способ получения сложного азотно-фосфорного удобрения

Формула изобретения

1. Способ получения сложного азотно-фосфорного удобрения на основе нитрата аммония с добавкой фосфата, включающий ступенчатую нейтрализацию аммиаком азотной кислоты, упарку нейтрализованного раствора, введение фосфатной добавки и грануляцию продукта, отличающийся тем, что в качестве фосфатной добавки используют фосфорсодержащие соединения кальция, образующиеся при разделении предварительно аммонизированной пульпы, полученной при азотно-кислотном или соляно-кислотном вскрытии апатитового концентрата.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что содержание фосфатов в пересчете на Р₂O₅ в удобрении составляет 2-9 мас.%, азота - 27-32 мас.%.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам получения сложного азотно-фосфорного минерального удобрения на основе нитрата аммония с добавкой фосфатов для сельского хозяйства.

Известно сложное азотно-фосфорное минеральное удобрение и способ его получения путем азотно-кислотного разложения природных фосфатов, аммонизации полученного раствора, сушки и грануляции продукта. Получаемое удобрение содержит 15-20% азота и 30-40% фосфора в пересчете на Р₂ О₅, причем лишь 14-16% от указанного количества фосфора находится в водорастворимой форме (авт. св. №68488, МПК 7 С05В 11/06, опубл. 30.09.1979). Недостатком способа является низкое содержание водорастворимой формы фосфора и относительно невысокое содержание азота, что снижает его агрохимическую ценность.

Известен способ получения сложного азотно-фосфорного минерального удобрения, наиболее близкого к заявляемому по совокупности существенных признаков, путем ступенчатой нейтрализации аммиаком азотной кислоты с добавкой фосфорной и серной кислот, упарки нейтрализованного раствора и грануляции целевого продукта (пат. РФ №2174970, МПК 7 С05С 1/00, G 1/06, опубл. 20.10.2001). Известное удобрение представляет собой нитрат аммония с добавкой в виде аммонийных солей фосфорной и серной кислот. Соотношение питательных компонентов в удобрении составляет N - 33±1; Р₂ О₅ - 2-6 мас.%. Недостаток известного способа заключается в снижении пожаровзрывобезопасности продукта в присутствии хлоридов.

Технической задачей, решаемой заявленным способом, является устранение указанного недостатка, т.е. повышение пожароврывобезопасности удобрения, а также повышение агрохимической ценности удобрения путем увеличения содержания в нем фосфора.

Поставленная техническая задача решается тем, что в способе получения сложного азотно-фосфорного удобрения на основе нитрата аммония с добавкой фосфата в пересчете на Р₂О ₅ в количестве 2-9 мас.%, включающем ступенчатую нейтрализацию аммиаком азотной кислоты, упарку нейтрализованного раствора, введение фосфатной добавки и грануляцию продукта, согласно изобретению в качестве фосфатной добавки используют фосфорсодержащие соединения кальция.

В качестве фосфорсодержащих соединений кальция используют осадок фосфатов кальция, полученный при разделении предварительно аммонизированной пульпы, образующейся при азотно-кислотном вскрытии апатитового концентрата [Комплексная азотно-кислотная переработка фосфатного сырья. Под ред. А.Л.Гольдинова, Б.А.Копылева. Л.: Химия, 1982 г., стр.122]. Также возможно использование в качестве фосфатной добавки осадка фосфатов кальция, полученных соляно-кислотным вскрытием апатитового концентрата.

Содержание фосфатов в удобрении в пересчете на Р₂О ₅ составляет 2-9 мас.%, N - 27-32 мас.%.

Фосфатная добавка вводится в плав аммиачной селитры.

Пример 1

В опытах используют плав аммиачной селитры, полученный путем ступенчатой аммонизации аммиаком азотной кислоты с добавкой серной кислоты и упарки нейтрализованного раствора до остаточной влажности не более 0,5% (здесь и далее мас.%). Содержание хлоридов в плаве составляет 0,02%. (В соответствии с директивой ЕС 80/876/ЕЕС и Законом ЕС об удобрениях №2003/2003 от 13.10.2003 в части обеспечения безопасности обращения содержание хлоридов в аммиачной селитре не должно превышать 0,02%.)

В качестве фосфорсодержащих соединений кальция используют осадок, образующийся при разделении предварительно аммонизированной пульпы, полученной после азотно-кислотного разложении апатитового концентрата и отделения части кальция в виде тетрагидрата нитрата кальция (степень выделения кальция 60%). Осадок после разделения высушивают до остаточной влажности около 1%.

Компонентный состав осадка, %: Са - 33, Р ₂О₅ - 40, N - 2, F - 6, Н ₂О - 1.

Расчетный солевой состав осадка, %: CaHPO ₄ - 46, Са₃(PO₄ )₂ - 35, CaF₂ - 12, NH₄NO₃ - 6, H ₂O - 1.

92 г плава аммиачной селитры смешивают с 8 г осадка фосфатов кальция, предварительно нагретого до температуры 80-90°С, полученного вышеописанным способом. Смешанный плав гранулируют и определяют устойчивость продукта к термическому разложению. Этот параметр - термическая устойчивость - определяет пожаровзрывобезопасность полученного удобрения.

Содержание питательных компонентов в полученном удобрении составляет: N - 32,2%, Р₂О₅ - 3,2%, содержание хлоридов в готовом продукте - 0,02%.

Анализ состава осадка и полученного удобрения проводился согласно методикам, приведенным в нормативной документации на удобрения:

- массовая доля кальция - по ГОСТ 24596.4 комплексно-метрическим методом;

- массовая доля фосфатов в пересчете на оксид фосфора - ГОСТ 2085.2-75 «Удобрения минеральные. Методы анализа» дифференциальным фотометрическим методом по образованию желтоокрашенного фосфорно-ванадиево-молибденового комплекса;

- массовая доля воды - по ГОСТ 20851.4, разд. 1;

- массовая доля хлор-иона - по ГОСТ 5382-91 п.18.3 фототурбидиметрическим методом;

- массовая доля фторид-иона - по ГОСТ 24596.7-81;

- массовая доля суммарного азота - по ГОСТ 30181.1-94.

Термическую устойчивость удобрения оценивают по времени до начала разложения испытуемого образца при температуре 190°С. Максимальное время выдержки образца 3 часа.

Результаты эксперимента приведены в таблице.

Пример 2

Проводят серию опытов, аналогичных вышеописанному, в которых изменяют содержание питательных компонентов в удобрении в диапазоне: N - 27-32%, Р ₂О₅ - 2-9%, содержание хлоридов в гранулированном удобрении: 0,01-0,02%.

Результаты опытов приведены в таблице.

Пример 3

Проводят опыт, аналогичный примеру 1, в котором в качестве фосфорсодержащих соединений кальция используют осадок, полученный после соляно-кислотного разложения апатита 20%-ным раствором соляной кислоты и нейтрализации соляно-кислотной вытяжки суспензией карбоната кальция до рН=3.

Компонентный состав осадка, %: Са - 32, Р₂O ₅ - 43, F - 3, СО₃ - 6, Cl - 0,1, Н₂O - 1.

Расчетный солевой состав осадка, %: CaHPO₄ - 82%, CaF ₂ - 6,8, СаСО₃ - 10, CaCl ₂ -0,2, Н₂О - 1%.

Массовую долю карбонат-иона определяли волюмометрическим методом на кальциметре.

Содержание хлора в плаве аммиачной селитры составляет 0,001%.

Расход компонентов составляет: 23 г осадка на 77 г плава.

Соотношение питательных компонентов в полученном удобрении составляет: N - 27,0%, Р₂O ₅ - 9,2%, содержание хлоридов - 0,02%.

Для полученного удобрения определяют термическую устойчивость.

Результаты приведены в таблице.

Примеры 4, 5 приведены в таблице.

Пример 6 (по прототипу)

Проводят ступенчатую нейтрализацию аммиаком азотной кислоты с добавкой фосфорной и серной кислот, упарку нейтрализованного раствора до остаточной влажности 0,5% и грануляцию готового продукта.

Содержание компонентов в готовом продукте составляет: N - 32%, Р₂ О₅ - 3%, S - 0,2%, содержание хлоридов - 0,02%.

Термическая устойчивость полученного образца удобрения приведена в таблице.

Таблица
Термическая устойчивость NP-удобрений
№ п/п	Содержание компонентов в удобрении, %			Время до начала разложения, мин
	N	Р 2O5	Cl
1	32,2	3,2	0,02	120
2	29,8	6,0	0,02	150
3	29,8	6,0	0,015	170
4	29,8	6,0	0,01	более 180
5	27,0	9,2	0,02	180
Прототип
6	32	3	0,02	30

Как видно из представленных в таблице данных, введение в качестве фосфатной добавки фосфорсодержащих соединений кальция увеличивает термическую устойчивость удобрения.

Нижний предел содержания P ₂O₅ в удобрении определяется агрохимическими требованиями: при содержании Р₂О ₅ менее 2% падает агрохимическая ценность удобрения. Верхний предел содержания указанного компонента обуславливается технологическими сложностями: затрудняется процесс гранулирования смешанного плава и снижается прочность гранул.

Введение фосфатной добавки в раствор аммиачной селитры приводит к осложнениям при упаривании смешанного раствора.