способ получения фосфорно-калийных удобрений

Формула изобретения

Способ получения фосфорно-калийных удобрений путем разложения фосфатного сырья серной кислотой или ее смесью с фосфорной кислотой, смешения фосфорно-кислотной пульпы с поташом при рН 3,1-7,5, грануляции и сушки готового продукта, отличающийся тем, что перед смешением с поташом осуществляют предварительную нейтрализацию фосфорно-кислотной пульпы в количестве 18,3-95% от ее общей массы щелочным магнийсодержащим компонентом до мольного соотношения введенного MgO к К₂О, равного 0,23-0,83: 1, а обработку полученной смеси поташом проводят при рН 7,6-8,5 с последующим ее смешением с оставшейся частью фосфорно-кислотной пульпы.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам получения сложных удобрений, в частности фосфорно-калийных удобрений длительного действия.

Известен способ получения фосфорно-калийных удобрений путем обработки природного фосфата серной кислотой с последующим смешением образовавшейся массы с хлористым калием, грануляции и сушки готового продукта, в котором обработку ведут 40-60% серной кислотой или ее смесью с фосфорной кислотой в течение 30-60 мин, а образовавшуюся массу до смешения с хлористым калием нейтрализуют известняком до остаточной кислотности 1-2% P₂О₅ (А.С СССР 1013445, С 05 Д 1/00, оп. 23.04.83).

Недостатком известного способа являются недостаточно высокие потребительские свойства удобрений, а именно достаточно высокая кислотность конечного продукта (0,9-2% Р₂О₅), узкие диапазоны соотношений Р₂О₅ и К₂О (только 1:1) и невысокая концентрация питательных веществ (30-31%), а также наличие солей хлора и водорастворимого фтора (0,8-1% F_вод) и наличие калия только в водорастворимой форме, что приводит к его вымыванию и, соответственно, к низкой степени использования калия.

Наиболее близким является способ получения фосфорно-калийных удобрений путем разложения фосфатного сырья серной кислотой или ее смесью с фосфорной кислотой, смешение фосфорно-кислотной пульпы со щелочным калийсодержащим реагентом, грануляцию и сушку готового продукта, причем нейтрализацию пульпы калийсодержащим щелочным реагентом проводят при рН 3,1-7,5 (П. РФ 2126373. Оп.20.02.99).

Недостатком известного способа является наличие в удобрении калия только в водорастворимой форме в виде одно- и двухзамещенных фосфатов калия, что приводит к быстрому вымыванию калия из почвы и, соответственно, низкой степени его использования.

Задачей данного изобретения является получение удобрений длительного действия, содержащих фосфор и калий как в водорастворимой, так и в лимонно-растворимой формах.

Способ получения фосфорно-калийных удобрений путем разложения фосфатного сырья серной кислотой или ее смесью с фосфорной кислотой включает смешение фосфорно-кислотной пульпы с поташом при рН 3,1-7,5, грануляцию и сушку готового продукта, причем перед смешением с поташом осуществляют предварительную нейтрализацию фосфорно-кислотной пульпы в количестве 18,3-95% от ее общей массы щелочным магнийсодержащим компонентом до мольного соотношения введенного MgO к К₂О, равного 0,23-0,83:1, а обработку полученной смеси поташом проводят при рН 7,6-8,5 с последующим ее смешением с оставшейся частью фосфорно-кислотной пульпы.

Изменение условий процесса достигается за счет введения магнийсодержащего реагента в часть фосфорно-кислотной пульпы и повышения щелочности при ее нейтрализации поташом при рН 7,6-8,5, что приводит к образованию лимонно-растворимых трехзамещенных фосфатов калия-магния и калия-кальция, являющихся эффективными удобрениями длительного действия. Последующее смешение с оставшейся частью фосфорно-кислотной пульпы приводит к образованию в растворе одно- и двухзамещенных водорастворимых солей калия, а в осадках остаются лимонно-растворимые трехзамещенные соли.

Сущность процесса поясняется примерами.

Пример 1

29,3 кг фосфоритного концентрата, содержащего 28% Р₂О₅, 41% CaO, 2,5% MgO и 6% СО₂, смешивают с 103 кг экстракционной фосфорной кислоты, содержащей 25% Р₂О₅, и 8,6 кг 93%-ной серной кислоты (8 кг мнг). Процесс протекает при 80^oС в течение 1 часа. При этом в газовую фазу уходит 1,7 кг СО₂ и 30 кг воды. Количество фосфорно-кислотной пульпы составляет 109,2 кг. 20 кг (18,3%) фосфорно-кислотной пульпы нейтрализуют доломитом в количестве 4,8 кг (20,8% MgO), а затем поташом в количестве 31,2 кг 47%-ного раствора (10 кг К₂О) при рН 8,5. Мольное соотношение введенного MgO к К₂О составляет 0,23:1. При этом в газовую фазу уходит 5,74 кг СО₂ и 5 кг воды. В осадке образуется 6,7 кг лимонно-растворимых трехзамещенных фосфатов калия. Нейтрализованную пульпу в количестве 41,6 кг смешивают с 89,2 кг (81,7%) фосфорно-кислотной пульпы при рН 3,1 и направляют на грануляцию и сушку. Количество готового продукта составляет 100 кг.

Пример 2

22 кг фосфоритного концентрата, содержащего 28% Р₂О₅, 41% CaO, 2,5% MgO и 6% CO₂, смешивают со 156 кг экстракционной фосфорной кислоты, содержащей 23% Р₂О₅, 1% MgO и 1,5% серной кислоты. Процесс протекает при температуре 85^oС в течение 1,5 часа. При этом в газовую фазу уходит 1,3 кг СО₂ и 30 кг воды. Количество фосфорно-кислотной пульпы составляет 146,7 кг. 67 кг (45,7%) фосфорно-кислотной пульпы нейтрализуют магнезитом (40% MgO) в количестве 8,4 кг, а затем поташом в количестве 50 кг 47%-ного раствора при рН 8. Мольное соотношение введенного MgO к К₂О составляет 0,5:1. При этом в газовую фазу уходит 11,5 кг СО₂ и 30 кг воды. В осадке образуется 29,2 кг лимонно-растворимых трехзамещенных фосфатов калия. Нейтрализованную пульпу в количестве 83,5 кг смешивают с 79,7 кг (54,3%) фосфорно-кислотной пульпы при рН 5 и направляют на грануляцию и сушку. Количество готового продукта составляет 100 кг.

Пример 3

44 кг фосфоритного концентрата, содержащего 29,5% Р₂О₅, 42% CaO, 1,5% MgO, 6% СО₂, суспензируют в оборотной воде, содержащей 7,5% Р₂О₅, до Ж:Т=1:1 и смешивают с 34,6 кг 93%-ной серной кислоты (32 кг мнг). Процесс разложения протекает при температуре 90^oС в течение 2 часов. При этом в газовую фазу выделяется 8,2 кг воды, 1,6 кг СО₂ и 0,15 кг фтора. Количество фосфорно-кислотной пульпы 111,5 кг. 106 кг (95%) фосфорно-кислотной пульпы направляется на смешение с 6,1 кг каустического магнезита (76,8% MgO), а затем с 41,6 кг 47%-ого раствора поташа (13,3 кг К₂О) при рН 7,6. Мольное соотношение введенного MgO к K₂O составляет 0,83:1. При этом в газовую фазу уходит 6,2 кг СО₂ и 19 кг воды. В осадке образуется 26,6 кг лимонно-растворимых фосфатов калия. Нейтрализованная пульпа в количестве 134 кг смешивается с 5,5 кг (5%) фосфорно-кислотной пульпы при рН 7,5 и с влажностью 29% направляется на грануляцию и сушку. При этом испаряется 34 кг воды. Количество готового продукта составляет 100 кг.

Увеличение количества K₂O в лимонно-растворимой форме более 60% приводит к значительному снижению количества питательных веществ, содержание менее 20% K₂O лимоннорастворимого нецелесообразно в связи с незначительным увеличением эффективности удобрения. Увеличение мольного соотношения введенного MgO к K₂O выше 0,83 приводит к значительному снижению количества питательных веществ, уменьшение мольного соотношения введенного MgO к K₂O ниже 0,23 нецелесообразно в связи с незначительным эффектом пролонгирования удобрений. Снижение величины рН ниже 7,6 не позволит осадить трехзамещенные соли калия, увеличение величины рН выше 8,5 нецелесообразно в связи с необходимостью избытка щелочного реагента. Подача на смешение с магнием менее 18,3% фосфорно-кислотной пульпы от ее общей массы снизит содержание лимонно-растворимых солей менее 20%, подача более 95% фосфорно-кислотной пульпы не позволит снизить величину рН до 7,5.

В таблице приведена характеристика готовой продукции, полученной по предлагаемому и известному способам

Как видно из таблицы, предлагаемый процесс позволяет получать удобрения длительного действия, содержащие фосфор и калий как в лимонно-растворимой форме, так и водорастворимой формах, и тем самым повысить коэффициент использования калийного компонента в почве. Получаемые удобрения длительного действия содержат 20-60% калия в виде лимонно-растворимых фосфатов калия. Кроме того, в удобрении содержится такой полезный для многих культур компонент, как магний.