К фосфорным удобрениям относятся природные фосфаты и продукты их переработки. В отличие от других видов минеральных удобрений фосфорные удобрения обладают различной растворимостью, по которой они подразделяются на: водорастворимые (группа I) . растворимые в органических кислотах или усвояемые (группа II) . нерастворимые или растворимые только в сильных минеральных кислотах (группа III). По содержанию питательного элемента фосфорные удобрения делятся на концентрированные (более 30% Р2О5) и неконцентрированные (менее 30% Р2О5).
Методы переработки фосфатного сырья существенно зависят от состава руды и могут быть механическими и химическими.
Механической обработкой (измельчением) получают простейшее фосфорное удобрение — фосфоритную муку.
Задачей химической переработки природных фосфатов в фосфорные удобрения является превращение исходного фосфорсодержащего сырья в такие соединения фосфора, которые легко усваиваются растениями и являются высококонцентрированными, то есть содержат возможно больше Р2О5 в усвояемой форме при минимальном количестве балласта и вредных примесей.
Важнейшими представителями фосфорных удобрений являются простой и двойной суперфосфат, которые выпускаются в виде порошка или гранул.
Простой суперфосфат получают камерным методом при разложении природных фосфатов (апатитового концентрата или фосфоритной муки) серной кислотой.
Основными стадиями в производстве простого суперфосфата являются (рис. 4):
— смешение апатитового концентрата или фосфоритной муки с серной кислотой .
— разложение сырья при химическом взаимодействии исходных компонентов с образованием суперфосфата и фосфогипса .
— отверждение получаемой суспензии в суперфосфатной камере .
— дозревание полученного в камере суперфосфата на складе дообработки .
— дробление простого суперфосфата .
-грохочение (отделение крупных и мелких фракций) .
— гранулирование простого суперфосфата.
Рис. 4. Принципиальная схема производства простого суперфосфата
Существенным недостатком технологии производства простого суперфосфата является образование побочных продуктов — фосфогипса СаSО4, а также выделение очень вредного газообразного фтористого водорода (НF) на всех стадиях производства, при этом содержание Р2О5 в простом суперфосфате не превышает 20%.
Таблица 4 – Физико-химические свойства простого суперфосфата в соответствии с действующими ГОСТ и ТУ
| № п/п | Показатели | 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 | — — — | — — — | — — — |
Двойной суперфосфат, как более концентрированное удобрение, получают путем разложения природных фосфатов фосфорной кислотой, при этом производство двойного суперфосфата осуществляется двумя методами: камерным (не отличается от схемы получения простого суперфосфата) и поточным (бескамерным).
К недостаткам камерного способа относится наличие длительного складского дозревания продукта, сопровождающегося неорганизованными выделениями вредных фтористых соединений в атмосферу, и необходимость применения концентрированной фосфорной кислоты (50-55% Р2О5).
Основными стадиями в производстве двойного суперфосфата поточным методом являются (рис. 5):
— смешение апатитового концентрата или фосфоритной муки с 32% фосфорной кислотой .
— разложение фосфатного сырья (0,5-1 ч при температуре 950С) в реакторе-смесителе с образованием пульпы готового продукта .
— сушка в распылительной сушилке и получение порошкообразного удобрения .
— гранулирование части порошкообразного суперфосфата в грануляторе-смесителе .
— сушка гранул в барабанной сушилке .
— рассев гранул на грохоте и получение товарной фракции двойного суперфосфата (размеры частиц 1-4 мм).
Рис. 5. Принципиальная схема производства двойного суперфосфата
После рассева гранул суперфосфата на грохоте крупная фракция с частицами размером более 4 мм измельчается на молотковой дробилкеи снова поступает на грохот . мелкая, так называемый ретур, (размер частиц менее 1 мм) возвращается в гранулятор-смеситель.
В себестоимости производства суперфосфата наибольшую долю (93…96 %) составляет стоимость сырья, при этом себестоимость гранулированного двойного суперфосфата выше, чем порошкообразного. Однако гранулирование способствует значительному улучшению качества и агрохимических свойств удобрений. Себестоимость двойного суперфосфата на 10…13% выше, чем простого, но это превышение компенсируется экономией труда на его транспортировку и внесение в почву.
Таблица 5 – Физико-химические свойства двойного суперфосфата в соответствии с ГОСТ 16306-80
| Наименование показателя | Норма для марки | |
| А | Б | |
| 1. Массовая доля усвояемых фосфатов в пересчете на Р2О5, % | 46  1 |
46  1 |
| 2. Массовая доля свободной кислоты в пересчете на Н3РО4, %, не более | 5,5 | 6,5 |
| 3. Массовая доля воды, %, не более | ||
| 4. Гранулометрический состав. Массовая доля гранул размером: | ||
| менее 1 мм, %, не более | ||
| от 1 до 4 мм, %, не менее | ||
| менее 6 мм, % | ||
| для розничной торговли массовая доля гранул, прошедших через сито с сеткой № 6 по ГОСТ 3826, %, не менее | ||
| 5, Статическая прочность гранул, МПа (кгс/см2 ) не менее | 3,0 (30) | 2,5(25) |
| 6. Динамическая прочность на истираемость гранул, %, не менее | ||
| 7. Рассыпчатость, % |
