способ получения сложных удобрений

Формула изобретения

1. Способ получения сложных удобрений, заключающийся в нейтрализации фосфорной кислоты калийсодержащим щелочным реагентом при рН 3,5-7,2, смешении полученной пульпы с сульфатсодержащими реагентами при рН 3,8-5,3, грануляции и сушке готового продукта, отличающийся тем, что фосфорную кислоту предварительно нейтрализуют фосфорнокислотным шламом в массовом соотношении Р₂О₅ шлама/ Р₂О₅ кислоты=0,02-0,4:1, а в пульпу в качестве сульфатсодержащего реагента вводят смесь серной кислоты с сульфатом аммония в массовом соотношении H₂SO₄:(NH₄)₂SO₄=0,02-0,09:1.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют фосфорно-кислотный шлам, образующийся при обезвреживании фосфатных растворов, с массовой долей Р₂О₅ от 0,1 до 5%, кальцийсодержащими реагентами, например, оксидом, и/или гидроксидом, и/или карбонатом кальция до рН 6,0-9,0.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют фосфорно-кислотный шлам, образующийся при очистке экстракционной фосфорной кислоты, содержащей 20-35% Р₂О₅, карбонатами, и/или гидроксидами щелочных металлов до рН 3,5-7,5.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к способам получения сложных удобрений, в частности азотно-фосфорно-калийных туков на основе фосфорной и серной кислот, а также калий- и азотсодержащих реагентов.

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 добавляют поверхностно-активные вещества (ПАВ) (авт. свид. СССР 707901, С 05 G 3/06, oп. 07.01.80). Недостатками известного способа являются сложность и длительность процесса, необходимость введения ПАВ, а также неуравновешенность состава удобрений компонентам.

Наиболее близким к заявляемому является способ получения сложных удобрений путем нейтрализации фосфорной и серной кислот калийсодержащим щелочным реагентом и аммиаком, грануляции и сушки 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 (патент РФ 2107055, С 05 G 1/06, оп. 20.03.98). Недостатком известного способа является сложность процесса, связанная с применением газообразного аммиака, а также высокая стоимость удобрения в связи с использованием дорогих фосфорной и серной кислот.

Задачей данного изобретения является упрощение и удешевление процесса получения удобрения за счет вовлечения в технологию твердых и жидких отходов и полупродуктов, содержащих фосфор и азот.

Заявляемый способ получения сложных удобрений заключается в нейтрализации фосфорной кислоты калийсодержащим щелочным реагентом при рН 3,5-7,2, смешении полученной пульпы с сульфатсодержащими реагентами при рН 3,8-5,3, грануляции и сушке готового продукта, при этом фосфорную кислоту предварительно нейтрализуют фосфорно-кислотным шламом в массовом соотношении P₂O₅ шлама/Р₂О₅ кислоты = 0,02-0,4:1, а в пульпу вводят серную кислоту и сульфат аммония в массовом соотношении Н₂SO4:(NH₄)₂SO₄=0,02-0,09:1.

Использование части фосфора в процессе в виде фосфорно-кислотного шлама, образующегося при обезвреживании фосфатных растворов, с массовой долей P₂O₅ от 0,1 до 5%, кальцийсодержащими реагентами, например оксидом, и/или гидроксидом и/или карбонатом кальция до рН 6,0-9,0, либо при очистке экстракционной фосфорной кислоты содержащей 20-35% P₂O₅, карбонатами, и/или гидроксидами щелочных металлов до рН 3,5-7,5, и замена части серной кислоты на твердый сульфат аммония или его растворы, являющиеся побочными продуктами многих химических производств, приводит к значительному удешевлению целевого продукта-удобрения, а исключение введения газообразного аммиака в процесс приводит к существенному его упрощению. Дозировка фосфорно-кислотного шлама на стадию нейтрализации фосфорной кислоты щелочным калийным реагентом позволяет перевести содержащийся в кислоте и шламе фтор в неусвояемую и безопасную форму в виде фторида кальция и фторсиликата калия, что увеличивает экологическую ценность NPK удобрений.

Сущность технологии поясняется примерами.

Пример 1.

100 кг экстракционной фосфорной кислоты (23% Р₂О₅) нейтрализуют 2 кг шлама, содержащего 23% P₂O₅, 8% F, 40% влаги, а затем 71,5 кг 47%-ного раствора поташа (22,2 кг К₂O). Соотношение P₂O₅ шлама/P₂О₅ кислоты отвечает 0,02: 1. Процесс осуществляют при 80^oС в течение 20 мин. При этом в газовую фазу выделяется 10,4 кг СO₂ и 5 кг воды. Масса нейтрализованной фосфорно-кислотной пульпы составляет 15,8 кг, рН пульпы 3,5. Затем пульпу направляют на смешение с 3,1 кг 70%-ной серной кислотой и твердым сульфатом аммония в количестве 109 кг при рН 3,8. Соотношение H₂SO₄:(NH₄)₂SO₄=0,02:1. Количество пульпы составляет 280 кг. При этом в газовую фазу уходит 10 кг воды. Нейтрализованную пульпу направляют на грануляцию и сушку. Масса готового продукта составляет 181,5 кг. Состав удобрения N - 13,4%, P₂O₅ - 13,3%, К₂О - 12,9%. Сумма питательных веществ достигает 39,6%.

Пример 2.

100 кг экстракционной фосфорной кислоты (23% P₂O₅) нейтрализуют 27 кг шлама, содержащего 17% Р₂O₅, 6 % F, 45% влаги и 84,3 кг 47%-ного раствора поташа (27 кг К₂O). Соотношение P₂O₅ шлама/Р₂О₅ кислоты отвечает 0,2:1. Процесс осуществляют при 80^oС в течение 20 мин. При этом в газовую фазу уходит 12,6 кг СO₂ и 5 кг воды. Масса нейтрализованной фосфорно-кислотной пульпы (рН 6) составляет 193,7 кг. Затем пульпу смешивают с 5,4 кг 80%-ной серной кислоты и 204 кг 30%-ного раствора сульфата аммония при рН 4,5. Соотношение H₂SO₄:(NH₄)₂SO₄=0,07:1. Количество пульпы составляет 392 кг. При этом в газовую фазу уходит 11 кг воды. Нейтрализованную пульпу направляют на грануляцию и сушку. Масса готового продукта составляет 120 кг. Состав удобрения N - 10,8%, P₂O₅ -23%, K₂O - 22,5%. Сумма питательных веществ: 56%.

Пример 3.

100 кг экстракционной фосфорной кислоты, содержащей 23% P₂O₅, нейтрализуют 61,3 кг шлама, содержащего 15% P₂O₅, 4% F, 50% влаги, и 88,4 кг 47%-ного раствора поташа (28,3 кг К₂O). Соотношение P₂O₅ шлама/P₂O₅ кислоты - 0,4:1. Процесс осуществляют при 80^oС в течение 20 мин. При этом в газовую фазу уходит 13,3 кг СO₂ и 5 кг воды. Масса нейтрализованной фосфорно-кислотной пульпы составляет 170 кг, рН пульпы 7,2. Затем в пульпу вводят 7,3 кг 93% серной кислоты и 188,5 кг 40%-ного раствора сульфата аммония при рН 5,3. Соотношение H₂SO₄: (NH₄)₂SO₄=0,09:1. Количество пульпы - 406 кг. При этом в газовую фазу уходит 10 кг воды. Нейтрализованную пульпу направляют на грануляцию и сушку. Масса готового продукта составляет 183 кг. Состав удобрения N - 8,7%, P₂O₅ - 17,6%, К₂О - 16,4%. Сумма питательных веществ: 42,7%.

Уменьшение количества шлама ниже соотношения P₂O₅ шлама: P₂O₅ кислоты = 0,02:1 не даст существенного эффекта в отношении экономии фосфорной кислоты. Увеличение соотношения P₂O₅ шлама: P₂O₅ кислоты выше 0,4: 1 приводит к значительному снижению содержания питательных веществ в удобрении. Уменьшение соотношения H₂SO₄: (NH₄)₂SO₄ менее 0,02: 1 ухудшает физические свойства удобрений. Увеличение соотношения серной кислоты и сульфата аммония выше 0,09: 1 приводит к снижению рН готового продукта, что ухудшает его агрохимическую безопасность.

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

Как видно из таблицы, предлагаемый способ позволяет выпускать качественные удобрения с использованием шламов, получаемых при очистке фосфорной кислоты и обезвреживании фосфатных растворов, а также сульфата аммония, являющего побочным продуктом химических и нефтехимических производств.