Флотационный способ производства
Из сильвинитовых руд хлорид калия получают методом флотации. Сущность его состоит в разделении KCl и NaCl, содержащихся в руде, с предварительным выделением глинистого шлама.
Флотационное разделение минералов основано на различной способности их поверхности смачиваться водой. Предварительно измельченную руду взмучивают в воде (или в водном растворе) и через пульпу пропускают воздух, распределяющийся в ней в виде мелких пузырьков. Гидрофобные минералы прилипают к пузырькам воздуха и выносятся на поверхность пульпы в виде пены, которую затем удаляют и фильтруют для выделения твердых частиц. Гидрофильные минералы оседают на дне флотационной машины выводятся через сливное отверстие.
Однако подавляющее большинство минералов хорошо смачивается водой, поэтому при обогащении природных руд приходится пользоваться флотационным реагентами. Под воздействием этих реагентов можно направленно изменять смачиваемость поверхности того или иного минерала и таким образом регулировать процесс флотации. В зависимости от назначения различают следующие группы флотационных реагентов: собиратели, пенообразователи, депрессоры, активаторы, регуляторы среды.
Собиратели (или коллекторы) − вещества, способные селективно адсорбироваться на поверхности минералов и придавать ей несмачиваемость. Различают анионные и катионные собиратели. К анионным собирателям относятся жирные кислоты и их мыла, алкилсульфаты и др. К катионным собирателям относятся первичные алифатические амины с числом углеродных атомов от 7 до 20 (С7 − С20).
Пенообразователи − вещества, способствующие образованию устойчивых пузырьков воздуха и обильной пены. К ним относятся сосновое масло, крезолы, смесь терпеновых спиртов и др.
Депрессоры (или подавители) − вещества, снижающие адсорбцию собирателя на поверхности минералов. В качестве депрессоров применяют наряду с неорганическими продуктами (жидкое стекло, обработанное НСl до рН=2 - 3), различные органические вещества− крахмал, карбоксилметилцеллюлозу и др.
Активатор − вещества, улучшающие адсорбцию собирателей на поверхности минералов, нейтрализующие действие депрессоров. Активаторами могут быть соли свинца, алюминия.
Регуляторы − вещества, изменяющие состав и рН среды, в которой протекает флотация. В качестве регуляторов используют соду, щавелевую кислоту, тэтралин, декалин и др.
Технологические схемы флотации сильвинитовых руд отличаются методом обработки глинистых шламов: обогащение с предварительной флотацией глинистых шламов и обогащение с депрессией глинистых шламов, а также степенью их измельчения.
Флотационное обогащение сильвинитовых руд включает следующие основные операции:
1) дробление и измельчение руды;
2) предварительное удаление глинистого шлама из руды или его подавление в процессе основной флотации;
3) основная флотация с выделением КСl в пенный продукт и последующей перечисткой полученного концентрата;
4) перечистка глинистого шлама с целью снижения потерь КСl;
5) обезвоживание хвостов, шлама и концентрата с возвратом в цикл оборотного раствора.
схема Айжанда
Производство жидких азотных удобрении. Аммиак водный. Схема произв.
Написали в тетрадь. p.s. Моль
Приведите химические реакции, раскрывающие теоретические основы производства сложных удобрений на основе фосфорной кислоты - аммофоса и диаммофоса. Опишите их состав и свойства.
По чертежу технологической схемы опишите процесс получения аммофоса с выпариванием пульпы, сушкой и гранулированием в аппарате БГС.
7,________
Опишите состав и свойства нитроаммофоса и нитроаммофоски - сложных удобрений на основе фосфорной и азотной кислот. Опишите безретурную схему производства нитроаммофоса из расплава.
Состав и свойств
Нитроаммофос и нитроаммофоска отличаются отаммофоса болле высоким относительным содержанием азота.Уравновешивающие азотные компоненты , например , азотная кмслота или нитрат аммония , вводят в состав этих удобрений либо на стадии аммонизации фосфорной кислоты, либо перед гранулированнем.Таким образом, нитроаммофос и нитроаммофоска кроме моноаммонийфосфата содержат нитрат аммония.
Нитроаммофоска является тройным комплексным удобренмем и содержит третий питательный компонент – калий, каторый вводится в виде KCl регирует с нитратом аммония:
KCl + NH4NO3 ↔ KNO3 + NH4Cl
Оброзование KNO3 и NH4Cl, менне гигроскопичных чем исходные соли, улучшает физические свойства нитроаммофоски. По внешнему виду нитроаммофос и нитроаммофоска представляют собой гранулы светло-серого или розоватого цвета.Для снижения слеживаемости гранулы удобрений подвергаются кордиционированю различными нейтрализующими
| Показатели | Марка А | Марка Б |
| Содержание, масс. % действующих вешеств, не менее | ||
| азота (N) | 17±1 | 17±1 |
| общего P2O5, % | 17±1 | 19±1 |
| в том числе P2O5 вод, не менее | ||
| калия (K2O) | 17±1 | 19±1 |
| воды, % не менее | 1,0 | 1,0 |
| Гранулометрический состав,% гранул размером менее 1 мм, не более | ||
| » » » 4мм, не менее » » » 6мм | отсутствие | |
| Статическая прочность гранул, МПА, не менее |
добавками: диатомитом, тальком, кизельгуром и др.
(гост 19691−80)
ТаблицаVIII-5, требования к качеству нитроаммофоски
Таблица VIII−4. Требования к качеству нитроаммофоса Нитроаммофос получают согласно ТУ 08-433−79, трех марок ( табл. VIII−4).
| Показатели | Марки | ||
| А | Б | В | |
| N-P2O5-K2O,масс.% не менее | 23-23-0 | 16-24-0 | 25-20-0 |
| N: P2O5 , K2O,масс,% | 1:1:0 | 1:1,5:0 | 1:0,8:0 |
| Содержание, масс.% P2O5 вод, не менее воды, не более | 1,5 | 1,5 | 1,5 |
| Гранулометрический состав,% | |||
| Гранулы размером 1-4 мм, не менее | |||
| Гранулы размером 4-5 мм, не более | |||
| Гранулы размером менее 4 мм, не более |
Нитроаммофос в зависимости от соотношения действующих веществ выпускают двух марка А и Б: марка А с соотношением N: P2O5: K2O=1:1:1 и марка Б-1:1,5:1,5. В соответствии с ГОСТ 19691-80 нитроаммофоска должна отвечат требованиям и нормам, указанным в таб.VIII-5.
Технологические схемы
Производство нитроаммофоса.Нитроаммофос в нашей стране получают по безретурной схеме с грануляцией из расплава (рис.VIII-7).
Упаренная экстракционная фосфорная кислота (54% P2O5 ) и 47%-ная азотная кислота поступают в смесител 1, где тщательно перемешиваются. Смес кислот нейтрализуют газообразным аммиаком в нейтрализаторе 3 барботажного типа при 115-120оС до PH=2,8−3,2. При этом в растворе образуются моноаммонийфосфат и нитрат аммония.одновременно с нейтрализацией происходит упаривание пулпы и влажность ее снижается до 24%. Упаривание аммонизированной пулпы до состояния плава, содержащего 2−2,5% воды, ведут в вакуум-выпарном аппарате 5 при 170 оС и остаточном давлении 29,4 кПа (220мм рт,ст). Выносная греющая камера выпарного аппарата обогревается паром давлением 1,3−1,5 Мпа.
Плав нитроаммофоса тщательно перемешивается с ретуром в обогреваемом сборнике 22 и через напорный бак 6 и смеситель 7 поступает в корзину гранулятора 19. При вращении корзины гранулятора плав разбрызгивается по сечееию грануляционной башин и, охлождаясь встречным потоком воздуха до 90 оС, застывает в виде гранул. Далее гранулы охлаждают воздухом до 40-45 оС в барабане 25, после яего продукт элеватором˗15 подают на грохот 14 для рассева.
Товарную фракцию гранул размером 1−4 мм опудривают барабане 26 нейтрализующим тонко измельченным материалом и упаковывают. В процессе охлаждения и кондиционирования гранулы подсушиваются до 1%. Крупную фракцию гранул измельчают в дробилке 13 и вместе с мелкой фракцией возврашают в кечестве ретура на смешение с плавом в сборник22.
Аммиаксодержашие газы, выделяющиеся из нейтрализатора и выпарного аппарата, частияно конденсируются вместе с парами воды в конденсаторах 4, а затем их промывают водой в абсорбере 10. Пыль нитроаммофоса, уносимая воздухом из охлаждающего барабана, улавливают в циклоне 16 и она поступает в сборник плава 22.
К достоинствам схемы относится практическое отсутетвие ретура (около 5% от массы готового продукта).
Производство нитроаммофоскиосушествляют по ретурной схеме с гранулированием в аппарате АГ (аналогично производству аммофоса). Уравновешивающий азот в виде плава аммиачной селитры вводят на стадии гранулирования. Таким образом производство нитроаммофоски складывается из следующих основных стадий: получение плава аммочной селитры, получение аммофосной пулпы, гранулирование и сушка.
Технологические схема производства нитроаммофоски с апаратом АГ представлена на рис.VIII.8.
Упаренную экстракционную фосфорную кислоту (47-52% P2O5) нейтрализуют газообразным аммиаком в аппаратах 1 в течение 1,5-2 ч. В первом нейтрализаторе поддерживают темперауру 105-110оС и мольное отношение NH3 :H3PO4=0,35 , во втором нейтрализаторе −120−125 оС и отношение, разное 0,7.
Нейтрализацию азотной кислоты аммиаком проводят в аппарате ИТН 17 при 110-135 оС, полученной раствор аммиачной селитры после донейтрализации упаривают в выпарном аппарате 16 пленочного типа до содержание 95-97% NH4NO3.
В аммонизатор-гранулятор 14 вводят пульпу моноаммонийфосфота из нейтрализаторов 1, плав нитрата аммония из сборника 15, хлорид калия, ретур и газообразной аммиак (мольное отношение NH3 :H3PO4=1,04). Количество ретура составляет 5-10 т/т готового продукта. Одновременно с нейтрализацей и гранулированием в аппарате АГ происходит частичная подсушка гранул за счет тепла химических реакций.
Гранулы нитроаммофоски при температуре 105 оС и влажности 1,3-1,5% поступают из аппарате АГ в барабаную сушилку 13. Сушка осушествляется топочными газами, температура которых на входе 180 оС и на выходе 110 оС, до конечной влажности гранул не более 0,5%. Высушенную нитроаммофоску сортируют на грохоте 8. Товарную фракцию (1-4 мм) охлаждают до 35-45 оС в холодильнике 9,повторно рассевают ,кондиционируют в барабане 11 и направляют на упаковку. Крупнын гранулы измелчают в дробилке 12 и вместе с мелкой фракцией возвращают в качестве ретура на грануляцию.
Отходящие газы производства нитроаммофоскт содержат до 0,1 г/м3 фтора, 2 г/м3 аммиака и пыль. Они очишаются в абсорбционных аппаратах 3 (полые скоростные скрубберы), работающих в замкнутом цикле с использованием технологических жидкостей (воды, подкисленной фосфорной кислоти). Выхлопные газы содержат не более 0,05 г/м3 F, 0,09 г/м3 NH3 и 0,1 г/м3 пыли.
9. Опишите технологическую схему получения нитроаммофоса аппаратом АГ.
Схема производства нитроаммофоски. Нитроаммофоска производится ретурным способом с гранулированием в аммонизаторе-грануляторе (АГ) по схеме, для получения аммофоса. Производство нитроаммофоски по этой схеме отличается от получения аммофосадополнительным введением в. аммонизатор-гранулятор раствора нитрата аммония (для увеличения содержания в продукте азота) и кристаллического хлорида калия. Уравновешивающий азот в виде плава аммиачной селитры пводят настадии гранулирования. Таким образом, производство нитроаммофоскискладывается из следующих основных стадий получение плава аммиачной селитры, получение аммофосной пульпы, гранулирование и сушка.
Ретурные схемы характеризуются тем, что фосфорная кислота (иногда вместе с азотной кислотой) сначала частично нейтрализуется аммиаком в форнейтрализаторе окончательная ее нейтрализация до образования моноаммонийфосфата (при получении нитроаммофоски) или диаммонийфосфата.
Приведите химические реакции, раскрывающие теоретические основы производства нитрофоски – сложного удобрения на основе азотнокислотного разложения фосфатов. Опишите состав и свойства.
Впервые идея о целесообразном разложении фосфатного сырья азотной кислотой была высказана Д.Н. Прянишниковым в 1908 г. Однако реализация этой идеи стала возможной значительно позже, когда резко возросло производство азотной кислоты из синтетического аммиака.
Процесс разложения природного фосфатного сырья азотной кислотой происходит по реакции
Ca5(P04)3F + IOHNO3 = ЗН3РО4 + 5Ca(N03)2 + HF.
Выделяющийся фтористый водород взаимодействует с двуокисью кремния с образованием фтористого кремния, последний с фтористым водородом образует кремнефтористую кислоту. В результате разложения фосфатного сырья азотной кислотой в вытяжке содержится большое количество нитрата кальция. Последний является крайне нежелательной примесью в готовом удобрении, так как очень гигроскопичен и ухудшает физические свойства получаемого сложного удобрения.
Кроме этого, высокое содержание кальция в фосфорной кислоте приводит к переходу фосфора в труднодоступную для растений форму. Поэтому для получения сложных удобрений на основе азотнокислотного разложения фосфатного сырья важно вывести из системы избыток кальция, т.е. снизить отношение CaO : Р2О5. В этой технологии производства сложных удобрений используется тонко- измельченный апатитовый концентрат и 47-55%-я азотная кислота. Схемы образования сложных удобрений различаются по способу выделения из раствора избыточного кальция
1. Производство нитрофоски по схеме с вымораживанием избытка
нитрата кальция
При частичном вымораживании кальциевой селитры и выделении ее из раствора с последующей обработкой его аммиаком при одновременной упарке образуется смесь, содержащая фосфаты аммония, дикальцийфосфат и аммиачную селитру:
Н3РО4 + Ca(N03)2 + NH3 = NH4H2P04 + СаНР04 + NH4NO3.
Добавление к такой смеси хлористого или сернокислого калия приводит к получению нитрофоски, состоящей из трех основных питательных элементов: азота, фосфора и калия. Конечной продукцией производства являются нитрофоска и кальциевая селитра.
Эта нитрофоска может содержать 40-50% питательных веществ. Схема дает возможность изменять соотношение питательных веществ в любых комбинациях и позволяет получать гранулированное удобрение, в котором до 60% общего количества Р205
растворимо в воде. Для получения нитрофоски, содержащей 50-60% водорастворимого фосфора, по этому методу из раствора необходимо вывести 70% СаО в виде Са(МОз)2 • 4Н20. Это удобрение высокоэффективно во всех районах, где растения испытывают недостаток в азоте, фосфоре и калии.
2. Производство нитрофоски связыванием избытка кальция углекислотой (карбонатная схема)
Н3Р04 + Са(Ж)3)2 + ИНз + С02= СаНР04 + gt;Ш4gt;Юз + СаСОэ.
При обработке нитрата кальция и фосфорной кислоты аммиаком и углекислотой получается смесь, в состав которой входят дикальцийфосфат, аммиачная селитра и углекислый кальций. После смешивания с хлористым калием смесь без выделения солей кальция гранулируют, сушат, разделяют на фракции и дробят. Карбонатная нитрофоска содержит 35-37% питательных веществ. Эта схема наиболее экономична по производству. Однако с агрохимической точки зрения выпускать карбонатную нитрофоску в гранулированном виде нецелесообразно, так как фосфор в ней находится в цитратно- растворимой форме. Если карбонатную нитрофоску выпускать в порошке, то она может быть использована для основного внесения.
3. Производство нитрофоски и нитрофосов связыванием избытка кальция сульфатом аммония (сульфатная схема)
По этой схеме нитрат кальция и фосфорную кислоту обрабатывают раствором сульфата аммония. В зависимости от нормы
сульфата аммония может быть получен продукт с различным содержанием водорастворимой Р2О5.
Чтобы иметь тройное удобрение, в смесь добавляют калийсодержащий компонент.
Если вместо сульфата аммония используется сульфат калия, то последний растворяют в азотной кислоте и полученным раствором обрабатывают фосфатное сырье. Суспензия нейтрализуется аммиаком, продукт гранулируется и сушится. В настоящее время нитрофоска с 33-36%-м содержанием питательных веществ производится главным образом этим способом.
4. Производство нитрофоски связыванием избытка кальция серной кислотой (сернокислотная схема)
При связывании избытка кальция серной кислотой в процессе азотно-кислотного разложения фосфатов с последующей обработкой раствора аммиаком образуется смесь, которая после добавления хлористого калия перерабатывается в готовый продукт - нитрофоску, содержащую 35% питательных веществ. Избыток кальция, связанный серной кислотой, находится в удобрении в виде балластной примеси сульфата кальция.
Способ дает возможность изменять соотношение питательных веществ в довольно широких пределах и позволяет выпускать продукт, в котором до 50-60% Р2О5 находится в водорастворимой форме. Существенный недостаток метода - расход дефицитной серной кислоты, превращаемой после связывания с кальцием в балласт.
5. Производство нитрофоски связыванием избытка кальция фосфорной кислотой (фосфатная схема)
Фосфатное сырье разлагают смесью азотной и фосфорной кислот в соотношении, определяемом заданным отношением N : Р2О5 в готовом продукте и содержанием водорастворимого фосфора. Полученный раствор после разложения состоит в основном из Са(ЫОз)2 и свободных фосфорной и азотной кислот. Его подвергают аммонизации, при которой почти все количество СаО раствора переходит в дикальцийфосфат (СаНРОД Далее добавляют хлористый кальций, гранулируют и сушат.
Главное достоинство этой нитрофоски - высокое содержание питательных веществ и водорастворимой фосфорной кислоты. Содержание каждого из элементов (Ы, Р2О5 и К20) достигает 17%, доля растворимой Р205 - 80%.
Особенностью нитрофосок и нитрофосов является наличие водорастворимого фосфора (не более 50-60% от усвояемого). Это не снижает их агрономической эффективности по сравнению с эквивалентным набором полностью водорастворимых удобрений. Сейчас нитрофоски широко используются как основное удобрение под многие сельскохозяйственные культуры, а также при локальном внесении, особенно под картофель. Нитрофосы используют как основное удобрение под зерновые и кормовые культуры, а также на лугах и пастбищах, хорошо обеспеченных калием.
Технология производства нитрофосок (нитрофосфатов), основанная на разложении фосфатного сырья азотной кислотой или ее смесью с другими кислотами, широко используется в зарубежных странах, где существует недостаток серосодержащего сырья. Основными производителями таких удобрений являются Германия, Австрия и Франция. В Германии выпускают нитрофоски без хлоридов, некоторые из них содержат магний. Во Франции производят большой ассортимент нитрофосок, предназначенных под различные культуры. Под виноград и плодовые культуры выпускают бесхлорную нитрофоску.
В последние годы разработаны способы получения нитрофосок с 80-95% Р2О5 в водорастворимой форме, среди которых наиболее распространен норвежский способ, при котором фосфорит обрабатывают избыточным количеством азотной кислоты с последующей кристаллизацией нитрата кальция при температуре -50°С. Этим способом или его вариантом производят нитрофосфаты в России, Англии, Германии, Франции и Нидерландах. Например, во Франции разработана технология получения 54 видов нитрофосок с соотношением в них азота от 8 до 20%, Р205 - от 7 до 35% и К20 - до 29%.