Способ получения стабилизированной аммиачной селитры

 

Изобретение относится к технологии производства аммиачной селитры со стабилизирующими добавками. Способ включает введение в раствор аммиачной селитры добавки азотно-кислотной вытяжки, полученной разложением фосфорсодержащего сырья азотной кислотой, нейтрализацию смеси, упаривание и гранулирование, при этом из азотно-кислотной вытяжки предварительно выделяют часть кальция до отношения Са/Р₂О₅=0,3-0,1, а количество вводимой добавки составляет не менее 1 % Р₂О₅ в пересчете на готовый продукт. Кальций из азотно-кислотной вытяжки выделяют политермической кристаллизацией тетрагидрата нитрата кальция. Способ позволяет замедлить разложение плава аммиачной селитры при длительном нагревании и повысить стойкость гранул к температурным колебаниям в интервале 20-50^oС, определяемую числом циклов нагрев - охлаждение, при котором происходит снижение прочности гранул на 50 %, в 3-5 раз. 3 з.п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к технологии получения аммиачной селитры и может найти применение в производстве аммиачной селитры со стабилизирующими добавками.

Специфические физико-химические свойства нитрата аммония, такие как полиморфные превращения, протекающие при кристаллизации его плавов или при нагреве и охлаждении кристаллов этой соли затрудняют получение гранулированного продукта, сохраняющего в течение длительного времени исходную прочность и гранулометрический состав.

Для уменьшения отрицательного влияния процесса полиморфных превращений на качество гранулированной аммиачной селитры применяют различные стабилизирующие добавки.

Известен способ получения гранулированной аммиачной селитры, по которому в качестве стабилизирующей добавки применяют фосфатно-сульфатную добавку, представляющую собой смесь фосфорной и серной кислот или смесь их солей, вводимых в азотную кислоту или в раствор аммиачной селитры в количестве 0,3-0,5% Р₂O₅ и 0,05-0,2% (NH₄)₂SO₄ в пересчете на готовый продукт, с одновременной нейтрализацией газообразным аммиаком до рН 5,5-6,8. [А.с. СССР N 426451. Открытия. Изобретения. 1974 г., N 18].

Недостаток способа - необходимость применения дефицитной термической фосфорной кислоты.

Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому результату является способ получения стабилизированной аммиачной селитры, по которому в раствор аммиачной селитры перед упариванием и грануляцией дозируют добавку, полученную азотно-кислотным разложением фосфорсодержащего сырья, отделением нерастворимых примесей и нейтрализацией вытяжки газообразным аммиаком. [Миниович М.А. Производство аммиачной селитры. М.: Химия, 1974 г., с. 161].

Недостатки способа - относительно невысокая стойкость гранул к воздействию переменной температуры в интервале 20-50^oС и повышение кислотности плава вследствие терморазложения аммиачной селитры в процессе упаривания.

Целью предлагаемого способа является повышение стойкости гранул аммиачной селитры к воздействию переменной температуры и замедление разложения плава аммиачной селитры и повышение его кислотности при длительном нагревании.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения стабилизированной аммиачной селитры путем введения в раствор аммиачной селитры добавки, полученной разложением фосфорсодержащего сырья азотной кислотой с последующей нейтрализацией, упариванием и гранулированием плава, из азотно-кислотной вытяжки предварительно выделяют часть кальция.

Отличием предлагаемого способа является частичное выделение кальция из азотно-кислотной вытяжки.

При этом кальций выделяют до отношения в азотно-кислотной вытяжке Са/Р₂O₅=0,3-0,1.

Выделение кальция из азотно-кислотной вытяжки ведут политермической кристаллизацией тетрагидрата нитрата кальция.

Количество вводимой в раствор аммиачной селитры добавки составляет не менее 1% Р₂O₅ в пересчете на готовый продукт.

Указанные отличия позволяют повысить стойкость гранул к воздействию переменной температуры в интервале 20-50^oС, в 3-5 раз и замедлить разложение плава аммиачной селитры и повышение его кислотности при длительном нагревании.

Пример 1. Навеску апатита разлагают 52%-ной азотной кислотой при температуре 50^oС и механическом перемешивании в течение 1 ч. Расход азотной кислоты берут из расчета 1,4 г 100%-ной азотной кислоты на 1 г апатита. Полученную вытяжку охлаждают при медленном перемешивании в течение 6 ч до температуры -5^oС. Выпавший осадок тетрагидрата нитрата кальция отделяют фильтрованием. Полученный фильтрат состава, %: Р₂O₅ - 20,2; Са - 3,6; N - 5,1; Са/Р₂O₅=0,178 используют в качестве добавки в раствор аммиачной селитры.

Расчетную навеску добавки для получения заданного содержания Р₂O₅ в готовом продукте дозируют в раствор аммиачной селитры концентрацией 89,6%, смесь нейтрализуют аммиаком до рН 6,5, упаривают при перемешивании до содержания влаги 0,7%, корректируют рН плава - 6,5 аммиаком. Полученный плав делят на две части. Одну часть плава помещают в термостат, выдерживают при температуре 185^oС в течение 90 мин и определяют рН плава. (Определяют рН 10%-ного водного раствора аммиачной селитры). Другую часть плава гранулируют в среде жидкого гексана. Навеску полученных гранул помещают в термостат, в котором создают суточные циклические колебания температуры. Температуру 50^oС в термостате поддерживают в течение 8 ч, затем термостат отключают и охлаждают до 20^oС в течение 16 ч. Циклы нагрев - охлаждение повторяют. После каждого цикла определяют прочность гранул. Стойкость гранул к температурным колебаниям выражают числом циклов, при котором происходит снижение прочности гранул на 50%. Полученные результаты приведены в табл. 1.

Пример 2. Навеску апатита разлагают 52%-ной азотной кислотой при температуре 50^oС и механическом перемешивании в течение 1 ч. Расход азотной кислоты берут из расчета 1,4 г 100%-ной азотной кислоты на 1 г апатита. Полученную вытяжку медленно охлаждают в течение 6 ч до температуры +6-10^oС. Степень выделения кальция регулируют температурой охлаждения. Выпавший осадок тетрагидрата нитрата кальция отделяют фильтрованием. Полученный фильтрат используют в качестве добавки в аммиачную селитру. Добавку в заданном количестве дозируют в раствор аммиачной селитры концентрацией 89,6%, смесь нейтрализуют аммиаком до рН 6,7, упаривают до содержания влаги 0,7%, полученный плав гранулируют в среде жидкого гексана. Полученные гранулы помещают в термостат и определяют стойкость гранул к температурным колебаниям по методике примера 1. Полученные результаты приведены в табл. 2.

Предлагаемый способ, по сравнению со способом-прототипом, позволяет замедлить разложение плава аммиачной селитры при длительном нагревании и повысить стойкость гранул аммиачной селитры к температурным колебаниям в 3-5 раз. Кроме того, предлагаемый способ позволяет выпускать аммиачную селитру с повышенным содержанием фосфора, что расширяет ассортимент выпускаемых удобрений. Выбранный интервал отношения Са/Р₂O₅=0,3-0,1 объясняется тем, что при отношении Са/Р₂O₅= 0,3 отмечается существенное увеличение стойкости гранул аммиачной селитры к температурным колебаниям в интервале температур 20-50^oС, а уменьшение отношения Са/Р₂O₅ ниже 0,1 нецелесообразно, так как требует охлаждения вытяжки до температур ниже -10^oС, что связано с увеличением энергозатрат на охлаждение.

Нижний предел содержания Р₂O₅ в аммиачной селитре - 1% обусловлен замедлением терморазложения аммиачной селитры и существенным увеличением стойкости гранул к температурным колебаниям. Верхний предел содержания Р₂O₅ в аммиачной селитре не ограничивается, так как с увеличением содержания Р₂O₅ происходит постепенное повышение стойкости гранул аммиачной селитры к температурным колебаниям, и определяется целесообразностью получения аммиачной селитры с определенным содержанием Р₂O₅.

Формула изобретения

1. Способ получения стабилизированной аммиачной селитры, включающий введение в раствор или плав последней в качестве добавки азотно-кислотной вытяжки, полученной разложением фосфорсодержащего сырья азотной кислотой, нейтрализацию, упаривание и гранулирование плава, отличающийся тем, что из азотно-кислотной вытяжки предварительно выделяют часть кальция.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что кальций из азотно-кислотной вытяжки выделяют до отношения Са/Р₂О₅ = 0,3 - 0,1.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что кальций из азотно-кислотной вытяжки выделяют политермической кристаллизацией тетрагидрата нитрата кальция.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что добавку в раствор или плав аммиачной селитры вводят в количестве не менее 1% ₂О₅ в пересчете на готовый продукт.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2