Способ получения фосфорно-калийного гранулированного удобрения


 


Владельцы патента RU 2514306:

Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт по удобрениям и инсектофунгицидам им. проф. Я.В. Самойлова" (ОАО "НИУИФ") (RU)

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Способ получения фосфорно-калийного гранулированного удобрения включает смешение фосфорно-кальциевого компонента и хлористого калия, гранулирование смеси и сушку готового продукта, причем в качестве фосфорно-кальциевого компонента берут пульпу с вязкостью 20-150 сП, полученную нейтрализацией фосфорной кислоты или ее смеси с серной карбонатом кальция, причем соотношение реагентов и время нейтрализации поддерживают в пределах, необходимых для получения в пульпе соотношения монокальцийфосфата и дикальцийфосфата равного 1:(0,3-0,5). Изобретение позволяет получить готовый продукт гранулированного фосфорно-калийного удобрения с улучшенными физико-химическими показателями. 1 табл., 2 пр.

 

Изобретение относится к способу получения гранулированного сложного удобрения, содержащего фосфор и калий, широко используемого в сельском хозяйстве.

Известны многочисленные способы получения монокальцийфосфата и дикальцийфосфата, которые получают взаимодействием фосфорной кислоты с кальцийсодержащим компонентом, гранулирования полученной смеси и сушку готового продукта. В качестве кальцийсодержащего компонента берут карбонат кальция или известь. По различным технологиям получают или монокальцийфосфат, или дикальцийфосфат, которые используют в качестве кормовых средств и минеральных удобрений (см., например, АС СССР №146373, кл. С01В 25732, 1989 г., АС СССР №981300, кл. С05В 3/00, 1982 г., АС СССР №1169941, кл. С01В 25/32, 1985 г., патент РФ №2256607, кл. С01В 25/32, патент №2411222, кл. С05В 25/32, 2010 г.)

В связи с тем, что за последние десятилетия резко сократилось потребление удобрений, содержащих калий по всем экономическим районам, в том числе и традиционно считающимися районами высокой эффективности их применения, потребность в них резко возросла.

Были предприняты попытки получить на основании монокальцийфосфата и дикальцийфосфата гранулированное фосфорно-калийное удобрение. Однако они не увенчались успехом. В процессе гранулирования не удается получить частицы с размером более 2 мм и они обладают малой прочностью.

Были проанализированы другие известные методы получения фосфорно-калийных удобрений.

Известен способ производства дегидратированного фосфорно-калийного удобрения, по которому апатитовый концентрат разлагают в смесителе серной кислотой в присутствии KCl. Пульпа затвердевает в камере, откуда продукт вырезается и затем гранулируется вместе с ретуром. Гранулы прокаливаются при 300°С, получают продукт, содержащий 18% P2O5 и 12-17% K2O.

Недостатком способа является сложность технологического процесса: необходимость улавливания выделяющихся HF и HCl, расход электроэнергии на сушку продукта (А.А.Соколовский «Технология минеральных удобрений», Химия. М., 1966, с.256).

Изучалась возможность производства калийно-фосфорного удобрения путем нейтрализации фосфорной кислоты карбонатом калия. Образовавшийся раствор фосфата калия предложено обезвоживать в распылительной сушилке. Полученный продукт содержит 17-20% К2О, 35-40% Р2О5.

Недостатком способа является использование дорогого карбоната калия, получение порошкообразного продукта (А.А.Соколовский «Технология минеральных удобрений», с.255).

Также известен способ получения фосфорно-калийного удобрения путем прессования шихты из порошковидного суперфосфата и хлористого калия с последующим дроблением и классификацией.

Недостатками способами являются получение неоднородных, неправильной формы гранул, что затрудняет их внесение в почву, создавая неравномерность распределения продукта.

Наиболее близким к описываемому по технической сущности и достигаемому результату является известный способ получения гранулированного фосфорно-калийного удобрения (патент №2029756, кл. C05D 1/02, 1995 г.), включающий смешения фосфорно-кальциевого компонента и хлористого калия, гранулирование смеси и сушку готового продукта. По этому способу порошковидный суперфосфат (его твердая фаза состоит в основном из Са(H2PO4):H2O, CaSO4 с примесью CaSO4·5Н2О) смешивают с хлористым калием (KCl) крупностью - 0,2 мм.

Смесь подают в барабанный гранулятор, куда одновременно подают известняк в качестве нейтрализующей добавки. Смесь гранулируют методом скатывания при температуре 50-60°С и влажности 15-18% и высушивают при температуре 90°С.

Недостатками способа являются высокое содержание свободной кислотности в гранулах удобрения до 4% в пересчете на H3PO4, что ограничивает их применение.

Удобрение с высокой кислотностью можно применять только на щелочных почвах, на обычных почвах будет происходить их закисление, что приводит к снижению эффективности.

Кроме того, готовый продукт обладает сравнительно невысокой прочностью гранул (2,5-3,0 кПа), повышенной слеживаемостью (до 30 кПа) и гигроскопичностью.

Нетехнологичность процесса связана с тем, что необходимо использовать практически пылевидную фракцию KCl (0,2 мм), а также из-за того, что суперфосфат, который в настоящее время выпускается только в гранулированном виде, необходимо дробить. Такое проведение процесса потребует больших объемов дробильного и пылеочистного оборудования, что делает процесс в целом нерентабельным.

Задачей нашего изобретения являлась разработка высокотехнологичного процесса, который позволит не только упростить процесс, повысить его экологичность, но и получить готовый продукт гранулированного фосфорно-калийного удобрения с улучшенными физико-химическими показателями.

Поставленная задача решена и достигнут необходимый технический результат в предлагаемом нами способе получения гранулированного фосфорно-калийного удобрения, включающем смешение фосфорно-кальциевого компонента и хлористого калия, в котором в качестве фосфорно-кальциевого компонента берут пульпу с вязкостью 20-150 сП, полученную нейтрализацией фосфорной кислоты или ее смеси с серной карбонатом кальция, причем соотношение реагентов и время нейтрализации поддерживают в пределах, необходимых для получения в пульпе соотношения монокальцийфосфата и дикальцийфосфата равного 1-0,3-0,5.

На стадию нейтрализации возможно подавать смесь фосфорной и серной кислоты. Это позволит без изменения физико-химических показателей продукта расширить ассортимент удобрений, т.к. для некоторых культур обязательным является введение серы в состав удобрения. При этом соотношение кислот обусловлено маркой получаемого готового продукта.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Чтобы получаемое гранулированное удобрение отвечало требованиям, поставленным нами в задаче нашего изобретения, необходимо иметь его определенный состав и определенные физико-химические показатели гранул, таких как прочность и слеживаемость. Это зависит, прежде всего, от качества фосфорно-кальциевой пульпы, которая смешивается с хлористым калием и затем гранулируется. Такую пульпу получают путем нейтрализации фосфорной кислоты или ее смеси с серной карбонатом кальция. При этом карбонат кальция используют различного качества как чистый так и например, содержащий оксид магния и другие примеси, что естественно влияет на процесс нейтрализации. Для того чтобы достигнуть положительного результата используется пульпа определенного состава - с определенным соотношением в ней солей фосфата кальция. Это соотношение равно Са(H2PO4)2: CaHPO4=1:0,3-0,5. Также эта пульпа должна иметь определенную вязкость, а именно 20-150 спз.

Предел соотношений фосфатов кальция в продукте определен по следующим причинам. При соотношении Са(H2PO4)2: CaHPO4<0,3 продукт получается с низким рН (т.е. кислый), низкой прочностью гранул и высокой слеживаемостью.

При увеличении соотношения Са(H2PO4)2: CaHPO4>0,5 снижается содержание в продукте водных форм P2O5 и СаО, т.к. в продукте образуется большое количество дикальцийфосфата, который является усвояемой формой, но плохо растворимой в воде, что снижает агрохимические свойства продукта.

Принятое соотношение фосфатов кальция в продукте позволяет получать марки РК - удобрения с различным содержанием фосфора и калия, с высоким содержание легкоусвояемых водных форм P2О5 и СаО.

Вязкость пульпы влияет на процесс гранулирования и соответственно на качество получаемого продукта.

При снижении вязкости пульпы ниже 20 сП в пульпе содержится много воды, которую приходится удалять при сушке, что снижает производительность процесса и повышает энергозатраты.

При повышении вязкости выше 150 сП пульпа загустевает при снижении температуры, что приводит к нарушению дозировки при ее подаче на грануляцию и сушку.

Получение указанного соотношения в пульпе зависит от таких факторов, как соотношение реагентов, подаваемых на стадию нейтрализации и времени нейтрализации. Данные показатели выбираются и поддерживаются в каждом отдельном случае таким образом, чтобы указанное соотношение солей в пульпе и ее вязкость соответствовала указанным заявленным показателям, необходимым для получения заявленного результата.

Предложенный способ позволяет использовать непылевидную фракцию хлористого калия, тем самым упрощая производство за счет снижения объемов оборудования отделения домола сырья и значительного уменьшения выделения пыли и соответственно сокращение оборудования для ее улавливания, при этом значительно улучшаются физико-химические и физико-механические свойства продукта. Прочность гранул увеличивается до 7,0-9,8 кПа (в прототипе 2,5-3,0).

Способ проиллюстрирован следующими примерами.

Пример 1. В реактор загружают 820 кг экстракционной фосфорной кислоты с концентрацией 25% P2O5 и содержащей 1,06% SO3; 1,28% F; 1.57% CaO; 0,38% Fe и 165,4 кг серной кислоты с концентрацией 92,5% H2SO4. Смесь кислот нейтрализуют при интенсивном перемешивании (для более быстрого удаления из продуктов реакции СО2) карбонатом кальция, взятым в количестве 309 кг. Реакцию ведут при температуре 75°С в течение 60 мин. В результате получают пульпу с соотношением Са(H2PO4)2: CaHPO4=1:0,4. В полученную пульпу с вязкостью 50 сП вводят 328 кг хлористого калия с содержанием 61,3% К2О.

Полученная фосфатно-калийная пульпа поступает на грануляцию и сушку. Получают 1000 кг готового РК - удобрения состава: 20% P2O5, 20,2% К2О и 5,3% S. Прочность гранул (+3 мм) - 7,5 кПа, слеживаемость продукта 2,2 кПа.

Пример 2. В реактор нейтрализации загружают 572 кг полугидратной экстракционной фосфорной кислоты с концентрацией 35,2%Р2О5 и содержащей 1,25% CaO; 1,5% F; 0,06% MgO; 0,48% S и нейтрализуют кислоту карбонатом кальция, взятым в количестве 198 кг при 80°С в течение 45 мин. В результате получают пульпу с соотношением Са(H2PO4)2: CaHPO4=1:0,5 и вязкостью 62 сП, затем вводят 490 кг хлористого калия и 120 кг фосфогипса. Полученную пульпу подают на грануляцию и сушку. Получают 1000 кг РК - удобрения с содержанием: 20,2% P2O5 и 30% К2О (P2O5: K2O=1:1,5). Прочность гранул - 8,8 кПа, продукт практически не слежался.

Результаты остальных опытов сведены в нижеследующей таблице.

Таблица 1
Соотношение компонентов СаО:P2O5 Температура, °С Время нейтрализации, мин Са(Н2РО4)2: CaHPO4 Вязкость пульпы, сП рН гот.продукта Прочность гранул, кПа Состав продукта
P2O5 вод., % СаOвод, %
0,55 80 35 1: 0,26 20 3,6 5,27 17,60 14,65
0,7 85 40 1: 0,30 100 4,0 7,0 17,75 15,40
0,75 85 45 1: 0,35 108 4.2 8,2 17,23 14,80
0,85 90 50 1: 0,40 115 4,4 9,1 16,25 13,88
0,90 90 60 1: 0,50 130 4,6 9,8 15,85 13,36
0,95 95 70 1:0,8 150 5.5 9,0 12,82 11,85

Способ получения фосфорно-калийного гранулированного удобрения, включающий смешение фосфорно-кальциевого компонента и хлористого калия, гранулирование смеси и сушку готового продукта, отличающийся тем, что в качестве фосфорно-кальциевого компонента берут пульпу с вязкостью 20-150 сП, полученную нейтрализацией фосфорной кислоты или ее смеси с серной карбонатом кальция, причем соотношение реагентов и время нейтрализации поддерживают в пределах, необходимых для получения в пульпе соотношения монокальцийфосфата и дикальцийфосфата равного 1:(0,3-0,5).



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к области производства строительных материалов и решает задачу вовлечения в производственный цикл массового техногенного отхода фосфогипса, как аналога строительного материала природного происхождения.
Изобретение относится к способам получения гранулированных фосфорсодержащих комплексных минеральных удобрений, которые могут широко применяться для повышения урожайности пшеницы и других сельскохозяйственных культур.

Изобретение относится к фосфорному удобрению длительного действия, содержащему источник фосфора и источник железа. .
Изобретение относится к способу получения гранулированного аммофоса. .

Изобретение относится к области получения сложного гранулированного фосфорного удобрения с микро- и макроэлементами. .

Изобретение относится к удобрениям пролонгированного действия и может быть использовано в сельском хозяйстве для любых культур в течение 3-5 лет при однократном внесении в почву.

Изобретение относится к новому способу приготовления удобрений, а именно к так называемому мультисуспензионному способу. .

Изобретение относится к технологии получения сложных гранулированных удобрений. .

Изобретение относится к технологии получения гранулированного минерального удобрения, а именно аммофоса, сульфоаммофоса, диаммофоса с цеолитом. .

Изобретение относится к гранулированным калийно-фосфатным удобрениям пролонгированного действия на основе стекла. .

Изобретение относится к производству гранулированных фосфорсодержащих удобрений, таких, например, как суперфосфат, фосфаты аммония и др. Способ включает стадию разделения гранулированной шихты на мелкую, товарную и крупную фракции с измельчением крупной фракции и возвратом мелкой фракции, измельченной крупной фракции и части товарной фракции в процесс в качестве ретура, в котором возвращаемую в ретур часть товарной фракции делят на два потока, один из которых подвергают измельчению, причем этот поток отбирают в количестве, необходимом для получения шихты с заданным эквивалентным диаметром частиц. Способ позволяет стабилизировать процесс гранулирования в целом и получать стабильный готовый продукт без изменения технологических параметров производства. 1 ил., 1 пр.
Изобретение относится к сельскому хозяйству. Способ регулирования процесса гранулирования фосфорсодержащих удобрений включает стадию разделения гранулированной шихты на грохотах на мелкую, товарную и крупную фракции с измельчением крупной фракции и возвратом мелкой фракции и измельченной крупной фракции в процесс в качестве ретура, причем шихту, поступающую на разделение, делят на два потока, соотношение которых определяется получением заданного количества товарной фракции, причем первый поток разделяют по границам диапазона размеров товарной фракции и заданное количество товарной фракции выводят из процесса из первого потока, а второй поток разделяют только по верхней границе товарной фракции, при этом поддерживают удельную нагрузку на грохоты, через которые пропускают второй поток, такой, чтобы поддерживать стабильным эквивалентный диаметр гранул шихты. Изобретение позволяет получить стабильное качество готового продукта, упростить процесс разделения шихты. 2 табл., 1 пр.
Наверх