Способ получения гранулированного аммофоса

Изобретение относится к способу получения гранулированного аммофоса. Способ включает нейтрализацию фосфорной кислоты аммиаком, гранулирование продукта напылением пульпы на частицы ретура в присутствии кислого агента, вводимого в количестве необходимом для достижения рН гранулированной смеси равного 3,5-4,8, и одновременную сушку готового продукта. Кислый нейтрализующий агент предварительно наносят на поверхность гранул ретура при температуре 70-90°С, при этом ретур берут с прочностью гранул 3-8 МПа. В качестве кислого агента берут фосфорную и/или серную кислоты. Технический результат состоит в повышении выхода товарной фракции 2-5 мм до 80-90%. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

 

Изобретение относится к производству гранулированных минеральных удобрений, а именно к способу получения гранулированного аммофоса, широко используемого в сельском хозяйстве.

Гранулированный аммофос получают нейтрализацией фосфорной кислоты аммиаком и последующим гранулированием и сушкой готового продукта. При этом одним из самых распространенных способов производства гранулированного аммофоса является производство его с использованием на стадии гранулирования барабанных грануляторов-сушилок (БГС), где пульпа фосфатов аммония распыливается на мелкую фракцию готового продукта (ретур) и высыхает при контакте с горячим теплоносителем. При этом для достижения различных целей (например, снижение ретурности процесса, повышение прочности гранул, сокращение выбросов аммиака и других) разработаны многочисленные способы получения гранулированных удобрений на основании фосфатов аммония, в которых на стадию гранулирования вводят кислый нейтрализующий агент.

Так например, известен способ получения комплексных удобрений, где гранулирование ведут в присутствии кислой пульпы фосфатов аммония с мольным отношением 0,4-0,6. Кислый нейтрализующий агент подают одновременно с основной пульпой фосфатов аммония, полученной нейтрализацией фосфорной кислоты аммиаком и упаркой ее (А.с. СССР №685652, С 05 В 7/00, 1979 г.).

Недостатком способа является невысокая прочность гранул - 1,5-2,5 МПа и достаточно большая слеживаемость. Кроме того, процесс сложен в аппаратурном оформлении, т.к. требует больших объемов абсорбционной аппаратуры вследствие высоких выбросов аммиака.

Известен также способ получения гранулированного сложного удобрения, по которому в аппарат БГС подают ретур, на который распыливают пульпу фосфатов аммония. Одновременно коаксиально факелу распыла подают фосфорную кислоту. Полученные гранулы обрабатывают теплоносителем.

Предлагаемое одновременное распыливание пульпы фосфатов аммония и нейтрализующего агента приводит не к образованию разнородных слоев на грануле, а к взаимодействию двух потоков во взвешенном состоянии в факеле распыла. В результате пульпа закисляется и теряет адгезионные свойства еще до контакта с гранулой ретура, причем тем быстрее, чем меньше влажность пульпы. Это увеличивает образование мелочи, т.е. снижает выход товарной фракции (на 1983 г. это - 90% фракции 1-4 мм), что в пересчете на требования 2005 г. составляет не более 50-60% по фракции 2-5 мм (А.с. СССР №1421727, С 05 В 7/00, 1988 г.).

Наиболее близким к описываемому по технической сущности и достигаемому результату является известный способ получения гранулированного удобрения, в том числе аммофоса, включающий нейтрализацию фосфорной кислоты аммиаком и гранулирование продукта в присутствии кислого нейтрализующего агента в аппарате БГС. По этому способу кислый нейтрализующий агент смешивают в форсунке с полученной после нейтрализации пульпы и распыляют на ретур. В качестве кислого нейтрализующего агента берут серную, азотную и/или фосфорную кислоты.

Недостатком описываемого способа является сравнительно низкий (71-78%) выход товарной фракции. Это объясняется тем, что за время от смешения до гранулирования успевает образоваться пульпа с рН 3,5-4,8, которая при влажности 5-24% имеет низкую растворимость, вследствие чего ее распыливание при давлении 0,5-4 атм приводит к образованию малоадгезионных капель. В результате из них в свободном пространстве гранулятора формируются самостоятельные частицы, а продукт измельчается, т.е. снижается выход товарной фракции (А.с. СССР №1082779, С 05 В 7/00, 1984 г.).

Нами поставлена задача повысить выход товарной фракции продукта, что особенно важно в связи с современными требованиями и гранулометрическому составу (товарной считается фракция 2-5 мм).

Задача решена в предложенном способе получения гранулированного аммофоса, включающем нейтрализацию фосфорной кислоты аммиаком, гранулирование полученной пульпы в присутствии нейтрализующего кислого агента, вводимого в количестве, необходимом для достижения рН гранулированной смеси равного 3,5-4,8, и одновременную сушку готового продукта. По предлагаемому способу кислый нейтрализующий агент предварительно наносят на поверхность гранул ретура при температуре 70-90°С, при этом ретур берут с прочностью гранул 3-8 МПа. Целесообразно в качестве нейтрализующего агента брать фосфорную и/или серную кислоты.

Отличием предлагаемого способа является предварительное нанесение кислого агента на частицы ретура (до подачи в гранулятор), что позволяет нейтрализовать пульпу фосфатов аммония не в каплях, а в пленке на поверхности гранулы. Этот прием предотвращает контакт пульпы с нейтрализующим агентом в свободном пространстве и/или на внутренней поверхности аппарата, т.е. - образование избыточного количества самостоятельных частиц и/или наростов внутри аппарата и гарантирует рост гранул ретура. При этом частицы ретура должны обладать определенной пористостью структуры, чтобы скорость поглощения жидкой фазы гранул была оптимальной. Такой пористостью обладают гранулы прочностью 3-8 МПа. В связи с тем, что получение таких гранул зависит от множества факторов, а именно от влажности пульпы, вязкости ее, температуры теплоносителя на входе и на выходе из аппарата, от температуры и давления распыливающего агента, ретурности процесса. Эти показатели определяются и устанавливаются в каждом конкретном производстве в зависимости от концентрации используемой кислоты и других факторов. Но все они должны быть направлены на получение ретура с прочностью гранул в указанном диапазоне, т.к. при прочности гранул менее 3 МПа скорость поглощения нейтрализующей жидкости порами слишком высока и не позволяет использовать ее для быстрого снижения рН пульпы. В результате кислый агент уходит вглубь гранулы, а пульпа при высоком рН успевает загустеть на ее поверхности. Химический состав гранулы становится неоднородным, что ухудшает свойства продукта из-за возможной перекристаллизации при хранении. При прочности гранул свыше 8 МПа нейтрализующий агент практически не поглощается гранулами и плохо удерживается на поверхности. Стекая с нее, он контактирует с пульпой в факеле распыливания, т.е. снижение рН происходит не на гранулах, за счет чего образуются самостоятельные мелкие частицы.

Такую же роль играет и температура нанесения кислого нейтрализующего агента на частицы ретура.

Пример осуществления способа. 1000 кг фосфорной кислоты концентрацией 44% Р₂О₅ нейтрализуют 127 кг аммиака. Полученную пульпу при рН 6,2 и давлении 2,5 атм распыливают в барабанный гранулятор - сушилку (БГС), где ее температура падает со 140°С до 105°С, а влажность - с 35% до 18% за счет испарения воды от тепла реакции. 800 кг ретура с прочностью гранул 6 МПа смачивают 168 кг той же фосфорной кислоты при температуре 85°С (рН смеси составляет 3,9) и подают в БГС. Одновременно БГС продувают теплоносителем с начальной температурой 400°С. После сушки из БГС выгружают 1638 кг шихты с рН 4,6, содержащей 90% фракции 2-5 мм. Шихту рассеивают и получают 838 кг аммофоса, а гранулы менее 2,5 мм возвращают на смачивание фосфорной кислотой.

Результаты остальных опытов проведенных при других параметрах, приведены в таблице (нейтрализующие добавки, в качестве которых используют также серную кислоту или смесь ее с фосфорной кислотой, вводили в количествах, необходимых для получения рН смеси в пределах 3,5-4,8).

№ опытов	Прочность гранул ретура, МПа	Температура гранул ретура, °С	Выход из БГС фракции 2-5 мм, %
1	2,5	85	60
2	3,0	85	80
3	6,0	85	90
4	8,0	85	80
5	8,5	85	70
6	6,0	65	50
7	6,0	70	80
8	6,0	90	80
9	6,0	95	70

Как видно из таблицы, выход товарной фракции 2-5 мм из БГС резко уменьшается при снижении прочности гранул менее 3 МПа или температуры менее 70°С, а также при увеличении прочности более 8 МПа или температуры свыше 90°С.

Таким образом, использование предложенного способа позволяет значительно повысить выход товарной фракции по сравнению со всеми известными ранее способами производства гранулированного аммофоса.

1. Способ получения гранулированного аммофоса, включающий нейтрализацию фосфорной кислоты аммиаком, гранулирование продукта напылением пульпы на частицы ретура в присутствии кислого агента, вводимого в количестве, необходимом для достижения рН гранулированной смеси, равного 3,5-4,8, и одновременную сушку готового продукта, отличающийся тем, что кислый нейтрализующий агент предварительно наносят на поверхность гранул ретура при температуре 70-90°С, при этом ретур берут с прочностью гранул 3-8 МПа.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве кислого агента берут фосфорную и/или серную кислоту.