3.5 Технология производства и потребительские свойства фосфорных удобрений

В группу простых фосфорных удобрений, выпускаемых согласно ГОСТ и ТУ, входит около двадцати видов удобрений. Чаще всего их классифицируют по растворимости и усвояемости растениями. Выделяют водорастворимые, цитратнорастворимые и лимоннорастворимые фосфорные удобрения.

К воднорастворимым относятся удобрения, в которых большая часть фосфорных соединений растворима в воде (простой и двойной суперфосфат). Такие удобрения наиболее легко усваиваются растениями и пригодны практически для любых почв.

К цитратнорастворимым относятся удобрения, нерастворимые в воде, но растворимые в аммиачном растворе лимоннокислого аммония (цитрата аммония). К этой группе относятся дикальцийфосфат (преципиат).

Группу лимоннокислых удобрений составляют удобрения, нерастворимые в воде и аммиачном растворе цитрата аммония, но растворимые в 2%-ном растворе лимонной кислоты. К ним относятся удобрения, содержащие трикальцийфосфат Са₃(РО₄)₂: обесфторенные природные фосфаты, томасшлак, фосфоритная мука. Хотя эти вещества нерастворимы в воде, тем не менее под действием кислых почв они переходят в форму, доступную для растений, и на протяжении ряда лет служат источником фосфора для растений.

Дадим краткую характеристику технологии производства простого и двойного суперфотсфатаов, являющихся основными видами простых фосфорных удобрений.

Сырьём для производства фосфорных удобрений служат природные руды: апатиты и фосфориты. Основным фосфорсодержащим соединением этих руд является нейтральная кальциевая соль ортофосфорной кислоты – трикальцийфосфат Са₃(РО₄)₂.

В настоящее время простой суперфосфат получают в непрерывно действующих реаторах – суперфосфатных камерах.

Химическую схему камерного способа производства простого суперфосфата можно представить состоящей из двух процессов. Вначале происходит разложение части Са₃(РО₄)₂ под действием серной кислоты Са₃(РО₄)₂ + 4 H₂ SO₄ → 3 СаSО₄ + 2 H₃ РO₄ , а затем оставшаяся часть Са₃(РО₄)₂ разлагается уже под действием образовавшейся в ходе реакции H₃ РO₄:

Са₃(РО₄)₂ + 4H₃ РO₄ = 3 Са(Н₂РО₄)₂

Изменение фазового состава природного фосфата можно представить в виде блок-схемы, показанной на рис.3.3.

В технологическом процессе производства простого суперфосфата выделяют следующие стадии:

1. смешивание порошкообразного фосфата с серной кислотой;

2. созревание суперфосфата в суперфосфатной камере;

3. дозревание суперфосфата на складе;

4. сушка суперфосфата.

Рис. 3.2. Блок-схема технологического процесса производства простого суперфосфатата: 1) обработка порошкообразного фосфата серной кислоты; 2) созревание простого суперфосфата в камерер; 3) дозревание простого суперфосфатат на складе 4) сушка суперфосфатата

Для улучшения физических и агрохимических свойств суперфосфат, как и большинство удобрений, гранулируют. Его можно эффективно использовать на любых почвах и под любые культуры. Хорошо нейтрализованный гранулированный суперфосфат вносят в почву вместе с семенами.

Требования к качеству простого суперфосфата, полученного из апатитового концентрата, регламентируется:

• гранулированного - ГОСТ5956-78;

• порошковидного, сушеного, нейтрализованного – ТУ 6-08-277-73.

Требования к качеству простого суперфосфата, полученного из фосфоритов Каратау, регламентируются:

• гранулированного, аммонизированного – ГОСТ17790-78;

• аммонизированного, сушеного – ТУ 6-08-327-75.

Таблица 3.4 – Физико-химические свойства простого суперфосфата в соответствии с действующими ГОСТ и ТУ

№ п/п	Показетели	Суперфосфат из апатитового концентрата			Суперфосфат из фосфоритов Каратау
		Гранулиро-ванный (ГОСТ 5956-78)	Порошко- видный, сушеный, нейтрализо-ванный (ТУ 6-08-340-74)	Порошко-видный (ТУ 6-08-277-73)	Гранулиро- ванный, аммонизи- рованный (ГОСТ 17790-78)	Аммонизиро- ванный, сушеный ( ТУ 6-08-327-75)
1.	Содержание усвояемой Р2О5, %	20±1	20±1	20±1	15±1	15±1
2.	Содержание свободной Н3РО4 в пересчёте на Р2О5, %	1-2,5	Не более 2,5	Не более 5,0	Не более 0,5	Не более 0,5
3.	Содержание влаги, %, не более	4,0	5.0	12,0	3,0	3,0
4.	Механическая прочность гранул на раздавливание, МПа (КГС/см2) не менее	1,0 (10)	-	-	1,5(15)	-
5.	Гранулометрический состав. Содержание гранул размером: (1-4)мм, % не менее (4-6) мм, %, не более менее 1 мм, % не более	90	-	-	90	-
		5	-	-	5	-
		5	-	-	5	-

Поскольку простой й суперфосфат из-за присутствия в нём балластного сульфата кальция СаSО₄ (50…55%) содержит не более 21% Р₂О₅, его производство интенсивно не развивается, а делается упор на получение более концентрированных фосфорных удобрений, в частности, двойного суперфосфата.

Двойным суперфосфатом называют концентрированное фосфорное удобрение, получаемое разложением природных фосфатов фосфорной кислотой. По внешнему виду он похож на простой суперфосфат, однако содержит в 2-3 раза больше усвояемой Р₂О₅. В отличие от простого суперфосфата двойной не содержит балластного сульфата кальция. Во всём остальном фазовый состав удобрений совпадает.

На практике применяются два метода производства двойного суперфосфата: камерный и бескамерный. Камерный – аналогичен описанному для получения простого суперфосфата, а бескамерный, или поточный, отличается тем, что для разложения фторапатита используется более разбавленная фосфорная кислота. Это позволяет провести более полное разложение фосфата, однако для удаления избыточной влаги требуется установка распылительной сушилки. Поскольку получаемый суперфосфат не требует дозревания на складе, условия работы на заводе, действующем по бескамерному методу, более благоприятные.

Технологический процесс производства двойного суперфосфата включат следующие стадии:

1. разложение природного фосфата 32%-ной фосфорной кислотой;

2. сушка большей части пульпы в распылительной сушилке;

3. получение пастообразной массы в барабанной сушилке;

4. измельчение;

5. классификация по размерам частиц двойного суперфосфата.

Блок-схема производства представлена на рис. 3.4.

Рис. 3.4. Блок-схема производства двойного суперфосфатата по бескмамерному методу: