Способ получения сложного водорастворимого азотно-фосфорного удобрения
Владельцы патента RU 2266273:
Открытое акционерное общество "Кирово-Чепецкий химический комбинат им. Б.П. Константинова" (ОАО КЧХК) (RU)
Изобретение относится к технологии производства сложных водорастворимых азотнофосфорных минеральных удобрений на основе нитрата аммония и моноаммонийфосфата. Сущность: азотнокислотную вытяжку, образовавшуюся в результате разложения апатита азотной кислотой с последующим выделением тетрагидрата нитрата кальция, аммонизируют до рН 3,5÷4,2, полученный нитроаммофосфатный раствор отделяют от осадка водонерастворимых примесей и дополнительно аммонизируют до рН 4,5÷7,0, смешивают его с раствором нитрата аммония, упаривают, гранулируют. Полученные гранулы удобрения обрабатывают кондиционирующими добавками. Содержание Р2O5 в целевом продукте поддерживают в пределах 3÷7 мас.%. Способ обеспечивает снижение температуры начала кристаллизации нитроаммофосфатного раствора, очищенного от водонерастворимых примесей, на 35÷75°С, что существенно упрощает организацию его накопления и хранения в емкостях-накопителях. Получаемое удобрение не слеживается, хорошего качества, по содержанию примесей фтора и нерастворимого остатка полностью удовлетворяет современным требованиям. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.
Изобретение относится к химической промышленности и может найти применение в производстве сложных водорастворимых азотнофосфорных удобрений, основными компонентами которых являются нитрат аммония и моноаммонийфосфат.
У сельскохозяйственных производителей все более широкое применение находят сложные водорастворимые азотнофосфорные удобрения на основе нитрата аммония с фосфатной добавкой в количестве до 7 мас.% Р2О5.
Известен способ получения сложного азотнофосфорного удобрения, включающий нейтрализацию азотной кислоты аммиаком, введение фосфатной добавки в виде азотнокислотной вытяжки природного кальцийфосфата с частично выведенным из жидкой фазы кальцием в виде сульфата кальция, предварительно аммонизированной до рН 2,5-5,5, обработанной 20-50%-ным раствором нитрата аммония при массовом отношении Р2О5:NO3, равном 1:3-10, и отделенной от осадка, упаривание смеси и гранулирование плава [авт.св. СССР №956440, кл. С 05 С 1/02, опубл. 07.09.1982]. Содержание Р2О5 в целевом продукте составляет до 0,3 мас.%. Недостаток известного способа заключается в низком содержании Р2О5 в получаемом удобрении, что обеспечивает его потребительские свойства. Увеличение содержания Р2О5 в удобрении в рамках известного способа невозможно из-за незначительной доли водорастворимых форм фосфатов в используемой азотнокислотной вытяжке: при аммонизации основное количество фосфатов переходит в осадок и вместе с ним отделяется, то есть выводится из технологического процесса.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является способ получения сложного водорастворимого азотнофосфорного удобрения на основе аммиачной селитры и нитроаммофосфатного раствора, включающий аммонизацию азотнокислотной вытяжки, образовавшейся в результате разложения апатита азотной кислотой с последующим выделением тетрагидрата нитрата кальция, отделение нитроаммофосфатного раствора от осадка водонерастворимых примесей, смешение очищенного раствора с раствором нитрата аммония, выпаривание, гранулирование и обработку гранул целевого продукта кондиционирующими добавками [пат. РФ №2228322, МПК 7 С 05 G 1/06, С 05 В 11/06, опубл. 10.05.2004].
Недостаток известного способа заключается в высокой температуре начала кристаллизации очищенного раствора, что осложняет организацию накопления и хранения его в производственных условиях, так как рациональная технологическая схема должна предусматривать промежуточные емкости-накопители очищенного раствора.
Технической задачей предлагаемого способа является снижение температуры начала кристаллизации очищенного раствора без ухудшения качества целевого продукта.
Поставленная задача решается тем, что в способе получения сложного водорастворимого азотнофосфорного удобрения на основе аммиачной селитры и нитроаммофосфатного раствора, включающем аммонизацию азотнокислотной вытяжки, образовавшейся в результате разложения апатита азотной кислотой с последующим выделением тетрагидрата нитрата кальция, отделение нитроаммофосфатного раствора от осадка водонерастворимых примесей, смешение очищенного раствора с раствором нитрата аммония, выпаривание, гранулирование и обработку гранул целевого продукта кондиционирующими добавками, согласно изобретению аммонизацию азотнокислотной вытяжки ведут до рН 3,5-4,2, а очищенный раствор после отделения осадка водонерастворимых примесей дополнительно аммонизирует до рН 4,5-7,0.
Содержание Р2О5 в целевом продукте поддерживают в пределах 3-7 мас.%.
Пример 1
Опыты проводят с образцами азотнокислотной вытяжки, полученными в промышленном производстве путем разложения апатита азотной кислотой с последующим охлаждением до минус 5°С и отделением кристаллов тетрагидрата нитрата кальция.
Азотнокислотную вытяжку аммонизируют до рН 4,0 (измерения рН во всех описанных примерах выполнены без предварительного разбавления растворов, однако в производственных условиях промышленные рН-метры предусматривают в некоторых случаях предварительное разбавление растворов водой в отношении 1:10, при этом рН таких растворов по сравнению с неразбавленными сдвинуты в щелочную область на 0,5-1,0 единиц рН). Осадок водонерастворимых примесей отделяют на обогреваемой вакуумной воронке.
Состав очищенного раствора, мас.%:
| N | 15,3 |
| P2O5 | 11,2 |
| F | 0,009 |
| H2O | 45,0 |
Температура начала кристаллизации 110°С.
Очищенный раствор дополнительно аммонизируют до рН 5,5.
Расход аммиака составляет 1 г на 100 г очищенного раствора.
Температура начала кристаллизации раствора после дополнительной аммонизации 35°С.
Дополнительно аммонизированный раствор смешивают с 50%-ным раствором нитрата аммония в массовом соотношении 1:3, упаривают до концентрации плава 99,7 мас.%. Плав гранулируют на лабораторной установке. Полученные гранулы удобрения обрабатывают 20%-ным раствором меламина в индустриальном масле с расходом 0,02% в пересчете на 100%-ный меламин.
Состав целевого продукта, мас.%:
| N | 33,1 |
| P2O5 | 5,3 |
| F | 0,019 |
| Нерастворимый остаток | 0,05 |
Слеживаемость продукта отсутствует. По содержанию примесей фтора и нерастворимого остатка целевой продукт полностью удовлетворяет современным требованиям.
Пример 2
Для обоснования заявляемых пределов проводят серию аналогичных опытов, в которых изменяют рН аммонизации азотнокислотной вытяжки в пределах 3-5, рН дополнительной аммонизации очищенного раствора - в пределах 4,5-7,5.
Результаты опытов 1 и 2 представлены в таблице.
| Таблица РЕЗУЛЬТАТЫ ОПЫТОВ | ||||||||
| № п/п | рН аммонизации азотнокислотной вытяжки | Очищенный раствор | рН дополнительной аммонизации очищенного раствора | Температура начала кристаллизации раствора после дополнительной аммонизации, °С | ||||
| Содержание, мас.% | Температура начала кристаллизации, °C | |||||||
| N | P2O5 | F | H2O | |||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
| 1 | 4,0 | 15,3 | 11,2 | 0,009 | 45,0 | 110 | 4,5 | 90 |
| 2 | То же | То же | То же | То же | То же | То же | 4,8 | 70 |
| 3 | -″- | -″- | -″- | -″- | -″- | -″- | 5,5 | 35 |
| 4 | -″- | -″- | -″- | -″- | -″- | -″- | 6,0 | 55 |
| 5 | -″- | -″- | -″- | -″- | -″- | -″- | 7,0 | 70 |
| 6 | -″- | -″- | -″- | -″- | -″- | -″- | 7,5 | 80 |
| 7 | 3,0 | 12,2 | 9,2 | 0,035 | 55,0 | 75 | 5,5 | 20 |
| 8 | 3,5 | 13,6 | 9,6 | 0,015 | 52,0 | 85 | То же | 25 |
| 9 | 4,2 | 13,8 | 10,0 | 0,010 | 51,0 | 65 | -″- | То же |
| 10 | 4,5 | 15,4 | 11,1 | 0,020 | 45,0 | 90 | -″- | 35 |
| 11 | 5,0 | 15,3 | 11,3 | 0,030 | То же | 60 | -″- | То же |
| 12 | 3,5 | 16,2 | 7,0 | 0,016 | 47,0 | 95 | -″- | 30 |
Пример 3
Проводят серию опытов, в которых изменяют соотношение очищенного раствора и раствора нитрата аммония. В качестве последнего используют:
- 45-55%-ные растворы, полученные конверсией тетрагидрата нитрата кальция в карбонат кальция и нитрат аммония,
- 88-92%-ные растворы, полученные нейтрализацией азотной кислоты аммиаком,
- 20-30%-ные скрубберные растворы из промышленного производства аммиачной селитры.
В результате получают сложные водорастворимые удобрения следующего состава, мас.%:
| N | 32,2-33,7 |
| P2O5 | 3,0-7,0 |
| F | 0,007-0,01 |
| Нерастворимый остаток | 0,04-0,06 |
Слеживаемость удобрения отсутствует.
Из представленных данных следует, что предлагаемый способ, не ухудшая качества целевого продукта, обеспечивает снижение температуры начала кристаллизации нитроаммофосфатного раствора, очищенного от водонерастворимых примесей, на 35-75°С. Это существенно упрощает организацию его накопления и хранения в емкостях-накопителях.
Положительный эффект по снижению температуры начала кристаллизации очищенного раствора достигается при его дополнительной аммонизации до рН в пределах 4,5-7,0.
Оптимальный диапазон рН при аммонизации азотнокислотной вытяжки составляет 3,5-4,2. При выходе за указанные пределы снижается эффективность очистки от примесей фтора, то есть ухудшается качество целевого продукта. Кроме того, в этом случае ухудшается фильтруемость осадка примесей, что осложняет процесс его отделения.
1. Способ получения сложного водорастворимого азотно-фосфорного удобрения на основе аммиачной селитры и нитроаммофосфатного раствора, включающий аммонизацию азотно-кислотной вытяжки, образовавшейся в результате разложения апатита азотной кислотой с последующим выделением тетрагидрата нитрата кальция, отделение нитроаммофосфатного раствора от осадка водонерастворимых примесей, смешение очищенного раствора с раствором нитрата аммония, выпаривание, гранулирование и обработку гранул целевого продукта кондиционирующими добавками, отличающийся тем, что аммонизацию азотно-кислотной вытяжки ведут до рН 3,5÷4,2, а очищенный раствор после отделения осадка водонерастворимых примесей дополнительно аммонизируют до рН 4,5÷7,0.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что содержание P2O5 в целевом продукте поддерживают в пределах 3÷7 мас.%.
