Способ получения жидких комплексных удобрений

 

Изобретение относится к области получения жидких комплексных удобрений. Сущность способа состоит в том, что прозрачный раствор жидких комплексных удобрений с низким содержанием нерастворимых в воде примесей и отсутствием углерода получают нейтрализацией экстракционной полифосфорной кислоты газообразным аммиаком. Плав растворяют с получением охлажденного раствора, а нерастворимые примеси углеродорганического происхождения и другие твердые примеси удаляют фильтрацией раствора на фильтре со вспомогательным материалом при толщине слоя 5-30 мм, в качестве которого берут отход производства фторида алюминия, полученный взаимодействием кремнефтористоводородной кислоты и гидроксида алюминия (SiO₂ 78-94, AlF₃ 6-22), содержащий 45-60 % частиц размером менее 50 мкм с пористостью 0,83-0,85. Способ позволяет повысить степень чистоты раствора жидких комплексных удобрений и интенсифицировать процесс за счет исключения длительного отстаивания суспензии. 3 з.п.ф-лы.

Изобретение относится к области производства жидких комплексных удобрений (ЖКУ), широко используемых в сельском хозяйстве.

Известен способ получения жидких комплексных удобрений нейтрализацией экстракционной фосфорной кислоты (ЭФК) аммиачной водой (А.С. СССР, N 298575, 1971 г., C 05 B 11/00).

Недостатком известного способа является низкая растворимость ЖКУ ввиду отсутствия в них полифосфатных форм.

Известен способ получения ЖКУ путем нейтрализации нагретой экстракционной полифосфорной фосфорной кислоты (ЭПФК) газообразным аммиаком (В.Н. Кочетков: Производство жидких комплексных удобрений, Химия, М., 1978 г. с. 121-122).

Недостатком известного способа является многостадийность процесса.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является известный способ получения ЖКУ, включающий нейтрализацию ЭПФК с концентрацией 59% P₂O₅ газообразным аммиаком с последующим растворением плава в воде и одновременным получением охлажденного раствора, отделение водяного пара и непрореагировавшего аммиака, длительное (10-20 суток) отстаивание раствора и его последующую фильтрацию от твердых примесей под давлением (Пат. США N 3988140, 1976 г., C 05 B 7/00).

Недостатком известного способа является экстенсивность процесса.

Задачей изобретения является интенсификация процесса за счет сокращения времени очистки от нерастворимых примесей, повышение степени чистоты ЖКУ в результате уменьшения содержания в нем углерода и других нерастворимых примесей.

Для этого в способе ЖКУ, включающем нейтрализацию экстракционной полифосфорной кислоты газообразным аммиаком, растворение плава с одновременным получением охлажденного раствора и удалением водяного пара и непрореагировавшего аммиака, отделение нерастворимых примесей фильтрацией, раствор ЖКУ подвергают фильтрации под вакуумом со вспомогательным материалом, в качестве которого будет отход производства фторида алюминия, полученный при взаимодействии кремнефтористоводородной кислоты и гидроксида алюминия, содержащий 45-60% частиц размером менее 50 мкм с пористостью 0,83-0,85. Отход производства фторида алюминия содержит в пересчете на сухое вещество, мас. %: SiO₂ - 78-94; AlF₂ - 6-22.

Процесс фильтрации раствора ЖКУ необходимо осуществлять для удаления примесей углерода органического происхождения и некоторых других малорастворимых примесей: сульфата и фторида кальция, двойных фосфорных солей алюминия и железа, например, (Fe, Al)KH₁₄(PO₄)₇ · 4H₂O и др. Без удаления указанных примесей раствор ЖКУ представляет собой жидкость темного цвета, что снижает потребительную ценность удобрения и сокращает области его применения. Наличие твердой взвеси приводит к необходимости постоянной чистки тары.

Отход производства фторида алюминия, получаемый при взаимодействии кремнефтористоводородной кислоты и гидроксида алюминия, при создании на вакуум-фильтре намывного слоя имеет незначительное удельное сопротивление вследствие низкой удельной поверхности частиц (2 - 5 м²/г), обладает высокой задерживающей способностью по отношению к твердым примесям, присутствующим в растворах ЖКУ, является физически и химически стойким веществом по отношению к обрабатываемой суспензии. Отход образует достаточно прочный, нерастрескивающийся и легко удаляемый с фильтровальной перегородки осадок. Вследствие склонности частиц данного вещества к агрегатированию на фильтровальной перегородке формируется несжимаемый осадок с пористостью 0,83-0,85, что способствует поглощению в слое отхода (вспомогательного материала) задерживаемых твердых частиц. Оптимальная толщина фильтрующего слоя вспомогательного материала - 5 - 30 мм. Оптимальное разряжение в системе - 0,6 - 0,7 кг/см². Время полной отработки фильтрующего слоя 7 - 8 ч.

Нами установлено, что для обеспечения высокой задерживающей способности отхода производства фторида алюминия по отношению к примесям, присутствующим в ЖКУ, и сохранения высокой скорости фильтрации в материале доля частиц размером менее 50 мкм должна составлять 45-60%, а пористость 0,83 - 0,85. При снижении этой доли уменьшается задерживающая способность вспомогательного материала по отношению к примесям (в основном к углероду, как самой дисперсной составляющей взвеси), при увеличении значительно возрастает удельное сопротивление осадка, что снижает скорость фильтрации. Получение необходимой фракции материала может быть достигнуто различными приемами гидросепарации.

Для формирования более равномерных размеров частиц примесей растворение плава ЖКУ целесообразно осуществлять в циркулирующем растворе жидких комплексных удобрений при непрерывном отводе полученного охлажденного раствора. Отход производства фторида алюминия хорошо смачивается растворами ЖКУ и при смешении с ними образует равномерную нефлокулирующую суспензию. Размеры частиц материала не изменяются при перемешивании мешалкой и перекачивании суспензии насосом.

После очистки ЖКУ от примесей с использованием отхода производства фторида алюминия растворы удобрения получаются совершенно прозрачными, что резко расширяет их потребительские свойства, например, дает возможность использовать их в системах гидропоники, в мелкой фасовке и для других целей.

Пример Экстракционную полифосфорную кислоту с концентрацией 72% P₂O₅ (общ.), полученную из кольского апатитового концентрата, в количестве 1390 кг/ч смешивают в трубчатом реакторе с 385 кг газообразного аммиака. Полученный плав поступает в циркуляционный контур, в который включен пластинчатый теплообменник, обеспечивающий снятие тепла, выделяющегося при нейтрализации, и снижение температуры плава до 30-35^oC с получением охлажденного раствора. В результате непрерывно получают 2941 кг/ч раствора жидкого комплексного удобрения на основе полифосфатов аммония состава, мас. %: N - 10,1; P₂O₅ (общ.) - 33,95 (10-34-0). Коэффициент конверсии P₂O₅ в полиформу 71,1%. Раствор ЖКУ непрерывно поступает в сборник-хранилище, откуда его насосом без выдержки и отстаивания передают на фильтрацию от твердых примесей.

Внешний вид ЖКУ, подаваемого на фильтрацию, представляет собой раствор от темно-коричневого до интенсивно черного цвета. Содержание в нем твердых примесей, нерастворимых в воде, составляет в среднем 0,5мас. %, в том числе углерода органического происхождения - 0,2%. Плотность раствора - 1,392 г/см³, pH = 6,7. Вспомогательный материал для фильтрации раствора ЖКУ готовят из отхода производства фторида алюминия, полученного взаимодействием кремнефтористоводородной кислоты и гидроксида алюминия. Отход в пересчете на сухое вещество содержит, мас. %: SiO₂ - 86; AlF₃ - 14. Размер частиц материала: 50% менее 50 мкм, пористость - 0,85. На вакуум-фильтре предварительно в течение 1 ч формируют фильтрующий слой толщиной 15 мм из отхода производства фторида алюминия, используя для этого суспензию с концентрацией твердой фазы около 10%. Раствор ЖКУ непрерывно фильтруют через слой материала в течение 7 ч. В результате получают 19117 кг очищенного раствора ЖКУ, имеющего следующие аналитические характеристики: содержание азота, мас. % - 10,05 содержание P₂O₅, мас. % - 33,90 массовая доля нерастворимого в воде остатка, мас. % - 0,02 массовая доля углерода органического происхождения - отсутствие плотность, г/см³ - 1,3850 цвет - прозрачный Таким образом, предложенный способ позволяет получать прозрачный раствор ЖКУ с низким содержанием нерастворимых в воде примесей, удалять из раствора углерод органического происхождения и другие твердые примеси, интенсифицировать процесс за счет исключения отстаивания суспензии.

Формула изобретения

1. Способ получения жидких комплексных удобрений, включающий нейтрализацию экстракционной полифосфорной кислоты газообразным аммиаком, растворение плава с одновременным получением охлажденного раствора, отделение нерастворимых примесей из полученного раствора фильтрацией, отличающийся тем, что фильтрацию ведут на фильтре со вспомогательным материалом, в качестве которого берут отход производства фторида алюминия, полученный взаимодействием кремнефтористоводородной кислоты и гидроксида алюминия, содержащий 45 - 60% частиц размером менее 50 мкм с пористостью 0,83 - 0,85.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что растворение плава ведут в циркулирующем растворе жидких комплексных удобрений.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что отход производства фторида алюминия содержит в пересчете на сухое вещество, мас.%:
SiO₂ - 78 - 94
AlF₃ - 6 - 22
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что толщину слоя материала на фильтре поддерживают в пределах 5 - 30 мм.