способ получения азотно-фосфорно-сульфатного удобрения

Формула изобретения

1. Способ получения азотно-фосфорно-сульфатного удобрения на основе нитрата аммония и продуктов кислотного разложения апатитового концентрата с содержанием P₂O ₅ до 8 мас.%, включающий разложение апатитового концентрата азотной и серной кислотами, нейтрализацию, смешение жидких и твердых продуктов разложения с нитратом аммония и гранулирование целевого продукта, отличающийся тем, что продукты кислотного разложения перед нейтрализацией и смешением разделяют, жидкие нейтрализованные продукты разложения смешивают с раствором нитрата аммония и упаривают до состояния безводного плава, последний смешивают с предварительно термообработанными твердыми продуктами разложения, в которых сульфат кальция представлен в виде полугидрата, а целевой продукт гранулируют методом приллирования.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что продукты кислотного разложения перед разделением дополнительно обрабатывают сульфатом аммония, поддерживая суммарный расход сульфат-ионов в виде серной кислоты и сульфата аммония, равным 110-120% от стехиометрии в пересчете на кальций в апатитовом концентрате.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что расход нитрата аммония при смешении поддерживают равным 3-9 т на 1 т апатитового концентрата, направляемого на разложение азотной и серной кислотами.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технологии производства сложных удобрений на основе нитрата аммония и может найти применение в химической промышленности.

В сельском хозяйстве все более широкое применение находят сложные удобрения на основе аммиачной селитры, дополнительно содержащие кроме азота другие питательные компоненты, в частности фосфор и серу.

Известен способ получения азотно-фосфорно-сульфатного удобрения путем нейтрализации аммиаком азотной кислоты с добавкой экстракционной фосфорной кислоты, содержащей сульфаты, упарки до состояния безводного плава и гранулирования методом приллирования [пат. РФ №2174970, МПК 7 С05С 1/00, С05С - 1/06, опубл. 20.10.2001]. Недостаток способа заключается в низком содержании серы в целевом продукте (0,02-2,0 мас.% в пересчете на сульфат аммония), что снижает его потребительские свойства.

Наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому результату является способ получения азотно-фосфорно-сульфатного удобрения на основе нитрата аммония и продуктов кислотного разложения апатитового концентрата, включающий разложение последнего азотной и серной кислотами, смешение с нитратом аммония, гранулирование и сушку целевого продукта в сферодайзере. Получаемое удобрение содержит, мас.%:

азот	24-29
пятиокись фосфора	4-8
сера сульфатная	2-4

[пат. РФ №2221758, МПК 7 С05В 11/06, С05С 1/00, опубл. 20.01.2004].

Недостаток известного способа заключается в ограниченной возможности его промышленного использования: процесс гранулирования может быть реализован только на морально устаревшем оборудовании ранее действовавших в 60-х годах прошлого столетия производств сложных удобрений типа нитрофоски 11:11:11.

Технической задачей, решаемой заявляемым способом, является расширение технической возможности его реализации в промышленных условиях на современном технологическом оборудовании.

Поставленная техническая задача решается тем, что в способе получения азотно-фосфорно-сульфатного удобрения на основе нитрата аммония и продуктов кислотного разложения апатитового концентрата с содержанием пятиокиси фосфора до 8 мас.%, включающем разложение апатитового концентрата азотной и серной кислотами, нейтрализацию и смешение жидких и твердых продуктов разложения с нитратом аммония и гранулирование целевого продукта, согласно изобретению продукты кислотного разложения перед нейтрализацией и смешением разделяют, жидкие нейтрализованные продукты разложения смешивают с раствором нитрата аммония и упаривают до состояния безводного плава, последний смешивают с предварительно термообработанными твердыми продуктами разложения, в которых сульфат кальция представлен в виде полугидрата, а целевой продукт гранулируют методом приллирования.

Продукты кислотного разложения перед разделением дополнительно обрабатывают сульфатам аммония, поддерживая суммарный расход сульфат-ионов в виде серной кислоты и сульфата аммония, равные 110-120% от стехиометрии в пересчете на кальций в апатитовом концентрате.

Расход нитрата аммония при смешении поддерживают равным 3-9 т на 1 т апатитового концентрата, направляемого на разложение азотной и серной кислотами.

Пример 1

Проводят разложение апатитового концентрата (Са - 37,2%, Р₂О₅ - 39,4%) азотной и серной кислотами при температуре 55°С в течение 2 ч в присутствии промывных вод, оставшихся от промывки осадка с предыдущего опыта. Продукты кислотного разложения дополнительно обрабатывают сульфатом аммония при суммарном расходе ионов сульфатов, равном 117% от стехиометрии в пересчете на кальций в апатитовом концентрате.

Расход реагентов (на 1000 г апатитового концентрата) составляет, г:

58%-ная HNO3	1230
92%-ная Н2 SO4	500
40%-ный (NH4) 2SO4	2000.

Полученную пульпу фильтруют, осадок промывают водой, возвращают промывные воды на следующий опыт. В результате получают (на 1000 г апатитового концентрата), г:

жидкий продукт разложения (фильтрат)	4050
влажный промытый осадок	2680
в т.ч. твердая фаза	1600 (1508 CaSO4 ·2Н2О),
жидкая фаза	1080.

Состав фильтрата, мас.%:

Р2O5	9,23
N	7,97
SO4	4,7
Са	0,3

общая кислотность в пересчете на HNO₃ 12,0.

Фильтрат нейтрализуют аммиаком и смешивают с 90%-ным нитратом аммония, подученным нейтрализацией аммиаком 58%-ной азотной кислоты. Расход нитрата аммония (100%-ный NH₄NO₃) - 6190 г на 1000 г апатита. Смешанный раствор упаривают до состояния безводного плава (содержание воды менее 1 мас.%). Влажный промытый осадок высушивают и прокаливают при температуре 200°С для полного перевода дигидратной соли в полугидрат сульфата кальция (по данным рентгенофазового анализа фаза дигидрата сульфата кальция отсутствует). Плав и прокаленный осадок смешивают и смесь гранулируют методом приллирования на лабораторной установке, моделирующей процесс в гранбашне стандартного агрегата АС-72.

Получают азотно-фосфорно-сульфатное удобрение, содержащее, мас.%:

N	27,8
Р2О5 вод.	4,0
S	3,7.

Содержание питательных компонентов, мас.%:

аммония нитрат	75,4
моноаммонийфосфат	6,5
сульфата кальция полугидрат	13,6
аммония сульфат	2,8.

Прочность гранул на раздавливание - не менее 4 кг на гранулу (для гранул с диаметром 2 мм). Удобрение не слеживается (индекс слеживаемости - менее 0,1 кг/см ²).

Пример 2

Проводят серию аналогичных опытов, в которых расход нитрата аммония при смешении с продуктами кислотного разложения апатитового концентрата изменяют в пределах 3-9 кг на 1 кг апатитового концентрата, а суммарный расход сульфат-ионов при дополнительной обработке продуктов кислотного разложения сульфатом аммония - в пределах 110-120% в пересчете на кальций в апатитовом концентрате.

При этом получают азотно-фосфорно-сульфатное удобрение со следующим диапазоном содержания питательных веществ, мас.%:

N	24-33
Р2О5 вод.	3-6
S	2,8-5,5.

Прочность гранул на раздавливание составляет не менее 4 кг на гранулу. Удобрение не слеживается.

Диапазон содержания питательных веществ в удобрении, подученном по заявляемому способу, отвечает потребностям сельскохозяйственных производителей.

Достоинством получаемого удобрения является наличие фосфора только в водорастворимой форме, что особенно ценно для такого вида удобрений, то есть удобрений на основе нитрата аммония с добавками в относительно небольших количествах других питательных веществ. Присутствие фосфора в удобрении только в водорастворимой форме обеспечивается практически полным осаждением кальция в процессе разложения апатитового концентрата, что достигается поддержанием суммарного расхода сульфат-ионов в пределах 110-120% от стехиометрии в пересчете на кальций. Указанный расход сульфат-ионов может быть обеспечен или только за счет серной кислоты, или сочетанием серной кислоты и дополнительной обработкой продуктов разложения сульфатом аммония.

Высокая прочность гранул, отсутствие слеживаемости удобрения обеспечивается, когда на смешение перед гранулированием подают фосфорсодержащий компонент в виде безводного плава, а в твердых продуктах разложения весь сульфат кальция представлен в виде подугидрата. Наличие свободной воды в плаве более 1 мас.% или присутствие дигидрата сульфата кальция в твердых продуктах кислотного разложения обусловливает слеживаемость удобрения.

Из представленных данных видно, что предложенный способ позволяет осуществить процесс гранулирования на современном технологическом оборудовании в грануляционных башнях стандартных агрегатов АС-72 и тем самым расширить технические возможности его реализации в промышленных условиях.