Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЛОЖНОГО УДОБРЕНИЯ ДЛЯ САХАРНОЙ СВЕКЛЫ

Изобретение относится к технологии получения сложного азотнофосфорнокалийного удобрения для сахарной свеклы и может быть использовано в сельском хозяйстве.

Известен способ получения сложных удобрений [патент РФ 2230051, кл. C05G 1/06, С05В 7/00, С05В 11/04, опубл. 06.10.2004], включающий нейтрализацию аммиаком смеси серной и фосфорной кислот с получением фосфатной пульпы с мольным отношением NH₃:H₃PO₄, равным 1,0-1,5; введение калийсодержащего компонента, гранулирование и сушку, при этом используют неупаренную фосфорную кислоту, серную кислоту вводят в количестве 0,2-0,5 т на 1 т Р₂О₅. В качестве калийсодержащего компонента используют хлористый калий или сульфат калия. Способ позволяет получать NPK - удобрения следующего состава: 8-10% N, 24-26% P₂O₅, 24-25% K₂O.

Недостатком является невысокая эффективность удобрения для сахарной свеклы из-за отсутствия в составе соединений натрия, а также относительно низкое содержание азота.

Известно гранулированное удобрение для сахарной свеклы [А.с. СССР 889649, кл. C05D 1/02, опубл. 15.12.1981], которое состоит из хлористого калия, хлористого натрия и добавки, при этом в качестве добавки содержит суперфосфат, мочевино-формальдегидную смолу и доломитизированный глинистый шлам при следующем соотношении компонентов (вес. % на сухое вещество): хлористый натрий 10-33, смола 0,25-0,8, глинистый шлам 15-42,5, суперфосфат 0,25-7,2, хлористый калий - остальное. Удобрение получают путем смешения компонентов и последующего гранулирования. Удобрение содержит 0,1-0,4% азота, 0,1-3% фосфатов в пересчете на P₂O₅, 10-40% калия в пересчете на K₂O, 5-17% натрия в пересчете на Na₂O. Применение данного удобрения под сахарную свеклу на дерново-подзолистых почвах позволяет повысить урожайность и сахаристость культуры.

Недостатком является невысокая агрохимическая эффективность удобрения из-за малого содержания азота и фосфатов.

Известен способ получения сложных удобрений [Патент РФ №2404947, кл. C05G 1/06, опубл. 27.11.2010], включающий поэтапную аммонизацию смеси фосфорной и серной кислот, на первом этапе фосфорную кислоту смешивают с абсорбционными стоками до достижения плотности смеси 1,36-1,44 г/см³, нейтрализацию аммиаком на втором этапе смеси фосфорной кислоты и серной кислоты проводят в трубчатом реакторе с получением сульфоаммофосной пульпы, на третьем этапе аммонизацию пульпы проводят в аммонизаторе-грануляторе, а также введение хлористого калия, гранулирование и сушку продукта.

Недостатком известного способа является низкая агрохимическая эффективность удобрения на посевах сахарной свеклы.

Наиболее близким к описываемому по технической сущности и достигаемому результату является гранулированное удобрение для сахарной свеклы [Патент РФ №2440960, кл. C05D 1/02, C05G 1/06, опубл. 27.01. 2012], содержащее хлористый калий и натрий, фосфаты и сульфат аммония в следующем соотношении компонентов, вес. %: хлористый натрий 5-8; хлористый калий 24-26; фосфаты аммония 23-24; влага 0,8-1,2; сульфат аммония остальное. Способ получения удобрения для сахарной свеклы включает нейтрализацию аммиаком смеси экстракционной фосфорной и серной кислот до мольного отношения NH₃:H₃PO₄, равного 1,0-1,2, с получением сульфофосфатной пульпы; подачу ретура и пульпы в аммонизатор-гранулятор; смешение пульпы с натрийсодержащим сырьем и хлористым калием, взятым в массовом соотношении в пересчете на Na₂O и K₂O, равном 0,17-0,27:1; гранулирование продукта и сушку гранул в сушильном барабане до остаточной влаги в продукте 0,8-1,2%, при этом в качестве натрийсодержащего сырья используют хлористый натрий.

Недостатком известного способа является использование хлористого натрия - поваренной соли, что требует проведение предварительной подготовки сырья (дробления и классификации).

Цель изобретения - получение высокоэффективного сложного удобрения для сахарной свеклы и упрощение технологического процесса.

Поставленная цель достигается в предлагаемом способе получения удобрения для сахарной свеклы, содержащего фосфаты аммония, сульфаты аммония, хлористые калий и натрий, включающий смешение экстракционной фосфорной кислоты с абсорбционными стоками, нейтрализацию аммиаком смеси экстракционной фосфорной и серной кислот до мольного отношения NH₃:H₃PO₄, равного 1,0-1,2 с получением сульфоаммофосной пульпы, подачу ретура и пульпы на грануляцию; смешение пульпы с натрийсодержащим сырьем и хлористым калием, грануляцию продукта и сушку гранул в сушильном барабане до остаточной влаги в продукте 0,8-1,2%, при этом серную кислоту вводят в количестве 2,65-2,9 т в пересчете на моногидрат в 1 т экстракционной фосфорной кислоты в пересчете на Р₂О₅, калий хлористый вводят в количестве 1,85-2,05 т на 1 т Р₂О₅, а в качестве натрийсодержащего сырья используют молотый сильвинит, который вводят на стадии грануляции в массовом соотношении сильвинит:хлористый калий, равном 0,25-0,40:1.

Суть изобретения заключается в следующем.

Сахарная свекла принадлежит к числу растений, потребляющих значительное количество натрия. Оптимальным для питания сахарной свеклы является удобрение, содержащие питательные элементы в соотношении N:Р₂О₅:K₂O:Na₂O=1:1:1,25:0,2-0,3. Присутствие питательных веществ в оптимальном соотношении обеспечивает агрохимическую эффективность предлагаемого удобрения для сахарной свеклы, высокую урожайность и сахаристость культуры.

Требуемые соотношения содержания сульфата аммония и фосфата аммония, хлористого калия и натрия, питательных элементов N, P₂O₅, K₂O и Na₂O в удобрении достигается путем введения в фосфорную кислоту серной кислоты в количестве 2,65-2,9 т в пересчете на моногидрат в 1 т экстракционной фосфорной кислоты в пересчете на Р₂О₅, калия хлористого - в количестве 1,85-2,05 т на 1 т экстракционной фосфорной кислоты в пересчете на Р₂О₅, а сильвинита вводят на стадии грануляции в массовом соотношении сильвинит:хлористый калий, равном 0,25-0,40:1.

В качестве натрийсодержащего сырья используют молотый сильвинит по ТУ 2111-029-00203944-99 и ТУ 2111-003-05778557-2000, а также по ТУ 2111-004-05778557-2000, содержащий 22-24% хлористого калия, 74-76% хлористого натрия. Гранулометрический состав сырья: размер гранул до 6 мм. Сильвинит содержит 14% K₂O и 40% Na₂O.

Способ иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. В емкостной реактор подают 10,1 т/ч экстракционную фосфорную кислоту (ЭФК), содержащую 50,0% P₂O₅ и 4,9% серной кислоты H₂SO₄, полученную сернокислотной переработкой апатитового концентрата (количество P₂O₅ в исходной фосфорной кислоте составляет 4,94 т). ЭФК смешивают абсорбционными стоками в количестве 3 т/ч. Далее смесь в количестве 13,1 т/ч подают в трубчатый реактор. Туда же вводится 93%-ная серная кислота в количестве 14,9 т/ч или 13,9 т в пересчете на моногидрат (100% H₂SO₄). Соотношение количества введенной серной кислоты в пересчете на моногидрат в 1 т экстракционной фосфорной кислоты в пересчете на P₂O₅ составляет 2,8 т/т. Для нейтрализации смеси фосфорной и серной кислот в трубчатый реактор подают 6,22 т/ч жидкого аммиака, при этом получают пульпу с мольным отношением NH₃/H₃PO₄=1,01. За счет теплоты экзотермических реакций нейтрализации пульпа нагревается до 140°C, которая в количестве 34,2 т/ч подается в гранулятор, при этом происходит интенсивное испарение влаги. В гранулятор подают 250 т/ч. ретура и 9,44 т/ч хлористого калия, 3,68 т/ч молотого сильвинита и гранулируют. Количество введенного калия хлористого на 1 т P₂O₅ составило 1,9:1, а соотношение введенного сильвинита к хлористому калию, равно 0,39:1. Полученные гранулы удобрения направляют на сушку. Получают 41,2 т/ч готового продукта, содержащего 12,2% N, 12,0% Р₂О₅, 15%о K₂O, 3,6% Na₂O и 1,0% влаги. Соотношение питательных веществ в удобрении N:P₂O₅:K₂O:Na₂O=1:1:1,25:0,3, Na₂O:K₂O составляет 0,24:1.

Пример 2. В емкостной реактор подают 14,0 т/ч экстракционную фосфорную кислоту, содержащую 36,0% P₂O₅ и 4,3% серной кислоты H₂SO₄, полученную сернокислотной переработкой фосфоритов Каратау (количество P₂O₅ в исходной фосфорной кислоте составляет 4,94 т). ЭФК смешивают абсорбционными стоками в количестве 3 т/ч. Далее смесь в количестве 17,0 т/ч подают в трубчатый реактор. Туда же вводится 93%-ная серная кислота в количестве 15,3 т/ч или 14,3 т в пересчете на моногидрат (100% H₂SO₄). Соотношение количества введенной серной кислоты в пересчете на моногидрат в 1 т P₂O₅ составляет 2,9 т/т. Для нейтрализации смеси фосфорной и серной кислот в трубчатый реактор подают 6,34 т/ч жидкого аммиака, при этом получают пульпу с мольным отношением NH₃/H₃PO₄=1,01. За счет теплоты экзотермических реакций нейтрализации пульпа нагревается до 135°C, которая в количестве 38,64 т/ч подается в гранулятор, при этом происходит интенсивное испарение влаги. В гранулятор подают 250 т/ч. ретура и 9,73 т/ч хлористого калия, 2,45 т/ч молотого сильвинита и гранулируют. Количество введенного калия хлористого на 1 т экстракционной фосфорной кислоты в пересчете на P₂O₅ составило 2,0:1, а соотношение введенного сильвинита к хлористому калию, равно 0,25:1. Полученные гранулы удобрения направляют на сушку в сушильный барабан. Получают 41,2 т/ч готового продукта, содержащего 12,5% N, 12,0% P₂O₅, 16% K₂O, 2,4% Na₂O и 1,0% влаги. Соотношение питательных веществ в удобрении N:P₂O₅:K₂O:Na₂O=1:1:1,3:0,2, Na₂O:K₂O=0,15:1.

Поддержание соотношения исходных реагентов: ЭФК и серной кислот, хлористого калия и сильвинита, в указанных пределах обеспечивает получение сложного удобрения с оптимальным соотношением питательных элементов (включая натрий), эффективного для сахарной свеклы.

Расход серной кислоты меньше чем соотношение мнг/P₂O₅, равное 2,65:1, приводит к снижению содержания сульфата аммония и снижению содержания азота в удобрении менее 12%. Повышение расхода серной кислоты более соотношение мнг/Р₂О₅, равное 2,9:1, приводит к чрезмерному повышению содержания сульфата аммония, снижению остальных питательных элементов и агрохимической эффективности удобрения.

Поддержание расхода хлористого калия в количестве 1,85-2,05 т на 1 т экстракционной фосфорной кислоты в пересчете на P₂O₅ обеспечивает содержание в удобрении 15-16% K₂O. Расход молотого сильвинита в пределах массового соотношения сильвинит:хлористый калий, равного 0,25-0,40:1, обеспечивает содержание в удобрении 2,4-3,6% Na₂O, а также соотношение питательных элементов K₂O/Na₂O в интервале 1:0,14-0,24. Данное содержание хлористого натрия (Na₂O) в удобрении обеспечивает полную компенсацию выноса натрия сахарной свеклой из почвы и эффективность удобрения. При снижении расхода сильвинита менее массового соотношения сильвинит:хлористый калий, равного 0,25:1, уменьшается содержание Na₂O в удобрении, не обеспечивается полноценное питание сахарной свеклы данным элементом, соответственно понижается агрохимическая эффективность удобрения. Повышение расхода сильвинита выше массового соотношения сильвинит:хлористый калий, равного 0,40:1, приводит к нарушению оптимального соотношения питательных элементов K₂O и Na₂O, к снижению агрохимической эффективности получаемого сложного удобрения. Также применение молотого сильвинита обуславливает упрощение технологического процесса за счет исключения стадий дробления и классификации сырья. Использование сильвинита, содержащего 22-24% хлорида калия, позволяет уменьшить расход технического хлористого калия.

Предлагаемый способ обеспечивает получение высокоэффективного гранулированного сложного удобрения для сахарной свеклы и упрощение технологического процесса.