تصنيع الاسمدة الفوسفاتية

الأسمدة الفوسفاتية

مجموعة تكنولاب البهاء جروب

عميد دكتور

بهاء بدر الدين محمود

استشارى كيميائى

01229834104

تعتبر صناعة الأسمدة الفوسفاتية واحدة من أكثر الصناعات الملوثة فى مصر.

ولم يتم وضع أى خطط للتحديث أو للحد من التلوث أو تقنيات لهذه الصناعة على الرغم من تطبيق مثل هذه التقنيات فى جميع أنحاء العالم.

ومن الجدير بالذكر أن إنتاج الأسمدة الفوسفاتية فى مصر محدود (تصل السعة الإنشائية إلى 1.2 مليون طن 15.5 خامس أكسيد الفوسفور) مقارنة بالأسمدة النيتروجينية (السعة الإنشائية 12 مليون طن مقاسة بـ 15% N2 )

وحسب التركيبة، تختلف الأسمدة الفوسفاتية المتنوعة فى قابلية ذوبانها فى محاليل التربة ولذلك يقوم النبات باستيعابها بطرق مختلفة.

وتضم الأسمدة الفوسفاتية السوبر فوسفات الأحادى والسوبر فوسفات الثلاثى.

والسوبر فوسفات الأحادى عبارة عن خليط من أحادى فوسفات الكالسيوم والجبس (المتاح من خامس أكسيد الفوسفور حوالى 16 – 22%) بينما يتكون السوبر فوسفات الثلاثى أساساً من أحادى فوسفات الكالسيوم (المتاح من خامس أكسيد الفوسفور حوالى 46%).

--------------------------------------------------------------------------------

أ) سماد السوبر فوسفات الأحادى

وتعتمد عملية التصنيع على تفاعل حجارة الفوسفات مع حامض الكبريتيك، ويحتوى السماد على حوالى (16 – 20%) من خامس أكسيد الفوسفور. ويحدث التفاعل النهائى كما يلى:

Ca F2 .3 Ca3 (PO4)2 + 7H2 SO4 + 14 H2 O → 3 Ca (H2 PO4)2 + 7Ca SO4 .2 H2O + 2HF

ويمكن تقسيم العملية إلى مرحلتين كما يلى

• تمثل المرحلة الأولى انتشار حامض الكبريتيك خلال جزئيات حجر الفوسفات ، يصاحبها تفاعل كيميائى سريع على سطح الجزئيات الذى يستمر حتى يتم استهلاك الحامض بالكامل، وتبلور كبريتات الكالسيوم .

• وتمثل المرحلة الثانية انتشار حامض الفوسفوريك خلال مسام جزئيات الخام الحجرى التى لم تتحلل. ويصاحب هذه المرحلة تفاعل ثانى .

وفى هذه العملية يتم نقل حجر الفوسفات المطحون من موقع التخزين إلى الوزن الأتوماتيكي، عن طريق نظام ناقلات بالسير وناقلات البريمة والناقلات بالدلاء التى تغذى الحركة المستمرة للخلاط المخروطى المزدوج.

ويتم تخفيف حامض الكبريتيك – باستمرار – بالماء فى خلاط يعمل على دفعات حتى يصل لتركيز بنسبة 75% ، ثم يُغذى به الخلاط حتى يتفاعل مع حجارة الفوسفات المطحونة حيث يحدث التفاعل الأول.

وينتهى هذا التفاعل داخل خلاط التفاعل فى مدة من 30 – 60 دقيقة ـ وفى أثناء فترة ترسيب وتصلب مزيج السوبر فوسفات الذى سببته البلورة السريعة نسبياً لكبريتات الكالسيوم منخفض الإذابة.

والمرحلة الثانية من العملية هى تعتيق للسوبر فوسفات، أى تكوين وبلورة أحادى فوسفات الكالسيوم فى وعاء التفاعل. ويتم نقل المزيج الثخن المكون إلى وعاء التفاعل المستمر ذى سرعة منخفضة لكى يسمح بالتصلب حيث يحدث تكوين السوبر فوسفات (ترسيب وتجميد المزيج فى مرحلة التعتيق الأولى).

وتنبعث كميات ملحوظة من مركبات الفلوريد من عملية التحميض، ويتم إرسالها إلى غاسلات الغازات .

ويتم نقل مسحوق السوبر فوسفات من وعاء التفاعل إلى عملية التعتيق عن طريق السير الناقل – الموجودة أسفل وعاء التفاعل _ إلى أكوام التخزين من أجل المعالجة أو استكمال التفاعل الكيميائى الذى يستغرق 2 – 6 أسابيع لكى يتوافر خامس أكسيد فوسفور بنسبة مقبول لمغذى النبات.

ويتم توزيع السماد الخام عن طريق جهاز نثر ، ومن أجل التعجيل بعملية التعتيق، يتم تقليب السوبر فوسفات أثناء التخزين بواسطة مرفاع ذى قادوس كباش (Grab=bucket crane).

ويظل المنتج النهائى محتوى على كمية محددة من حامض الفوسفوريك الطليق (غير المتحد) مما يجعل السماد أكثر امتصاصاً للرطوبة. ويتم استخدام إضافات امتزاجية admixtures معادلة ليتم إزالة الحامض الحر من السوبر فوسفات أو يتم معالجتها بالأمونيا الغازية.

وتحسن هذه الإجراءات من الخصائص الفيزيائية للسوبر فوسفات. حيث تقلل محتوى الرطوبة والقابلية لامتصاص الرطوبة والميل إلى التعجين وإذا تم استخدام الأمونيا، يضاف للسماد مغذى إضافى ( N2) .

فى أثناء تفاعل الفوسفات مع حامض الكبريتيك فى وعاء التفاعل، ينبعث فلوريد الهيدروجين (HF) ويتفاعل مع السيليكا الموجودة فى الفوسفات ويكون سليكون رباعى الفلورايد (SiF4) وحامض الفلوسليسيك وعليه يتم غلق وعاء التفاعل المستمر بحيث لا تتسرب أدخنة هذه المركبات إلى بيئة العمل.

وتسحب غازات الفلور – التى تحتوى على حامض الفلوسيلسيك والأبخرة من خلال فتحة موجودة فى سقف وعاء التفاعل إلى أنبوب التهوية إلى وحدة الامتصاص ويتم استخدامها لعمل فلوسليكات الصوديوم (Sodium Flue Silicate) ويتم تحبيب السوبر فوسفات فى محببات اسطوانية من أجل تحسين خصائصه الفيزيائية.

وفى المحبب ، يتم ترطيب مسحوق السوبر فوسفات (بعد ما يتم معالجته لمدة 2 – 6 أسابيع) بماء يدخل الاسطوانة من خلال صنابير ويتحول إلى حبيبات ذات أحجام مختلفة يتم بعد ذلك تجفيفها ويتم فصلها (غربلتها) إلى أجزاء ذات حجم قياسى ويتم تبريدها. وبعد ذلك يتم تعبئة المنتج فى أكياس بلاستيك (بولى ايثيلين). كما يتم طحن وتدوير الحبيبات الكبيرة عن الحجم القياسى، مع الحبيبات الصغيرة عن الحجم القياسى، إلى وعاء التفاعل .

--------------------------------------------------------------------------------

ب) سماد السوبر فوسفات الثلاثى

ويعتبر هذا النوع من الأسمدة أكثر تركيزاً من السوبر فوسفات العادى ويحتوى على 45 – 46% من حامض أكسيد الفوسفور المتاح.

ويتم تصنيع السوبر فوسفات الثلاثى عن طريق تأثير حامض الفوسفوريك على حجر الفوسفات . والتفاعل الأساسى هو :

Ca F2 .3 Ca3 (PO4)2 + 14H3 PO4 10Ca (H2 PO4)2 + 2HF
(السوبر فوسفات الثلاثى) (حجر الفوسفات)

ويتم استخدام عملية مشابهة لعملية إنتاج السوبر فوسفات الأحادى، والتى يتم بها خلط حجر الفوسفات المطحون مع حامض الفوسفوريك فى مفاعل ذى مرحلتين. ويتم رش الزيج الناتج داخل محبب اسطوانى يسير فى اتجاه واحد مع الغازات الناتجة عن حرق الوقود (الغاز الطبيعى أو المازوت والهواء).

يتم غربلة المنتج وتدوير الحبيبات غير المطابقة للحجم القياسى إلى معدات التحبيب. يتم تبريد المنتج ذى الحجم القياسى وتخزينه استعداداً لتعبئته. كما يتم غسل الغازات الخارجة من المفاعل والمحبب والمبرد لإزالة مركبات الفلور وذلك فى غاسل الغازات (Scrubber) .

----------------------------------------------------------------------------

جـ) إنتاج حامض الفوسفوريك (الطريقة الرطبة)

تتم العملية الرئيسية لإنتاج حامض الفوسفوريك عن طريق استخدام حامض الكبريتيك كما هو موضح بالشكل رقم (5). والتفاعل الأساسى هو :

Ca F2 .3 Ca3 (PO4)2 + 10H2 SO4 + 20H2O  10Ca SO4. 2H2 O + 2HF + 6H3 PO4
( جبس ) (حجر فوسفات)

يتم تغذية حجر الفوسفات الخام المطحون (الذى يقل حجمه الشبكى عن 200) إلى أنبوب مائل (Chute) حيث يغسله تيار تم تدويره من حامض الفوسفوريك (H3PO4) داخل وعاء تفاعل ، ويتفاعل مع حامض الكبريتيك القوى.

ويتراوح زمن المكوث (retention) من 1.5 إلى 12 ساعة ، ويتم التحكم فى ظروف التشغيل لإنتاج بلورات الجبس القابلة للترشيح.

وتنتج فى المفاعل حرارة كبيرة عندما يتفاعل حامض الكبريتيك مع حجر الفوسفات. وفى المصانع القديمة كان يتم إزالة هذه الحرارة بتمرير هواء على سطح المزيج الساخن ، أما فى المصانع الحديثة، فيتم تبريد جزء من المزيج عن طريق التفريغ المفاجئ ، ثم يعاد تدويرها داخل المفاعل.

ويتم ترشيح خليط التفاعل بواسطة مرشح صوانى قابل للميل (Tilting pan filter) .

ويدخل المزيج المرشح باستمرار إلى الصوانى المتصلة بمصدر التفريغ. ويدور الإطار الدائرى الداعم للصوانى مما يساعد كل صينية على التحرك بنجاح حسب عدد الغسلات المطلوبة.

وبعد تصريف محلول الغسل النهائى بالكامل يتم تحرير المفرغ وعكس الصينية 180 درجة . وتسقط كعكة المرشح (Filter Cake) مع ضمان إزالتها عن طريق تيار هواء معاكس من خلال وسط الترشيح الذى يكون عندئذ قد تم تنظيفه وتجديده بدُش عالى الضغط، بينما تظل الصينية مقلوباً . ويتم تنظيف وسط الترشيح ومنطقة الصرف بالتفريغ وتعود الصوانى إلى وضع التغذية .

تنتج هذه العملية حامض بتركيز (28 إلى 32%) يتعين تركيزه فى مبخر، ليتوافق مع المواصفات اللازمة لتغذية الفوسفات من أجل إنتاج الأسمدة.

وعادة ما يكون الحامض الخام أسود ويحتوى على معادن مذابة وفلور ومركبات عضوية مذابة وغروية.

وعادة ما يتم إزالة الشوائب الصلبة العالقة بالترسيب.

ويتم استخدام الاستخلاص بالمذيب أو الترسيب بالمذيب من أجل إزالة الشوائب الذائبة.

ويستخدم الاستخلاص بالمذيب مذيب قابل للامتزاج الجزئى مثلn-butanol ن-بيوتانول أو iso-butanol (ايزو-بيوتانول) أو n-heptanol (برافين هدروكربونى-ن).

يتم استخلاص حامض الفوسفوريك وتترك الشوائب. ويسترد الاستخلاص الاسترجاعى باستخدام الماء حامض الفوسفوريك المنقى.

أما الترسيب بالمذيب فيستخدم مذيباً قابل للامتزاج الكامل بالإضافة إلى قلويات أو أمونيا من أجل ترسيب الشوائب كأملاح فوسفاتية .

وبعد الترشيح، يتم فصل المذيب بالتقطير ويتم تدويره.

» تصنيع الاسمدة النيتروجينية
» 15-كتالوج اجهزة معمل تحاليل المياه والهندسة الصحية النظرى(المواد الفوسفاتية)
» دراسة بيئية لمصنع انتاج وتعبئة وخلط الاسمدة (تقييم الاثر البيئى-الرصد البيئى- السجل البيئى)
» دراسة بيئية لمصنع خلط وتعبئة الاسمدة البودرة-بنى سويف-المنطقة الصناعية
» الاسمدة / انواعها/مواصفاتها/اختباراتها/مراقبة جودتها