Способ получения монокальцийфосфата

Способ получения монокальцийфосфата

Реферат

Изобретение относится к технологии получения мокальцийфосфата, широко используемого в сельском хозяйстве.

Известен способ получения ортофосфатакальция однозамещенного, включающий упаривание фосфорной кислоты до содержания P₂О₅ 65-67,5% с последующей нейтрализацией ее карбонатом кальция. Исходное молярное соотношение СаО/Р₂О₅ равно (0,95-1,0):1. Полученную массу измельчают до размера частиц не более 0,1 мм (Патент РФ №2172717, кл. С 01 В 25/32, 2001 г.).

Однако по этому способу получают в основном мелкодисперсный продукт, который используется в пищевой промышленности. Применение его в качестве кормового средства достаточно сложно в силу его высокой пылимости и сегрегации в смеси с другими кормовыми добавками и натуральными кормами.

Наиболее близким к описываемому по технической сущности и достигаемому результату является другой известный способ получения кормовых фосфатов кальция (а именно монокальцийфосфата), включающий смешение экстракционной фосфорной кислоты с кальцийсодержащим компонентом в присутствии ретура, гранулирование и сушку продукта.

По этому способу в качестве кальцийсодержащего компонента используют карбонат кальция или известь. Смешение ведут при мольном отношении Са/Р, равном 1,3-1,6. На этом этапе получают в основном дикальцийфосфат. На стадию смешения подают часть ретура, полученного после стадии гранулирования и сушки продукта, которые проводят раздельно. Гранулирование ведут в окаточном барабане, а сушку в сушильном. Внешняя ретурность на стадии гранулирования не менее 3. Затем высушенный продукт обрабатывают экстракционной фосфорной кислотой до получения монокальцийфосфата и снова проводят сушку при температуре 145-170°С. Способ позволяет снизить содержание фтора в продукте до 0,15-0,2% (А.С. СССР №1463733, кл. С 01 В 25/32, 1989 г.).

Технологически способ достаточно громоздок и длителен, так как требует организации двух стадий смешения и двух стадий сушки продукта. Выход товарной фракции (гранулы размером 0,2-2,0 мм) невелик и составляет 55%. Кроме того, способ не позволяет в процессе производства изменять и регулировать размер гранул в зависимости от требований заказчика.

Нами была поставлена задача создать многотоннажное производство монокальцийфосфата, значительно упростив при этом технологическую схему, а также получать гранулы с регулируемой прочностью и варьируемым размером гранул (по требованию заказчика).

Задача решена в предложенном способе получения монокальцийфосфата, включающем смешение экстракционной фосфорной кислоты с кальцийсодержащим компонентом, последующие гранулирование и сушку продукта. При смешении компонентов поддерживают температуру и влажность, необходимые для получения смеси с динамической вязкостью 3-7 мПа·с, а гранулирование и сушку продукта ведут одновременно в барабанном гpaнyлятope-сушилке (БГС), при ретурности 0,8-1,2. Влагосодержание сушильного агента целесообразно поддерживать на уровне 70-80 г/кг сухого воздуха. В качестве кальцийсодержащего компонента используют либо карбонат кальция, либо смесь его с известью, количество которой в смеси не превышает 15% от общей массы кальцийсодержащего сырья.

Для гранулирования в одну стадию в барабанном грануляторе-сушилке (БГС), в котором пульпа распыляется на частицы ретура для получения однородных и прочных гранул, большое значение имеет вязкость смеси, подаваемой на распыл. Необходимая динамическая вязкость (3-7 мПа·с) достигается варьированием температуры и влажности пульпы. Подбор этих показателей проводили исходя из следующих данных. Вязкость суспензии монокальцийфосфата увеличивается с уменьшением влажности, а также с увеличением температуры, что приводит к загустеванию, поскольку образуются пересыщенные растворы монокальцийфосфата с образованием чрезвычайно мелких кристаллов твердой фазы, способными удерживать около себя значительные количества жидкости. Не исключена также возможность участия в процессе загустевания малых количеств кремнегеля, образующихся при нейтрализации. Влажность смеси зависит от концентрации используемой фосфорной кислоты, дисперсности кальцийсодержащего компонента, количества добавляемой воды. Необходимая температура в зависимости от условий производства может быть достигнута за счет температуры или самой кислоты, или подаваемой воды, или за счет подогрева полученной смеси. Вода, добавляемая в смесь, для достижения необходимой влажности вводится либо прямо на стадию смешения (в смеситель), либо на дополнительную стадию разбавления, проводимую после смешения компонентов. Все это регламентируется конкретными производственными условиями (использованием определенного сырья, производственной мощностью, наличием реакционного оборудования).

Динамическая вязкость распыляемой смеси должна составлять 3-7 МПа·с. Снижение ее ухудшает условия транспортировки и распыла, что приводит к получению неравномерного по грансоставу и прочности продукта. Увеличение вязкости нецелесообразно, т.к. ухудшается распределение пульпы по поверхности гранул, что, естественно, нарушает однородность грансостава. При проведении гранулирования и сушки продукта одновременно в аппарате БГС значительно сокращается внешняя ретурность процесса. Благодаря предложенной ретурности 0,8-1,2 достигается возможность регулирования размеров частиц и их прочности. Влагосодержание сушильного агента 70-80 г/кг сухого воздуха также подобрано исходя из необходимости получения стабильного по гранулометрическому составу и прочного продукта. Снижение влагосодержания приведет к уменьшению выхода товарной фракции, а увеличение к повышению влажности материала.

Способ предполагает использование в качестве кальцийсодержащего сырья смеси карбоната кальция с известью. Однако количество извести не должно превышать 15% от общей массы кальцийсодержащего сырья, так как за счет роста температуры разложения образуются полифосфаты, что приводит к снижению усвояемого фосфора в продукте.

Использование предложенного способа позволяет получать монокальцийфосфат по достаточно простой технологической схеме. При этом прочность гранул увеличивается с 5 кг/см² до 36-80 кг/см². В зависимости от требований заказчика возможно получать продукт с различным размером гранул и прочностью. Выход товарной фракции составляет 65-85%.

Способ проиллюстрирован следующими примерами.

Пример 1. 13,5 т/час экстракционной фосфорной кислоты концентрацией 25% P₂O₅ смешивают в баковом нейтрализаторе с 2,9 т/час карбоната кальция. Температура реакции нейтрализации составляет 40°С, влажность пульпы - 63%. В результате получают пульпу, содержащую монокальцийфосфат с вязкостью 3 МПа·с. Пульпу подают на гранулирование и сушку в барабанный гранулятор-сушилку (БГС). Процесс ведут при влагосодержании сушильного агента - 80 г/кг сухого воздуха и ретурности процесса - 0,8. В результате получают 6,43 т/час монокальцийфосфата. Выход товарной фракции (гранул с размером 0,2-2 мм) - 85%. Прочность гранул - 36 кгс/см².

Пример 2. 14,4 т/час экстракционной фосфорной кислоты концентрацией 26,3% P₂О₅ смешивают в баковом нейтрализаторе с 2,9 т/час карбоната кальция. Температура реакции нейтрализации составляет 45°С, влажность пульпы - 61%. В результате получают пульпу, содержащую монокальцийфосфат с вязкостью 5 МПа·с. Пульпу подают на гранулирование и сушку в барабанный гранулятор-сушилку (БГС). Процесс ведут при влагосодержании сушильного агента - 75 г/кг сухого воздуха и ретурности процесса - 1. В результате получают 7,56 т/час монокальцийфосфата. Выход товарной фракции (гранул с размером 0,2-2 мм) - 70%. Прочность гранул - 50 кгс/см².

Пример 3. 14,4 т/час экстракционной фосфорной кислоты концентрацией 26,3% Р₂О₅ смешивают с 2,46 т/час карбоната кальция и 0,25 т/час извести (9,2% от общей массы кальцийсодержащего сырья). Температура реакции нейтрализации составляет 50°С, влажность 55,5%. Вязкость полученной пульпы монокальцийфосфата – 7 МПа. Пульпу подают на гранулирование и сушку в аппарат БГС. Процесс ведут при влагосодержании сушильного агента 70 г/кг сухого воздуха и ретурности 1,0. В результате получают 7,42 т/час. Прочность гранул - 80 кгс/см. Выход товарной фракции 72%.

1. Способ получения монокальцийфосфата, включающий смешение экстракционной фосфорной кислоты с кальцийсодержащим компонентом, последующие гранулирование и сушку продукта, отличающийся тем, что при смешении компонентов поддерживают температуру и влажность, необходимые для получения смеси, с вязкостью 3-7 мПа·с, а гранулирование и сушку продукта ведут одновременно в барабанном грануляторе-сушилке (БГС) при ретурности 0,8-1,2.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве кальцийсодержащего компонента используют либо карбонат кальция, либо смесь его с известью, количество которой в смеси не превышает 15% от общей массы кальцийсодержащего сырья.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что влагосодержание отработанного сушильного агента, выходящего из БГС, составляет 70-80 г/кг сухого воздуха.