Простые суперфосфаты – производство и применение

Однако, в настоящее время производят и другие фосфорные удобрения (напр. тройной суперфосфат), постепенно заменяющие простые суперфосфаты из-за их относительно низкого содержания фосфора. Сам процесс производства простых и тройных суперфосфатов очень сближен. Готовый SSP имеет вид сыпучего порошка или гранул серого цвета. Его основными компонентами являются первичный фосфат кальция (Ca(H₂PO₄)₂·H₂O) и сульфат кальция (CaSO₄·0,5H₂O). Конечно, в состав простого суперфосфата входят также разные добавки, такие как фосфаты железа и алюминия, диоксид кремния или же фосфорная кислота. Все виды суперфосфатов содержат одни и те же компоненты, только в разных пропорциях.

Суперфосфаты являются самыми простыми и наиболее часто применяемыми фосфатными удобрениями. Они легко растворяются в воде, что облегчает впитывание фосфора растениями. Этот тип удобрений можно использовать на любом типе почвы и при всех типах выращивания, а также на лугах и пастбищах, поэтому их и называют универсальными удобрениями. Их следует наносить перед посевом, лучше всего в сочетании с калиевыми солями, в присутствии которых они действуют наиболее эффективно. Фосфор является одним из основных питательных веществ для растений, а его недостаток проявляется их жесткостью и склонностью к ломкости, отсутствием блеска, могут появляться также красные пятна на листьях. Следует помнить, что фосфорные удобрения влияют в основном на качество урожая, а не на его обилие.

Сырье, необходимое для производства SSP

Для производства простого суперфосфата применяют в основном фосфориты и апатиты. Фосфориты – это осадочные породы химического или органического происхождения, состоящие, главным образом, из фосфатов (содержат от 12 до 40% P₂O₅). В свою очередь, апатиты – это минералы в основном вулканического происхождения. Фосфориты образуются в результате процесса выделения фосфата кальция из морской воды. Крупнейшие месторождения этих пород находятся в Северной Америке, Украине, России, а также в Алжире, Тунисе и Египте. В свою очередь, в Польше фосфориты встречаются в Бардских горах и в районе Свентокшиских гор. К сожалению, эксплуатация этих месторождений была прекращена в 70-х годах.

Вторым очень важным сырьем, необходимым для производства суперфосфатов, является серная кислота. Поэтому удобнее всего, когда заводы по производству серной кислоты и суперфосфатов находятся на как можно меньшем расстоянии друг от друга. Благодаря этому можно элиминировать очень сложный и дорогостоящий процесс транспортировки H₂SO₄. Современные заводы, производящие фосфорные удобрения, как правило, строятся в непосредственной близости от установок по производству серной кислоты.

Производство простого суперфосфата

Получение простого суперфосфата путем воздействия серной кислоты на фторапатит это сложный и многоэтапный процесс. Сама реакция протекает в основном в диффузной среде. Первым этапом является подготовка фосфоритов, который заключается в измельчении их зерен до размера менее 0,16 мм. Параллельно этому процессу можно проводить разбавление (до концентрации около 68%) и охлаждение серной кислоты. В зависимости от вида используемого сырья применяют H₂SO₄ с разной температурой. Как правило, это около 30-40°C в случае фосфоритов и примерно 60-70°C в случае апатитов. Измельченное сырье транспортируют на весы и пересыпают в смеситель непрерывного действия. Затем добавляют серную кислоту. Следующий этап получения простого суперфосфата заключается в его затворении, т.е. механическом смешивании всех компонентов. Уже в этот момент инициируется начальное разложение фосфоритов. После смешивания содержимое из смесителя попадает в реакционную камеру непрерывного действия, где протекают процессы застывания и твердения. На дальнейшем этапе суперфосфат измельчают, а затем хранят при температуре около 35-40°C. Так подготовленная масса „созревает” в течение примерно 2-3 недель и в это время завершается реакция разложения фосфоринов. Во время цикла созревания в SSP уменьшается содержание свободной фосфорной кислоты и увеличивается количество P₂O₅, который очень хорошо усваивается растениями. Перемешивание суперфосфата во время хранения, дополнительно, ускоряет происходящие процессы.

Последним этапом является грануляция суперфосфата. Это чрезвычайно важный процесс ввиду того, что он влияет на физические свойства конечного продукта. Весь этап грануляции осуществляется во вращающихся барабанных грануляторах. Порошкообразный суперфосфат увлажняют с помощью разбрызгивателей, а вращательное движение барабана приводит к образованию гранул разного размера. Таким образом подготовленный продукт после финальной сушки разделяют на фракции с гранулами разного размера и упаковывают в бумажные мешки. Содержание фосфора в простом суперфосфате, как правило, составляет 16-20% в пересчете на P₂0₅.

Подбор конструкционных материалов для процесса производства суперфосфата

Для правильного проведения процесса производства суперфосфатов важен также подбор конструкционных материалов оборудования. Ввиду применения серной кислоты и наличия в конечных продуктах фтороводорода, оборудование, используемое в этом процессе, должно быть кислотостойким. Производство простого суперфосфата осуществляется в резервуарах, выстеленных свинцовым листом, жестким ПВХ или же тефлоном. Все трубы, используемые в этом процессе, должны быть изготовлены из кислотостойкой стали либо свинца (хотя он уже не используется в современных установках). Кроме того, очень важно также применение защиты от коррозии (напр. резины или фаолита) ввиду выделяющегося в процессе фтороводорода.