способ получения сложных удобрений

Формула изобретения

Способ получения сложных удобрений путем нейтрализации фосфорной кислоты калийсодержащим щелочным реагентом при рН 3,5-7,2, смешения полученной пульпы с серной кислотой и ее нейтрализации аммиаком при рН 3,8-5,3, грануляции и сушки готового продукта, отличающийся тем, что используют магнийсодержащую фосфорную кислоту с содержанием оксида магния 1,8-6,5%, а перед смешением с серной кислотой фосфорно-калийную пульпу обрабатывают фосфорной кислотой в количестве 8,2-18,7% или аммиаком в количестве 15,2-35,7% от общего количества реагентов, введенных в процесс.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам получения сложных удобрений, в частности азотно-фосфорно-калийных удобрений, содержащих азот и калий в водорастворимой и лимонно-растворимой формах.

Известен способ получения комплексных удобрений путем смешения смеси фосфорной и серной кислот с калийными солями с последующей аммонизацией смеси до рН 4-4,5, ее охлаждения и отделения кристаллического осадка. Для уменьшения слеживаемости в удобрение добавляется ПАВ (А.С. СССР 707901, С 05 G 3/06, оп. 7.01.80 г.).

Недостатками известного способа являются сложность, длительность процесса, необходимость введения ПАВ, неуравновешенность состава удобрений по компонентам и присутствие только водорастворимых соединений азота и калия, что приводит к быстрому вымыванию удобрений из почвы.

Наиболее близким является способ получения сложных удобрений путем нейтрализации фосфорной и серной кислот калийсодержащим щелочным реагентом и аммиаком, грануляцию и сушку готового продукта, в котором нейтрализацию ведут в две стадии: сначала фосфорную кислоту нейтрализуют щелочным калийсодержащим реагентом при рН 3,5-7,2, а затем серную кислоту в присутствии фосфатов калия нейтрализуют аммиаком при рН 3,8-5,3 (П. РФ 2107055, С 05 G 1/06, оп. 20.03.98).

Недостатком известного способа является наличие в удобрении азота и калия только в водорастворимой форме в виде хорошо растворимых одно- и двухзамещенных фосфатов калия и сульфата аммония, что приводит к быстрому вымыванию калия и азота из почвы.

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

Способ получения сложных удобрений заключается в нейтрализации фосфорной кислоты калийсодержащим щелочным реагентом при рН 3,5-7,2, смешении полученной пульпы с серной кислотой и ее нейтрализацию аммиаком при рН 3,8-5,3, грануляции и сушке готового продукта, при этом используют магнийсодержащую фосфорную кислоту с содержанием оксида магния 1,8-6,5%, а перед смешением с серной кислотой фосфорно-калийную пульпу обрабатывают фосфорной кислотой в количестве от 8,2 до 18,7% или аммиаком в количестве от 15,2 до 35,7% от общего количества реагентов, введенных в процесс.

Применение магнийсодержащей фосфорной кислоты и ее нейтрализации поташом и аммиаком в условиях повышенной щелочности приводит к образованию в осадке магнийкалийфосфата (MgKPО₄) и магнийаммонийфосфата (MgNH₄PО₄) - лимонно-растворимых трехзамещенных фосфатов. В результате получается пульпа, содержащая как лимонно-растворимые, так и водорастворимые соединения азота, фосфора и калия. В готовом продукте соотношение между лимонно-растворимыми и водорастворимыми формами питательных веществ определяется количеством магния в кислоте и режимами подачи кислотных и щелочных агентов. При подаче избытка калия образуются калиймагнийфосфат, избытка аммиака - магнийаммонийфосфат. Величина рН пульпы регулируется количеством подаваемых в фосфорно-кислотную пульпу реагентов - либо кислотного реагента - фосфорной кислоты, либо щелочного - аммиака.

Сущность процесса поясняется примерами.

Пример 1.

100 кг экстракционной фосфорной кислоты, содержащей 23% P₂O₅ и 6,5% MgO, нейтрализуют 71,5 кг 47%-ным раствором поташа (22,2 кг К₂О). Процесс протекает при 80^oС в течение 20 мин. При этом в газовую фазу уходит 10,4 кг СО₂ и 5 кг воды. Количество нейтрализованной фосфорно-кислотной пульпы составляет 156 кг. При этом в газовую фазу уходит 10 кг воды. В осадке образуется 51,2 кг MgKPО₄ - трехзамещенного лимонно-растворимого калиймагнийфосфата. Затем пульпу подкисляют 23%-ной фосфорной кислотой в количестве 23 кг (18,7%) до рН 7,2 и направляют на смешение с 83,5 кг 93% серной кислоты и 27 кг аммиака при рН 5,3. Количество пульпы составляет 279 кг. При этом в газовую фазу уходит 10 кг воды. Нейтрализованную пульпу направляют на грануляцию и сушку. Количество готового продукта составляет 181,5 кг. В продукте содержится 51,2 кг трехзамещенного лимонно-растворимого калиймагнийфосфата.

Пример 2.

100 кг экстракционной фосфорной кислоты (85,2%), содержащей 23% P₂O₅ и 3% MgO, нейтрализуют 84,3 кг 47%-ным раствором поташа (27 кг K₂O). Процесс протекает при 80^oС в течение 20 мин. При этом в газовую фазу уходит 12,6 кг СО₂ и 5 кг воды. Количество нейтрализованной фосфорно-кислотной пульпы составляет 166,7 кг. В осадке образуется 12 кг MgKPО₄ - трехзамещенного лимонно-растворимого калиймагнийфосфата. Затем пульпу подкисляют 23%-ной фосфорной кислотой в количестве 17,4 кг (14,8%) до рН 6,5 и направляют на смешение с 101,6 кг 93% серной кислоты и 32,8 кг аммиака при рН 4,8. Количество пульпы составляет 308,5 кг. При этом в газовую фазу уходит 10 кг воды. Нейтрализованную пульпу направляют на грануляцию и сушку. Количество готового продукта составляет 200 кг. В продукте содержится 12 кг трехзамещенного лимонно-растворимого калиймагнийфосфата.

Пример 3.

100 кг экстракционной фосфорной кислоты (91,8%), содержащей 23% P₂O₅ и 1,8% MgO, нейтрализуют 88,4 кг 47%-ным раствором поташа (28,3 кг К₂О). Процесс протекает при 80^oС в течение 20 мин. При этом в газовую фазу уходит 13,3 кг СО₂ и 5 кг воды. Количество нейтрализованной фосфорно-кислотной пульпы составляет 170 кг. В осадке образуется 7,1 кг MgKPО₄ - трехзамещенного лимонно-растворимого калиймагнийфосфата. Затем пульпу подкисляют 23%-ной фосфорной кислотой в количестве 9 кг (8,2%) до рН 5,8 и направляют на смешение с 94 кг 93% серной кислоты и 30,4 кг аммиака при рН 3,8. Количество пульпы составляет 293 кг. При этом в газовую фазу уходит 10 кг воды. Нейтрализованную пульпу направляют на грануляцию и сушку. Количество готового продукта составляет 193 кг. В продукте содержится 7,1 кг трехзамещенного лимонно-растворимого калиймагнийфосфата.

Пример 4.

100 кг экстракционной фосфорной кислоты, содержащей 23% P₂O₅ и 1,8% MgO, нейтрализуют 39,4 кг 47%-ным раствором поташа (12,6 кг К₂О). Процесс протекает при 80^oС в течение 20 мин при рН 3,5. При этом в газовую фазу уходит 5,9 кг СО₂ и 5 кг воды. Количество нейтрализованной фосфорно-кислотной пульпы составляет 128,5 кг. Затем пульпу подщелачивают аммиаком в количестве 7 кг (35,7%) до рН 6,5 и после кристаллизации 6,16 кг MgNH₄PО₄ - магнийаммонийфосфата направляют на смешение с 46,2 кг 93% серной кислоты и 8,3 кг аммиака при рН 3,8. Количество пульпы составляет 191 кг. При этом в газовую фазу уходит 10 кг воды. Нейтрализованную пульпу направляют на грануляцию и сушку. Количество готового продукта составляет 109 кг. В продукте содержится 6,16 кг трехзамещенного лимонно-растворимого магнийаммонийфосфата.

Пример 5.

100 кг экстракционной фосфорной кислоты, содержащей 23% P₂O₅ и 3% MgO, нейтрализуют 55,3 кг 47%-ным раствором поташа (17,7 кг К₂О). Процесс протекает при 80^oС в течение 2 мин при рН=5. При этом в газовую фазу уходит 8,3 кг СО₂ и 5 кг воды. Количество нейтрализованной фосфорно-кислотной пульпы составляет 142 кг. Затем пульпу подщелачивают аммиаком в количестве 3,3 кг (15,2%) до рН 7 и после кристаллизации 10,2 кг MgNH₄PО₄ - магнийаммонийфосфата направляют на смешение с 63,1 кг 93% серной кислоты и 18,3 кг аммиака при рН 4,5. Количество пульпы составляет 213 кг. При этом в газовую фазу уходит 10 кг. Нейтрализованную пульпу направляют на грануляцию и сушку. Количество готового продукта составляет 138 кг. В продукте содержится 10,2 кг трехзамещенного лимонно-растворимого магнийаммонийфосфата.

Пример 6.

100 кг экстракционной фосфорной кислоты, содержащей 23% P₂O₅ и 6,5% MgO, нейтрализуют 23,8 кг 47%-ным раствором поташа (7,6 кг К₂О) при рН 6. Процесс протекает при 80^oС течение 2 мин. При этом в газовую фазу уходит 3,6 кг CO₂ и 5 кг воды. Количество нейтрализованной фосфорно-кислотной пульпы составляет 115,2 кг. Затем пульпу подщелачивают аммиаком в количестве 3 кг (32,5%) и после кристаллизации MgNH₄PО₄ - магнийаммонийфосфата и MgKPO₄ - магнийкалийфосфата направляют на смешение с 20,1 кг 93% серной кислоты и 6,2 кг аммиака при рН 5,3. Количество пульпы составляет 134,5 кг. При этом в газовую фазу уходит 10 кг воды. Нейтрализованную пульпу направляют на грануляцию и сушку. Количество готового продукта составляет 81 кг. В продукте содержится 22,2 кг магнийаммонийфосфата и 25,6 кг магнийкалийфосфата - трехзамещенных лимонно-растворимых фосфатов.

Количество магния в кислоте ниже 1,8% нецелесообразно, так как количество лимонно-растворимых солей будет очень мало, содержание 6,5% MgO в 23%-ной экстракционной фосфорной кислоте выше 6,5% невозможно, так как это точка насыщения фосфорной кислоты магнием. Подача менее 8,2% экстракционной фосфорной кислоты от общего количества, введенного в процесс, не позволит создать условия для получения трехзамещенных солей. Подача более 18,7% экстракционной фосфорной кислоты от общего количества, введенного в процесс, приведет к снижению количества калия в продукте. Подача менее 15,2% аммиака в фосфорно-калийную пульпу не позволит создать условия для осаждения трехзамещенных солей. Подача более 35,7% аммиака в фосфорно-кислотную пульпу приведет к испарению аммиака в газовую фазу.

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

Как видно из таблицы, предлагаемый процесс позволяет получать удобрения длительного действия, содержащие азот, фосфор и калий как в лимонно-растворимой, так и водорастворимой формах и тем самым повысить коэффициент использования азотного и калийного компонентов в почве. Содержание лимонно-растворимого калия составляет от 0 до 100%, азота от 0 до 30%. Кроме того, в удобрении содержится такой полезный для многих культур компонент как магний.