×
29.03.2019
219.016.f3da

Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФОСФОРНЫХ УДОБРЕНИЙ

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к способу получения фосфорных удобрений, широко используемых в сельском хозяйстве для различных видов почв и культур. Более конкретно способ относится к получению таких удобрений из доступного и дешевого сырья. Способ получения фосфорных удобрений заключается в том, что хлористый калий разлагают экстракционной фосфорной кислотой, взятой в количестве 90-110% от стехиометрии, при температуре 75-90°C, полученную пульпу подвергают термообработке при температуре 320-380°C до получения метафосфата калия, а выделившийся на стадиях разложения и термической обработки хлористый водород улавливают водой с получением 17-20% абгазной кислоты, которую направляют на стадию разложения бедного фосфатного сырья, и разложение ведут при норме кислоты 60-70% (в расчете на CaO) от стехиометрии и температуре 50-90°C, полученную пульпу гранулируют и сушат известными методами. С целью получения фосфорно-калийного удобрения на стадию грануляции добавляют хлористый калий при соотношении PO:KO=1:(1-1,5). Способ позволяет получать фосфорные удобрения с различным содержанием в них PO и разным соотношением водорастворимых и усвояемых форм с использованием дешевых видов сырья и устраняет недостатки известных процессов разложения бедного фосфатного сырья соляной кислотой. 1 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к способу получения фосфорных удобрений, широко используемых в сельском хозяйстве для различных видов почв и культур.

Более конкретно способ относится к получению таких удобрений из доступного и дешевого сырья. Достаточно дешевым сырьем является хлористый калий (KCl), в связи с чем было разработано немало процессов получения из него фосфорно-калийных соединений.

Часто для разложения KCl использовали термическую фосфорную кислоту (А.X.Бронников, С.М.Имсаницкая, Ж.П.Х. №8, 1960, с.1733; С.И.Вольфкович, М.В.Лыков и др. Ж.П.Х. №9, 1965 г.). Однако в настоящее время такой путь переработки KCl является невозможным, т.к. термическая фосфорная кислота является очень дорогим продуктом и на территории РФ не производится.

Были разработаны и способы разложения KCl экстракционной фосфорной кислотой, например в две стадии, на первой из которых KCl частично реагирует с фосфорной кислотой при температуре 200-250°C, а затем полученную массу обрабатывают при температуре 750°C (патент Великобритании №1065778, 1967 г., C01B).

Подобные способы были описаны и в более поздних работах, но в них на стадии получения метафосфата калия используются очень высокие температуры (от 700°C и выше) и, что самое главное, не решены вопросы утилизации хлора. В связи с этим они не были реализованы в промышленном масштабе.

С другой стороны достаточно важным вопросом для современной промышленности является переработка бедного фосфатного сырья на фосфорные удобрения кислотным разложением с использованием соляной кислоты. Так, например известен способ получения сложных удобрений из фосфатных руд. По этому способу разложение фосфатной руды (20-30% P2O5) ведут 20-25%-ной соляной кислотой при Т:Ж пульпы, равном 1:1-1:2, и температуре 25°C. После фильтрации полученную фосфорную кислоту очищают от примесей экстракцией органическими растворителями, а затем перерабатывают на удобрение («Indian G/Technology», 1973, т.11, №9, 394-396.). Однако такой способ сложен из-за необходимости использования значительных количеств органических экстрагентов и имеет низкую селективность извлечения фосфора из-за соэкстракции железа с фосфорной кислотой, в результате чего снижается качество удобрения.

Известен также способ получения сложных удобрений, описанный в авторском свидетельстве №842083, кл. C05B 11/12, 1981 г., в котором разложение бедного фосфатного сырья ведут разбавленной соляной кислотой с концентрацией 1-4% при отношении Т:Ж в пульпе, равном 1:8-1:20, и температуре 4-60°C.

Однако, хотя этот способ и дает некоторое улучшение качества продукта, но из-за образования разбавленных растворов и пульп потребует больших затрат энергии на сушку продукта.

Другие известные способы получения удобрений из бедного фосфатного сырья разложением его соляной кислотой также предусматривают использование для этого разбавленной соляной кислоты, и следовательно, практически неприменимы для использования их в промышленности, например (авторское свидетельство ссср №994457, кл. C05B 11/12, 1983 г.).

Нами была поставлена задача разработки способа комплексного получения фосфорных удобрений при различных содержаниях в них P2O5 и разным соотношением водорастворимых и усвояемых форм с использованием достаточно дешевых видов сырья. При этом разработанный способ практически устраняет недостатки известных процессов, связанных с хлористым водородом (соляной кислотой).

Поставленная задача решена в способе получения фосфорных удобрений, в котором хлористый калий разлагают экстракционной фосфорной кислотой, взятой в количестве 90-110% от стехиометрии, при температуре 75-90°C, полученную пульпу подвергают термообработке при температуре 320-380°C до получения метафосфата калия, а выделившийся на стадиях разложения и термической обработки хлористый водород улавливают водой с получением 17-20% абгазной соляной кислоты, которую направляют на стадию разложения бедного фосфатного сырья и разложение ведут при норме кислоты 60-70% в расчете на CaO от стехиометрии и температуре 50-90°C, полученную пульпу гранулируют и сушат известными методами. С целью получения фосфорно-калийного удобрения на стадию грануляции добавляют хлористый калий при соотношении Р2O52O=1:(1-2).

Сущность способа заключается в следующем. Сначала хлористый калий разлагают экстракционной фосфорной кислотой при таких условиях, чтобы получить фосфорнокалийное удобрение с минимальным содержанием хлора или без него.

Для этого кислоту на разложение подают в количестве 90-110% от стехиометрии и процесс ведут при 75-90°C.

Норма кислоты берется в зависимости от качества применяемой фосфорной кислоты. Как известно, получаемая фосфорная кислота может содержать различное количество примесей, которые связываются с KCl, что соответственно влияет на выход монокалийфосфата. Поэтому нами определен наиболее целесообразный предел 90-110% от стехиометрии. Влияние температуры процесса аналогично. Снижение ее ниже 75°C приведет либо к снижению выхода монокалийфосфата, либо к увеличению продолжительности процесса. Повышение температуры выше 90°C экономически необоснованно. Далее полученную пульпу монокалийфосфата подвергают термической обработке при Т=320-360°С. При этом протекает процесс дегидратации монокалийфосфата по следующей реакции:

Так как монокалийфосфат, полученный из ЭФК (различного качества), имеет определенное количество примесей, очень важно выдерживать определенный температурный режим (не выше 380°C), т.к. при более высокой температуре происходит подплавление примесных солей, что в последующем ухудшает условия гранулирования продукта. Нижний предел температуры 320°C процесса обусловлен скоростью процесса дегидратации.

Таким образом, на этой стадии мы получаем метафосфат калия. В зависимости от того в какой аппаратуре ведется процесс, его получают в виде порошка (распылительная сушилка), а затем при необходимости гранулируют известными способами. При использовании сушилок кипящего слоя (кс) продукт сразу получают в виде гранул.

На этой стадии выделяется основное количество хлористого водорода (HCl), который улавливается водой с получением 17-20% соляной (так называемой абгазной) кислоты.

Далее проводится как бы вторая стадия единого комплексного процесса.

В состав фосфорных руд входят минералы-примеси (гидратированный силикат, содержатся оксиды Na, K, Mg, Ca, Fe, Al, кальций CaCO3, лимонит и др.). Ввиду сокращения и дороговизны апатитовых руд и больших запасов на территории России бедного фосфатного сырья актуальна и его переработка. В силу состава так называемого бедного фосфатного сырья актуальным становится вскрытие его соляной кислотой из-за ее высокой активности

Соляную кислоту (абгазную) направляют в реактор на разложение бедного фосфатного сырья. При разложении фосфатного сырья НСl образуется Ca(H2PO4)2 и

Н3PO4, которая далее разлагает фосфат и примеси в сырье, переводит их в растворимое состояние, в том числе кальций в виде CaCl2.

Нами определена наиболее целесообразная норма кислоты, а именно 60-70% (в расчете на СаО) от стехиометрии. При увеличении нормы кислоты, при разложении сырья снижается количество образующейся фосфорной кислоты и, соответственно, перевод примесей в растворимое состояние не происходит, а уменьшение нормы приводит к снижению степени разложения сырья.

Наиболее целесообразна температура разложения, установленная нами - 50-90°C, т.к. при меньшей температуре процесс разложения сырья затормаживается, а температура 90°C - экономически не выгодна.

Способ проиллюстрирован следующими примерами.

Пример 1. В реактор разложения загружают 100 кг полугидратной экстракционной фосфорной кислоты с концентрацией 37% P2О5 и содержанием 1,57% SO3; 0,36% F2О3; 1,4% F и 50 кг хлорида калия с концентрацией 60,4% К2О (норма кислоты 90%). Разложение ведут при 75°C в течение 1 часа. Полученную пульпу подвергают сушке и одновременной дегидратации при температуре 320°C в печи КС. В результате получают 70 кг гранулированного фосфорно-калийного удобрения состава (метафосфат калия): 53,6% P2O5 общ, 20,2% Р2O5 вод, 36,1% К2Oобщ, 20,9% К2Oвод, 0,54% Cl. При этом образуется 23 кг газообразного HCl, который улавливают водой с получением 18% абгазной соляной кислоты.

Полученную кислоту подают на разложение 50 кг фосфоритной муки Верхне-Камского месторождения (21,7% P2O5, 36% CaO, 1,8% MgO, 4.8% F2O3, 3,5% Al2O3 и др.). Норма кислоты 60% на CaO. Разложение ведут при 60°C в течение 1 часа. При этом получают 176 кг пульпы, которую гранулируют с добавлением ретура в барабанном грануляторе. Полученные гранулы высушивают при температуре продукта 95°C. При этом получается 120 кг фосфорно-кальциевого удобрения состава: 17,0% P2O5 усв., 7,5% Р2O5 вод, 25,8% CaO.

Пример 2. В реактор разложения загружают 115 кг ЭФК с содержанием 36,5% Р2O5, 1,67% SO3; 0,46% F2O3; 1,6% F и 50 кг хлорида калия при температуре 85°C (норма кислоты 110%). Разложение ведут при 85°C в течение часа. Полученную пульпу подвергают сушке и одновременной дегидратации при температуре 360°C в распылительной сушилке. В результате образуется 75 кг порошкообразного фосфорно-калийного удобрения состава (метафосфат калия): 54,2% P2O5 общ, 23,6%

Р2О5 вод, 35,3% К2Ообщ, 21,6% К2Oвод, 0,63% Cl. При этом образуется 23,5 кг газообразного HCl, который улавливается водой с получением 130 кг абгазной соляной кислоты с концентрацией 17,0% HCl.

Полученную кислоту подают на разложение 50 кг фосфоритной муки Егорьевского месторождения (19,7% P2O5, 33,2% CaO, 6,5% F2O3, 4,5% Аl2О3 и др.). Норма кислоты 70% на CaO. Разложение ведут при 70°C в течение 1 часа. Полученную пульпу гранулируют в барабанном грануляторе с добавлением ретура и сушат при температуре продукта 95-100°C. Получают 125 кг фосфорно-кальциевого удобрения состава: 16,4% P2O5 усв., 9,4% Р2O5 вод, 24,5% CaO.

Пример 3. В реактор разложения загружают 75 кг упаренной экстракционной фосфорной кислоты с содержанием 52,0% Р2O5, 2,1% SO3, 0,5% F, 0,3% CaO, 1,85% R2O3 и 50 кг хлорида калия с концентрацией 60,4% K2O. Норма кислоты 100%. Реакцию ведут при температуре 90°C в течение 1 часа. Полученную пульпу подвергают сушке с одновременной дегидратацей при температуре 380°C в печи КС. В результате получают 72 кг гранулированного фосфорно-калийного бесхлорного удобрения состава (метафосфат калия): 52,7% Р2О5 общ, 22,3% Р2O5 вод, 41,9% K2Oобщ, 21,2% K2Oвод, 0,3% Cl. При этом образуется 23,5 кг газообразного HCl, который улавливается водой с получением 117,5 кг абгазной соляной кислоты с концентрацией 20% HCl.

Полученную абгазную кислоту подают на разложение 50 кг фосмуки Егорьевского месторождения (19,7% P2O5, 33,2% CaO, 6,5% F2O3, 4,5% Al2O3 и др.). Норма кислоты составляет 65% на CaO. Разложение ведут при температуре реакции 90°C в течение 60 мин. В полученную пульпу (165 кг) добавляют 32 кг хлорида калия до соотношения P2O5:K2O=1:1 и ретур. Смесь гранулируют в двухвальном смесителе и сушат в сушильном барабане при температуре продукта 100°C. При этом получают 150 кг фосфорно-калийно-кальциевого удобрения состава: 13,2% P2O5 усв., 13,2% K2Oусв., 21,8% CaO. Водорастворимая форма питательных компонентов удобрения составляет 65% от усвояемой формы.

Пример 4. Процесс ведут, как описано в примере 3, но на стадии гранулирования добавляют 50 кг KCl до получения соотношения P2O5:K2O=1:1,5. При этом получается 168 кг продукта состава: 11,8% P2O5, 17,8% K2O, 19,5% CaO.

Предложенный способ является комплексным, позволяющим в одном производственном цикле получить сразу два вида удобрений, применяемых для разных целей.

Бесхлорное удобрение (метафосфат калия) дает очень хорошие агрохимические результаты при внесении под такие культуры как картофель и другие овощи.

Что же касается второго удобрения, содержащего хлор, то в свете последних мировых тенденций такие удобрения получают большую значимость. Положительно влияние хлора доказано агрохимически для таких культур как гречиха, спаржа, горох, томаты и др. Наличие хлора в растениях способствует более раннему созреванию растений. Так как хлор довольно сильно вымывается из почвы, то внесение удобрений, содержащих его, становится необходимым особенно осенью.

Таким образом использование разработанного способа позволяет получить два удобрения при использовании достаточно дешевого сырья. При этом процесс экологически чист, так как практически нет выделений хлора в окружающую среду.

Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-6 of 6 items.
01.03.2019
№219.016.cb8c

Способ получения гранулированного сложного удобрения

Изобретение относится к способу получения сложного гранулированного удобрения, а именно NP-удобрения типа суперфосфатов. Способ получения гранулированного сложного удобрения включает разложение апатита серной кислотой с получением фосфатной пульпы, которую делят на две части. Из одной части...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002314278
Дата охранного документа: 10.01.2008
29.03.2019
№219.016.f37e

Способ очистки экстракционной фосфорной кислоты

Изобретение относится к способу очистки экстракционной фосфорной кислоты (ЭФК) от примесей. Способ очистки экстракционной фосфорной кислоты, включает ступенчатую экстракцию фосфорной кислоты трибутилфосфатом, водную реэкстракцию фосфорной кислоты из органической фазы, которые осуществляют в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002301198
Дата охранного документа: 20.06.2007
29.03.2019
№219.016.f3fd

Трубчатый реактор для получения пульпы фосфатов аммония

Изобретение относится к реакторам, в которых происходит смешение и взаимодействие реагентов с образованием полупродукта для получения минеральных удобрений. Трубчатый реактор для получения пульпы фосфатов аммония, включающий корпус с коаксиально расположенным в нем устройством, подводящим...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002360729
Дата охранного документа: 10.07.2009
09.05.2019
№219.017.4e33

Реактор для получения экстракционной фосфорной кислоты

Изобретение может быть использовано для производства экстракционной фосфорной кислоты из различных видов природного фосфатного сырья. Природный фосфат, серную кислоту и рециркулируемый раствор фосфорной кислоты подают в реактор через патрубки 15 и 16. Перемешивающие устройства 3 обеспечивают...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002322287
Дата охранного документа: 20.04.2008
29.05.2019
№219.017.66bf

Способ восстановления органического экстрагента

Способ относится к восстановлению органического экстрагента в производстве очищенной фосфорной кислоты из экстракционной фосфорной кислоты (ЭФК) путем обработки ее органическим растворителем, преимущественно не смешивающимся с кислотой, например трибутилфосфатом (ТБФ). Способ восстановления...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002337060
Дата охранного документа: 27.10.2008
29.05.2019
№219.017.673b

Экстракционная колонна

Изобретение служит для взаимодействия несмешивающихся жидкостей разной плотности в процессах жидкостной экстракции. Экстракционная колонна включает насадочную часть (1), верхнюю отстойную камеру (2) со сливным карманом (6), нижнюю отстойную камеру (3), впускные трубопроводы для ввода тяжелой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002322281
Дата охранного документа: 20.04.2008
Showing 1-10 of 19 items.
10.01.2013
№216.012.1878

Способ снижения слеживаемости удобрений на основе фосфатов аммония

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Предлагается способ снижения слеживаемости удобрений на основе фосфатов аммония, полученных нейтрализацией экстракционной фосфорной кислоты аммиаком с гранулированием готового продукта при введении в процесс магнийсодержащей добавки, причем...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002471756
Дата охранного документа: 10.01.2013
27.05.2013
№216.012.443f

Способ получения сульфат-нитрата аммония

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Способ получения сульфат-нитрата аммония включает приготовление водной пульпы, содержащей сульфат аммония и нитрат аммония, ее последующие гранулирование и сушку в барабанном грануляторе-сушилке, причем водную пульпу получают в скоростном...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002483048
Дата охранного документа: 27.05.2013
27.04.2014
№216.012.bdb6

Способ получения фосфорно-калийного гранулированного удобрения

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Способ получения фосфорно-калийного гранулированного удобрения включает смешение фосфорно-кальциевого компонента и хлористого калия, гранулирование смеси и сушку готового продукта, причем в качестве фосфорно-кальциевого компонента берут пульпу с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002514306
Дата охранного документа: 27.04.2014
10.09.2014
№216.012.f214

Способ получения сложного удобрения

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Способ получения сложного удобрения включает смешение фосфорной кислоты с карбамидом, нейтрализацию фосфатно-карбамидного раствора аммиаком с получением пульпы и последующую грануляцию и сушку готового продукта при температуре не выше 85°C, причем...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002527794
Дата охранного документа: 10.09.2014
20.11.2014
№216.013.05fa

Комплексное минеральное удобрение для льна и способ его получения

Группа изобретений относится к сельскому хозяйству. Комплексное минеральное удобрение для льна включает азотсодержащую, фосфорную, калийную составляющие, а также микродобавки. Соотношение N:P:K в нем равно 1:(1,25-1,5):(2,0-2,5). В качестве микродобавок берут бор и цинк или бор и магний в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002532931
Дата охранного документа: 20.11.2014
20.02.2015
№216.013.27c8

Способ получения комплексного удобрения

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Способ получения комплексного удобрения включает нейтрализацию фосфорной и азотной кислоты аммиаком с последующим смешением с хлористым калием, доаммонизацией и гранулированием в грануляторе-аммонизаторе и сушкой готового продукта, причем...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002541641
Дата охранного документа: 20.02.2015
27.03.2015
№216.013.3614

Способ регулирования процесса гранулирования фосфорсодержащих удобрений

Изобретение относится к производству гранулированных фосфорсодержащих удобрений, таких, например, как суперфосфат, фосфаты аммония и др. Способ включает стадию разделения гранулированной шихты на мелкую, товарную и крупную фракции с измельчением крупной фракции и возвратом мелкой фракции,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002545328
Дата охранного документа: 27.03.2015
27.05.2015
№216.013.4e37

Способ получения комплексного удобрения

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Способ получения комплексного удобрения включает нейтрализацию смеси, содержащей PO и CaSO, гранулирование и сушку готового продукта, причем соотношение PO и CaSO в пересчете на СаО берут равным 1:(0,25-0,65) соответственно, смесь подают на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002551541
Дата охранного документа: 27.05.2015
27.05.2015
№216.013.4e3d

Способ регулирования процесса гранулирования фосфорсодержащих удобрений

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Способ регулирования процесса гранулирования фосфорсодержащих удобрений включает стадию разделения гранулированной шихты на грохотах на мелкую, товарную и крупную фракции с измельчением крупной фракции и возвратом мелкой фракции и измельченной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002551547
Дата охранного документа: 27.05.2015
27.08.2015
№216.013.74ad

Способ получения серосодержащего сложного удобрения

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Способ получения серосодержащего сложного удобрения включает нейтрализацию фосфорной кислоты аммиаком с получением пульпы, смешение жидкой серы с полученной пульпой, перемешивание смеси и последующее гранулирование, причем жидкую серу в пульпу вводят...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002561444
Дата охранного документа: 27.08.2015
+ добавить свой РИД