Способ получения водорастворимых бесхлорных сложных удобрений и способ получения суспендированных жидких комплексных удобрений

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВОДОРАСТВОРИМЫХ БЕСХЛОРНЫХ СЛОЖНЫХ УДОБРЕНИЙ И СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СУСПЕНДИРОВАННЫХ ЖИДКИХ КОМПЛЕКСНЫХ УДОБРЕНИЙ(71) Заявитель Учреждение образования Белорусский государственный технологический университет(72) Авторы Дормешкин Олег Борисович Воробьев Николай Иванович Шатило Виктория Ивановна Сагайдак Дмитрий Ильич Матвеенцева Мария Стефановна Островский Леонид Кайтанович(73) Патентообладатель Учреждение образования Белорусский государственный технологический университет(57) 1. Способ получения водорастворимых бесхлорных сложных удобрений путем взаимодействия раствора фосфорнокислого аммония и хлористого калия с последующей кристаллизацией однозамещенных фосфатов калия и аммония, отличающийся тем, что в качестве исходного раствора фосфорнокислого аммония используют фильтрат концентрацией 16-20 мас.в пересчете на 25, полученный путем выщелачивания аммофоса водой при температуре 2060 С, стадию взаимодействия растворов фосфорнокислого аммония и хлористого калия проводят при мольном соотношении К 4 равном (0,75-1),1 кристаллизацию однозамещенных фосфатов калия и аммония осуществляют при температуре 10-20 С, образующийся осадок однозамещенных фосфатов калия и аммония дополнительно промывают раствором фосфорнокислого аммония концентрацией 16-20 мас.в пересчете на 25, который далее возвращают на стадию взаимодействия растворов фосфорнокислого аммония и хлористого калия. 2. Способ получения суспендированных жидких комплексных удобрений, включающий смешивание маточного раствора, образующегося после отделения кристаллов однозамещенных фосфатов калия и аммония при получении удобрения способом по п. 1, с твердым карбамидом, хлористым калием и аммофосом в соотношении, необходимом для получения требуемых марок суспендированных жидких комплексных удобрений, в течение 1030 мин, причем в качестве стабилизатора получаемого суспендированного жидкого комплексного удобрения одновременно с твердыми компонентами вводят шламовый осадок,образующийся в процессе выщелачивания аммофоса. 7282 1 2005.09.30 Изобретение относится к производству минеральных удобрений и может быть использовано для получения водорастворимых бесхлорных сложных удобрений и суспендированных жидких комплексных удобрений. Известен способ получения сложных удобрений путем взаимодействия водных растворов фосфорнокислого аммония и хлористого калия с выделением в твердую фазу изоморфных твердых растворов монофосфатов калия и аммония, введением в маточный раствор безводного сульфата натрия, донасыщения полученной смеси аммиаком и отделением выпавших в осадок диаммофоса и глазерита. Аммиак, оставшийся в растворе, после отделения диаммофоса и глазерита в виде хлористого аммония регенерируют отгонкой известью 1. Недостатком указанного способа является многостадийность и сложность практической его реализации. В частности, регенерация аммиака потребует строительства сложной системы газоочистки, а образующийся в процессе регенерации известью хлорид кальция имеет очень ограниченный спрос в качестве товарного продукта. Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ получения водорастворимых бесхлорных сложных удобрений путем взаимодействия хлористого калия и растворов фосфорнокислого аммония при мольном соотношении 1,0-1,3, при температуре 35-85 С с последующей кристаллизацией однозамещенных фосфатов калия и аммония при температуре от 0 до -5 С и использованием образующегося маточного раствора для приготовления исходного раствора второго цикла 2. Недостатками данного способа являются высокое содержание хлора в продукте (до 2,8 мас. ) не позволяет рассматривать получаемый продукт в качестве бесхлорного удобрения использование исходных реагентов, в частности фосфатов аммония, реактивной квалификации резко увеличивает себестоимость продукта и приведет к экономической нецелесообразности применения получаемого продукта в качестве удобрений для сельского хозяйства предлагаемая технология предусматривает с целью увеличения выхода продукта использование маточного раствора для приготовления исходного раствора второго цикла (и т.д. до 7 циклов), однако, с каждым последующим циклом объем образующегося маточного раствора существенно возрастает, а содержание хлор-иона в нем увеличивается. Кроме того, в предлагаемом способе не предусматривается переработка маточных растворов после семи циклов, т.е. вопрос о полной утилизации отработанных растворов не решается проведение стадии кристаллизации при температурах от 0 до -5 С потребует использования специального холодильного оборудования и хладагентов. При исходном мольном соотношении, как указано в прототипе, равном 1,0-1,3, образующийся целевой продукт содержит от 2,0 до 2,8 мас.хлор-иона. Проведенные авторами данного изобретения исследования по снижению содержания хлор-иона в продукте позволили установить, что проведение взаимодействия при мольном соотношении 4, равном (0,75-1)1 с последующей промывкой образующегося целевого продукта раствором фосфорнокислого аммония концентрацией 16-20 мас.в пересчете на 25,обеспечивает значительное снижение содержания хлора в удобрении до 0,1-0,2 мас. ,что позволит использовать его в качестве водорастворимого бесхлорного удобрения при выращивании хлорофобных сельскохозяйственных культур. Полученный после отделения целевого продукта маточный раствор, как указано в прототипе 2, используется для приготовления исходного раствора второго цикла и т.д. (до 7 циклов). Вопрос о полной утилизации в прототипе не оговорен. Нами предлагается использовать этот маточный раствор для получения суспендированных жидких комплексных удобрений (СЖКУ), что позволит обеспечить полную его утилизацию с получением кондиционного продукта. Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение качества продукта, увеличение степени использования сырья, использование в каче 2 7282 1 2005.09.30 стве сырья технических солей - аммофоса и галургического хлористого калия, утилизация образующихся после отделения целевого продукта маточных растворов, создание безотходной энергосберегающей технологии. Поставленная задача решается путем взаимодействия раствора фосфорнокислого аммония концентрацией 16-20 мас.в пересчете на 25, полученного путем выщелачивания аммофоса водой при температуре 20-60 С и хлористого калия при мольном соотношении 4, равном (0,75-1)1. Кристаллизацию однозамещенных фосфатов калия и аммония осуществляют при температуре 10-20 С, образующийся осадок однозамещенных фосфатов калия и аммония дополнительно промывают раствором фосфорнокислого аммония концентрацией 16-20 мас.в пересчете на 25, который далее возвращают на стадию взаимодействия растворов фосфорнокислого аммония и хлористого калия. Маточный раствор, образующийся после отделения кристаллов однозамещенных фосфатов калия и аммония, смешивают с твердым карбамидом, хлористым калием, аммофосом и шламовым осадком, образующимся в процессе выщелачивания аммофоса в соотношении,необходимом для получения требуемых марок суспендированных жидких комплексных удобрений в течение 10-30 мин. Сущность предлагаемого способа заключается в следующем. Аммофос растворяют в воде при температуре 20-60 С и перемешивании с получением насыщенного раствора фосфорнокислого аммония концентрацией 16-20 мас.в пересчете на 25. Образующуюся суспензию разделяют методом фильтрации или отстаивания. Для интенсификации процесса отстаивания используют комбинацию флокулянтов. Шламовый осадок содержит (в пересчете на сухое) 43-44 мас.25 ОБЩ, 42-43 мас.25 УСВ, 28-30 мас.25 ВОД, 12-13 мас.4. К раствору фосфорнокислого аммония с концентрацией 16-20 мас.в пересчете на 25 добавляют хлористый калий в мольном соотношении 4(0,75-1)1 и нагревают до полного растворения хлорида калия при температуре 60-95 С. Образовавшийся гомогенный раствор охлаждают при интенсивном перемешивании до температуры 10-20 С. Выпавший кристаллический осадок однозамещенных фосфатов калия и аммония отделяют методом фильтрации и промывают на фильтре исходным раствором фосфорнокислого аммония концентрацией 16-20 мас.в пересчете на 25. Продукционный осадок содержит в пересчете на сухое вещество(мас. )- 5-6 25 - 55-57 2 - 16,8-18,0- не более 0,2. Это позволяет использовать его в качестве водорастворимого бесхлорного сложного удобрения. Раствор, полученный после промывки осадка, смешивается с исходным раствором фосфорнокислого аммония и направляется на конверсию. После отделения целевого продукта в маточный раствор, содержащий 3,5-4,5 мас., 3,5-4,5 мас.25, 8,5-9,0 мас.2, вводится суспендирующий агент, каковым является шламовый осадок, образующийся в процессе выщелачивания аммофоса, твердый карбамид, хлористый калий и аммофос в заданном соотношении, необходимом для получения требуемых марок СЖКУ. Суспензия перемешивается в течение 10-30 мин. Повышение концентрации растворов фосфорнокислого аммония свыше 20 мас.в пересчете на 25, как показали исследования, влечет за собой повышение содержания хлор-иона в продукте (до 5-12 мас. ). Увеличение мольного соотношения 4 свыше 11 позволяет повысить в продукте выход по калию свыше 60(по 25 свыше 83 ), но одновременно повышается и содержание в нем хлора (до 8-10 мас. ) за счет перехода избытка хлористого калия в осадок, что влечет за собой увеличение количества растворов для промывки. Эффект снижения содержания хлора в продукте достигается путем промывки осадка на стадии фильтрации исходным раствором фосфорнокислого аммония, который далее возвращается на стадию конверсии, а также снижением мольного соотношения 4. Эффективным способом утилизации маточных растворов, образующихся после отделения кристаллов однозамещенных фосфатов калия и аммония, и шламового осадка, образующегося в процессе выщелачивания аммофоса, является приготовление на их основе 3 7282 1 2005.09.30 СЖКУ путем смешения и дополнительного введения необходимого количества питательных элементов в виде тонкоизмельченных твердых удобрений - карбамида, хлористого калия и аммофоса. Предлагаемый способ предусматривает замену реактивных солей, используемых для приготовления исходных растворов фосфорнокислого аммония, на аммофос проведение процесса кристаллизации при температуре 10-20 С с тем, чтобы использовать в качестве хладагента воду. Предложенное техническое решение поясняется следующим примером. К 283 г аммофоса добавляют 459 г воды и осуществляют выщелачивание при перемешивании в течение 2 ч при температуре 60 С. Полученную суспензию разделяют фильтрованием. В результате образуется 600 г раствора фосфорнокислого аммония, содержащего 20 мас.фосфора в пересчете на 25 и 142 г шламового осадка, содержащего (в пересчете на сухое) 43,92 мас.Р 2 О 5 ОБЩ, 42,43 мас.Р 2 О 5 УВ, 28,34 мас.25 ВОД, 12,97 мас.4. К 600 г полученного раствора фосфорнокислого аммония добавляют 158,1 г твердого галургического хлористого калия (мольное соотношение 411) при 95 С до его полного растворения. Полученный раствор охлаждают при интенсивном перемешивании до 20 С и расфильтровывают. Осадок после фильтрации промывают 235 г раствора фосфорнокислого аммония с содержанием фосфора 16 мас.в пересчете на 25. При этом получено 240 г осадка, содержащего 16,3 мас.влаги, 249,1 г промывного фильтрата и 504 г маточного раствора. Продукционный осадок после сушки содержит 0,15 мас., 55,15 мас.25,5,7 мас.и 17,87 мас.2. Маточный раствор содержит 13,04 мас., 4,15 мас.25, 3,88 мас., 8,71 мас.2. Полученный маточный раствор в количестве 504 г смешивают со шламовым осадком после выщелачивания аммофоса в количестве 142 г, дополнительно вводят 88,8 г (2)2,50,2 г аммофоса, 47,7 г галургического хлористого калия, предварительно измельченных до размера частиц не более 0,5 мм и перемешивают в течение 10-30 мин. с получением СЖКУ марки 999. Положительный эффект предлагаемого изобретения заключается в повышении качества предлагаемого продукта за счет снижения содержания хлора, увеличении степени использования сырья, утилизации образующихся после отделения целевого продукта маточных растворов, организации безотходного технологического процесса с использованием доступного исходного компонента -аммофоса и исключением необходимости использования специальных хладагентов на стадии охлаждения. Возможность осуществления технологического процесса согласно заявляемого изобретения подтверждена данными расширенных лабораторных испытаний, проведенных на кафедре технологии неорганических веществ БГТУ. Практическая реализация изобретения может быть осуществлена на предприятиях по производству минеральных удобрений, в частности, на Гомельском химическом заводе, а также на районных станциях Белсельхозхимии. Источники информации 1. А.с. СССР 92163, НКИ 16,4, заявл. 430619, 1950. 2. А.с. СССР 724488, МПК С 05 1/06, 1980 (прототип). Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.