способ получения бесхлорного npk удобрения

Формула изобретения

Способ получения бесхлорного NPK удобрения, включающий азотно-кислотное разложение фосфатного сырья, вымораживание и отделение нитрата кальция, аммонизацию нитратно-фосфатного раствора, выпаривание, смешение с сульфатом калия, гранулирование, отличающийся тем, что аммонизацию нитратно-фосфатного раствора проводят газообразным аммиаком в две стадии, на первой стадии до рН 2,53,0, на второй - до рН 5,86,0, выпаривание осуществляют до остаточной влажности 0,41,0 мас.% с получением маловязких однородных плавов, гранулируют NPK удобрение, содержащее серу в водорастворимой форме, методом приллирования.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технологии получения минеральных удобрений и может найти применение в производстве приллированных сложных удобрений.

Известен способ получения сложных NPK удобрений путем разложения природных фосфатов азотной кислотой, отделением нерастворимых примесей отстоем, вымораживанием и отделением нитрата кальция от NP раствора, подпиткой фосфорной кислотой или аммиаком, смешением раствора с сульфатом калия, удалением сульфата кальция, выпариванием раствора с последующим гранулированием или приллированием [Патент, Индия, №168731, МПК С 05 D 11/00, 16.12.1986].

Недостатки способа:

- громоздкость технологической схемы;

- образование отходов производства (осадок нерастворимых примесей, сульфат кальция);

- двухстадийное выведение кальция из раствора разложения (вымораживанием и осаждением сульфатом калия, что способствует усложнению и удорожанию схемы);

- выведение кальция в виде сульфата кальция или технического гипса, который не находит широкого применения;

- использование дополнительного реагента - фосфорной кислоты.

Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому результату является способ получения бесхлорных NPK удобрений, по которому фосфатное сырье разлагают азотной кислотой, из раствора разложения путем кристаллизации и фильтрации выделяют часть кальция в виде нитрата кальция. Полученный при этом фильтрат - нитратно-фосфатный раствор - аммонизируют в две стадии. На первой стадии газообразным аммиаком до рН 1,5; на второй - аммиачной водой и/или газообразным аммиаком до рН 5,0-5,5, нейтрализованный раствор выпаривают до остаточной влажности пульпы 10-20%, добавляют сульфат калия и гранулируют с одновременной сушкой готового продукта [Патент РФ №2141462, МПК С 05 В 11/06, С 05 В 7/00]. По прототипу получаемый продукт гранулируется в барабанах, сущность такого способа заключается в распылении пульпы на мелкоизмельченный, некондиционный продукт (ретур) во вращающемся барабане с образованием гранул неправильной формы.

Недостатки способа:

- нерациональное проведение аммонизации нитратно-фосфатного раствора, а именно: аммонизация на первой ступени до рН 1,5, приводит к интенсивной аммонизации на второй ступени, что способствует возникновению местных пересыщений и повышению вязкости раствора. Это связано с осаждением примесей (соединений кальция, алюминия, железа и др.) в неблагоприятных условиях, что приводит к формированию мелкодисперсных кристаллов с искаженной (полу-аморфной) кристаллической структурой. Кальций в условиях пересыщений, как правило, осаждается в виде мелкокристаллического трикальцийфосфата;

- на второй ступени нецелесообразно использование аммиачной воды, так как с ней вносится дополнительное количество воды, которую затем необходимо выпаривать;

- высокое содержание влаги в пульпе после смешения с сульфатом калия перед гранулированием. Это способствует протеканию ионообменных процессов между сульфатом калия и соединениями кальция с образованием сульфата кальция. Указанные взаимодействия приводят к переходу водорастворимой формы серы (сульфат калия) в общую форму (сульфат кальция), что снижает агрохимическую эффективность удобрения;

- требуется сушка продукта;

- образуются гранулы неправильной формы.

Задачей настоящего изобретения является разработка способа получения бесхлорного NPK удобрения, содержащего серу, в водорастворимой форме с высокой агрохимической эффективностью по упрощенной и рациональной технологической схеме с последующим гранулированием методом приллирования.

Для решения поставленной задачи предлагается способ, отличающийся более рациональным распределением нейтрализующего реагента, а именно газообразного аммиака, по ступеням аммонизации, выпариванием получаемого аммонизированного раствора до получения маловязкого однородного плава, смешением его с сульфатом калия и гранулированием NPK удобрения методом приллирования. Существенную роль при способе гранулирования методом приллирования играют физико-химические свойства плава. Пульпу, полученную по указанному в прототипе способу, невозможно использовать для гранулирования методом приллирования в башнях из-за ее высокого влагосодержания и высокой вязкости. В предлагаемом способе полученный маловязкий однородный плав распыляется в ствол гранбашни с охлаждением капель встречным потоком воздуха с образованием гранул сферической формы.

Согласно заявляемому способу бесхлорное NPK удобрение, содержащее серу в водорастворимой форме, получается азотнокислотным разложением апатитового концентрата, с вымораживанием нитрата кальция и дальнейшей переработкой его в продукционный мел, нейтрализацией нитратно-фосфатного раствора в две стадии газообразным аммиаком: на первой - до рН 2,5-3,0, на второй - до 5,8-6,0, выпариванием до остаточной влажности 0,4-1,0 мас.%, смешением с сульфатом калия и гранулированием методом приллирования.

Достигаемый технический результат:

- более рациональное распределение нейтрализующего реагента, а именно газообразного аммиака, по ступеням аммонизации, которое позволяет избежать местной переаммонизации и увеличения вязкости раствора;

- использование газообразного аммиака на второй ступени нейтрализации вместо аммиачной воды позволяет уменьшить нагрузку на выпарную систему или использовать дополнительное количество воды на других стадиях технологического процесса, например, для отмывки нитрата кальция или мела;

- нитратно-фосфатный раствор выпаривается до остаточной влажности 0,4-1,0 мас.%, что позволяет получить однородный солевой плав;

- хорошие реологические свойства (вязкость, однородность) получаемого плава позволяют получать удобрение методом приллирования;

- получаемый продукт не требует подсушивания;

- получение продукта в виде гранул сферической формы позволяет улучшить его товарный вид;

- получаемый продукт содержит серу в водорастворимой форме, что является дополнительным питательным элементом и повышает агрохимическую ценность удобрения;

- получение бесхлорного NPK удобрения с высокой агрохимической эффективностью.

Пример 1. Промышленные испытания предлагаемого способа проведены на действующем производстве нитроаммофоски по следующей схеме.

Азотнокислотное разложение апатитового концентрата проводили 58% азотной кислотой при температуре 55-60С с расходом 1,3 т 100% кислоты на 1 т апатитового концентрата. Далее раствор разложения охлаждали до (-7)(-10)С, отделяли образованные при этом кристаллы нитрата кальция и перерабатывали в мел. Нитратно-фосфатный раствор нейтрализовали газообразным аммиаком в две стадии: на первой - до рН 2,5-3,0, на второй - до рН 5,8-6,0 с одновременным разбавлением раствором амселитры. Аммонизированный раствор выпаривали до остаточной влаги 0,5-0,7 мас.%, смешивали с сульфатом калия в соотношении NP:K₂SО₄=2,5:1 и гранулировали методом приллирования в башне. При этом был получен продукт, химический состав которого представлен в табл. 1.

В полевых условиях была проверена эффективность NPK с сульфатом калия на дерново-подзолистых почвах. Использование данного удобрения повышает урожайность и качество различных культур по сравнению с контролем на 15-35%, по сравнению с использованием NPK с хлоридом калия - на 4-6% (табл. 2). При агрохимических испытаниях отмечена высокая окупаемость удобрений урожаем для ряда культур (табл. 3).