Способ получения гранулированной нитроаммофоски

 

Изобретение относится к способу получения гранулированной нитроаммофоски, являющейся сложным NРК-удобрением, которое широко используется в сельском хозяйстве. Способ включает разложение фосфатного сырья азотной кислотой с получением азотнофосфорнокислой вытяжки, отделение от нее нитрата кальция и последующую нейтрализацию полученного азотнофосфорнокислого раствора аммиаком до рН 5,0-5,5, выпарку, смешение выпаренной пульпы с хлористым калием, грануляцию и сушку готового продукта. Выпаренную пульпу смешивают сначала с 60-80% от общей массы хлористого калия в течение 10-15 мин, а затем добавляют оставшееся количество хлористого калия. Целесообразно выпарку нейтрализованного азотнофосфорнокислого раствора вести до влажности 8-13%. Способ позволяет улучшить условия грануляции, повысить выход продукта с высокой прочностью гранул. 1 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к способу получения гранулированной нитроаммофоски, являющейся сложным NPK-удобрением, которое широко используется в сельском хозяйстве.

Известен способ получения сложных удобрений, а именно гранулированной нитроаммофоски, включающий разложение фосфатного сырья азотной кислотой с выделением азотнокислотной вытяжки, отделением от нее нитрата кальция и последующую нейтрализацию полученного азотнофосфорнокислотного раствора аммиаком до рН 5,0-5,5, выпарку, смешение выпаренной пульпы с калийсодержащим компонентом, грануляцию и сушку продукта.

По этому способу в качестве калийсодержащего компонента используют сульфат калия. Нейтрализацию ведут аммиачной водой и/или газообразным аммиаком, при этом сначала проводят до рН 1,5, а затем до рН 5,0-5,5. Выпарку пульпы ведут до влажности 10-20% (Патент РФ 2141462, кл. С 05 В 11/06, 1999 г.).

Недостатком способа является использование в качестве калийсодержащего компонента дорогого и малодоступного из-за небольших объемов его производства сульфата калия, а также большая нагрузка на выпарное отделение вследствие использования аммиачной воды.

Наиболее близким к описываемому по технической сущности и достигаемому результату является другой известный способ получения нитроаммофоски, включающий разложение фосфатного сырья азотной кислотой с выделением азотнокислотной вытяжки, отделением от нее нитрата кальция и последующую нейтрализацию азотнофосфорнокислого раствора аммиаком до рН 5,0-5,5, выпарку, смешение выпаренной пульпы с хлористым калием, грануляцию и сушку готового продукта.

По этому способу выпарку нейтрализованного азотнофосфорнокислого раствора ведут до влажности 10-15% (Комплексная азотнокислотная переработка фосфатного сырья. /Под ред. А.Л. Гольдинова, Б.А. Колылева, Л.: Химия, 1982 г., с. 33, 35, 129).

Недостатками способа являются сложность проведения процесса гранулирования продукта, а также недостаточно хорошие физико-химические свойства готового продукта.

Нами поставлена задача получения нитроаммофоски с хорошими физико-химическими свойствами при улучшении условий ее грануляции.

Задача решена в способе получения гранулированной нитроаммофоски, включающем разложение фосфатного сырья азотной кислотой с выделением азотнокислотной вытяжки, отделением от нее нитрата кальция и последующую нейтрализацию полученного азотнофосфорнокислого раствора аммиаком до рН 5,0-5,5, выпарку, смешение выпаренной пульпы с хлористым калием, грануляцию и сушку готового продукта. В отличие от известного по этому способу выпаренную пульпу смешивают с 60-80% от общей массы хлористого калия в течение 10-15 мин, а затем добавляют оставшееся количество хлористого калия. Целесообразно выпарку нейтрализованного азотнофосфорнокислого раствора вести до влажности 8-13%.

Сущность способа заключается в следующем.

Слабым местом процесса является стадия гранулирования, где большую роль играют реологические свойства пульпы. Если в процессе грануляции используется вначале неуравновешенная по К пульпа, степень конверсии хлористого К глубже, пульпа более подвижная. Процесс гранулирования проходит легче, при этом образуется большее количество прочных гранул необходимой величины. Снижение количества хлористого калия в выпаренную пульпу менее 60% от его общего количества приведет к повышению доли амселитры в удобрении, так как глубина конверсии хлористого калия в хлористый аммоний недостаточна. Амселитра увеличит гигроскопичность конечного продукта и пожароопасность производства. Добавление в выпаренную пульпу более 80% всего хлористого калия не дает ожидаемого эффекта. Время смешения 10-15 мин позволяет полностью провести процесс конверсии. Влажность выпарки 8-13% позволит разгрузить, с одной стороны, аппарат БГС (барабанный гранулятор сушилка) по влаге, а с другой стороны, позволит получить пульпу оптимальной вязкости.

Способ проиллюстрирован следующими примерами.

Пример 1. 1000 кг апатитового концентрата, содержащего 39% ₂О₅; 52% CaO; 3,2% F; 0,3% Fe₂O₃; 0,85% Аl₂O₃; 1,4% нерастворимого остатка, разлагают 2574 кг азотной кислоты концентрации 50% с избытком 10% сверх стехиометрической нормы. Из полученной суспензии при -10^oС выделяют тетрагидрат нитрата кальция в количестве 1643,6 кг ( = 75%). Нитрофосфатный раствор (НФР) после отделения нитрата кальция в количестве 1930,4 кг содержит 527,5 кг Н₃РО₄, 212,7 кг HNО₃, 380,7 кг Ca(NО₃)₂, 37 кг CaF₂, 65 кг примесных фосфатов полуторных оксидов и редкоземельных элементов.

Полученный НФР нейтрализуют 188,4 кг газообразного аммиака в две ступени до рН 5,2.

Нейтрализованную NP-пульпу упаривают и смешивают с плавом нитроаммония в количестве 355,8 кг (98% NН₄NO₃) для доуравновешивания в удобрении азотной и фосфорной составляющей. Упаренную и уравновешенную NР пульпу с влажностью 11,5% в количестве 1659,6 кг, включающую 352,2 кг NН₄Н₂РO₄, 618,8 кг NН₄NO₃, 298,7 кг СaHPO₄, 37,0 кг СaF₂, 39,0 кг Са₅(РО₄)₃(ОН), примеси 65 кг, смешивают с хлористым калием в количестве 382,2 кг КСl (60% от общего количества) в течение 15 мин при 130^oС в реакторе смесителя. Затем в скоростном смесителе в полученную массу добавляют вторую часть KCl в количестве 254,8 кг (40% от общего количества).

Затем продукт гранулируют и сушат в аппарате БГС.

В результате получают готовый продукт марки N:Р₂О₅:К₂O=1:1:1 в количестве 2123,84 кг.

В нитроаммофоске содержится 17,9% N общ.; 18,0 Р₂О₅ общ.; 17,1% Р₂P₅ усв.; 10,97% Р₂O₅ водн.; 18,0% К₂О.

Выход товарной фракции (1-4 мм) из аппарата БГС составляет 78 отн.%, в том числе фракции 2-4 мм - 70 отн.% при статической прочности гранул 35 кгс/см².

Пример 2. Стадии разложения апатита, вымораживания нитрата кальция, аммонизации НФР, упарки NP-пульпы и смешения ее с плавом аммиачной селитры аналогичен примеру 1.

Уравновешенную (N:Р₂О₅=1:1) упаренную пульпу (состав см. пример 1) в количестве 1692,1 кг с влажностью 13,2% Н₂О смешивают на первой стадии приготовления NPK продукта с 445,9 кг хлорида калия, что составляет 70% от общей массы в NP-пульпе.

Общая масса NPK-пульпы на первом этапе составляет 2138,0 кг при влажности 8%. Время пребывания в реакторе-смесителе составляет 12 мин, t=130^oС. Полученная NPK-пульпа в количестве 2138,8 кг характеризуется хорошими реологическими свойствами, имеет следующий компонентный состав, обусловленный протеканием процесса конверсии KСl в КNO₃, КН₂РО₄ и NН₄Сl: 214,6 кг NН₄Н₂РО₄; 307,62 кг NН₄NO₃; 298,7 кг СаНРО₄; 37,0 кг СaF₂; 39,0 кг Са₅(РO₄)₃(ОН); примеси 65 кг; 271,9 кг NН₄Сl; 66,9 кг KCl; 162,8 кг КН₂РО₄; 393,1 КNO₃.

На втором этапе в NPK-пульпу вводят остальное количество 191,1 кг хлористого калия для получения сложного удобрения марки N:Р₂O₅:К₂О 1:1:1. В качестве реактора-смесителя используют скоростной смеситель, откуда NPK-пульпа, уравновешенная по основным компонентам, в количестве 2329,1 кг с влажностью 9,73 мас.% поступает на грануляцию и сушку в аппарат ВГС.

Готовый продукт - нитроаммофоску марки 1:1:1 с влажностью 1% получают в количестве 2123,7 кг. В продукте содержится 18,0% N общ.; 18,2% Р₂O₅ общ.; 17,2% Р₂О₅ усв.; 10,95% Р₂О₅ водн.; 18,1% K₂O.

Выход товарной фракции (1-4 мм) из аппарата БГС составляет 74 отн.%, в том числе фракции 2-4 мм - 63 отн.% при статической прочности гранул 38 кгс/см².

Пример 3. Стадии разложения апатитового концентрата и вымораживания нитрата кальция аналогичен примеру 1.

Полученный после отделения нитрата кальция НФР в количестве 1930,4 кг (состав в примере 1) нейтрализуют газообразным аммиаком (в две ступени) в количестве 177,2 кг NН₃ до рН 5,0.

Нейтрализованную NР пульпу упаривают и смешивают с плавом нитрата аммония в количестве 378,5 кг (98% NН₄NО₃) для доуравновешивания удобрения по азотной составляющей. Упаренную пульпу с влажностью 13% в количестве 1691,7 кг, включающую 361,4 кг NН₄Н₂РО₄; 620,2 кг NН₄NO₃; 289,8 кг СaHPO₄; 37,0 кг СaF₂; 37,7 кг Ca₅(PO₄)₃(OH); примеси 65 кг, смешивают с хлористым калием в количестве 509,6 кг КСl (60% К₂O), что составляет 80% от общей массы KСl, которую следует ввести в NP-пульпу. Смешение производят в реакторе типа "бак с мешалкой" в течение 10 мин при 135-140^oС.

Пульпа NРК в количестве 2201,3 кг при влажности 9,72 мас.% обладает хорошей текучестью. В результате протекания реакций конверсии KCl в КNO₃, КН₂РО₄ и NН₄Cl пульпа имеет следующий состав: 227,7 кг NН₄Н₂РО₄; 275,5 кг NН₄NO₃; 289,8 кг СаНРО₄; 37,0 кг СаF₂; 37,7 кг Сa₅(PO₄)(OH); примеси 65 кг; 292,5 кг NН₄Cl; 101,9 кг КСl; 158,1 кг КН₂РО₄; 435,4 кг КNO₃.

На втором этапе смешение NPK-пульпы с KCl осуществляется в скоростном смесителе, для получения уравновешенной марки сложного удобрения в процесс вводят остальное количество хлорида калия (127,4 кг KСl 60% K₂O). При этом получают NРК пульпу марки 1:1:1 в количестве 2328,7 кг с влажностью 9,22 мас.%, которая подается на грануляцию и сушку в аппарат БГС.

Готовый продукт - нитроаммофоску с влажностью 1% получают в количестве 2135,3 кг. В продукте содержится 18,1% N общ.; 18,0% Р₂O₅ общ.; 17,4 Р₂О₅ усв.; 11,23% Р₂O₅ водн.; 18,1% К₂О.

Доля товарной фракции (1-2 мм) в гранулированном материале из апатита БГС составляет 75 отн.%, в том числе фракции 2-4 мм 66 отн.% при статической прочности гранул 35 кгс/см².

Использование предложенного способа позволит значительно улучшить условия грануляции, получить качественный продукт с достаточно высокой прочностью гранул и высоким выходом товарной фракции.

Формула изобретения

1. Способ получения гранулированной нитроаммофоски, включающий разложение фосфатного сырья азотной кислотой с получением азотнофосфорнокислой вытяжки, отделением от нее нитрата кальция и последующую нейтрализацию полученного азотнофосфорнокислого раствора аммиаком до рН 5,0-5,5, выпарку, смешение выпаренной пульпы с хлористым калием, грануляцию и сушку готового продукта, отличающийся тем, что выпаренную пульпу смешивают с 60-80% от общей массы хлористого калия в течение 10-15 мин, а затем добавляют оставшееся количество хлористого калия.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что выпарку нейтрализованного азотнофосфорнокислого раствора ведут до влажности 8-13%.