Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГРАНУЛИРОВАННОГО АЗОТНО-СУЛЬФАТНОГО УДОБРЕНИЯ

Изобретение относится к способу получения серусодержащего азотного гранулированного минерального удобрения на основе нитрата и сульфата аммония. Для производства двойного удобрения типа NS с условным названием «азосульфат аммония».

Основная проблема, решаемая настоящим изобретением - создание технологии, позволяющей получить гранулированное NS удобрение с содержанием серы не менее 6%, прочностью не менее 20 Н/на гранулу, сниженной слеживаемостью и обеспечением повышенной устойчивости гранул к термическим циклам нагрев - охлаждение - 20↔60°С не менее 10 циклов с уменьшением статической прочности в два раза от первоначальной. При этом необходимо уменьшить количество введенной воды в смесь солей, которая уменьшает прочность гранул и увеличивает их слеживаемость.

Известен способ [RU 2227792, 27.04.2004], по которому для получения NS удобрения приготовляют водную пульпу с влажностью 7-15 мас.% и температурой 80-100°С, предпочтительно 91-100°С, содержа щей аммиачную селитру (ам. селитру) и сульфат аммония с введением реагента, регулирующего рН пульпы, с последующим гранулированием в барабанном грануляторе - сушилке.

Недостаток известного способа состоит в несоответствии гранулометрического состава получаемого удобрения современным требованием, невысокой статической прочности и устойчивости гранул к термическим циклам нагрев ↔ охлаждение - 20↔60°С, а также сегрегации компонентов в теле гранулы, заключающейся в выходе сульфата аммония на поверхность гранулы, вызывающей пылеобразование.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков и достигаемому результату к настоящему изобретению является способ [RU 2344112, 20.01.2009] получения азотосульфатного удобрения путем приготовления водной пульпы влажностью 7-15 мас.% смешением раствора нитрата аммония с сульфатом аммония в массовом соотношении NH₄NO₃:(NH₄)2SO₄, равном (2-7):1, и ее упаривания при конечной температуре 142-155°С, а в качестве реагента, регулирующего рН пульпы, применяется фосфатная добавка - продукт азотно-кислотного разложения апатита в количестве 5-20 кг Р₂O₅ на 1 т. удобрения с дальнейшим гранулированием водной пульпы в барабанном грануляторе - сушилке.

Недостатком данного способа является: сниженные прочности и устойчивости к термическим циклам нагрев - охлаждение, повышение гигроскопичности и слеживаемости гранул NS - удобрения по сравнению с аммиачной селитрой, а также сегрегации компонентов в теле гранулы, заключающейся в выходе сульфата аммония на поверхность гранулы, вызывающем пылеобразование.

Техническим результатом настоящего изобретения является повышение статистической прочности (снижение слеживаемости), обеспечение повышенной устойчивости гранул к термическим циклам нагрев - охлаждение, улучшение внешних качеств гранул (отсутствие сегрегации компонентов на поверхность гранул - снижение пылеобразования).

Технический результат достигается тем, что в концентрированный 90-99.5% водный раствор ам. селитры перед стадией гранулирования вводится кристаллический размолотый, проходящий через отверстие 0.03 мм, сульфат аммония в массовом соотношении NH₄NO₃:(NH₄)₂SO₄, равном (2÷7):1. Смешение двух солей проводится при температуре 120-210°С в течение не менее 10 мин, что обеспечивает максимальное растворение сульфата аммония в плаве без угрозы разложение аммиачной селитры. В полученную смесь солей вводят добавки, по крайне мере одно из перечисленных веществ: фосфат аммония, фосфорную кислоту, борсодержащую руду, борную кислоту, буру, каустический магнезит, оксид железа (III), азотно-кислотную вытяжку из оксида железа (III) и каустического магнезита или борсодержащей руды, в количестве 0.5-2.0 мас.% от ам. селитры, которые обеспечивают в дальнейшем замедление скорости зарождения и еще более роста центров модификационных превращений аммиачной селитры, особенно наиболее сильно влияющих на статическую прочность при термических циклах нагрев ↔ охлаждение - 20↔60°С. Таким образом, обеспечивается измельчение кристаллической структуры гранулы, высокая прочность кристаллического каркаса гранулы, устойчивость к термическим циклам нагрев ↔ охлаждение, уменьшение слеживаемости и скорости падения других показателей качества гранул при их хранении. Затем полученную суспензию гранулируют методом окатывания или в барабанном грануляторе, или путем кристаллизации капель расплава в башне. При гранулировании в башне необходимо использовать центробежный или форсуночный грануляторы.

Примеры, подтверждающие предлагаемый способ:

Пример 1. В аппарат, пригодный для выпаривания водного раствора аммиачной селитры, вводят 90 мас.% водный раствор при температуре 120°С, и одновременно нейтрализуют полученный раствор аммиаком при непрерывном перемешивании; затем выпаривают (и досушивают) раствор аммиачной селитры до состояния плава; далее перед стадией гранулирования плав смешивают с размолотым сульфатом аммония, проходящим через отверстие 0.03 мм, в количестве 16.0 мас.% по отношению к аммиачной селитре, полученную суспензию тщательно перемешивают при температуре от 120 до 210°С в течение 10 мин. В полученную суспензию добавляют микродобавку состоящую из борсодержащей руды в количестве 0.3% мас. по отношению к аммиачной селитре. При непрерывном перемешивании расплав диспергируют из плавильника в восходящий со скоростью 0.5 м/с при температуре 25°С поток воздуха в стеклянной колонне диаметром 100 мм, состоящей из 6 царг длиной 1 м и имеющей в нижней части вращающуюся отбортованную тарелку с уложенной на ней стекловатой, залитой легкоиспаряющейся жидкостью, температура кипения, которой ниже температуры Лейденфроста на поверхности гранул. Полученную смесь полидисперсных гранул охлаждали на вращающейся тарелке или в псевдоожиженном слое атмосферным воздухом до 50°С, кондиционировали различными видами кондиционирующих добавок. Далее полученные гранулы азосульфатного удобрения подвергают испытаниям по методикам [Производство аммиачной селитры в агрегатах большой единичной мощности. Под ред. В.М.Олевского, 2-е издание, М.: Химия, 1990. - 288 стр; Таран А.Л. Теория и практика процессов гранулирования расплавов и порошков // Дисс. д-ра техн. Наук. М.: МИТХТ, 2001], результаты приведены в табл. №1.

Пример 2. Осуществление способа согласно примеру 1. Отличия в том, что количество вводимой добавки в виде борсодержащей руды 0.5 мас.% по отношению к ам. селитре.

Пример 3. Осуществление способа согласно примеру 1. Отличия в том, что количество вводимой добавки в виде борсодержащей руды 1.0 мас.% по отношению к ам. селитре.

Пример 4. Осуществление способа согласно примеру 1. Отличия в том, что количество вводимой добавки в виде борсодержащей руды 2.0 мас.% по отношению к ам. селитре.

Пример 5. Осуществление способа согласно примеру 1. Отличия в том, что количество вводимой добавки в виде борсодержащей руды 2.2 мас.% по отношению к ам. селитре.

Пример 6. Осуществление способа согласно примеру 1. Отличия в том, что микродобавку в виде монофосфата аммония вводят в количестве 0.3 мас.% от ам. селитры в момент смешения плава ам. селитры с размолотым сульфатом аммония.

Пример 7. Осуществление способа согласно примеру 1, с изменениями, зафиксированными в примере 6. Отличия в том, что монофосфат аммония вводят в количестве 0.5 мас.% от ам. селитры.

Пример 8. Осуществление способа согласно примеру 1, с изменениями, зафиксированными в примере 6. Отличия в том, что монофосфат аммония вводят в количестве 1.0 мас.% от ам. селитры.

Пример 9. Осуществление способа согласно примеру 1, с изменениями, зафиксированными в примере 6. Отличия в том, что монофосфат аммония вводят в количестве 2.0 мас.% от ам. селитры.

Пример 10. Осуществление способа согласно примеру 1, с изменениями, зафиксированными в примере 6. Отличия в том, что монофосфат аммония вводят в количестве 2.2 мас.% от ам. селитры.

Пример 11. Осуществление способа согласно примеру 1, с изменениями, зафиксированными в примере 6. Отличия в том, что микродобавку в виде борной кислоты вводят в количестве 0.3 мас.% от ам. селитры в момент смешения плава ам. селитры с размолотым сульфатом аммония.

Пример 12. Осуществление способа согласно примеру 1, с изменениями, зафиксированными в примере 6. Отличия в том, что микродобавку в виде борной кислоты вводят в количестве 0.5 мас.% от ам. селитры в момент смешения плава ам. селитры с размолотым сульфатом аммония.

Пример 13. Осуществление способа согласно примеру 1, с изменениями, зафиксированными в примере 6. Отличия в том, что микродобавку в виде борной кислоты вводят в количестве 1.0 мас.% от ам. селитры в момент смешения плава ам. селитры с размолотым сульфатом аммония.

Пример 14. Осуществление способа согласно примеру 1, с изменениями, зафиксированными в примере 6. Отличия в том, что микродобавку в виде борной кислоты вводят в количестве 2.0 мас.% от ам. селитры в момент смешения плава ам. селитры с размолотым сульфатом аммония.

Пример 15. Осуществление способа согласно примеру 1, с изменениями, зафиксированными в примере 6. Отличия в том, что микродобавку в виде борной кислоты вводят в количестве 2.2 мас.% от ам. селитры в момент смешения плава ам. селитры с размолотым сульфатом аммония.

Пример 16. Осуществление способа согласно примеру 1, с изменениями, зафиксированными в примере 6. Отличия в том, что микродобавку в виде буры вводят в количестве 0.3 мас.% от ам. селитры в момент смешения плава ам. селитры с размолотым сульфатом аммония.

Пример 17. Осуществление способа согласно примеру 1, с изменениями, зафиксированными в примере 6. Отличия в том, что микродобавку в виде буры вводят в количестве 0.5 мас.% от ам. селитры в момент смешения плава ам. селитры с размолотым сульфатом аммония.

Пример 18. Осуществление способа согласно примеру 1, с изменениями, зафиксированными в примере 6. Отличия в том, что микродобавку в виде буры вводят в количестве 1.0 мас.% от ам. селитры в момент смешения плава ам. селитры с размолотым сульфатом аммония.

Пример 19. Осуществление способа согласно примеру 1, с изменениями, зафиксированными в примере 6. Отличия в том, что микродобавку в виде буры вводят в количестве 2.0 мас.% от ам. селитры в момент смешения плава ам. селитры с размолотым сульфатом аммония.

Пример 20. Осуществление способа согласно примеру 1, с изменениями, зафиксированными в примере 6. Отличия в том, что микродобавку в виде буры вводят в количестве 2.2 мас.% от ам. селитры в момент смешения плава ам. селитры с размолотым сульфатом аммония.

Пример 21. Осуществление способа согласно примеру 1. Отличия в том, что микродобавку в виде каустического магнезита (или азотно-кислотной вытяжки каустического магнезита, результаты идентичны) вводят в количестве 0.3 мас.% от ам. селитры в момент смешения плава ам. селитры с размолотым сульфатом аммония.

Пример 22. Осуществление способа согласно примеру 1. Отличия в том, что микродобавку в виде каустического магнезита (или азотно-кислотной вытяжки каустического магнезита, результаты идентичны) вводят в количестве 0.5 мас.% от ам. селитры в момент смешения плава ам. селитры с размолотым сульфатом аммония.

Пример 23. Осуществление способа согласно примеру 1. Отличия в том, что микродобавку в виде каустического магнезита (или азотно-кислотной вытяжки каустического магнезита, результаты идентичны) вводят в количестве 1.0 мас.% от ам. селитры в момент смешения плава ам. селитры с размолотым сульфатом аммония.

Пример 24. Осуществление способа согласно примеру 1. Отличия в том, что микродобавку в виде каустического магнезита (или азотно-кислотной вытяжки каустического магнезита, результаты идентичны) вводят в количестве 2.0 мас.% от ам. селитры в момент смешения плава ам. селитры с размолотым сульфатом аммония.

Пример 25. Осуществление способа согласно примеру 1. Отличия в том, что микродобавку в виде каустического магнезита (или азотно-кислотной вытяжки каустического магнезита, результаты идентичны) вводят в количестве 2.2 мас.% от ам. селитры в момент смешения плава ам. селитры с размолотым сульфатом аммония.

Пример 26. Осуществление способа согласно примеру 1. Отличия в том, что микродобавку в виде порошка оксида железа (III) (или азотно-кислотной вытяжки порошка оксида железа, результаты идентичны) вводят в количестве 0.3 мас.% от ам. селитры в момент смешения плава ам. селитры с размолотым сульфатом аммония.

Пример 27. Осуществление способа согласно примеру 1. Отличия в том, что микродобавку в виде порошка оксида железа (III) (или азотно-кислотной вытяжки порошка оксида железа, результаты идентичны) вводят в количестве 0.5 мас.% от ам. селитры в момент смешения плава ам. селитры с размолотым сульфатом аммония.

Пример 28. Осуществление способа согласно примеру 1. Отличия в том, что микродобавку в виде порошка оксида железа (III) (или азотно-кислотной вытяжки порошка оксида железа, результаты идентичны) вводят в количестве 1.0 мас.% от ам. селитры в момент смешения плава ам. селитры с размолотым сульфатом аммония.

Пример 29. Осуществление способа согласно примеру 1. Отличия в том, что микродобавку в виде порошка оксида железа (III) (или азотно-кислотной вытяжки порошка оксида железа, результаты идентичны) вводят в количестве 2.0 мас.% от ам. селитры в момент смешения плава ам. селитры с размолотым сульфатом аммония.

Пример 30. Осуществление способа согласно примеру 1. Отличия в том, что микродобавку в виде порошка оксида железа (III) (или азотно-кислотной вытяжки порошка оксида железа, результаты идентичны) вводят в количестве 2,2 мас.% от ам. селитры в момент смешения плава ам. селитры с размолотым сульфатом аммония.

Пример 31. Осуществление способа согласно примеру 1, с изменениями, зафиксированными в примере 6. Отличия в том, что в виде микродобавки вводят комбинацию фосфат аммония и борной кислоты в соотношении 2:1 в суммарном количестве 0.3 мас.% от ам. селитры.

Пример 32. Осуществление способа согласно примеру 1, с изменениями, зафиксированными в примере 6. Отличия в том, что в виде микродобавки вводят комбинацию фосфат аммония и борной кислоты в соотношении 2:1 в суммарном количестве 0.5 мас.% от ам. селитры.

Пример 33. Осуществление способа согласно примеру 1, с изменениями, зафиксированными в примере 6. Отличия в том, что в виде микродобавки вводят комбинацию фосфат аммония и борной кислоты в соотношении 2:1 в суммарном количестве 1.0 мас.% от ам. селитры.

Пример 34. Осуществление способа согласно примеру 1, с изменениями, зафиксированными в примере 6. Отличия в том, что в виде микродобавки вводят комбинацию фосфат аммония и борной кислоты в соотношении 2:1 в суммарном количестве 2.0 мас.% от ам. селитры.

Пример 35. Осуществление способа согласно примеру 1, с изменениями, зафиксированными в примере 6. Отличия в том, что в виде микродобавки вводят комбинацию фосфат аммония и борной кислоты в соотношении 2:1 в суммарном количестве 2.2 мас.% от ам. селитры.

Пример 36. Осуществление способа согласно примеру 1. Отличия в том, что в виде микродобавки вводят смесь из каустического магнезита и порошка оксида железа (III) в соотношении 10:1, в суммарном количестве 0.3 мас.% от ам. селитры.

Пример 37. Осуществление способа согласно примеру 1. Отличия в том, что в виде микродобавки вводят смесь из каустического магнезита и порошка оксида железа (III) в соотношении 10:1, в суммарном количестве 0.5 мас.% от ам. селитры.

Пример 38. Осуществление способа согласно примеру 1. Отличия в том, что в виде микродобавки вводят смесь из каустического магнезита и порошка оксида железа (III) в соотношении 10:1, в суммарном количестве 1.0 мас.% от ам. селитры.

Пример 39. Осуществление способа согласно примеру 1. Отличия в том, что в виде микродобавки вводят смесь из каустического магнезита и порошка оксида железа (III) в соотношении 10:1, в суммарном количестве 2.0 мас.% от ам. селитры.

Пример 40. Осуществление способа согласно примеру 1. Отличия в том, что в виде микродобавки вводят смесь из каустического магнезита и порошка оксида железа (III) в соотношении 10:1, в суммарном количестве 2.2 мас.% от ам. селитры.