10 г заливают 2000 мл фосфорсодержащей сточной воды с концентрацией 3,1 г/л, соотношением ФГФСВ 12000 и создают рН в пределах 4,3-6,2. Анализ полученного при этих условиях продукта показал, что при рН раствора 4,3 и 6,2 (т.е. в области кислых растворов) содержание как общей, так и усвояемой Р 2 О 5 уменьшается и составляет 20,1-22,8. Данные приведены в табл. 4. Пример 5. Опыт проводят так же как и в предыдущих примерах с той лишь разницей, что меняют соотношение фосфогипсафосфорсодержащей сточной воды 1(100-300) при изменении рН 11,512,4. Опытные данные приведены в табл. 5. Анализ данных свидетельствует, что увеличение рН среды выше 11 не способствует усилению эффективности получаемого продукта, содержание как общей, так и усвояемой Р 2 О 5 снижается,коэффициент усвояемости продукта составляет 68,1-72,6. На основании анализа данных табл. 1-5 проведен обоснованный выбор интервалов осуществления процесса получения дикальцийфосфата. Из данных табл. 1-5 видно, что наибольшее содержание Р 2 О 5 в синтезируемом продукте получается при соотношении реагентов ФГФСВ 1(500-1000) и в пределах рН 7,0-11,0. Таким образом, проведенные исследования показали, что фосфогипс, обрабатывая при определенных условиях фосфорсодержащими сточными водами можно регенерировать в фосфорсодержащий продукт, в котором фосфатная часть представлена дикальцийфосфатом. При этом фосфатная часть на 95,3-97,3 является цитратнорастворимой, т.е. хорошо усвояемой растениями. По сравнению с прототипом предлагаемый способ имеет ряд преимуществ- в качестве основного сырья используется фосфогипс - многотоннажный отход фосфорперерабатывающей промышленности- продукт, синтезированный путем обработки твердого отхода(фосфогипса) жидким промышленным отходом - ФСВ, содержит до 42,8 Р 2 О 5, из которых почти 96,0-97,0 находится в легкоусвояемой растениями цитратнорастворимой форме- полученный продукт - дикальцийфосфат легко растворим в кислых почвах при этом выделяется два компонента фосфор и кальций, что необходимо для мелиорации кислых и солонцовых почв. 21210 Таблица 1 Установление влияния рН раствора на содержание Р 2 О 5 в дикальцийфосфате (ДКФ) при соотношении ФГФСВ 1500 рН Таблица 2 Установление влияния рН раствора на содержание Р 2 О 5 в дикальцийфосфате (ДКФ) при соотношении ФГФСВ 1800 рН Таблица 3 Установление влияния рН раствора на содержание Р 2 О 5 в дикальцийфосфате (ДКФ) при соотношении ФГФСВ 11000 рН Установление влияния рН раствора на содержание Р 2 О 5 в дикальцийфосфате(ДКФ) при рН раствора 4,3 и 6,2 рН 21210 Таблица 5 Установление влияния рН раствора на содержание Р 2 О 5 в дикальцийфосфате(ДКФ) при рН раствора 11,5 и 12,4 рН ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ получения дикальцийфосфата путем обработки сульфата кальция фосфоросодержащими сточными водами при определенном рН с последующим отделением твердой фазы,отличающийся тем, что в качестве сульфата кальция используют фосфогипс, в качестве фосфоросодержащих сточных вод - сточные воды производства экстракционной фосфорной кислоты,аммофоса при массовом соотношении фосфогипс ФСБ 1(500-1000) и рН 7-11. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для создания рН раствора используют известь.