Способ получения раствора фосфата аммония

 

Использование: в качестве фосфорсодержащего компонента полностью водорастворимых азотно-фосфорных или азотно-фосфорно-калийных удобрений. Сущность: аммофос обрабатывают водой, подкисляют азотно-кислотным раствором, в качестве которого используют раствор, содержащий нитрат кальция и азотную кислоту с массовым соотношением 20-3:1. При этом расход азотно-кислотного раствора поддерживают из расчета 0,5-2,5 г 100%-ной азотной кислоты и 6,5-10 г нитрата кальция на 100 г аммофоса. Готовят раствор из тетрагидрата нитрата кальция, побочного продукта производства сложных удобрений, с концентрацией 32-38% по нитрату кальция, нейтрализацию проводят до рН 5-6 и отделяют целевой продукт от осадка примесей. Технический результат состоит в высокой эффективности очистки целевого продукта от примесей железа, алюминия и фтора, увеличении фильтруемости осадка примесей более чем в 4 раза; упрощении промышленной реализации способа. 3 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к технологии минеральных удобрений, а именно к получению из аммофоса раствора фосфата аммония, который может быть использован в качестве фосфорсодержащего компонента полностью водорастворимых азотно-фосфорных или азотно-фосфорно-калийных удобрений.

Известен способ получения раствора фосфата аммония путем растворения аммофоса в воде с последующей нейтрализацией аммиаком и отделением нерастворимого осадка фильтрованием [ Технология аммиачной селитры. Под ред. В.М.Олевского. М.: Химия, 1978, с.164] .

Недостаток способа заключается в крайне низкой фильтруемости осадка.

Наиболее близким к заявляемому по совокупности существенных признаков и достигаемому результату является способ получения раствора фосфата аммония, включающий обработку аммофоса водой с последующим подкислением азотной кислотой, нейтрализацией и отделением целевого продукта от осадка примесей [авт. св. СССР №925921, МПК С 05 В 7/00, опубл. 07.05.82].

Недостаток способа заключается в низкой фильтруемости осадка примесей (0,89 м³/м²· ч без учета вспомогательных операций), что затрудняет его промышленную реализацию.

Технической задачей, решаемой заявляемым способом, является улучшение фильтруемоети осадка примесей.

Поставленная техническая задача решается тем, что в способе получения раствора фосфата аммония, включающем обработку аммофоса водой с последующими подкислением азотно-кислотным раствором, нейтрализацией и отделением целевого продукта от осадка примесей, согласно изобретению в качестве азотно-кислотного раствора используют раствор, содержащий нитрат кальция и азотную кислоту с массовым соотношением 20-3:1. При этом расход азотно-кислотного раствора поддерживают из расчета 0,5-2,5 г 100%-ной азотной кислоты и 6,5-10 г нитрата кальция на 100 г аммофоса. Раствор готовят из тетрагидрата нитрата кальция, побочного продукта производства сложных удобрений, с концентрацией 32-38% по нитрату кальция, а нейтрализацию ведут до рН 5-6.

Пример 1

Опыты проводят с образцом аммофоса, имеющим следующий состав, мас.%: P₂O₅ 51,6; Са 0,4; Р 0,4; Al 0,4; Р 1,8.

100 г аммофоса обрабатывают 150 г воды при температуре 60° С в течение 30 мин. К водной суспензии добавляют 25 г азотно-кислотного раствора, содержащего 35% нитрата кальция и 6,4% азотной кислоты, приготовленного из кристаллов тетрагидрата нитрата кальция, побочного продукта производства нитроаммофоски.

Массовое соотношение нитрат кальция : азотная кислота в азотно-кислотном растворе 5,5:1.

Расход азотно-кислотного раствора составляет 1,6 г 100%-ной азотной кислоты и 8,75 г нитрата кальция на 100 г аммофоса.

Суспензию перемешивают в течение 30 мин, затем нейтрализуют 45 г водного раствора аммиака с концентрацией 11%. Нейтрализацию проводят, сливая в реактор с мешалкой одновременно подкисленную суспензию и раствор аммиака в течение 20 мин с последующей выдержкой при перемешивании в течение 20 мин. Значение рН нейтрализованной суспензии 5,2. В промышленных условиях нейтрализацию проводят газообразным аммиаком.

После выдержки суспензию фильтруют на вакуумной воронке (пропиленовая фильтроткань) c поверхностью фильтрования 38 см². При этом получают 275 г фильтрата - целевого продукта и 45 г влажного осадка примесей. Продолжительность фильтрования 60 с. Удельная производительность фильтрования - 4,3 т/м²· ч по фильтрату без учета вспомогательных операций, что более чем в 4 раза выше, чем в прототипе.

Состав целевого продукта, мас.%: Р₂О₅ 15,3; Са 0,12; Fе 0,002; Al 0,003; F 0,02; нитрат аммония 3,5.

Степень очистки раствора фосфата аммония по отношению к исходному аммофосу, отн.%:

По F 96

По Fе 98

По Al 97,5

Плотность раствора 1,14 г/см³.

Получаемый раствор фосфата аммония указанного выше состава может быть использован в качестве фосфатной составляющей в производстве аммиачной селитры с фосфатной добавкой или при получении полностью водорастворимых азотно-фосфатных или азотно-фосфатно-калийных удобрений.

Влажный осадок примесей содержит 64% жидкой фазы, то есть раствор фосфата аммония, и может быть утилизирован в качестве фосфатсодержащего реагента в производстве стандартных сложных удобрений типа нитроаммофоса или нитроаммофоски. При невозможности утилизации осадок промывают водой, присоединяя промывной раствор к целевому продукту.

Пример 2

Проводят серию аналогичных опытов, в которых применяют другие реагенты для приготовления азотно-кислотного раствора, концентрацию этого раствора и соотношение в нем нитрата кальция и азотной кислоты, расход раствора на подкисление и аммиака при нейтрализации, а именно:

- азотно-кислотный раствор готовят путем растворения синтетического мела в технической азотной кислоте;

- массовое соотношение нитрата кальция и азотной кислоты в азотно-кислотном растворе изменяют в пределах 20-3:1;

- концентрацию азотно-кислотного раствора по нитрату кальция поддерживают в пределах 32-38 мас.%;

- расход азотно-кислотного раствора изменяют в пределах 0,5-2,5 г 100%-ной азотной кислоты и 6,5-10 г нитрата кальция на 100 г аммофоса;

- рН суспензии после нейтрализации поддерживают в пределах 5-6.

Во всех опытах обеспечивается требуемое качество целевого продукта и высокая удельная производительность фильтрования.

Из представленных данных видно, что заявляемый способ обеспечивает высокую эффективность очистки целевого продукта от примесей железа, алюминия и фтора и позволяет, по сравнению с прототипом, увеличить фильтруемость осадка примесей более чем в 4 раза и, тем самым, существенно упростить промышленную реализацию способа.

Положительный эффект обеспечивается использованием для подкисления азотно-кислотного раствора, содержащего нитрат кальция и азотную кислоту с массовым соотношением 20-3:1. Вводимая с азотно-кислотным раствором азотная кислота растворяет мелкие, наиболее плохо фильтрующиеся частицы осадка примесей, присутствующих в исходном аммофосе, а при последующей нейтрализации в присутствии введенного нитрата кальция формируется хорошо фильтрующийся осадок. Заявляемый интервал массового соотношения нитрата кальция и азотной кислоты является оптимальным для решения поставленной задачи. При выходе за верхний предел неоправданно увеличивается доля фосфатов, переходящая в осадок примесей в виде фосфатов кальция, а при выходе за нижний предел возрастает расход "свежей" азотной кислоты, поступающей на приготовление азотно-кислотного раствора.

Оптимальный расход азотно-кислотного раствора должен поддерживаться из расчета 0,5-2,5 г 100%-ной азотной кислоты и 6,5-10 г нитрата кальция на 100 г аммофоса. При меньшем расходе снижается фильтруемость осадка примесей, увеличение расхода нецелесообразно по экономическим соображениям.

В промышленных условиях азотно-кислотный раствор при возможности кооперации с производством сложных удобрений по азотно-кислотной технологии целесообразно готовить из тетрагидрата нитрата кальция, побочного продукта указанного выше производства. Концентрацию раствора целесообразно поддерживать в пределах 32-38% по нитрату кальция. При этом оптимальное соотношение нитрат кальция : азотная кислота обеспечивается технологией выделения тетрагидрата нитрата кальция, а именно его составом. Указанный раствор является исходным для переработки в синтетический мел. Часть этого раствора может быть использована в качестве азотно-кислотного раствора.

Оптимальный интервал рН при нейтрализации составляет 5-6; при рН менее 5 возрастает остаточное содержание кальция в целевом продукте, что технологически нецелесообразно; при рН более 6 снижается фильтруемость осадка и появляются потери аммиака при нейтрализации.

Заявляемый способ, так же как и прототип, предусматривает наличие в целевом продукте нитрата аммония. Однако это не является недостатком способа, так как нитрат аммония вместе с фосфатом аммония войдет в состав азотно-фосфорных или азотно-фосфорно-калийных удобрений.

Формула изобретения

1. Способ получения раствора фосфата аммония, включающий обработку аммофоса водой с последующими подкислением азотно-кислотным раствором, нейтрализацией и отделением целевого продукта от осадка примесей, отличающийся тем, что в качестве азотно-кислотного раствора используют раствор, содержащий нитрат кальция и азотную кислоту с массовым соотношением 20-3:1.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что расход азотно-кислотного раствора поддерживают из расчета 0,5-2,5 г 100%-ной азотной кислоты и 6,5-10 г нитрата кальция на 100 г аммофоса.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что азотно-кислотный раствор готовят из тетрагидрата нитрата кальция, побочного продукта производства сложных удобрений, с концентрацией 32-38% по нитрату кальция.

4. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что нейтрализацию ведут до рН 5-6.