способ получения сложных азотно-фосфорных удобрений

Формула изобретения

Способ получения сложных гранулированных азотно-фосфорных удобрений на основе аммиачной селитры и фосфорсодержащего компонента, включающий аммонизацию смеси фосфорсодержащего компонента с аммиачной селитрой, выпаривание и гранулирование полученной смеси с последующей обработкой гранул антислеживающим веществом, отличающийся тем, что в качестве фосфорсодержащего компонента берут осветленный раствор фосфата аммония концентрацией 16-30% в пересчете на P ₂O₅, полученный путем аммонизации экстракционной фосфорной кислоты до достижения рН 2,2-3,0 и последующего отделения осадка.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способу получения сложных гранулированных минеральных удобрений на основе аммиачной селитры и фосфорсодержащих компонентов.

Известен способ получения сложных азотно-фосфорных удобрений (АФУ) [1], включающий смешение раствора аммиачной селитры концентрацией 85-90% с 20-30%-ным раствором аммофоса, аммонизацию полученной смеси, выпаривание и последующее гранулирование с получением готового продукта с содержанием 4-7% Р₂О₅. Гранулы продукта обрабатывают антислеживающим реагентом на основе жирных аминов. Способ позволяет использовать отработанные слабые растворы производства аммиачной селитры для растворения аммофоса.

Недостатком способа является использование аммофоса - готового гранулированного удобрения, а также сложность осуществления технологического процесса из-за эксплуатации узла растворения аммофоса, образования в процессе высококоррозионных фтористых соединений и забивок аппаратуры и трубопроводов взвесями примесных веществ, вводимых в процесс аммофосом.

Известен способ получения сложных азотно-фосфорных удобрений [2], включающий предварительную аммонизацию осветленной суперфосфорной кислоты в присутствии ингибитора коррозии с получением жидкого комплексного удобрения (ЖКУ), подогрев полученного ЖКУ до 70-80°С и смешивание с раствором аммиачной селитры концентрацией 89-92%, выпаривание и гранулирование полученной смеси с последующей обработкой гранул антислеживающим реагентом. Получают азотно-фосфорное удобрение с содержанием азота 31-33%, фосфора 5-7% в пересчете на P₂O₅ на базе действующего оборудования производства аммиачной селитры. Способ позволяет в некоторой степени уменьшить количество образовавшихся взвесей примесных веществ.

Недостатком способа является использование суперфосфорной кислоты, сложность осуществления технологического процесса из-за образования в процессе высококоррозионных фтористых соединений, а также забивание аппаратуры взвесями примесных веществ, вводимых в технологический процесс в составе ЖКУ.

Наиболее близким к описываемому по технической сущности и достигаемому результату является другой известный способ получения [3], включающий аммонизацию смеси фосфорсодержащего компонента с раствором аммиачной селитры концентрацией 89-92%, с последующим выпариванием, гранулированием смеси и обработкой гранул антислеживающим веществом, при этом в качестве фосфорсодержащего компонента используют экстракционную фосфорную кислоту (ЭФК) концентрацией 52-54% P₂O ₅ или нейтральный раствор моноаммонийфосфата (показатель рН 7), полученный аммонизацией экстракционной фосфорной кислоты концентрацией 30-42% P₂O₅. Используют ЭФК, получаемую при переработке высококачественного фосфатного сырья - апатитового концентрата. Способ позволяет получить азотно-фосфорное удобрение с содержанием азота в пределах 31-33%, фосфора от 4 до 7% в пересчете на Р₂О₅ на базе действующего оборудования производства аммиачной селитры.

Недостатком способа является образование в ходе технологического процесса высококоррозионных фтористых соединений и забивок аппаратуры и трубопроводов взвесями примесных веществ, вводимых в процесс в составе фосфорсодержащего компонента из-за отсутствия стадии предварительной очистки фосфорсодержащего компонента от примесей.

Целью настоящего изобретения является усовершенствование технологического процесса для преодоления указанных недостатков.

Предлагаемый способ отличается от известного тем, что в качестве фосфорсодержащего компонента используют осветленный раствор фосфата аммония концентрацией 16-30% P₂O ₅, получаемый аммонизацией экстракционной фосфорной кислоты до достижения рН 2,2-3,0 с последующим отделением осадка. Далее смесь осветленного раствора и аммиачной селитры аммонизируют в нейтрализаторе, проводят выпаривание, гранулирование полученного плава и обработку гранул антислеживающим веществом.

В известных способах получения азотно-фосфорных удобрений в качестве фосфорсодержащего компонента применяются экстракционная кислота, а также аммофос, жидкое комплексное удобрение (ЖКУ) или раствор моноаммонийфосфата, полученные аммонизацией исходной ЭФК или суперфосфорной кислоты. Экстракционная фосфорная кислота, а также продукты, полученные ее аммонизацией, характеризуются значительным содержанием соединений железа, алюминия и фтора. Например, продукционная ЭФК (52-54% Р₂О₅), производимая переработкой апатитового концентрата, обычно содержит 0,8-1,0% железа в пересчете на Fe₂O₃, 0,9-1,1% алюминия в пересчете на Al₂O₃ и 0,2-0,7% фтористых соединений. В ЭФК соотношения (в %)составляют: Fe₂O₃ /P₂O₅=1,5-1,9, Al₂O₃ /P₂O₅=1,7-2,1, F/Р₂О₅ =0,4-1,3. В фосфорсодержащие продукты, получаемые из ЭФК, данные примеси переходят в полном объеме. Соединения железа и алюминия в составе фосфорсодержащего компонента вводятся в технологический процесс производства азотно-фосфорного удобрения и при аммонизации нитратно-фосфатного раствора выделяются в виде нерастворимых взвесей фосфатов железа FePO₄ и AlPO₄, что является причиной забивок трубопроводов и аппаратуры. Фтористые соединения в процессе аммонизации нитратно-фосфатного раствора при температуре 148-165°С выделяются в газовую фазу и вызывают усиленную коррозию оборудования.

Сущность способа заключается в следующем. При проведении аммонизации экстракционной фосфорной кислоты примесные соединения железа, алюминия и фтора выделяются в осадок. Поддержание показателя рН среды при аммонизации в пределах 2,2-3,0 обеспечивает наибольшую степень выделения примесей железа, алюминия и фтора в осадок. При данном интервале показателя рН осадок характеризуется высокой фильтруемостью и скоростью осаждения. Последующим отделением осадка путем фильтрации или осаждения получают осветленный раствор фосфата аммония, содержащего 16-30% P₂O₅ и незначительные количества примесей железа, алюминия и фтора. Осветленный раствор фосфата аммония содержит не более 0,015% Fe₂O₃ и 0,02% Al₂O₃, 0,01% фтора, соотношения (в %) составляют: Fe₂O₃/P₂O ₅=0,05-0,09, Al₂O₃/P₂O ₅=0,07-0,12, F/P₂O₅=0,03-0,036. Введение осветленного раствора фосфата аммония с малым содержанием примесей в технологический процесс производства азотно-фосфорного удобрения не вызывает осложнений в виде забиваний и коррозии оборудования.

Концентрационные пределы содержания P₂ O₃ в осветленном растворе выбраны исходя из следующих факторов. При превышении концентрации более 30% снижаются степень выделения примесей в осадок. Снижение концентрации раствора менее 16% P₂O₅ нецелесообразно из-за внесения повышенного количества воды в процесс получения АФУ с фосфорсодержащим компонентом.

Осветленный раствор фосфата аммония в технологический процесс производства азотно-фосфорного удобрения вводится в количестве, достаточном для получения продукта, содержащего 3-7% P₂O₅.

При реализации предлагаемого изобретения путем использования в качестве фосфорсодержащего компонента осветленного раствора фосфата аммония с концентрацией 16-30% P₂O₅ и показателем рН 2,2-3,0, процесс получения азотно-фосфорного удобрения протекает без осложнений. Из-за незначительного присутствия примесей фтора, железа и алюминия не наблюдается коррозия оборудования, забивка аппаратуры и трубопроводов. Способ также позволяет использовать в качестве исходного сырья экстракционную фосфорную кислоту, полученную переработкой бедной фосфатной руды, например фосфоритов Каратау.

Предложенный способ проиллюстрирован следующими примерами.

Пример 1. 5,5 т экстракционной фосфорной кислоты концентрацией 40% P₂O₅ и содержащей 0,8% Fe₂ O₃, 0,9% Al₂O₃, 0,5% F, полученной при переработке апатитового концентрата, разбавляют водой в количестве 4,4 т и подают в реактор. Возможно использование слабых растворов аммиачной селитры для разбавления исходной ЭФК. Для аммонизации в реактор подают 1,86 т 20%-ной аммиачной воды, нейтрализацию проводят до достижения показателя рН суспензии 2,5. Путем отстаивания отделяют 0,65 т влажного осадка, получают 11,11 т осветленного раствора фосфата аммония, содержащего 18% Р₂О ₅, 0,005% фтора, 0,01% железа в пересчете на Fe₂ O₃ и 0,015% алюминия в пересчете на Al₂ O₃. Степень очистки осветленного раствора от соединений железа - 97%, алюминия - 96%, фтора - 98%. 11,11 т осветленного раствора фосфата аммония смешивают с 40,2 т раствора аммиачной селитры концентрацией 90%, полученным в результате нейтрализации азотной кислоты газообразным аммиаком в нейтрализаторе при температуре 148-165°С. Раствор фосфата аммония вводят из расчета содержания в готовом продукте 5,0% фосфора в пересчете на P₂O ₅. Полученный нитро-фосфатный раствор подают в донейтрализатор, где проводят доаммонизацию раствора газообразным аммиаком до рН 4-5. Далее нитро-фосфатный раствор выпаривают до состояния высококонцентрированного плава с массовой долей смеси не менее 99,7% и гранулируют с последующей обработкой гранул удобрения антислеживающим веществом. Получают 40 т азотно-фосфорного удобрения, содержащего 32,8% азота, 5,0% P₂O₅, 0,3% влаги. Процесс получения азотно-фосфорного удобрения протекает без коррозии оборудования, без забивки аппаратуры и трубопроводов.

Пример 2. 8,0 т экстракционной фосфорной кислоты концентрацией 22% Р₂О₅ и содержащей 0,7% Fe₂O₃, 0,8% Al₂O₃ , 1,8% F, полученной при переработке бедного фосфатного сырья - фосфоритов Каратау, подают в реактор. Для аммонизации в реактор подают 1,0 т 25%-ной аммиачной воды, нейтрализацию проводят до достижения показателя рН суспензии 2,8. Путем фильтрации отделяют 0,6 т влажного осадка, получают 8,4 т осветленного раствора фосфата аммония, содержащего 19% Р₂О₅, 0,01% фтора, 0,015% железа в пересчете на Fe₂O₃ и 0,02% алюминия в пересчете на Al₂O₃. Степень очистки осветленного раствора от соединений железа - 97,6%, алюминия - 97%, фтора - 99%. 8,4 т осветленного раствора фосфата аммония смешивают с 40,65 т раствора аммиачной селитры концентрацией 91%, полученным в результате нейтрализации азотной кислоты газообразным аммиаком в нейтрализаторе, из расчета содержания 4,0% P₂ O₅ в готовом продукте. Полученный нитро-фосфатный раствор подают в донейтрализатор, где проводят доаммонизацию раствора газообразным аммиаком до рН 4-5. Далее нитро-фосфатный раствор выпаривают до состояния высококонцентрированного плава с массовой долей смеси не менее 99,7% и гранулируют с последующей обработкой гранул удобрения антислеживающим веществом. Получают 40 т азотно-фосфорного удобрения, содержащего 33,2% N, 4,0% P ₂O₅, 0,3% Н₂О. Процесс получения азотно-фосфорного удобрения протекает без коррозии оборудования, без забивки аппаратуры и трубопроводов.

Литература

1. Патент РФ № 2169720, С05В 7/00, C05G 1/06, 2000 г.

2. Патент РФ № 2223932, С05В 7/00, С05С 1/00, 2002 г.

3. Патент РФ № 2171795, С05В 7/00, С05С 1/00, 2000 г.