Способ получения гранулированного сложного удобрения

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГРАНУЛИРОВАННОГО СЛОЖНОГО УДОБРЕНИЯ(73) Патентообладатели Открытое акционер(22) 2006.11.16 ное общество Гомельский химический(71) Заявители Открытое акционерное общество Научно-исследовательский общество Гомельский химический институт по удобрениям и инсектофунзаводОткрытое акционерное гицидам имени профессора Я.В.Самойобщество Научно-исследовательский ловаинститут по удобрениям и инсекто- (56)1465436 1, 1989. фунгицидам имени профессора Я.В.Са 2177464 1, 2001. мойлова 2107053 1, 1998.(72) Авторы Казак Владимир Григорьевич 1639 1, 1997. Бризицкая Наталия Митрофанов 95100711 1, 1996. наГришаев Игорь Григорьевич 2156754 1, 2000. Козлова Анна МихайловнаСеген Николай НиколаевичПервинкин Валерий ЕвгеньевичДормешкин Олег БорисовичВоробьев Николай Иванович(57) Способ получения гранулированного сложного удобрения, включающий разложение апатита серной кислотой с получением фосфатной пульпы, введение низкосортного фосфатного сырья, грануляцию и сушку готового продукта, отличающийся тем, что фосфатную пульпу делят на две части, из одной части фильтрацией отделяют фосфорную кислоту, которую затем смешивают с оставшейся частью фосфатной пульпы, в полученную смесь одновременно или перед введением низкосортного фосфатного сырья вводят серную кислоту, при этом обеспечивают соотношение содержания Р 2 О 5 в смеси и содержания Р 2 О 5 в низкосортном фосфатном сырье равным (2-9)1, и полученную пульпу аммонизируют до рН 4-5. Изобретение относится к производству минеральных удобрений и может быть использовано для получения сложного гранулированного удобрения, содержащего азот и фосфор типа суперфосфатов. Известны способы получения гранулированных суперфосфатов 1, 2, в которых фосфатное сырье разделяют на две части, обрабатывают одну из них серной кислотой, а затем в пульпу вводят оставшееся фосфатное сырье. Однако оба способа используют моносырье(сырье одного месторождения, содержащее одинаковое количество Р 2 О 5), что не позволяет использовать в технологическом процессе низкосортные виды фосфатного сырья. 11661 1 2009.02.28 Наиболее близким к описываемому по технической сущности и достигаемому результату является другой известный способ получения гранулированного суперфосфата,включающий разложение апатита серной кислотой с получением фосфатной пульпы, введение в нее низкосортного фосфатного сырья, грануляцию и сушку готового продукта 3. По этому способу (согласно одного из примеров) апатит разлагают серной кислотой в реакторе при температуре 96-100 С. Полученную фосфатную пульпу направляют во второй реактор, куда подают Кингисеппский фосфорит, температура в реакторе 90-100 С. Затем полученную пульпу гранулируют и сушат. Недостатком данного способа является невозможность получения удобрения, содержащего одновременно водорастворимую и цитратнорастворимую формы Р 2 О 5, т.е. данное удобрение не обладает достаточным универсальным действием, что, безусловно, снижает эффективность его действия. Кроме того, готовый продукт содержит до 3 Р 2 О 5 свободной, что приводит к ухудшению его физико-механических свойств - снижению прочности гранул и увеличению слеживаемости. Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является улучшение физико-механических свойств продукта, оптимизация соотношения водорастворимой и цитратнорастворимой форм Р 2 О 5 в удобрении, вовлечение в производство значительного количества низкосортного фосфатного сырья, например, такого как фосфориты ВятскоКамского и Егорьевского месторождений (содержание Р 2 О 5 в них 19-23 , в то время как содержание Р 2 О 5 в Кингисеппском фосфорите, используемом в прототипе, составляет 28-29 ). Поставленная задача решается тем, что в способе получения гранулированного сложного удобрения, включающем разложение апатита серной кислотой с получением фосфатной пульпы, введение в нее низкосортного фосфатного сырья, грануляцию и сушку готового продукта, фосфатную пульпу делят на две части, из одной части фильтрацией отделяют фосфорную кислоту, которую затем смешивают с оставшейся частью фосфатной пульпы, в полученную смесь одновременно или перед введением низкосортного фосфатного сырья вводят серную кислоту, при этом обеспечивают соотношение содержания Р 2 О 5 в смеси и Р 2 О 5 в низкосортном фосфатном сырье равным (2-9)1, а затем полученную пульпу аммонизируют до рН 4,0-5,0. Сущность способа заключается в следующем. Количество низкосортного сырья, вводимого в процесс, характеризуется соотношением содержания Р 2 О 5 смеси фосфатной пульпы и фосфорной кислоты к содержанию Р 2 О 5 в низкосортном фосфатном сырье. Оно определено исходя из следующих факторов. С одной стороны, соотношение Р 2 О 5 смеси и Р 2 О 5 низкосортного фосфатного сырья определяется необходимостью поддержания в результирующей пульпе определенной зависимости между Р 2 О 5 и 42- ионами, так как это соотношение напрямую влияет на прочность полученных гранул в связи с тем, что образующийся при конверсии сульфата кальция дикальцийфосфат не способствует упрочнению гранул. С другой стороны, это соотношение обусловлено оптимальным содержанием Р 2 О 5 ВОДН и Р 2 О 5 УСВ в готовом продукте. Исходя из вышесказанного, соотношение Р 2 О 5 смеси Р 2 О 5 низкосортного фосфатного сырья должно быть равно (2-9)1. Снижение его ниже 2 как показали экспериментальные исследования, приводит к значительному снижению Р 2 О 5 водорастворимой в готовом продукте, а повышение выше 9 экономически нецелесообразно, так как мало вводится низкосортного фосфатного сырья. Кроме того, как установлено авторами в ходе проведенных исследований, введение в процесс достаточного количества низкосортного фосфатного сырья позволяет значительно повысить физико-механические характеристики продукта. Этот положительный эффект от введения низкосортного фосфатного сырья является неожиданным и, по-видимому, достигается за счет содержания в сырье полуторных оксидов (23 и А 2 О 3), что приводит к повышению прочности гранул 2 11661 1 2009.02.28 готового продукта до 9-12 МПа. В этом же направлении действует кремнекислота, частично переходящая в пульпу в ходе разложения низкосортного фосфата. При аммонизации пульпы образующиеся комплексные цитратнорастворимые железоалюмоаммонийные фосфаты являются центрами кристаллизации водорастворимых соединений фосфатов и сульфатов аммония. Аммонизация пульпы до рН 4,0-5,0 обеспечивает получение мольного отношения 334 в продукте, близкого к 1, резко снижает содержание свободной кислоты в продукте, что также положительно влияет на его физико-механические свойства. Полученный положительный эффект при проведении процесса согласно предлагаемому способу не является очевидным и мог быть установлен только в результате проведенных экспериментальных исследований. Предложенное техническое решение поясняется следующими примерами. Пример 1 Апатитовый концентрат состава (мас. ) 39,0 Р 2 О 5 52,0 СаО 3,1 А 2 О 3 0,350,9 К 20 3,21,5 2 в количестве 1000 кг разлагают серной кислотой концентрации 93 мас. , в количестве 978,5 кг в присутствии раствора разбавления для создания требуемого соотношения жидкой и твердой фаз. Образовавшуюся в процессе экстракции Р 2 О 5 фосфатную реакционную пульпу делят на два потока, один из которых направляют на фильтрацию с получением 28,5 -ной по Р 2 О 5 фосфорной кислоты в количестве 500,35 кг. Второй поток в виде реакционной пульпы с концентрацией 19,8 Р 2 О 5 в количестве 893,94 кг смешивают с полученной при фильтровании фосфорной кислотой, и смесь в количестве 1394,3 кг подают в реактор разложения низкосортного фосфатного сырья. В этот же реактор подают егорьевскую фосфоритную муку состава (мас. ) 20,5 Р 2 О 5 33,7 СаО 5,43 23 ОБЩ 4,12 А 12 О 3 2,5 СО 2 1,8519,9 2 0,99 Н 2 О в количестве 211,22 кг, что соответствует соотношению Р 2 О 5 смеси к Р 2 О 5 фосмуки, равному 91. В этот же реактор подают серную кислоту концентрации 9324 в количестве 103,6 кг. Образовавшуюся пульпу разложения, за вычетом выделения в газовую фазу 5,28 кг СО 2, в количестве 1600,23 кг направляют на аммонизацию в трубчатый реактор до рН 4,2. Аммиак подается в жидком виде в количестве 136,7 кг 3. Полученная аммонизированная фосфатная пульпа в количестве 1736,93 кг (без учета испарения воды в ТР) поступает на грануляцию и сушку. Получают готовый продукт с влажностью 1 в количестве 1468,7 кг с содержанием 29,8 Р 2 О 5 ОБЩ 29,26 Р 25 УСВ 25,53 Р 2 О 5 ВОДН 7,23. Статическая прочность гранул полученного сложного удобрения на раздавливание составляет 9,5 МПа. Пример 2 Апатитовый концентрат состава (мас. ) 39,0 Р 2 О 5 52,0 СаО 3,1 А 2 О 3 0,350,9 К 2 О 3,21,5 2 в количестве 1000 кг разлагают серной кислотой концентрации 93 мас. , в количестве 978,5 кг в присутствии раствора разбавления для создания требуемого соотношения жидкой и твердой фаз. Образовавшуюся в процессе экстракции Р 2 О 5 фосфатную реакционную пульпу делят на два потока, один из которых направляют на фильтрацию с получением 28,5 -ной по Р 2 О 5 фосфорной кислоты в количестве 500,35 кг. Второй поток в виде реакционной пульпы с концентрацией 19,8 Р 2 О 5 в количестве 893,94 кг смешивают с полученной при фильтровании фосфорной кислотой и смесь в количестве 1394,3 кг подают в реактор разложения низкосортного фосфатного сырья. В этот же реактор подают егорьевскую фосфоритную муку состава (мас. ) 20,5 Р 2 О 5 33,7 СаО 5,43 23 ОБЩ 4,12 А 2 О 3 2,5 СО 2 1,8519,9 2 0,99 Н 2 О в количестве 475,6 кг, что соответствует соотношению Р 2 О 5 смеси к 25 фосмуки, равному 41. В этот же реактор подают серную кислоту концентрации 9324 в количестве 232,23 кг. Образовавшуюся пульпу разложения за вычетом выделения в газовую фазу 11,88 кг СО 2 в количестве 2090 кг направляют на аммонизацию в трубчатый реактор до рН 4,6. Аммиак подается в жидком виде в количестве 166,1 кг 3. Полученная аммонизированная фосфатная пульпа в количестве 2256,1 кг (без учета испарения воды в ТР) поступает на гра 3 11661 1 2009.02.28 нуляцию и сушку. Получают готовый продукт с влажностью 1 в количестве 1948,2 кг с содержанием 25,84 Р 2 О 5 ОБЩ 24,8 Р 2 О 5 УСВ 18,06 Р 2 О 5 ВОДН 6,87- Статическая прочность гранул полученного сложного удобрения на раздавливание составляет 10,3 МПа. Пример 3 Апатитовый концентрат состава (мас. ) 39,0 Р 2 О 5 52,0 СаО 3,1 А 2 О 3 0,350,9 К 2 О 3,21,5 2 в количестве 1000 кг разлагают серной кислотой концентрации 93 мас. , в количестве 978,5 кг в присутствии раствора разбавления для создания требуемого соотношения жидкой и твердой фаз. Образовавшуюся в процессе экстракции Р 2 О 5 фосфатную реакционную пульпу делят на два потока, один из которых направляют на фильтрацию с получением 28,5 -ной по Р 2 О 5 фосфорной кислоты в количестве 500,35 кг. Второй поток в виде реакционной пульпы с концентрацией 19,8 Р 2 О 5 в количестве 893,94 кг смешивают с полученной при фильтровании фосфорной кислотой и смесь в количестве 1394,3 кг предварительно смешивается с серной кислотой концентрации 9324 в количестве 390,11 кг. Далее полученную сернофосфорнокислотную пульпу передают на разложение низкосортного фосфатного сырья - верхнекамской фосфоритной муки состава (мас. ) 22,1 Р 2 О 5 35,6 СаО 3,9 23 4,1 А 2 О 3 1,44,6 СО 2 2,615,4 2 0,96 Н 2 О, взятой в количестве 756,3 кг, что обеспечивает соотношение Р 2 О 5 смеси к Р 2 О 5 фосмуки, равное 2,31. Пульпу разложения в количестве 2540,71 кг за вычетом 34,79 кг СО 2, выделившегося в газовую фазу, направляют в трубчатый реактор на аммонизацию до мольного соотношения 334, равного 0,99, жидким(1003) в количестве 191,19 кг. Полученную -пульпу в количестве 2731,9 кг с рН 5,0 передают на грануляцию и сушку в аппарат барабанного типа. Готовый продукт с влажностью 1 в количестве 2422,31 кг содержит 22,76 Р 2 О 5 ОБЩ 21,60 Р 2 О 5 УСВ 12,53 Р 2 О 5 ВОДН 6,44 при статической прочности гранул 11,8 МПа. Использование предложенного способа позволяет вовлечь в производство 10-30 от общего количества фосфатного сырья бедных фосфоритов и при этом получить продукт пролонгированного действия, содержащий оптимальное соотношение Р 2 О 5 ВОДОРАСТВ и Р 2 О 5 УСВ. Прочность гранул увеличивается до 12 МПа, что позволяет снизить истираемость и пылимость. Возможность осуществления технологического процесса согласно заявляемому изобретению подтверждена данными расширенных лабораторных испытаний, проведенных на ОАО Гомельский химический завод с использованием реального сырья, применяемого на данном предприятии для получения гранулированных сложных удобрений типа суперфосфата. Практическая реализация изобретения может быть осуществлена на предприятиях по производству минеральных удобрений, в частности на Гомельском химическом заводе. Источники информации 1. Патент РФ 2177464, МПК С 05 В 1/02, 19/02. Способ получения гранулированного суперфосфата. - Заявл. 24.01.2001 Опубл. 27.12.2001 // Бюл.36. 2. Патент РФ 2102361, МПК С 05 В. Способ получения гранулированного суперфосфата. 1998. 3. А.с. СССР 1465436, МПК С 05 В 1/02. Способ получения гранулированного суперфосфата. - Заявл. 26.08.1987 Опубл. 15.03.1989 // Бюл.10 (прототип). Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4