способ получения фосфорно-калийных удобрений

Классы МПК:C05B11/04 с применением минеральных кислот 
C05D1/00 Удобрения, содержащие калий
Автор(ы):, , , , ,
Патентообладатель(и):ООО научно-производственная фирма "Интеком"
Приоритеты:
подача заявки:
2000-06-14
публикация патента:

Изобретение относится к получению сложных фосфорно-калийных удобрений с использованием шламов, образующихся при очистке экстракционной фосфорной кислоты. Способ получения фосфорно-калийных удобрений включает смешение твердого фосфорсодержащего компонента с кислотным раствором, содержащим фосфорную и серную кислоты, обработку пульпы кальцийсодержащим реагентом, смешение пульпы с калийным реагентом, грануляцию и сушку готового продукта, при этом в качестве твердого фосфорсодержащего компонента используют фосфорсодержащие шламы с высоким содержанием фторида, а калийный реагент подают в два этапа: сначала на стадию смешения шлама с кислотным реагентом подают карбонат калия и/или сульфат калия до рН пульпы 1,7-3,6, а затем после обработки пульпы кальцийсодержащим реагентом ее смешивают с оставшейся частью карбоната калия и/или с хлоридом калия, а в качестве фосфорсодержащих шламов с высоким содержанием фтора используются отходы очистки экстракционной фосфорной кислоты, содержащей 15-23% P205, 4-8% F и 40-50% Н2О. Способ позволяет переработать фосфорсодержащие шламы с высоким содержанием фтора с получением фосфорно-калийного удобрения высокого качества. 1 з.п.ф-лы, 1 табл.
Рисунок 1

Формула изобретения

1. Способ получения фосфорно-калийных удобрений, включающий смешение твердого фосфорсодержащего компонента с кислотным раствором, содержащим фосфорную и серную кислоты, обработку пульпы кальцийсодержащим реагентом, смешение пульпы с калийным реагентом, грануляцию и сушку готового продукта, отличающийся тем, что в качестве твердого фосфорсодержащего компонента используют фосфорсодержащие шламы с высоким содержанием фтора, а калийный реагент подают в два этапа: сначала на стадию смешения шлама с кислотным реагентом подают карбонат калия и/или сульфат калия до рН пульпы 1,7 - 3,6, а затем после обработки пульпы кальцийсодержащим реагентом ее смешивают с оставшейся частью карбоната калия и/или с хлоридом калия.

2. Способ получения фосфорно-калийных удобрений по п.1, отличающийся тем, что в качестве фосфорсодержащих шламов с высоким содержанием фтора используют отходы очистки экстракционной фосфорной кислоты, содержащие 15 - 23% P2O5, 4 - 8% F и 40 - 50% H2O.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к технологии получения сложных удобрений, в частности двухкомпонентных фосфорно-калийных удобрений, с использованием шламов, образующихся при очистке экстракционной фосфорной кислоты при производстве технических и пищевых фосфатов.

Шламы, образующиеся при очистке экстракционной фосфорной кислоты от примесей щелочными реагентами, содержат до 15-23% P2O5, до 4-8% F и до 40-50% H2O и в настоящее время нигде не используются, а создают шламовые поля, что отрицательно сказывается на экологической обстановке. При этом за счет потерь P2O5 со шламами теряется до 10-20% P2O5.

Известен способ получения фосфорно-калийного удобрения путем прессования смеси простого суперфосфата и хлорида калия. Удобрение содержит не менее 14% P2O5усв и 14% K2O, не более 2% P2O5св, 3% влаги (Позин М.Е. Технология минеральных удобрений. Л.: Химия, 1983, стр. 326).

Недостатком известного способа является использование готовых форм удобрений, наличие соединений хлора в готовом продукте, что приводит к удорожанию и снижению потребительских свойств удобрений.

Наиболее близким является способ получения фосфорно-калийного удобрения путем обработки природного фосфата серной кислотой или смесью серной и фосфорной кислот, обработку образовавшейся пульпы известняком до остаточной кислотности 1-2% P2O5, смешение пульпы с хлоридом калия, грануляцию и сушку готового продукта (авт.св. СССР N 1013445, опубл. 1983, БИ N 15). Удобрение содержит 14-16% P2O5 и 14-16% K2O.

Недостатками известного способа является использование дорогого высококачественного фостатного сырья, низкая степень использования P2O5 за счет недостаточно высокой степени разложения сырья, достаточно высокая кислотность конечного продукта (1-2% P2O5), узкие диапазоны соотношений P2O5 и K2O и концентраций питательных веществ, высокая концентрация солей хлора.

При проведении процесса в указанных условиях достигается разложение фосфатного сырья на 88-90%, в результате теряется фосфор. Нейтрализация продуктов разложения фосфатного сырья известняком протекает недостаточно полно с получением пульпы с отстаточной кислотностью 1-2% P2O5. В этих условиях фтор находится в виде кислоторастворимого кремнефторида (Позин М.Е. Технология минеральных солей. Л. : Химия. 1983. cтр. 225). В результате большая часть содержащегося в исходном сырье фтора (0,8-1%) переходит в удобрение в усвояемой форме. Введение калийного реагента только в виде хлористого калия приводит к высокому содержанию хлора в удобрении, что ограничивает применение удобрения, так как наличие хлора отрицательно сказывается на росте и развитии хлорофобных культур, таких как табак, гречиха, виноград, овощи и зелень, выращиваемых в закрытом грунте. Содержание питательных веществ в удобрении недостаточно высокое (30- 31%).

При замене высококачественного природного фосфатного сырья с достаточно высоким содержанием P2O5 и низким содержанием фтора (до 1,7-3,1%) на шламы, содержащие до 15-23% P2O5 и до 4-8% фтора, удобрение, полученное в указанных условиях, будет содержать еще больше усвояемого фтора (до 2%), так как основная масса фтора в шламах находится в виде кислоторастворимого кремнефторида натрия и при остаточной кислотности 1-2% P2O5 не переходит в кислотонерастворимый фторид кальция.

Задачей данного изобретения является получение фосфорно-калийных удобрений с использованием фосфорсодержащих отходов с высоким содержанием фтора, увеличение степени использования фосфатного сырья, повышение качества удобрений.

Способ получения фосфорно-калийных удобрений, включающий смешение твердого фосфорсодержащего компонента с кислотным раствором, содержащим фосфорную и серную кислоты, обработку пульпы кальцийсодержащим реагентом, смешение пульпы с калийным реагентом, грануляцию и сушку готового продукта, причем в качестве твердого фосфорсодержащего компонента используют фосфорсодержащие шламы с высоким содержанием фтора, а калийный реагент подают в два этапа: сначала на стадию смешения шлама с кислотным реагентом подают карбонат калия и/или сульфат калия до pH пульпы 1,7-3,6, а затем после обработки пульпы кальцийсодержащим реагентом ее смешивают с оставшейся частью карбоната калия и/или с хлоридом калия. В качестве фосфорсодержащих шламов с высоким содержанием фтора используются отходы очистки экстракционной фосфорной кислоты, содержащие 15-23% P2O5, 4-8% F и 40-50% H2O.

Изменение условий процесса достигается за счет использования твердых фосфорсодержащих отходов с высоким содержанием фтора - шламов очистки экстракционной фосфорной кислоты содой, содержащих 15-23% P2O5, 4-8% F и 40-50% H2O, и введением на стадию смешения сырья с кислотным реагентом части калийного реагента в виде раствора поташа и/или сульфата калия до pH 1,7-3,6 и после обработки пульпы кальцийсодержащим реагентом ее смешением с оставшейся частью раствора поташа и/или с хлоридом калия.

Подача кислотного раствора, содержащего фосфорную и серную кислоты, позволяет активировать P2O5 в шламах и перевести нерастворимый фосфор в усвояемый и водорастворимый. Проведение процесса в интервале pH пульпы 1,7-3,6 за счет введения калийного раствора на стадию смешения шлама с кислотным раствором приводит к гидролизу кремнефторида натрия

Na2SiF6 + 2Н3PO4 + 3K2CO3 = 2NaH2PO4 + SiO2 + 6KF + 3H2O + 3CO2,

а последующее введение в пульпу кальцийсодержащего реагента приводит к получению кислотонерастворимого фторида кальция (М. Е. Позин. Технология минеральных солей. Л.: Химия. 1974. Т. 2. Стр. 1148-1160)

2KF+ CaO + 2Н3PO4 = CaF2 + 2KH2PO4 + H2O

В получаемом удобрении содержание усвояемого фтора не превышает его содержания в удобрении, получаемом из природного фосфатного сырья.

Суть процесса поясняется примерами.

Пример 1. 1000 кг шламов, содержащих 23% P2O5, 8% F, 40% влаги, смешивается с 700 кг кислотного раствора, содержащего 20% P2O5 и 4% H2SO4, и 94 кг 47%-ного раствора карбоната калия (поташа), что соответствует 30 кг K2O. Ж: Т исходной пульпы составляет 2. Отношение K2O к P2O5 кислоты составляет 0,21. Пульпу перемешивают в течение 15 мин при температуре 30oC. При этом выделяется 14 кг CO2. Количество пульпы составляет 1780 кг, pH пульпы 1,8. Содержание P2O5св в пульпе составляет 5,3%. Затем в пульпу вводят 20,5 кг доломита. При этом выделяется 9,8 кг CO2. Далее пульпа поступает на нейтрализацию раствором поташа. Количество 47%-ного раствора поташа составляет 468 кг (150 кг K2O). Процесс протекает при 50oC в течение 10 мин. Пульпа имеет pH 7,60. При этом выделяется 70 кг CO2 и 70 кг воды. Пульпа в количестве 2120,4 кг с влажностью 51,6% поступает на грануляцию и сушку. При этом испаряется 1085 кг. Готовый продукт в количестве 1035 кг содержит 35,7% P2O5общ, 33,2% P2O5усв, 31,2% P2O5водн, 16,6% K2O, 0,8% Fводн, 1% H2O. Сумма питательных веществ составляет 49,8%. Отношение P2O5усв/P2O5общ=0,93. Отношение P2O5:K2O составляет 1:0,5. Хлор в удобрении отсутствует.

Пример 2. 1000 кг шлама, содержащего 17% P2O5, 6%F, 45% H2O, смешивается с 783 кг кислотного раствора, содержащего 180 кг P2O5, 30 кг H2SO4, и с 225 кг 47%-ного раствора поташа (72 кг K2O). Ж:Т в пульпе равно 2,65, отношение K2O/P2O5 кислоты = 0,4. Пульпу перемешивают в течение 1 ч при температуре 40oC. При этом в газовую фазу выделяется 33,7 кг CO2. Количество пульпы 1974,3 кг, pH пульпы равно 2,2. Содержание P2O5св в пульпе составляет 3,6%. Затем в пульпу вводят 22,3 кг фосфомела. При этом выделяется 9,8 кг CO2. Далее пульпа поступает на нейтрализацию раствором поташа.

Количество 47%-ного раствора поташа составляет 518,7 кг (166 кг K2O). Нейтрализация происходит при температуре 60oC в течение 15 мин до pH 7,6. При этом в газовую фазу выделяется 100 кг воды и 77,7 кг CO2. Пульпа в количестве 2427,8 кг с влажностью 50,3% направляется на грануляцию и сушку в БГС. При этом испаряется 1210 кг воды. Готовый продукт в количестве 1218 кг имеет состав 28,7% P2O5общ, 27,5% P2O5усв, 24% P2O5водн, 19,5% K2O, 1% H2O, 0,9% Fводн. Сумма питательных веществ составляет 47%. Отношение P2O5усв/P2O5общ= 0,96. Отношение P2O5:K2O составляет 1:0,7. Хлор в удобрении отсутствует.

Пример 3. 1000 кг шлама, содержащего 15% P2O5общ, 4% F, 50% влаги, смешивается с 1000 кг экстракционной фосфорной кислоты, содержащей 25%P2O5, и 474 кг 47%-ного раствора поташа (152 кг K2O). Ж:Т в пульпе составляет 4, отношение K2O/P2O5 кислоты составляет 0,66. Пульпу перемешивают в течение 30 мин при температуре 50oC. При этом выделяется в газовую фазу 71 кг CO2. Количество пульпы составляет 2403,3 кг, pH пульпы равно 3,8. P2O5св в пульпе отсутствует. Затем в пульпу вводят 12,5 кг CaO. Далее пульпа поступает на смешение с хлористым калием. Количество KCl составляет 343 кг (212 кг K2O). Количество пульпы составляет 2746,3 кг. Пульпа имеет pH 5. Влажность пульпы равна 50%. Пульпа направляется на грануляцию и сушку. При этом испаряется 1360,3 кг воды. Готовый продукт в количестве 1386 кг имеет состав 28,86% P2O5общ, 26,25% P2O5усв, 20% P2O5водн, 26,25% K2O, 1% Fводн. Сумма питательных веществ составляет 52,5%. Отношение P2O5усв/P2O5общ = 0,91. Отношение P2O5:K2O=1:1. Соотношение Cl:P2O равно 0,4.

Пример 4. 1000 кг шлама, состава, приведенного в примере 1, смешивают с 700 кг кислотного раствора, содержащего 16,4% P2O и 3% H2SO4, и 258 кг 47%-ного раствора поташа (82,5 кг K2O). Ж:Т в пульпе составляет 2,26, отношение K2O/P2O кислоты составляет 0,66. Пульпу перемешивают в течение 2 ч при температуре 60oC. При этом в газовую фазу выделяется 38,6 кг CO2. Количество пульпы составляет 1919,4 кг, пульпа имеет pH 3,8. P2O5св в пульпе отсутствует. Затем в пульпу вводят 12,5 кг CaO. Далее пульпа поступает на смешение с хлористым калием. Количество KCl составляет 373 кг (230,5 кг K2O). Количество пульпы составляет 2305 кг, пульпа имеет pH - 5, влажность пульпы - 45%. Пульпа направляется на грануляцию и сушку. При этом испаряется 1026 кг воды. Готовый продукт в количестве 1279 кг имеет состав 26,9% P2O5общ, 24,4% P2O5усв 23% P2O5водн, 24,4% K2O, 1% Fводн, 1% H2O. Сумма питательных веществ составляет 48,8%. Отношение P2O5усв/ P2O5общ=0,907. Отношение P2O5:K2O=1:1., Cl:P2O5=0,51.

Пример 5. 1000 кг шлама состава, указанного в примере 1, смешивается с 300 кг экстракционной фосфорной кислоты, содержащей 23% P2O5, и 45,3 кг 47%-ного раствора поташа (14,5 кг K2O), 500 кг 12%-ного раствора сульфата калия (32,4 кг K2O). Пульпа имеет Ж:Т=2:1, отношение K2O поташа/P2O5 кислоты= 0,21. Пульпу перемешивают в течение 45 мин при температуре 40oC. При этом в газовую фазу переходит 6,8 кг CO2. Количество пульпы составляет 1838,5 кг, pH пульпы равно 1,8. Содержание свободной P2O5 составляет 2,5%. Затем в пульпу вводят 30,5 кг CaO до pH 4,5. Далее пульпа поступает на смешение с хлористым калием. Количество KCl составляет 392 кг (242 кг K2O). Количество пульпы равно 2261 кг, влажность пульпы - 46,1%. Пульпа направляется на грануляцию и сушку. При этом испаряется 1034 кг воды. Готовый продукт в количестве 1227 кг имеет состав 24,3% P2O5общ, 22,7% P2O5усв, 12% P2O5водн, 22,7% K2O, 0,8% F, 1,5% H2O. Сумма питательных веществ составляет 45,4%. Отношение P2O5усв/P2O5общ= 0,934. Отношение P2O5:K2O=1:1, Cl:P2O5= 0,61.

Пример 6. 1000 кг шлама состава, указанного в примере 2, смешивается со 100 кг кислотного раствора, содержащего 23% 2O5 и 5% H2SO4, и 550 кг 12%-ного раствора сульфата калия (32,4 кг K2O). Пульпа имеет Ж:Т=2,26:1. Пульпу перемешивают в течение 10 мин при температуре 40oC. Количество пульпы составляет 1650 кг, pH пульпы равно 1,7. Содержание свободной P2O5 составляет 1%. Далее в пульпу вводят 21 кг CaO до pH 4. Затем пульпа поступает на смешение с хлористым калием. Количество KCl составляет 253 кг (156 кг K2O). Количество пульпы равно 1924 кг, влажность пульпы - 51,7%. Пульпа направляется на грануляцию и сушку. При этом испаряется 984 кг воды. Готовый продукт в количестве 937 кг имеет состав: 20,6% P2O5общ, 19,1% P2O5усв, 9,6% P2O5водн, 19,1% K2O5, 0,8% Fводн, 2% H2O. Сумма питательных веществ составляет 38,2%. Отношение P2O5усв/ P2O5общ=0,927. Отношение P2O5усв/K2Oусв=1:1,

Cl/P2O5=0,61.

В таблице приведены сравнительные показатели предлагаемого и известного методов.

Как видно из таблицы, проведение процесса получения фосфорно-калийных удобрений в указанном режиме позволяет переработать фосфорсодержащие шламы с высоким содержанием фтора с получением удобрений по своим качествам не хуже, чем из высококачественного природного фосфатного сырья. Снижение pH на стадии смешения с кислотным реагентом ниже 1,7 приведет к повышению содержания водорастворимого фтора, повышение pH выше 7,6 приведет к ретроградации фосфора в удобрении.

Класс C05B11/04 с применением минеральных кислот 

способ получения сложного серосодержащего удобрения -  патент 2316522 (10.02.2008)
способ получения азотно-фосфорно-сульфатного удобрения -  патент 2314277 (10.01.2008)
способ комплексной переработки низкосортного фосфатного сырья месторождения унеча -  патент 2283820 (20.09.2006)
способ получения сложных удобрений -  патент 2230051 (10.06.2004)
способ получения сложного npk-удобрения с регулируемым соотношением питательных веществ -  патент 2216526 (20.11.2003)
способ кислотного разложения фосфатного сырья -  патент 2214381 (20.10.2003)
способ получения аммофоса -  патент 2200722 (20.03.2003)
способ получения фосфорно-калийных удобрений -  патент 2188809 (10.09.2002)
способ получения сложных удобрений -  патент 2167843 (27.05.2001)
способ получения фосфорных удобрений -  патент 2116991 (10.08.1998)

Класс C05D1/00 Удобрения, содержащие калий

способ извлечения хлорида калия -  патент 2465204 (27.10.2012)
гранулированное сложное минеральное удобрение для сахарной свеклы -  патент 2440960 (27.01.2012)
способ диспергирования нано- и микрочастиц, их закрепление на поверхности полимера и устройство его реализующее -  патент 2428402 (10.09.2011)
способ получения комплексного удобрения из горных пород с повышенным содержанием кальция и без нефтепродуктов -  патент 2416590 (20.04.2011)
способ получения бесхлорных сложных npk-удобрений -  патент 2409536 (20.01.2011)
способ получения бесхлорного калийного удобрения -  патент 2399603 (20.09.2010)
способ получения гранулированного калийного удобрения -  патент 2357943 (10.06.2009)
способ получения калийно-фосфорного удобрения -  патент 2314318 (10.01.2008)
способ получения сульфата калия и комплексного удобрения -  патент 2307791 (10.10.2007)
способ получения азотно-калийного удобрения -  патент 2289559 (20.12.2006)
Наверх