способ получения сложного водорастворимого азотно-фосфорного удобрения

Формула изобретения

1. Способ получения сложного водорастворимого азотно-фосфорного удобрения на основе аммиачной селитры и нитроаммофосфатного раствора, включающий аммонизацию азотно-кислотной вытяжки, образовавшейся в результате разложения апатита азотной кислотой с последующим выделением тетрагидрата нитрата кальция, отделение нитроаммофосфатного раствора от осадка водонерастворимых примесей, смешение очищенного раствора с раствором нитрата аммония, выпаривание, гранулирование и обработку гранул целевого продукта кондиционирующими добавками, отличающийся тем, что аммонизацию азотно-кислотной вытяжки ведут до рН 3,5÷4,2, а очищенный раствор после отделения осадка водонерастворимых примесей дополнительно аммонизируют до рН 4,5÷7,0.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что содержание P ₂O₅ в целевом продукте поддерживают в пределах 3÷7 мас.%.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к химической промышленности и может найти применение в производстве сложных водорастворимых азотнофосфорных удобрений, основными компонентами которых являются нитрат аммония и моноаммонийфосфат.

У сельскохозяйственных производителей все более широкое применение находят сложные водорастворимые азотнофосфорные удобрения на основе нитрата аммония с фосфатной добавкой в количестве до 7 мас.% Р₂О₅.

Известен способ получения сложного азотнофосфорного удобрения, включающий нейтрализацию азотной кислоты аммиаком, введение фосфатной добавки в виде азотнокислотной вытяжки природного кальцийфосфата с частично выведенным из жидкой фазы кальцием в виде сульфата кальция, предварительно аммонизированной до рН 2,5-5,5, обработанной 20-50%-ным раствором нитрата аммония при массовом отношении Р ₂О₅:NO₃, равном 1:3-10, и отделенной от осадка, упаривание смеси и гранулирование плава [авт.св. СССР №956440, кл. С 05 С 1/02, опубл. 07.09.1982]. Содержание Р ₂О₅ в целевом продукте составляет до 0,3 мас.%. Недостаток известного способа заключается в низком содержании Р₂О₅ в получаемом удобрении, что обеспечивает его потребительские свойства. Увеличение содержания Р₂ О₅ в удобрении в рамках известного способа невозможно из-за незначительной доли водорастворимых форм фосфатов в используемой азотнокислотной вытяжке: при аммонизации основное количество фосфатов переходит в осадок и вместе с ним отделяется, то есть выводится из технологического процесса.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является способ получения сложного водорастворимого азотнофосфорного удобрения на основе аммиачной селитры и нитроаммофосфатного раствора, включающий аммонизацию азотнокислотной вытяжки, образовавшейся в результате разложения апатита азотной кислотой с последующим выделением тетрагидрата нитрата кальция, отделение нитроаммофосфатного раствора от осадка водонерастворимых примесей, смешение очищенного раствора с раствором нитрата аммония, выпаривание, гранулирование и обработку гранул целевого продукта кондиционирующими добавками [пат. РФ №2228322, МПК 7 С 05 G 1/06, С 05 В 11/06, опубл. 10.05.2004].

Недостаток известного способа заключается в высокой температуре начала кристаллизации очищенного раствора, что осложняет организацию накопления и хранения его в производственных условиях, так как рациональная технологическая схема должна предусматривать промежуточные емкости-накопители очищенного раствора.

Технической задачей предлагаемого способа является снижение температуры начала кристаллизации очищенного раствора без ухудшения качества целевого продукта.

Поставленная задача решается тем, что в способе получения сложного водорастворимого азотнофосфорного удобрения на основе аммиачной селитры и нитроаммофосфатного раствора, включающем аммонизацию азотнокислотной вытяжки, образовавшейся в результате разложения апатита азотной кислотой с последующим выделением тетрагидрата нитрата кальция, отделение нитроаммофосфатного раствора от осадка водонерастворимых примесей, смешение очищенного раствора с раствором нитрата аммония, выпаривание, гранулирование и обработку гранул целевого продукта кондиционирующими добавками, согласно изобретению аммонизацию азотнокислотной вытяжки ведут до рН 3,5-4,2, а очищенный раствор после отделения осадка водонерастворимых примесей дополнительно аммонизирует до рН 4,5-7,0.

Содержание Р₂О₅ в целевом продукте поддерживают в пределах 3-7 мас.%.

Пример 1

Опыты проводят с образцами азотнокислотной вытяжки, полученными в промышленном производстве путем разложения апатита азотной кислотой с последующим охлаждением до минус 5°С и отделением кристаллов тетрагидрата нитрата кальция.

Азотнокислотную вытяжку аммонизируют до рН 4,0 (измерения рН во всех описанных примерах выполнены без предварительного разбавления растворов, однако в производственных условиях промышленные рН-метры предусматривают в некоторых случаях предварительное разбавление растворов водой в отношении 1:10, при этом рН таких растворов по сравнению с неразбавленными сдвинуты в щелочную область на 0,5-1,0 единиц рН). Осадок водонерастворимых примесей отделяют на обогреваемой вакуумной воронке.

Состав очищенного раствора, мас.%:

N	15,3
P2O5	11,2
F	0,009
H2O	45,0

Температура начала кристаллизации 110°С.

Очищенный раствор дополнительно аммонизируют до рН 5,5.

Расход аммиака составляет 1 г на 100 г очищенного раствора.

Температура начала кристаллизации раствора после дополнительной аммонизации 35°С.

Дополнительно аммонизированный раствор смешивают с 50%-ным раствором нитрата аммония в массовом соотношении 1:3, упаривают до концентрации плава 99,7 мас.%. Плав гранулируют на лабораторной установке. Полученные гранулы удобрения обрабатывают 20%-ным раствором меламина в индустриальном масле с расходом 0,02% в пересчете на 100%-ный меламин.

Состав целевого продукта, мас.%:

N	33,1
P2O5	5,3
F	0,019
Нерастворимый остаток	0,05

Слеживаемость продукта отсутствует. По содержанию примесей фтора и нерастворимого остатка целевой продукт полностью удовлетворяет современным требованиям.

Пример 2

Для обоснования заявляемых пределов проводят серию аналогичных опытов, в которых изменяют рН аммонизации азотнокислотной вытяжки в пределах 3-5, рН дополнительной аммонизации очищенного раствора - в пределах 4,5-7,5.

Результаты опытов 1 и 2 представлены в таблице.

Таблица РЕЗУЛЬТАТЫ ОПЫТОВ
№ п/п	рН аммонизации азотнокислотной вытяжки	Очищенный раствор					рН дополнительной аммонизации очищенного раствора	Температура начала кристаллизации раствора после дополнительной аммонизации, °С
		Содержание, мас.%				Температура начала кристаллизации, °C
		N	P2O 5	F	H 2O
1	2	3	4	5	6	7	8	9
1	4,0	15,3	11,2	0,009	45,0	110	4,5	90
2	То же	То же	То же	То же	То же	То же	4,8	70
3	--	--	--	--	--	--	5,5	35
4	--	--	--	--	--	--	6,0	55
5	--	--	--	--	--	--	7,0	70
6	--	--	--	--	--	--	7,5	80
7	3,0	12,2	9,2	0,035	55,0	75	5,5	20
8	3,5	13,6	9,6	0,015	52,0	85	То же	25
9	4,2	13,8	10,0	0,010	51,0	65	--	То же
10	4,5	15,4	11,1	0,020	45,0	90	--	35
11	5,0	15,3	11,3	0,030	То же	60	--	То же
12	3,5	16,2	7,0	0,016	47,0	95	--	30

Пример 3

Проводят серию опытов, в которых изменяют соотношение очищенного раствора и раствора нитрата аммония. В качестве последнего используют:

- 45-55%-ные растворы, полученные конверсией тетрагидрата нитрата кальция в карбонат кальция и нитрат аммония,

- 88-92%-ные растворы, полученные нейтрализацией азотной кислоты аммиаком,

- 20-30%-ные скрубберные растворы из промышленного производства аммиачной селитры.

В результате получают сложные водорастворимые удобрения следующего состава, мас.%:

N	32,2-33,7
P2O5	3,0-7,0
F	0,007-0,01
Нерастворимый остаток	0,04-0,06

Слеживаемость удобрения отсутствует.

Из представленных данных следует, что предлагаемый способ, не ухудшая качества целевого продукта, обеспечивает снижение температуры начала кристаллизации нитроаммофосфатного раствора, очищенного от водонерастворимых примесей, на 35-75°С. Это существенно упрощает организацию его накопления и хранения в емкостях-накопителях.

Положительный эффект по снижению температуры начала кристаллизации очищенного раствора достигается при его дополнительной аммонизации до рН в пределах 4,5-7,0.

Оптимальный диапазон рН при аммонизации азотнокислотной вытяжки составляет 3,5-4,2. При выходе за указанные пределы снижается эффективность очистки от примесей фтора, то есть ухудшается качество целевого продукта. Кроме того, в этом случае ухудшается фильтруемость осадка примесей, что осложняет процесс его отделения.