6.2. Производство двойного суперфосфата

Двойной суперфосфат представляет собой концентрированное безбалластное фосфорное удобрение, состоящее в основном из растворимой в воде соли – монокальцийфосфата Ca(H₂PO₄)₂∙H₂O, и содержит 42 – 50 % P₂O₅. В основе получения двойного суперфосфата лежит реакция взаимодействия фосфатного минерального сырья с фосфорной кислотой.

Ca₅(PO₄)₃F^тв + 7H₃PO₄ + 5H₂O = 5 Ca(H₂PO₄)₂ ∙ H₂O^тв + HF^г

Известны две принципиальные схемы производства: камерная и бескамерная (поточная) камерная схема, получившая название по основному аппарату – по суперфосфатной камере, предусматривает использование в качестве сырья упаренной до 55 – 57 % P₂O₅ экстракционной фосфорной кислоты. Кроме того, по данной схеме предусматривается длительная стадия – складское дозревание продукта. Все это приводит к снижению экономических показателей работы камерной схемы.

Большое распространение в странах бывшего СССР получили методы производства двойного суперфосфата по так называемым поточным схемам. В них предусматривается использование неупаренной ЭФК (28 – 36 % P₂O₅) и концентратов легко разлагающихся фосфоритов. Одна из таких схем представлена на рис. 7. Фосфорит из бункера 1 через ленточный весовой дозатор 2 подается в смеситель 4. Сюда же поступает через дозатор 3 фосфорная кислота. Из смесителя суспензия непрерывно поступает в каскад, включающий от 2 до 4 реакторов смешения 5. Общее время пребывания составляет 60 – 90 мин. При 70 – 90⁰С за это время фосфорит разлагается примерно на 50 %.

Дальнейшему разложению препятствует образующаяся на зернах фосфата корка монокальцийфосфата (продукта). Затем хорошо подвижная суспензия перекачивается насосом 6 в аппарат БГС – барабанный гранулятор-сушилку 7, в которой одновременно происходят процессы доразложения сырья, гранулирования и сушки. Аппарат БГС представляет собой установленный под небольшим уклоном вращающийся барабан диаметром 4 – 5 м и длиной 12 – 30 м, в который подаются параллельными потоками движущиеся гранулы и теплоноситель – дымовые газы, полученные от сжигания топлива в топке 8. Температура газов на входе составляет 550 – 650 ⁰С, на выходе – 115 – 130 ⁰С. Внутри барабана расположены устройства, создающие завесу из свободно падающих высушиваемых гранул (приемно-винтовая и подъемно-лопастная насадки) и возвращающие часть гранул с конца аппарата в переднюю его зону (обратный шнек).

Суспензия распыляется с помощью установленных на передней стенке БГС пневматических форсунок на завесу из падающих гранул, на поверхности которых за счет мгновенного испарения влаги происходит кристаллизация продукта – монокальцийфосфата. В результате гранулы укрупняются и далее досушиваются в потоке дымового газа. Сухие гранулы, выходящие из БГС, имеют температуру 100 – 105 ⁰С. Далее они элеватором 10 подаются на грохот 11, где рассеиваются на 3 фракции. Средняя фракция частиц размером 1 – 4 мм выдается в виде продукта. Мелкие частицы возвращаются в аппарат БГС на доукрупнение (внешний ретур). Более крупная фракция после измельчения на дробилке 12 вновь возвращается на грохот. Ретурное число (отношение массы ретура к массе продукта) составляет около 2. Коэффициент разложения фосфата в высушенном двойном суперфосфате достигает 80 – 85 %. Для уменьшения его кислотности проводят нейтрализацию, опудривая гранулы во вращающемся барабане мелом, или аммонизируют газообразным аммиаком в аммонизаторе 13. Из аммонизатора продукт, имеющий температуру 40 – 45 ⁰С, направляется на склад или фасовку. Газообразные потоки из БГС и аммонизатора очищаются от пыли в циклонах 9 и промываются от соединений фтора и аммиака в абсорбционных установках.