Способ получения сложного удобрения

 

Изобретение относится к технологии получения сложных гранулированных удобрений по азотнокислому методу переработки фосфатного сырья. Способ получения сложного удобрения включает одностадийное разложение фосфатного сырья азотной кислотой с получением азотнокислотной вытяжки, кристаллизацию нитрата кальция и его отделение, нейтрализацию фосфатного раствора, выпарку, смешение плава с хлористым калием и грануляцию, при этом процесс разложения проводят азотной кислотой в количестве 110% от стехиометрии с 3 - 15% нитрата аммония концентрацией не более 93% в отсутствии карбамида при поддержании концентрации азотной кислоты в зоне реакции от 47,7 до 55,0%. Способ позволяет снизить степень выделения окислов азота до 75% на стадии разложения фосфатного сырья, увеличить скорость фильтрации кристаллов нитрата кальция и снизить расход аммиака на нейтрализацию нитрофосфатного раствора. 2 табл.

Изобретение относится к химии, в частности, к технологии получения сложных гранулированных удобрений по азотнокислотному методу переработки фосфатного сырья.

Известен способ снижения выделения окислов азота на стадии разложения апатита, который заключается в двухступенчатом разложении фосфатного сырья азотной кислотой с подачей на первую стадию разложения 70-90% HNO₃ от общего ее количества и 2-10% NH₄NO₃ со стадии конверсии нитрата кальция от общей массы азотной кислоты, необходимой для разложения фосфатного сырья, а остальное количество азотной кислоты - на вторую стадию разложения, получение азотнокислотной вытяжки и далее по известной схеме (авторское свидетельство N 1632958, кл. C 05 B 11/06, оп. 07.03.91).

К недостаткам данного способа относится то, что при организации двухстадийного разложения апатита увеличиваются затраты на обслуживание дополнительной стадии, степень снижения окислов азота при этом не превышает 47%, введение незначительного - 2-10% - количества нитрата аммония с концентрацией не более 60% приводит к обводнению системы.

Предлагаемое изобретение направлено на увеличение степени разложения апатита, снижение степени выделения окислов азота, увеличение скорости фильтрации кристаллов нитрата кальция, снижение расхода аммиака на стадии нейтрализации нитрофосфатного раствора и расхода пара на выпарку нитрата аммония.

Сущность изобретения: проведение азотнокислотного разложения фосфатного сырья в присутствии нитрата аммония для увеличения степени разложения апатита, снижения выбросов окислов азота в атмосферу, увеличения скорости фильтрации кристаллов нитрата кальция, снижения расхода аммиака на стадии нейтрализации нитрофосфатного раствора и расхода пара на выпарку нитрата аммония.

Технический результат предлагаемого изобретения достигается за счет проведения процесса разложения в одну стадию, уменьшения обводнения системы путем частичной замены азотной кислоты на стадии разложения фосфатного сырья на раствор или расплав нитрата аммония, являющийся побочным продуктом производства азофоски.

Настоящее изобретение отличается от прототипа тем, что процесс разложения фосфатного сырья проводят азотной кислотой, взятой в количестве 110% от стехиометрии с 3-15% нитрата аммония концентрацией не более 93% в одну стадию, при этом получают готовый продукт с соотношением N:P₂O₅:K₂O = 1:1:1. За счет взятой на разложение фосфатного сырья азотной кислоты 110% от стехиометрии и введения 3-15% нитрата аммония коэффициент разложения увеличивается до 99.95%. Кроме того, введение указанного количества раствора или расплава нитрата аммония с концентрацией не более 93% снижает степень выделения оксидов азота в газовую фазу со стадии разложения фосфатного сырья более чем на 75%. (см. табл. 1) Использование нитрата аммония концентрацией не более 93% способствует уменьшению водного баланса, при этом повышается действующая концентрация азотной кислоты в растворе разложения от 45 до 55%, что ведет к увеличению коэффициента разложения.

В присутствии нитрата аммония увеличивается размер кристаллов тетрагидрата нитрата кальция с 380·480 мкм до 650·780 мкм, что приводит к увеличению скорости фильтрации на 15% и ведению процесса фильтрации в стабильном режиме.

В результате использования предлагаемого изобретения повышается степень использования исходных реагентов, улучшаются экологические показатели и достигается 10%-ная экономия аммиака на стадии нейтрализации нитрофосфатного раствора и пара на стадии выпарки аммиачной селитры.

Пример.

100 мас.ч. апатитового концентрата разлагают 285.66 мас.ч. 47.7% азотной кислоты и 9.2 мас.ч. 60% нитрата аммония в течение 1 ч. Суспензию охлаждают и отделяют NP-раствор, нейтрализуют аммиаком и упаривают, добавляют 61,4 мас. ч. хлористого калия и гранулируют, получают сложное удобрение с соотношением N: P₂O₅: K₂O =1:1:1 с суммарным содержанием питательных веществ в удобрении 48%.

Общий расход азотной кислоты на разложение апатитового концентрата составляет 110% и 6% нитрата аммония в пересчете на N_общ. от общей массы азотной кислоты. При этом коэффициент разложения - 99,8%. Количество выделяющихся оксидов азота в пересчете на NO₂ составляет 0,074 г/100 г апатита.

Пример 2.

100 мас.ч. апатитового концентрата разлагают 275 мас.ч. азотной кислоты и 5.7 мас.ч. 70% раствора аммиачной селитры при поддержании в зоне реакции концентрации кислоты 50%. Суспензию охлаждают и отделяют NP-раствор, нейтрализуют аммиаком и упаривают, добавляют 61.4 мас.ч. хлористого калия и гранулируют, получают сложное удобрение с соотношением N:P₂O₅:K₂O = 1:1:1 и с суммарным содержанием питательных веществ в удобрении 48%.

При этом коэффициент разложения - 99.9% Степень подавления выделения оксидов азота - 75%.

Пример 3.

100 мас.ч. апатитового концентрата разлагают 250 мас.ч. азотной кислоты и 13.6 мас.ч. 65% раствора аммиачной селитры при поддержании в зоне реакции концентрации кислоты 55%. Суспензию охлаждают и отделяют NP-раствор, нейтрализуют аммиаком и упаривают, добавляют 61.4 мас.ч. хлористого калия и гранулируют, получают сложное удобрение с соотношением N:P₂O₅:K₂O = 1:1:1 и с суммарным содержанием питательных веществ в удобрении 48%.

При этом коэффициент разложения - 99.95%. Степень подавления выделения оксидов азота - 80%.

Пример 4.

100 мас.ч. апатитового концентрата разлагают 250 мас.ч. азотной кислоты и 12.3 мас.ч. 93% раствора аммиачной селитры при поддержании в зоне реакции концентрации кислоты 55%. Суспензию охлаждают и отделяют NP-раствор, нейтрализуют аммиаком и упаривают, добавляют 61.4 мас.ч. хлористого калия и гранулируют, получают сложное удобрение с соотношением N:P₂O₅:K₂O = 1:1:1 и с суммарным содержанием питательных веществ в удобрении 48%.

При этом коэффициент разложения - 99.95%. Степень подавления выделения оксидов азота - 88%.

Формула изобретения

Способ получения сложного удобрения, включающий разложение фосфатного сырья азотной кислотой в присутствии нитрата аммония с получением азотнокислотной вытяжки, кристаллизацию нитрата кальция и его отделение, нейтрализацию фосфатного раствора, выпарку, смешение плава с хлористым калием и грануляцию, отличающийся тем, что процесс разложения фосфатного сырья проводят в одну стадию азотной кислотой при норме 110% от стехиометрии в присутствии раствора нитрата аммония концентрацией не более 93% в количестве 3 - 15% при поддержании концентрации азотной кислоты в зоне реакции от 47,7 до 55,0%.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2