Способ получения кальцийазотосульфатного удобрения

Изобретение относится к способу получения сложного удобрения, содержащего азот, кальций, серу, и может найти применение в химический промышленности. Сущность способа состоит в приготовлении водной пульпы с влажностью 5÷16 мас.%, содержащей аммиачную селитру и соли сульфата и кальция, ее гранулирование в барабанном грануляторе - сушилке. Гранулированию подвергают пульпу, приготовленную путем обработки раствора нитрата кальция сульфатом аммония с добавлением раствора нитрата аммония с последующей выпаркой при конечной температуре 142÷155°С. Способ позволяет получить удобрение, удовлетворяющее современным требованиям по гранулометрическому составу с основной фракцией гранул 2÷5 мм и повышенной прочностью гранул. 7 з.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к способу получения сложного удобрения, содержащего азот, кальций и серу, и может найти применение в химической промышленности.

В сельском хозяйстве все более широкое применение находят сложные удобрения на основе аммиачной селитры, дополнительно содержащие соединения кальция, или серы, или одновременно оба компонента.

Известен способ получения сложного удобрения, содержащего азот, кальций и серу, включающий смешение плава аммиачной селитры с компонентом или компонентами, содержащими кальций и серу, и гранулирование полученной смеси. При этом в качестве компонентов, содержащих кальций и серу, используют известняк, мел, доломит, цементную пыль, металлургический шлак, фосфогипс и/или их смеси. Плав аммиачной селитры подают на стадию смешения в количестве 1÷70% от общей массы, а остальное количество плава направляют на стадию гранулирования [авт. св. СССР № 1505920, МКИ 4 С05С 1/00, опубл. 07.09.89, бюл. № 33]. Недостаток способа состоит в сложности его реализации в промышленных условиях.

Наиболее близким к настоящему по технической сущности и достигаемому результату является способ получения кальцийазотосульфатного удобрения [пат. РФ № 2186751, МПК 7 С05С 1/00, С05G 1/08, опубл. 10.08.2002, бюл. № 22], включающий приготовление водной пульпы с влажностью не менее 5 мас.%, содержащей аммиачную селитру и соли сульфата и кальция, с последующим ее гранулированием в барабанном грануляторе-сушилке. Плав аммиачной селитры берут в количестве 60÷98% от массы удобрения. В качестве кальцийсеросодержащего компонента используют гипс, фосфогипс, металлургический шлак и/или их смеси. В качестве кальцийсодержащего компонента используют доломит, мел, известняк, цементную пыль и/или их смеси. В качестве серосодержащего компонента используют серу, сульфат калия, сульфат магния и/или их смеси. При этом получают удобрение, содержащее, мас.%:

N	20,40÷33,2
Са	0,59÷11,76
S	0,47÷9,41

Недостаток известного способа состоит в невысоких потребительских свойствах получаемого удобрения из-за несоответствия гранулометрического состава современным требованиям потребителей: основная фракция гранул получаемого удобрения имеет размер 1÷4 мм, в то время как в соответствии с требованиями потребителей, предъявляемых к удобрениям, содержащим азот, кальций и серу, основная фракция гранул должна иметь размер 2÷5 мм. Прочность гранул на уровне 60 кг/см² является недостаточной для удобрений, получаемых методом гранулирования в барабанных грануляторах-сушилках.

Технической задачей настоящего изобретения является получение удобрения, удовлетворяющего современным требованиям по гранулометрическому составу и с более высокой прочностью гранул, то есть улучшение потребительских свойств удобрения.

Поставленная техническая задача решается тем, что в способе получения кальцийазотосульфатного удобрения, включающем приготовление водной пульпы с влажностью 5÷16 мас.%, содержащей аммиачную селитру и сульфат кальция, ее гранулирование в барабанном грануляторе-сушилке, согласно изобретению гранулированию подвергают пульпу, приготовленную путем обработки раствора нитрата кальция сульфатом аммония с добавлением раствора нитрата аммония с последующей выпаркой при конечной температуре пульпы в диапазоне 142÷155°С.

Сульфат аммония добавляют в количестве 100÷200% от стехиометрии в пересчете на кальций.

Нитрат аммония добавляют в количестве 5÷20 кг 100%-ной NH₄NO₃ на 1 кг кальция.

Обработку раствора нитрата кальция сульфатом аммония ведут при температуре 50÷105°С.

Раствор нитрата кальция готовят из тетрагидрата нитрата кальция, побочного продукта производства сложных минеральных удобрений азотнокислотным способом.

Концентрацию кальция в растворе нитрата кальция поддерживают в пределах 8÷13 мас.%.

Сульфат аммония используют в виде раствора с концентрацией 40÷45 мас.%.

Концентрацию добавляемого раствора нитрата аммония поддерживают в пределах 35÷90 мас.%.

Пример

Кальцийазотосульфатное удобрение получают на промышленном оборудовании, при этом используют следующие исходные реагенты:

- раствор нитрата кальция, приготовленный из тетрагидрата нитрата кальция - побочного продукта в производстве сложных удобрений по азотнокислотной технологии, с содержанием кальция 8÷13% (здесь и далее % массовые) и свободной азотной кислоты 6÷12%;

- 35÷90%-ный раствор нитрата аммония;

- кристаллический сульфат аммония или его 40÷45%-ный раствор;

- 15%-ную аммиачную воду.

Обработку раствора нитрата кальция сульфатом аммония ведут в первом реакторе каскада. Расход сульфата аммония поддерживают в пределах 100÷200% от стехиометрии в пересчете на кальций. Одновременно в реактор добавляют раствор нитрата аммония из расчета 5÷20 кг 100%-ной NH₄NO₃ на 1 кг кальция. Температуру пульпы в реакторе поддерживают в пределах 50÷105°С, регулируя температуру исходных реагентов. Во второй реактор каскада добавляют аммиачную воду, корректируя рН пульпы в пределах 5÷6.

Полученную пульпу с влажностью 30÷60% упаривают в выпарной батарее при конечной температуре упаренной пульпы в пределах 142÷155°С.

Упаренную пульпу гранулируют в барабанном грануляторе-сушилке с производительностью по целевому продукту 25 т/ч, поддерживая температуру греющих газов на входе в барабан в пределах 160÷220°С. Получают кальцийазотосульфатное удобрение, в котором фракция гранул 2÷5 мм составляет 90÷96%. Прочность гранул составляет 80÷90 кг/см². Массовая доля питательных веществ, %:

N	27÷29
Са	3÷6
S	4÷5

Влажность удобрения - не более 0,4%.

Из представленного примера следует, что способ, в соответствии с настоящим изобретением позволяет решить поставленную техническую задачу, а именно улучшение потребительских свойств удобрения: основная фракция гранул имеет размер 2÷5 мм, что соответствует требованиям потребителей; прочность гранул повышается в 1,3÷1,5 раза по сравнению с прототипом.

Поставленная техническая задача решается при выполнении отличительных признаков, заявленных в первом пункте формулы.

Пределы по добавке сульфата аммония обусловлены требованиями по составу получаемого удобрения: при добавлении сульфата аммония менее 100% от стехиометрии в пересчете на кальций удобрение будет содержать нитрат кальция, что нежелательно из-за повышенной гигроскопичности такого продукта, добавка более 200% от стехиометрии обусловит повышенное содержание общего азота.

Нижний предел по добавке нитрата аммония обусловлен необходимостью исключить загустевание пульпы в процессе выпарки, что может иметь место при добавке менее 5 кг 100%-ной NH₄NO₃ на 1 кг кальция.

Верхний предел по добавке нитрата аммония определяется необходимостью исключить повышенное содержание азота в удобрении.

Нижний предел по температуре обработки раствора нитрата кальция сульфатом аммония обусловлен свойствами образующегося сульфата кальция: при температуре менее 50°С сульфат кальция осаждается в виде мелкого осадка, вызывающего загустевание пульпы. Верхний предел по температуре обусловлен коррозионной агрессивностью среды.

Приготовление раствора нитрата кальция из тетрагидрата нитрата кальция, побочного продукта производства сложных удобрений по азотно-кислотной технологии, целесообразно при реализации настоящего способа на заводах с таким производством.

Для приготовления раствора нитрата кальция можно также использовать известняк, доломит.

Концентрационные пределы растворов нитрата кальция, сульфата аммония и нитрата аммония определяются технологической целесообразностью.

1. Способ получения кальцийазотосульфатного удобрения, включающий приготовление водной пульпы с влажностью 5÷16 мас.%, содержащей аммиачную селитру и сульфат кальция, гранулирование последней в барабанном грануляторе-сушилке, отличающийся тем, что гранулированию подвергают пульпу, приготовленную путем обработки раствора нитрата кальция сульфатом аммония с добавлением раствора нитрата аммония с последующей выпаркой при конечной температуре 142÷155°С.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что дозировку сульфата аммония поддерживают в пределах 100÷200% от стехиометрии в пересчете на кальций.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что добавку раствора нитрата аммония поддерживают в пределах 5÷20 кг 100%-ной NH₄NO₃ на 1 кг кальция.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что обработку раствора нитрата кальция раствором сульфата аммония ведут при температуре 50÷105°С.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что раствор нитрата кальция готовят из тетрагидрата нитрата кальция, побочного продукта производства сложных удобрений азотнокислотным методом.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что концентрацию кальция в растворе нитрата кальция поддерживают в пределах 8÷13 мас.%.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что сульфат аммония используют в виде раствора с концентрацией 40÷45 мас.%.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что концентрацию добавляемого раствора нитрата аммония поддерживают в пределах 35÷90 мас.%.