Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ. Анализ мирового рынка удобрений показывает, что в настоящее время на долю сложных фосфорсодержащих удобрений приходится около 70% мирового производства, которое составляет более 23 млн.т Р2О5. В том числе на основе экстракционной фосфорной кислоты (ЭФК) выпускается более 21 млн.т Р2О5 . В ассортименте сложных удобрений ведущая роль принадлежит фосфатам аммония. В 1998 г. объём мирового производства фосфатов аммония составил: диаммоний-фосфат (ДАФ) - 11,9, аммофос (МАФ) - 4,933 млн. т Р2О5, что объясняется относительной простотой их технологии и хорошими потребительскими свойствами (отсутствие слеживаемости, рассыпчатость, оптимизированный гранулометрический состав, возможность внесения под все культуры и др.). В Российской Федерации и странах СНГ фосфаты аммония производятся почти исключительно на базе ЭФК, вырабатываемой из хибинского апатитового концентрата.
Наиболее экономичным продуктом для потребления является ДАФ, что отражает уровень производства данного продукта по сравнению с МАФ. Однако, МАФ также обладает целым рядом достоинств (простота технологии, низкая стоимость транспортировки Рг05 по сравнению с ДАФ и др.).
В РФ технология производства фосфатов аммония была ориентирована почти исключительно на выпуск МАФ.
Переход к рыночным отношениям ставит проблему разработки гибкой технологии высокой интенсивности для производства обоих продуктов, рассчитанной как на выпуск ДАФ, так и МАФ. Такая технология должна при выпуске ДАФ обладать высокой производительностью (близкой к производительности МАФ), несмотря на целый ряд его физико-химических свойств, диктующих более жёсткий режим получения ДАФ. Кроме того, технологические приёмы, применяемые при производстве ДАФ, должны практически соответствовать условиям производства МАФ, что позволило бы осуществить за короткий период переход с одной технологии на другую.
В этой связи разработка и внедрение гибкой высокопроизводительной технологии фосфатов аммония на основе экстракционной фосфорной кислоты из хибинского апатитового концентрата является актуальной задачей для большинства предприятий РФ и стран СНГ.
ЦЕЛЬЮ настоящей работы является разработка и внедрение интенсивной технологии фосфатов аммония (с возможностью выпуска как ДАФ, так и МАФ) на основе исследования закономерностей процессов, проте-
I
кающих на основных стадиях производства, определение их взаимосвязи и установления лимитирующих стадий технологии. Конкретными задачами являлись:
анализ существующих технологий производства фосфатов аммония;
исследование основных закономерностей технологического процесса по стадиям аммонизации ЭФК, гранулирования суспензий, сушки и очистки отходящих газов от аммиака и соединений фтора;
обоснование и разработка аппаратурно-технологической схемы производства фосфатов аммония для реконструкции действующих установок;
исследование технологии ДАФ на промышленной установке и определение оптимальных технологических параметров;
исследование физико-механических свойств фосфатов аммония, полученных в промышленных условиях;
разработка рекомендаций для организации промышленного производства.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА. В работе выполнен комплекс физико-химических исследований, необходимый для установления интервалов варьирования технологических параметров при производстве как МАФ, так и ДАФ:
определен химический и вещественный состав фосфатов аммония, полученных в лабораторных и промышленных условиях, на основе экстракционной фосфорной кислоты (дигидратной или полугидратной); определены граничные концентрации компонентов жидкой фазы и критическое содержание взвесей для поддержания необходимых концентраций основных компонентов в готовых продуктах;
предложен метод расчета для корректировки состава фосфорной кислоты (учитывающий его колебания в промышленных условиях), направленный на стабилизацию технологического режима получения фосфатов аммония;
на основе анализа вещественного состава статистически представительных образцов фосфатов аммония изучено распределение общей, усвояемой и водорастворимой форм Р2О5 и показано практическое отсутствие различия между усвояемой и общей формами Р2С>5 в диаммонийфосфате;
установлена корреляция между химическим составом фосфорной кислоты, а также условиями и степенью ее аммонизации и физико-химическими свойствами аммонизированной пульпы.
Впервые установлены лимитирующие факторы технологии ДАФ и на основании изучения реологических свойств абсорбционных растворов обоснована двухступенчатая система очистки газов. Разработан и подтвер-
жден в промышленных условиях механизм гранулирования фосфатных пульп на базе апатитового концентрата.
На основе выполненного комплекса физико-химических, технологических и аппаратурных исследований основных стадий процесса разработана и освоена принципиально новая технология фосфатов аммония высокой интенсивности.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ. Разработана гибкая аппаратур-но-технологическая схема производства фосфатов аммония (ДАФ и МАФ), отвечающая современному мировому уровню и основанная на применении высокопроизводительных струйных реакторов. Неотъемлемым элементом схемы является узел двухступенчатой очистки газов, обеспечивающий практически полное отсутствие потерь аммиака и соответствие концентраций нормируемых веществ в отходящих газах российским и европейским санитарным нормам. Разработанная технологическая схема может быть использована как при проектировании новых, так и при реконструкции действующих производств. Эффективность предлагаемых технических решений подтверждена результатами производства ДАФ на реконструированной технологической системе производства аммофоса ОАО "Воскресенские минеральные удобрения" и сложных удобрений Мелеузовского ОАО "Минудобрения".
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на Международной научно-технической конференции «Ресурсо- и энергосберегающие технологии в химической и нефтехимической промышленности» (Минск, 1998 г.); на техническом совещании IFA в России (Великий Новгород, 16-17 сентября 1999 г.),
ПУБЛИКАЦИИ. По результатам исследований опубликовано 7 статей в научно-технической литературе и получен 1 патент на изобретение.
ОБЪЕМ И СТРУКТУРА РАБОТЫ. Диссертация состоит из введения, 6 глав, выводов и списка литературы, включающего 109 наименований.
Работа изложена на 146 листах машинописного текста, содержит 43 рисунка и 25 таблиц.
