Методы получения сложных удобрений

Сельское хозяйство | UniversityAgro.ru

Агрономия, земледелие, сельское хозяйство

Смешанные удобрения

Смешанные удобрения — комплексные удобрения, получаемые механическим смешиванием удобрений, содержат несколько питательных элементов. Применяют при необходимости одновременного внесения за один прием несколько питательных веществ.

Сухое смешивание удобрений является доступным, простым и экономичный методом получения комплексных удобрений.

По своим агрохимическим качествам практически не отличаются от сложных удобрений. Преимуществом является возможность выпуска широкого ассортимента удобрений с любыми соотношениями питательных элементов, удовлетворяющими требования сельского хозяйства. Так, в странах Западной Европы ассортимент смешанных удобрений включает около 100 марок.

Смеси удобрений легко приспособить к требованиям сельскохозяйственных культур, почвенно-климатическим условиям как по концентрации, так и по соотношению питательных веществ. Этим они отличаются от сложных удобрений с постоянным составом.

В зависимости от вида смешанных удобрений содержание питательных веществ в может меняться от 25-30%, как при использовании простого суперфосфата, сульфата аммония или аммонийной селитры, до 40% и больше в смесях на основе концентрированных удобрений.

Получение смешанных удобрений

В нашей стране в настоящее время применяются способы получения сухих смешанных удобрений:

смешивание непосредственно в хозяйствах с использованием стационарных или передвижных тукосмесительных установок;
применение стационарных высокопроизводительных установок (40-60 т/ч) для обеспечения потребностей нескольких хозяйств;
смешивание удобрений на химических предприятиях.

Отечественная и зарубежная практика показывает перспективность создания агрохимических центров в районах и пунктах химизации в хозяйствах. Оснащенные складами и современным оборудованием для подготовки, смешивания и внесения удобрений и средств химизации пункты химизации позволяют осуществлять комплекс агрохимических работ при квалифицированном контроле над поступлением и использованием удобрений.

Преимуществом такого подхода является получение удобрений с высоким качеством, хорошими физико-механическими и физико-химическими свойствами. Для получения однородных по составу смесей и снижения сегрегации (расслоения) при внесении в почву необходимо, чтобы гранулированные удобрения имели однородный для всех форм гранулометрический состав.

В процессе приготовления и хранения компоненты смесей могут проявлять реакционную способность, вступая в химическое взаимодействие друг с другом. Качество получаемых смесей, их химический состав и физические свойства зависят от химических процессов, имеющих место при смешивании удобрений. Поэтому важно правильно выбирать составляющие компоненты. Основные правила смешивания удобрений:

Нельзя смешивать удобрения, если возможна потеря питательных веществ или их превращение в плохую по физическим свойствам массу, не поддающуюся механизированному внесению.
Ввиду высокой гигроскопичности смеси нельзя смешивать аммиачную селитру и мочевину.
Нельзя смешивать аммиачные формы азотных удобрений, в том числе сложные, с удобрениями, обладающими щелочной реакцией (фосфатшлаками, термофосфатами, цианамидом кальция, цементной пылью, поташем) во избежание потерь азота в виде аммиака.
Содержание влаги не должно превышать допустимую величину. Повышенная влажность снижает сыпучесть и не обеспечивает равномерное внесение. Допустимое содержание влаги в аммиачной селитре — не более 0,2-0,3%, в мочевине — не более 0,2-0,25% (0,12% 1 ), аммофосе, диаммофосе и хлористом калии — не более 1%, в суперфосфатах (простом и двойном) — не более 3,5% (при свободной кислотности не более 1%). При повышенном содержании влаги гранулы теряют прочность. Для аммиачной селитры это состояние отмечается при влажности 1,7-2,0%, мочевины — 1%, хлористого калия — свыше 3%. Содержание влаги в удобрениях возрастает с повышением температуры хранения. Так, смесь мочевины с двойным суперфосфатом и хлористым калием при исходной влажности 0,2% через месяц хранения при температуре 4°С содержала 6,6% влаги, при 20°С — 8,3%, при 40°С — 24,9%.

Схема смешивания удобрений

Количество гранул размером 1-3 мм должно быть не менее 90%, в том числе диаметром 2-3 мм — не менее 50%, частиц менее 1 мм — не более 1%. Разрушение гранул при смешивании должно быть не более 3%, прочность — не менее 2 МПа (20 кг/см 2 ).
Кислотность или щелочность минеральных удобрений должна соответствовать техническим условиям. Удобрения, содержащие свободную кислоту или имеющие щелочную реакцию, химически взаимодействуют как между собой, так и при смешивании с другими удобрениями. Содержание свободной фосфорной кислоты в простом гранулированном суперфосфате — не более 2,5%, в двойном — не более 5%. Смеси на основе двойного суперфосфата увлажняются сильнее, чем на основе простого. Отрицательное действие избыточной кислотности двойного суперфосфата проявляется при хранении смесей в условиях повышенной влажности. Поэтому двойной суперфосфат является нежелательным компонентом смесей, а смеси на его основе заблаговременно не готовят.

Полная нейтрализация суперфосфата или снижение содержания свободной кислоты до 1% и влажности до 4% в простом и до 3% в двойном, позволяет смешивать его с карбамидом и хлоридом калия, получая удобрения состава 1:1:1. Смеси гранулированного аммофоса с хлористым калием, нейтрализованными суперфосфатами и сульфатом аммония обладают хорошими физическими свойствами, низкой гигроскопичностью, что обеспечивает возможность длительного хранения.

При добавлении нейтрализующих материалов, например, известняковой, доломитовой муки, отмечаются потери аммиака.
Смеси хорошего качества получаются на основе фосфоритной муки. Эффективность смесей на основе суперфосфата и фосфоритной муки в соотношении 1:1, внесенных в занятом пару или под зябь на кислых дерново-подзолистых почвах и выщелоченных черноземах, не уступают смесям на чистом суперфосфате. Для кислых почв применяют смеси калийных удобрений с фосфоритной мукой. Смесь аммиачной селитры и фосфоритной муки можно готовить и вносить под зяблевую вспашку. Она не слеживается, долго хранится. Присутствие NH₄NO₃ и KCl способствует повышению растворимости Р₂O₅ фосфоритной муки. При добавлении к фосфоритной муке 10% смеси аммиачной селитры и карбамида за счет повышенной гигроскопичности снижается распыляемость фосфоритной муки с сохранением стабильности работы высевающего аппарата разбрасывателя.
Суперфосфат, особенно порошкообразный, нельзя смешивать с аммиачной селитрой, так как смесь превращается в липкую массу из-за образования гигроскопичной кальциевой селитры:

Свободная фосфорная кислота суперфосфата, взаимодействуя с нитратом аммония, приводит к образованию азотной кислоты, которая, разлагаясь или испаряясь, приводит к потерям азота:

Поэтому смешивание этих удобрений следует проводить непосредственно в день внесения.

Смешивание суперфосфата с мочевиной приводит к выделению кристаллизационной воды, увеличивающей влажность смесей. Например, от взаимодействия компонентов смесей из стандартных форм N, Р и К выделялось от 12,2 до 64,7 г кристаллизационной воды на 1 кг смеси, тогда как при смешивании подсушенных продуктов — 7,2-13,5 г на 1 кг смеси.
Смесь суперфосфата и сульфата аммония цементируется в плотную массу, которую перед внесением необходимо измельчать и просеивать. При смешивании масса разогревается и делается влажной в результате выделения воды:

затем образуется гипс:

Для получения смесей хорошего качества желательно использовать нейтральные формы фосфорных удобрений (аммофос, аммонизированный суперфосфат), которые позволяют получать сухие и сыпучие смеси с устойчивыми физическими свойствами. Аммофос, кроме того, обеспечивает высокую концентрацию питательных веществ: более 50% NPK вместо 28-31% в суперфосфате, что дает экономию транспортных расходов, расходов на строительство складов, удешевляет погрузку, разгрузку и внесение удобрений. Из калийных удобрений основным компонентом для смешивания является хлорид калий, однако для хлорофобных культур (картофель, табак, виноград, цитрусовые) лучше заменять его на бесхлорные, например, сульфат калия.

Качество смесей удобрений определяется соотношением питательных веществ. Смеси с преобладанием фосфора и калия над азотом, чаще, получаются более сухими и сыпучими, чем смеси аналогичного состава с выровненным соотношением питательных веществ или с преобладанием азота.

В связи с увеличением производства и применения мочевины изучается возможность её использования в качестве азотного компонента. Смеси с мочевиной при хранении увлажняются из-за выделения кристаллизационной воды. Устойчивость физических свойств такие смеси повышается введением в их состав щелочной добавки в количестве не менее 15% массы смеси. Мочевина отличается высокой реакционной способностью, особенно с хлористым калием. При его включении в состав смеси влажность смеси резко возрастает. Для снижения гигроскопичности смесей на основе мочевине не рекомендуется включать в состав хлориды, так как образующиеся в результате химического взаимодействия СаСl₂ и NH₄Cl, отличаются гигроскопичностью и сопровождаются потерями азота.

В смесях более равномерно распределяются гранулы размером 2-3 мм и неравномерно — частицы менее 1 или более 3 мм. Смеси, состоящие из зерен разных размеров и плотности, подвержены сегрегации, становятся неоднородными при хранении, перевозке, механическом внесении в почву.

Требования к физико-химическим свойствам смеси зависят от объемов смешивания, сроков и методов приготовления, схемой транспортировки удобрений до поля. Физические свойства смешанных удобрений можно улучшать введением добавок: мела, известняка, фосфоритной муки.

Смешанные удобрения производят для внесения непосредственно после смешивания и заблаговременно с последующим хранением.

Используемые для сухого смешивания односторонние и неуравновешенные по составу удобрения должны сохранять сыпучесть и гранулометрический состав в процессе транспортировки и при хранении насыпью в течение 6 месяцев. Использование нескольких компонентов с улучшенными физико-химическими свойствами позволяет приготовить смешанные удобрения, пригодные для длительного хранения. Так, введение нейтрализующих добавок и аммонизированного суперфосфата устраняет выделение азотной кислоты, превращение монокальцийфосфата в дикальцийфосфат, улучшая при этом физические свойства удобрения.

При приготовлении смесей можно оперативно менять дозирование компонентов в зависимости от культуры, плодородия конкретного участка, формы удобрений и т.п. Поэтому применение смешенных удобрений — это резерв повышения их эффективности. Увеличение объёмов приготовления смесей связано с более высокими требованиями к качеству удобрений, гранулометрическому составу и прочности гранул, наличию мест хранения, комплексу машин для механизации технологических процессов. Механизированные приготовление и внесение дают экономический эффект по сравнению с раздельным применением односторонних удобрений.

В настоящее время доля смешанных удобрений, производимых на химических предприятиях, возрастает. При этом совмещается смешивание удобрений с их дополнительной химической обработкой, введением кислот и нейтрализующих добавок, более совершенные технологии гранулирования. Перечень таких удобрений включает:

Гранулированные сложно-смешанные удобрения, получаемые аммонизацией смеси простого суперфосфата, хлорида калия и нитрата аммония с добавлением, при необходимости, серной и фосфорной кислот.
Сложно-смешанные удобрения, обогащенные микроэлементами или без них, получаемые аммонизацией смеси простого суперфосфата, хлорида калия и нитрата аммония.
Прессованные фосфорно-калийные удобрения, получаемые на основе смеси простого суперфосфата и хлорида калия.
Для розничной торговли выпускают питательные смеси марки 9-9-9, обогащенные микроэлементами, на основе суперфосфата, калимагнезии, сульфата аммония; с содержанием питательных веществ от 22 до 56% на основе суперфосфата, мочевины, аммонийной селитры, хлорида или сульфата калия, известняка, доломита;и удобрительную смесь марки 12-12-12.

Источник

способ получения сложных удобрений

Способ получения сложных удобрений включает нейтрализацию фосфорной и серной кислот в три этапа, введение хлористого калия, гранулирование и сушку продукта, при этом в качестве фосфорной кислоты используют экстракционную фосфорную кислоту, содержащую 33-40% P 2 O 5 и 1,2-2,0% соединений магния в пересчете на MgO. Нейтрализацию кислот проводят в три этапа. На первом этапе фосфорную кислоту смешивают с абсорбционными стоками до достижения плотности смеси 1,36-1,44 г/см 3 и нейтрализуют с получением реакционной массы с мольным отношением NH 3 /H 3 PO 4 , равным 0,2-0,5. На втором этапе проводят нейтрализацию аммиаком реакционной массы и серной кислоты в трубчатом реакторе с получением пульпы с мольным отношением NH 3 /H 3 PO 4 , равным 0,8-0,9 либо 1,3-1,4. На третьем этапе проводят доаммонизацию пульпы в аммонизаторе-грануляторе до конечного мольного отношения NH 3 /H 3 PO 4 , равного 1,0-1,7. Серную кислоту вводят в количестве 0,7-2,4 т в пересчете на моногидрат на 1 т P 2 O 5 . Азотсодержащий компонент вводят в количестве 2-11% от массы готового продукта на стадию грануляции, в качестве азотсодержащего компонента используют карбамид, аммиачную селитру в сухом виде. Способ позволяет получить серосодержащие сложные азотно-фосфорно-калийные удобрения различных марок с высокими физическими свойствами при высокой производительности процесса. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

Формула изобретения

1. Способ получения сложных удобрений, включающий нейтрализацию аммиаком фосфорной и серной кислот, введение хлористого калия, гранулирование и сушку продукта, отличающийся тем, что в качестве фосфорной кислоты используют экстракционную фосфорную кислоту, содержащую 33-40% P 2 O 5 и 1,2-2,0% соединений магния в пересчете на MgO, а нейтрализацию аммиаком фосфорной и серной кислот проводят в три этапа, на первом этапе фосфорную кислоту смешивают с абсорбционными стоками до достижения плотности смеси 1,36-1,44 г/см 3 и нейтрализуют с получением реакционной массы с мольным отношением NH 3 /H 3 PO 4 , равным 0,2-0,5, на втором этапе проводят нейтрализацию аммиаком реакционной массы и серной кислоты в трубчатом реакторе с получением пульпы с мольным отношением NH 3 /H 3 PO 4 , равным 0,8-0,9 либо 1,3-1,4, серную кислоту вводят в количестве 0,7-2,4 т в пересчете на моногидрат на 1 т P 2 O 5 , на третьем этапе проводят доаммонизацию пульпы в аммонизаторе-грануляторе до конечного мольного отношения NH 3 /H 3 PO 4 , равного 1,0-1,7; при необходимости вводят азотсодержащий компонент до стадии грануляции.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве азотсодержащего компонента вводят карбамид или аммиачную селитру в количестве 2-11% от массы готового продукта.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способу получения минеральных удобрений, содержащих азот, фосфор, калий и серу, которые широко используются в сельском хозяйстве.

Общеизвестно, что основной проблемой при производстве азотно-фосфорно-калийных удобрений является их слеживаемость. Обработка гранул готового продукта специальными реагентами — антислеживателями — приводит к усложнению и удорожанию процесса. Имеется опыт модифицирования азотно-фосфорно-калийных удобрений для снижения слеживаемости неорганическими солями [1], в частности нитроаммофоски соединениями магния. Недостатком способа является сложность процесса, необходимость ввода соединений магния.

Известен способ получения комплексного удобрения [2], содержащего азот, фосфор, калий и серу, путем смешения фосфорной и серной кислот с калийными солями, с последующей аммонизацией смеси до рН 4-4,5, ее охлаждением и отделением кристаллического продукта. Для уменьшения слеживаемости продукта в смесь фосфорной и серной кислот предварительно вводят поверхностно-активные вещества в количестве 0,01-0,5% и проводят ее аммонизацию. В качестве ПАВ используют органические соединения с низкой температурой плавления или амины с углеводородным радикалом С 1-12 , спирты, жирные кислоты.

Недостатком способа является продолжительность и сложность процесса, низкая производительность, введение антислеживателя — ПАВ для повышения физических свойств удобрения.

Известен способ получения азотно-фосфорно-калийного удобрения [3], включающий нейтрализацию аммиаком смеси концентрированной фосфорной и серной кислот с получением фосфатной пульпы с мольным отношением NH 3 :H 3 PO 4 (м.о. NH 3 /Н 3 РО 4 ), равным 1,4-1,45, и влажностью 13-15%, доаммонизацию пульпы в аммониизаторе-грануляторе (АГ) до м.о. NH 3 /H 3 PO 4 =1,7-1,8, введение хлористого калия, ретура и гранулирование продукта в АГ, сушку продукта в сушильном барабане (СБ). Серную кислоту добавляют в количестве 0,165 т моногидрата (мнг) на 1 т Р 2 О 5 . Предварительно исходную упаренную фосфорную кислоту концентрацией 52% P 2 O 5 разбавляют абсорбционными стоками до 46-47% P 2 O 5 . В качестве сырья используется экстракционная фосфорная кислота (ЭФК), полученная сернокислотной переработкой апатитового концентрата. В результате получают NPK-удобрение марки 9-10:25-26:25-26, содержащее 2-3% серы.

Недостатком является низкое содержание серы и слеживаемость продукта.

Известен способ получения серосодержащего азотно-фосфорно-калийного удобрения [4] путем постадийной нейтрализации смеси фосфорной и серной кислот аммиаком, гранулирования и сушки продукта, причем соотношение H 2 SO 4 /H 3 PO 4 в смеси берут равным 1:(0,067-3,0), сначала нейтрализацию ведут до рН 5,8-6,7 при разрежении 10-30 мм вод. ст., затем донейтрализацию пульпы ведут до необходимой величины рН, калийсодержащую добавку вводят либо в пульпу, полученную после первой стадии нейтрализации, либо после донейтрализации в сухом виде или в виде водной суспензии. При введении калийсодержащей добавки в виде водной суспензии в нее добавляют глину в количестве до 2% от веса суспензии. По данному способу получают азотно-фосфорно-калийные удобрения с достаточно высоким содержанием серы (8-11%). Способ позволяет без дополнительных затрат переходить с одной марки сложного удобрения к другой.

Недостатком способа является слеживаемость продукта, ввод калийсодержащей добавки в виде водной суспензии, добавление глины. Подача на стадию грануляции и сушки суспензии с высоким содержанием влаги (29,5-36,4%) предопределяет высокую ретурность процесса грануляции и высокие энергозатраты, в частности расход природного газа на стадии сушки.

Наиболее близким к описываемому по технической сущности и достигаемому результату является способ получения сложных NPK-удобрений [5], включающий нейтрализацию аммиаком смеси фосфорной и серной кислот с получением фосфатной пульпы, введение калийсодержащего компонента, гранулирование и сушку продукта, причем в качестве фосфорной кислоты используют неупаренную ЭФК, серную кислоту вводят в количестве 0,2-0,5 т мнг на 1 т P 2 O 5 , фосфатную пульпу с мольным отношением NH 3 :H 3 PO 4 =1,0-1,5 смешивают с калийсодержащим компонентом, затем продукт смешения с влажностью 20-60% направляют на гранулирование и сушку. В качестве калийсодержащего компонента используют хлористый калий и сульфат калия. Способ позволяет получить серосодержащее NPK-удобрение, снизить энергозатраты на стадии концентрирования фосфорной кислоты.

Недостатком способа является слеживаемость продукта, а также сложность процесса в связи со смешением калийного компонента и фосфатной пульпы, высокие энергозатраты на стадии гранулирования и сушки продукта и низкая производительность процесса из-за высокой влажности подаваемой пульпы.

Задачей предлагаемого изобретения является получение сложного удобрения, содержащего азот, фосфор, калий и значительное количество серы, с улучшенными физическими свойствами при высокой производительности процесса.

Задача решена в предложенном способе получения сложных удобрений, включающем нейтрализацию аммиаком фосфорной и серной кислот, введение хлористого калия, гранулирование и сушку продукта, причем в качестве фосфорной кислоты используют ЭФК, содержащую 33-40 мас.% P 2 O 5 и 1,2-2,0 мас.% MgO, а нейтрализацию аммиаком фосфорной и серной кислот проводят в три этапа: на первом этапе фосфорную кислоту смешивают с абсорбционными стоками до достижения плотности смеси 1,36-1,44 г/см 3 и нейтрализуют с получением реакционной массы с мольным отношением NH 3 /H 3 PO 4 =0,2-0,5, на втором этапе проводят нейтрализацию реакционной массы и серной кислоты аммиаком в трубчатом реакторе с получением пульпы с мольным отношением NH 3 /H 3 PO 4 =0,8-0,9 либо 1,3-1,4, серную кислоту вводят в количестве 0,7-2,4 т в пересчете на моногидрат на 1 т P 2 O 5 , на третьем этапе проводят доаммонизацию пульпы в аммонизаторе-грануляторе до конечного мольного отношения NH 3 /H 3 PO 4 =1,0-1,7, выбранного в зависимости от марки выпускаемого удобрения, при необходимости вводят азотсодержащий компонент до стадии грануляции, проводят грануляцию в АГ и сушку продукта. В качестве азотсодержащего компонента вводят карбамид или аммиачную селитру в сухом виде в количестве 2-11% от массы готового продукта.

Как известно, основной проблемой при производстве NPK-удобрений является слеживаемость продукта. Основным фосфатным сырьем для получения ЭФК и сложных удобрений является кировский апатитовый концентрат, который отличается низким содержанием примеси магния. Сернокислотной переработкой данного вида сырья получают ЭФК с содержанием 52-54% P 2 O 5 и 0,05-0,1% соединений магния в пересчете на MgO, отношение MgO/P 2 O 5 в кислоте составляет 0,1-0,2%. В последующем при получении сложных удобрений на основе данной ЭФК соединения магния не оказывают модифицирующего эффекта на процесс гранулообразования из-за их низкого содержания, получаемый продукт слеживается. В связи с этим в предлагаемом способе в качестве фосфорной кислоты используется ЭФК, содержащая 33-40% P 2 O 5 и 1,2-2,0% MgO, с отношением MgO/P 2 O 5 , равным 3,5-6%. При использовании ЭФК вышеуказанного состава соединения магния оказывают модифицирующее действие на гранулообразование, получаемые гранулы сложного удобрения не слеживаются. С целью получения ЭФК с повышенным содержанием магния используются фосфориты Каратау, которые характеризуются высоким содержанием примеси магния. При сернокислотной переработке фосфоритов Каратау значительная часть соединений магния переходит в экстракционную фосфорную кислоту.

Гигроскопичность и слеживаемость сложного удобрения связана с присутствием в его составе кислых простых и двойных солей фосфорной и серной кислот, обладающих высокой гигроскопичностью, таких как бисульфат аммония NH 4 HSO 4 , бисульфат-фосфат аммония NH 4 HSO 4 ·NH 4 H 2 PO 4 , сульфат-бисульфат аммония (NH 4 ) 2 SO 4 ·NH 4 HSO 4 .

В связи с этим по предложенному способу проведение процесса нейтрализации фосфорной и серной кислот аммиаком осуществляют в три этапа: на первом этапе проводят предварительную аммонизацию фосфорной кислоты, на втором этапе проводят нейтрализацию реакционной массы и серной кислоты аммиаком в трубчатом реакторе, на третьем этапе проводят доаммонизацию пульпы. Таким образом, использование экстракционной фосфорной кислоты, содержащей 1,2-2,0% MgO, осуществление нейтрализации кислот в три этапа обеспечивает полноту нейтрализации фосфорной и серной кислот с исключением образования кислых солей, приводит к улучшению физических свойств получаемого NPK-удобрения. Продукт не слеживается и не требует специальной обработки антислеживателем.

Поддержание плотности фосфорной кислоты при разбавлении абсорбционными стоками в интервале 1,36-1,44 г/см 3 обеспечивает высокую подвижность пульпы при нейтрализации фосфорной и серной кислоты в трубчатом реакторе и оптимальные условия гранулирования шихты удобрения в АГ. При понижении плотности ниже 1,36 г/см 3 имеет место высокая влажность шихты удобрения в АГ, что приводит к увеличению доли крупных фракций и комкованию. Повышение плотности выше 1,44 г/см 3 приводит к увеличению доли мелких фракций и пылению продукта, к росту давления в трубчатом реакторе из-за увеличения вязкости пульпы. Абсорбционные стоки образуются при очистке отходящих газов от стадии грануляции и сушки продукта, плотность стоков составляет 1,05-1,20 г/см 3 .

Предварительная аммонизация фосфорной кислоты до мольного отношения NH 3 /H 3 PO 4 меньше 0,2 не обеспечивает в последующем полноту нейтрализации фосфорной и серной кислот. Верхний предел мольного отношения NH 3 /H 3 PO 4 , равный 0,5, подобран для поддержания температуры в емкостном реакторе не выше 75°С, с целью снижения коррозионной активности среды.

Поддержание мольного отношения NH 3 /H 3 PO 4 фосфатно-серно-кислотной пульпы в пределах 0,8-0,9 либо 1,3-1,4 при нейтрализации фосфорной и серной кислот в трубчатом реакторе обеспечивает минимальную вязкость и максимальную подвижность пульпы, стабильную работу реактора без повышения давления и его забивания.

Введение серной кислоты в количестве 0,7-2,4 т в пересчете на моногидрат на 1 т P 2 O 5 обеспечивает высокое содержание серы в NPK-удобрении, которое составляет 7-12%. Уменьшение расхода серной кислоты ниже чем 0,7 т мнг на 1 т P 2 O 5 приводит к снижению содержания серы в готовом продукте. Повышение расхода серной кислоты выше 2,4 т мнг на 1 т P 2 O 5 сопряжено с осложнениями процесса грануляции. В предложенном способе достигается эффективное использование теплоты нейтрализации серной кислоты аммиаком на нагрев пульпы и испарение влаги из пульпы, подаваемой на грануляцию, что позволяет сократить энергозатраты на стадии сушки гранул и значительно увеличить производительность установки.

Для достижения полноты нейтрализации кислот проводится доаммонизация пульпы в аммонизаторе-грануляторе. Конкретная величина конечного мольного отношения NH 3 /H 3 PO 4 определяется, исходя из марки выпускаемого удобрения, и составляет 1,0-1,7. Поддержание мольного отношения меньше 1,0 приводит к образованию кислых солей в составе продукта и слеживанию удобрения. Поддержание мольного отношения выше 1,7 сопряжено с высокими выбросами аммиака, необходимостью повышения эффективности систем абсорбции.

Использование в качестве сырья фосфоритовой ЭФК с содержанием 33-40 мас.% P 2 O 5 и 1,2-2,0 мас.% MgO обеспечивает высокую производительность установки с утилизацией абсорбционных стоков и получением неслеживающегося продукта. Применение фосфорной кислоты концентрации ниже 33% Р 2 О 5 уменьшает производительность, повышает ретурность процесса гранулирования из-за увеличения прихода влаги с кислотой, уменьшает объем абсорбционной жидкости, направляемой на смешение с фосфорной кислотой. Использование ЭФК концентрацией выше 40% P 2 O 5 нецелесообразно из-за увеличения энергозатрат на предварительное упаривание кислоты.

Содержание соединений магния в исходной ЭФК в вышеуказанных пределах обеспечивает его эффективное модифицирующее действие при гранулообразовании сложного удобрения. Снижение содержания магния ниже 1,2% приводит к слеживаемости продукта. Повышение содержания магния выше 2,0% MgO нецелесообразно из-за завышенного расхода реагента.

Предлагаемый способ допускает введение азотсодержащего компонента с целью получения марок удобрений, у которых отношение содержания азота к фосфору близко к 1 (т.е. N/P 2 O 5

1). Так, введение в продукт карбамида до стадии грануляции, например, вместе с ретуром, в количестве 5,5-10,3% от массы готового продукта, позволяет гарантированно получить уравновешенные сбалансированные марки удобрений. При введении азотсодержащего компонента более 11% от массы готового продукта нарушается процесс грануляции. При введении азотсодержащего компонента менее 2% состав гранулируемого продукта практически не изменяется.

Введение азотсодержащего компонента позволяет расширить номенклатуру получаемых марок удобрений не только за счет допустимых количественных соотношений компонентов, а также путем изменения качественного состава и возможности получения удобрений, содержащих различные виды азота: аммонийного, амидного и нитратного. Введение азотсодержащего компонента позволяет также уменьшить расход и потери аммиака.

Способ проиллюстрирован следующими примерами.

Пример 1. В емкостной реактор подают 23,05 т/ч ЭФК, содержащую 38% P 2 O 5 и 1,6% MgO, полученную серно-кислотной переработкой фосфоритов Каратау. ЭФК смешивают абсорбционными стоками в количестве 6 т/ч с достижением плотности смеси 1,40 г/см 3 . Для нейтрализации фосфорной кислоты на первом этапе в реактор подают 1,7 т/ч жидкого аммиака, при этом получают реакционную массу с мольным отношением NH 3 /H 3 PO 4 =0,4 и температурой 65°С. Далее реакционную массу в количестве 30,75 т/ч подают в трубчатый реактор. Туда же вводится 93%-ная серная кислота в количестве 21,75 т/ч. Для нейтрализации фосфорной и серной кислот на втором этапе в трубчатый реактор подают 8,2 т/ч жидкого аммиака, при этом получают пульпу с мольным отношением NH 3 /H 3 PO 4 =1,4. Расход серной кислоты составляет 2,3 т моногидрата на 1 т P 2 O 5 . За счет теплоты экзотермических реакций нейтрализации пульпа нагревается до 140°С, которая в количестве 60,7 т/ч подается в аммонизатор-гранулятор, при этом происходит интенсивное испарение влаги. Для доаммонизации пульпы на третьем этапе в АГ подают 0,4 т/ч жидкого аммиака, мольное отношение NH 3 /H 3 PO 4 пульпы удобрения составляет 1,60. В аммонизатор-гранулятор подают 250 т/ч ретура и 14,6 т/ч хлористого калия и гранулируют. Полученные гранулы удобрения направляют на сушку в сушильный барабан. Получают 60 т/ч готового продукта, содержащего 14,0% N, 14,6% P 2 O 5 , 14,6% K 2 O, 11,5% серы и 1,0% влаги. Продукт обладает хорошими физическими свойствами, не слеживается при хранении и транспортировке, не требует обработки антислеживателями.

Пример 2. В емкостной реактор подают 23,7 т/ч ЭФК, содержащую 38% P 2 O 5 и 1,6% MgO, которую смешивают абсорбционными стоками в количестве 6 т/ч с достижением плотности смеси 1,40 г/см 3 . В емкостной реактор подают 1,7 т/ч жидкого аммиака, получают реакционную массу с мольным отношением NH 3 /H 3 PO 4 =0,4 и температурой 65°С. Далее в трубчатый реактор подают реакционную массу в количестве 31,4 т/ч, серную кислоту в количестве 18,7 т/ч, 7,2 т/ч жидкого аммиака, при этом получают пульпу с мольным отношением NH 3 /H 3 PO 4 =1,4. Расход серной кислоты составляет 1,9 т моногидрата на 1 т Р 2 О 5 . Пульпа в количестве 57,3 т/ч подается в аммонизатор-гранулятор, для доаммонизации пульпы подают 0,4 т/ч жидкого аммиака, мольное отношение NH 3 /Н 3 РО 4 пульпы удобрения составляет 1,60. В аммонизатор-гранулятор подают 250 т/ч ретура и 14,6 т/ч хлористого калия, 3,0 т/ч карбамида в сухом виде в качестве азотного компонента и гранулируют. Расход азотного компонента составляет 5,0% от массы готового продукта. Полученные гранулы удобрения направляют на сушку в сушильный барабан. Получают 60 т/ч готового продукта, содержащего 15,0% N, 15,0% P 2 O 5 , 15,0% K 2 O, 10% серы и 1,0% влаги. Продукт не слеживается.

Пример 3. В емкостной реактор подают 30,0 т/ч ЭФК, содержащую 38% Р 2 О 5 и 1,6% MgO, которую смешивают абсорбционными стоками в количестве 7 т/ч с достижением плотности смеси 1,41 г/см 3 . В емкостной реактор подают 2,0 т/ч жидкого аммиака, при этом получают реакционную массу с мольным отношением NH 3 /H 3 PO 4 =0,4 и температурой 70°С. В трубчатый реактор подают реакционную массу в количестве 39,0 т/ч, серную кислоту в количестве 11,9 т/ч, 5,55 т/ч жидкого аммиака, при этом получают пульпу с мольным отношением NH 3 /H 3 PO 4 =1,4. Расход серной кислоты составляет 0,97 т моногидрата на 1 т P 2 O 5 . Пульпа в количестве 56,5 т/ч подается в аммонизатор-гранулятор, для доаммонизации пульпы подают 0,5 т/ч жидкого аммиака, мольное отношение NH 3 /H 3 PO 4 пульпы удобрения составляет 1,60. В аммонизатор-гранулятор подают 250 т/ч ретура и 14,6 т/ч хлористого калия, 2,65 т/ч карбамида в сухом виде в качестве азотного компонента и гранулируют. Расход азотного компонента составляет 4,4% от массы готового продукта. Полученные гранулы удобрения направляют на сушку в сушильный барабан. Получают 60 т/ч готового продукта, содержащего 13,0% N, 19,0% P 2 O 5 , 19,0% K 2 O, 6,7% серы и 1,0% влаги. Продукт не слеживается.

Пример 4. В емкостной реактор подают 31,6 т/ч ЭФК, содержащую 38% P 2 O 5 и 1,6% MgO, которую смешивают абсорбционными стоками в количестве 7 т/ч с достижением плотности смеси 1,41 г/см 3 . В емкостной реактор подают 2,1 т/ч жидкого аммиака, при этом получают реакционную массу с мольным отношением NH 3 /H 3 PO 4 =0,4 и температурой 70°С. В трубчатый реактор подают реакционную массу в количестве 40,7 т/ч, серную кислоту в количестве 13,4 т/ч, 4,8 т/ч жидкого аммиака, при этом получают пульпу с мольным отношением NH 3 /H 3 PO 4 =0,85. Расход серной кислоты составляет 1,0 т моногидрата на 1 т P 2 O 5 . Пульпа в количестве 58,9 т/ч подается в аммонизатор-гранулятор, для доаммонизации пульпы подают 0,4 т/ч жидкого аммиака, мольное отношение NH 3 /H 3 PO 4 пульпы удобрения составляет 1,02. В аммонизатор-гранулятор подают 250 т/ч ретура и 20,0 т/ч хлористого калия и гранулируют. Полученные гранулы удобрения направляют на сушку в сушильный барабан. Получают 60 т/ч готового продукта, содержащего 10,0% N, 20,0% P 2 O 5 , 20,0% K 2 O, 7,5% серы и 1,0% влаги. Продукт не слеживается.

Получаемые продукты соответствуют требованиям ТУ 2186-682-00209438-06 «Удобрения азотно-фосфорно-калийные».

Классы МПК:	C05G1/06 ортофосфатов аммония или щелочных металлов с нитратом аммония или сульфатом аммония или другими нитратами или калийными соединениями
Автор(ы):	Шарипов Тагир Вильданович (RU) , Мустафин Ахат Газизьянович (RU) , Усманов Рафкат Талгатович (RU) , Володин Павел Николаевич (RU)
Патентообладатель(и):	Шарипов Тагир Вильданович (RU), Мустафин Ахат Газизьянович (RU)
Приоритеты:

№	Наименование показателя	Значения для марок
		15:15:15	13:19:19	10:20:20
1	Внешний вид	Гранулированный продукт
2	Массовая доля общего азота, %	15±1	13±1	10±1
3	Массовая доля общих фосфатов в пересчете на P 2 O 5 , %	15±1	19±1	20±1
4	Массовая доля калия в пересчете на K 2 O	15±1	19±1	20±1
4	Массовая доля воды, %, не более	1,2	1,2	1,2
5	Гранулометрический состав. Массовая доля гранул размером:
менее 1 мм, %, не более	3	3	3
от 1 до 6 мм, %, не менее	97	97	97
менее 6 мм, %	100	100	100
6	Статическая прочность гранул, МПа, не менее	3,0	3,0	3,0
7	Рассыпчатость, %	100	100	100

Общий азот в марках удобрений 13:19:19 и 15:15:15 находится в аммонийной или аммонийной и амидной формах, а в марке 10:20:20 — в аммонийной форме.

Пример 5. В емкостной реактор подают 18,75 т/ч ЭФК, содержащую 40% P 2 O 5 и 1,8% MgO, которую смешивают абсорбционными стоками в количестве 6 т/ч с достижением плотности смеси 1,38 г/см 3 . В емкостной реактор подают 1,3 т/ч жидкого аммиака, при этом получают реакционную массу с мольным отношением NH 3 /H 3 PO 4 =0,35 и температурой 60°С. В трубчатый реактор подают реакционную массу в количестве 26,05 т/ч, серную кислоту в количестве 14,1 т/ч, 5,35 т/ч жидкого аммиака, при этом получают пульпу с мольным отношением NH 3 /H 3 PO 4 =1,3. Расход серной кислоты составляет 1,75 т моногидрата на 1 т P 2 O 5 . Пульпа в количестве 45,5 т/ч подается в аммонизатор-гранулятор, для доаммонизации пульпы подают 0,65 т/ч жидкого аммиака, мольное отношение NH 3 /H 3 PO 4 пульпы удобрения составляет 1,60. В аммонизатор-гранулятор подают 250 т/ч ретура и 12,5 т/ч хлористого калия, 4,45 т/ч аммиачной селитры в сухом виде в качестве азотного компонента и гранулируют. Полученные гранулы удобрения направляют на сушку в сушильный барабан. Получают 50 т/ч готового продукта, содержащего 15,0% N, 15,0% P 2 O 5 , 15,0% K 2 O, 9,1% серы и 1,0% влаги. Продукт не слеживается.

Аналогичные примеры осуществления способа представлены в таблице 1.

Предлагаемый способ позволяет получать серосодержащие сложные азотно-фосфорно-калийные удобрения различных марок с высокими физическими свойствами.

[1] Кувшинников И.М. Минеральные удобрения и соли. Свойства и способы их улучшения. — М.: Химия, 1987 г., с.211-213.

[2] А.с. СССР № 707901, C05G 3/06, 1980 г.

[3] Бабкин В.В., Бродский А.А. Фосфорные удобрения России. — М.: Маргус, 1995, с.228, 235-238.

[4] Патент РФ № 2177465, С05В 11/08, С05В 11/10, C05G 1/06, 2000 г.

[5] Патент РФ № 2230051, C05G 1/06, С05В 7/00, С05В 11/04, 2004 г.