Суперфосфат

Простий суперфосфат є найбільш дешевим і поширеним фосфорним  добривом. Він (особливо нейтралізований) може бути ефективно використаний під  будь-які рослини і на будь-яких грунтах. Однак він має істотний недолік - низький вміст основного компонента (19-21% засвоюваного Р2О5) і високу частку баласту - сульфату кальцію. Його виробляють, як правило, у районах споживання добрив, так як економічніше доставляти концентроване фосфатне сировину до суперфосфатні заводам, ніж перевозити на далекі відстані низько концентрований простий суперфосфат. Значними достоїнствами володіє суперфосфат в гранульованому вигляді; перевагою гранул є той факт, що вони не злежуються при зберіганні, а також можливість локального внесення гранул в грунт і більш тривалі терміни їх зберігання. Велика частина суперфосфату застосовується у вигляді змішаних добрив. Для приготування сумішей використовується аммонізірованний суперфосфат.Также суперфосфат в невеликих кількостях вживається в дріжджової та цукрової промисловості, в якості вогнезахисного покриття деревини та ін Суперфосфат вперше стали виробляти у Великобританії в 1842 (до цього в 1-й половині 19 в. як фосфорних добрив використовували в основному кісткову муку)

1.Характеристика хімічного продукта

Суперфосфат - найбільш поширене фосфорне добриво. Його називають також простим  суперфосфатом (на відміну від більш  концентрованого подвійного суперфосфату). За зовнішнім виглядом простий суперфосфат  являє собою порошкоподібний  або зернистий продукт світло-або  темно-сірого кольору. Його головними  складовими частинами є монокальційфосфат Са (Н2РО4) 2 * Н2О і безводний сульфат кальцію СаSО4. Він складається з декількох твердих фаз і просочуючих їх рідкої фази. У твердих фазах знаходяться фосфати кальцію, магнію, заліза, алюмінію, СаSО4 з домішкою СаSО4 * 0.5Н2О, залишки неразложенном мінералів, що входять до складу вихідного фосфату, кремнегеля та інші. Зміст твердих фаз становить 65-72%, у тому числі 50-55% СаSО4.Жідкая фаза складається з водного розчину фосфорної кислоти, насиченого монокальційфосфат і містить іони Мg +2, Fе +3, Аl +3, F-та ін Якість суперфосфату оцінюють за вмістом у ньому засвоювання Р2О5, тобто суми водорозчинній Р2О5 (Міститься у вигляді вільної фосфорної кислоти, монокальцій і мономагнійфосфатов) і цитратнорастворімих Р2О5 (у формі дикальцій і дімагнійфосфатов, фосфатів заліза і алюмінію). [2] Простий суперфосфат містить від 14 до 21% засвоювання Р2О5. Його випускають у вигляді наступних продуктів:

  1) порошкоподібний НЕ нейтралізований  (містить до 5,5% вільної Р205);

  2) порошкоподібний нейтралізований  (вільна кислотність частково  нейтралізована карбонатами або  фосфатами кальцію);

3) гранульований з розміром зерен  від 1 до 4 мм (гранульований продукт  зазвичай нейтралізований);

  4) аммонізірованний (вільна кислотність нейтралізована аміаком).

 Нейтралізований і висушений  суперфосфат (порошкоподібний і  гранульований) рекомендується зберігати  в герметичній тарі. Зменшення  вологості суперфосфату та вмісту  в ньому вільної Р2О5 підвищує  міцність гранул. Злежуваність суперфосфату викликається процесом кристалізації Са (Н2Р04) 2 • Н20 з рідкої фази. Охолоджений і визрілий на складі суперфосфат, у якого процес кристалізації монокальційфосфат закінчився, а також гранульований і нейтралізований суперфосфат майже не злежується. Рассеваемость або сипучість суперфосфату визначає здатність його висіватися сівалками. Нейтралізація вільної кислотності та сушка суперфосфату різко покращують його рассеваемость.Об'емний або насипна вага вільно насипаного негранульовані суперфосфату з апатитового концентрату становить 1,0-1,1 т/м3, при зберіганні в купах висотою до 10м об'ємна вага збільшується до 1,25 т/м3. Насипна вага гранульованого суперфосфату в неущільненому шарі дорівнює 0,85-0,87, а в ущільненому (глибина 7,3 м) 0,95-0,98 т / м3.Удельная теплоємність для висушеного до постійної ваги при 105-110 ° порошкоподібного НЕ нейтралізованого суперфосфату дорівнює 0,224, і для продукту з вологістю 15,1% - 0,345 кал / (г • град). Теплоємність гранульованого суперфосфату з апатитового концентрату складає 0,231-0,246 кал / (г • град) залежно від вологості.

2.Методи отримання

Виробництво простого суперфосфату полягає  в:

1) змішанні фосфату - апатитового  концентрату або фосфоритного  борошна з сірчаною кислотою, 2) отверждении (схоплюванні) реакційної маси, званому також дозріванням суперфосфату

2) доразложеніі непрореагировавшего фосфату при вилежуванні і дообробки суперфосфату на складі (дозрівання).

Способи виробництва суперфосфату можна розділити на періодичні, напівбезперервні і непреривние.В раніше широко застосовувалися періодичних способах змішання фосфатной борошна з сірчаною кислотою і подальше розкладання фосфату (дозрівання в камерах) виробляли в періодично діючих апаратах. Для розкладання фосфату і дозрівання суперфосфату використовували камери-вагони Бескова і др.В напівнеперервних способах застосовують безперервне змішання фосфату з сірчаною кислотою при періодичному дозріванні суперфосфату в вагонах Бескова або в камерах типу Свенська. Напівбезперервний метод відрізняється від періодичного лише способом змішання реагентів. Фосфат і сірчана кислота дозуються за допомогою живильників безперервної дії. Так само безперервно виробляється змішання фосфату з сірчаною кислотою. Пульпа безперервно надходить в камеру, після заповнення якої живлення припиняється. Надалі процес протікає так само, як і в періодичному способе.В безперервних способах основні стадії виробництва здійснюються в апаратах безперервної дії. Ці способи найбільш досконалі, тому вони витісняють періодичні та напівбезперервні установки. Виробництво суперфосфату безперервним методом відрізняється не тільки безперервної дозуванням і змішанням реагентів, але також і визріванням суперфосфату в безперервно діючої камері. У Європі знайшли застосування безперервні способи Максвелл і Норденгрена. За способом Норденгрена, змішання реагентів виробляють в два ступені: спочатку фосфат розкладають надлишком сірчаної кислоти, в другому ступені додатково вводять фосфат, розкладаний фосфорної кислотою, що утворилася в змішувачі першого ступеня. Дозрівання йде в прямокутній камері, задня і бічні стінки якої нерухомі, а підлогою камери служить транспортер із сталевих плит. У США поширені безперервні способи Бродфілда і Саккетті. По першому з них змішання здійснюють у коритоподібний горизонтальному змішувачі. Суперфосфат дозріває на рухомому разом з бічними стінками сталевому транспортері. За способом Саккетті розкладання відбувається в циліндричній гумованої башті в підвішеному стані. Сірчана кислота утворює розпилену конусоподібну струмінь, яка потрапляє в циклон-турбулентний хмара фосфатной борошна. При цьому досягається швидке і гарне змішування обох реагентів. Отриману суміш додатково перемішують в горизонтальному змішувачі і направляють в камеру-транспортер.Кроме поліпшення фізико-хімічних умов розкладання фосфату, безперервний метод є більш економічним: він вимагає меншої витрати робочої сили і менших капіталовкладень, полегшує можливість автоматизації приготування сірчаної кислоти потрібної концентрації і дозування реагентів. Значно поліпшуються умови праці. Досягається хороше перемішування компонентів. Враховуючи перераховані переваги, ми будемо надалі розглядати виробництво суперфосфату безперервним способом.

3.Основний  метод отримання

 Характеристика основного і допоміжного сировини якості основної сировини для виробництва суперфосфату використовують апатитовий концентрат або фосфоритне борошно. Апатит - безводний фосфат кальцію, становить 95% від усіх відомих мінералів фосфору. Панівною різновидом апатиту в більшості гірських порід є фторапатит і фторгидроксилапатит.Минеральные освіти комплексні: крім апатиту (30-70%) і нефеліну (30-50%) включають сфен (1-2%), тітаномагнетіт, егіриніт. Руди добре збагачуються флотацією: з руд, що містять 15-18% Р2О5, отримують апатитовий концентрат з 39,4% Р2О5. Основна частина апатиту застосовується в промисловості фосфорних добрив і фосфорних солей, невелика частина - у чорній і кольоровій металургії, у виробництві кераміки і скла. Хімічний склад стандартного апатитового концентрату:

 Найменування Хімічна формула  Вміст,%

 Оксид фосфору P2O5 не менше  39.00%

Вода H2O 0.50 - 1.50

 Оксид заліза FeO 0.03 - 0.10 Оксид заліза Fe2O3 0.30 - 0.6

 Оксид алюмінію Al2O3 0.50 - 0.90

Оксид кремнію SiO2 2.00 - 2.60

Оксид кальцію CaO 50.00 - 51.00

 Оксид стронцію SrO 2.60 - 3.50

 Оксид марганцю MnO 0.02 - 0.05

 Оксид магнію MgO 0.10 - 0.40

 Оксид натрію Na2O 0.20 - 0.60

Оксид калію K2O 0.10 - 0.40

Фтор F2 2.90 - 3.20

 Отримання фосфоритного борошна  подрібненням природних фосфатів - найпростіший спосіб їх переробки.  Це порошок сірого або бурого  кольору, що містить 19-22% P2O5. Фосфорітная борошно є дешевим, але малоефективним добривом, тому що містить фосфор у формі, важко извлекаемой рослинами. Все ж на кислих грунтах тонкоподрібнені фосфорити застосовують як повільнодіючих добрив; фосфоритне борошно використовують також для отримання суперфосфату і як нейтрализующую добавку до нього.