Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МИНЕРАЛЬНОГО УДОБРЕНИЯ

Изобретение относится к области производства сложных минеральных удобрений, содержащих соли аммония (нитрат, фосфат) и хлорид калия.

Известен способ получения минерального удобрения - аммиачной селитры, в котором упаренный до 60-86%-ной концентрации раствор удобрения, содержащего соли аммония, а именно нитрат аммония, подвергают гранулированию и сушке. Отходящие на операции гранулирования и сушки газы, содержащие пыль удобрения, очищают в скруббере, орошаемом 20%-ным водным раствором удобрения. Для подпитки циркулирующего раствора добавляют воду, а избыток скрубберного раствора выводят для упаривания до концентрации 80-86%, после чего возвращают в гранулятор [Технология аммиачной селитры. /Под ред. В.М. Олевского. - М.: Химия, 1978, c. 101-103]. По данной технологии нельзя получать удобрения с использованием хлорида калия по следующим причинам. Выпарка хлоридсодержащего раствора удобрения pH 4,5 - 5, создаваемом аммонийными солями, осложняется двумя явлениями, обусловленными наличием хлоридов: разложением аммонийных солей (см. там же, с.70) и высокой коррозией оборудования, поскольку наличие хлорид-иона в нитратном растворе резко снижает коррозионную стойкость хромоникелевых сталей, используемых обычно для изготовления оборудования на стадии упаривания.

Известен способ получения минерального удобрения типа NPK путем аммонизации азотно-фосфорнокислого раствора, полученного азотнокислотным разложением фосфатного сырья (апатитового концентрата) с последующей упаркой аммонизированной пульпы, смешивания полученной пульпы с хлоридом калия, гранулирования и сушки в потоке топочных газов. Мелкую фракцию удобрения, уносимую из грануляционного аппарата с отходящими газами, улавливают в сухом виде и возвращают на стадию гранулирования в качестве ретура [Комплексная азотнокислотная переработка фосфатного сырья./ Под ред. А.Л.Гольдинова и Б. А.Копылева. - Л.: Химия, 1982, c.126-130]. Этот способ по совокупности существенных признаков наиболее близок к предлагаемому.

Недостаток известного способа состоит в недостаточной степени очистки отходящих газов в процессе сухого пылеулавливания. Известный прием мокрого пылеулавливания связан с образованием значительного количества разбавленных растворов, содержащих аммоний-, нитрат- и хлорид-ион. Так, в производстве удобрения с соотношением N:P₂O₅:K₂O, равном 1:1:1, на каждую тонну удобрения в процессах газоочистки и промывки оборудования образуется 0,22 т 20%-ного раствора удобрения, упарка которого, как сказано выше, связана с высокой коррозией оборудования и опасностью разложения аммонийных солей.

Техническая задача настоящего изобретения состоит в устранении указанных недостатков.

Поставленная задача решается тем, что в способе получения минерального удобрения, включающем упаривание раствора, содержащего соли аммония, смешивание полученной пульпы с хлоридом калия, гранулирование и сушку удобрения и очистку отходящих газов, образующийся разбавленный водный раствор удобрения подвергают щелочной обработке гидроксидом и/или карбонатом щелочного металла с отгонкой аммиака и упаривают с возвратом упаренного раствора на гранулирование.

Щелочную обработку и отгонку аммиака можно производить на операции упаривания разбавленного раствора удобрения.

Щелочную обработку разбавленного раствора удобрения производят до достижения pH 10,5 - 11,0.

Другое отличие состоит в том, что в качестве щелочного агента используют предпочтительно гидроксид и/или карбонат калия.

Отгоняемый аммиак можно сконденсировать в виде водного раствора для использования в том же производстве.

Пример 1. В производстве NPK-удобрения путем аммонизации азотно-фосфорнокислого раствора, полученного азотнокислотным разложением апатитового концентрата, с последующей упаркой аммонизированной пульпы до содержания воды 10-12 мас. %, смешиванием ее с хлоридом калия, грануляцией и сушкой, на каждую тонну готового удобрения с соотношением N : P₂O₅ : K₂O, равным 1:1:1, образуется 0,22 т 20%-ного водного раствора удобрения, имеющего pH на уровне 4,5 - 5. Этот раствор подвергают упарке, поддерживая pH упариваемого раствора в пределах 10,5 - 11,0 путем добавления гидроксида калия или поташа, расходуемых в количестве соответственно 33 или 41 кг. При этом получают около 160 кг аммиачной воды с концентрацией аммиака до 3,5 мас.%.

Упаренная до остаточного содержания воды 30 мас.% пульпа имеет pH около 11. Количество отогнанного аммиака составило 4,4% от его общего количества в удобрении.

Пример 2. Опыты проводят, как описано в примере 1, но для щелочной обработки разбавленного раствора удобрения используют эквимолярную смесь калиевого и натриевого щелочного агента. В качестве натриевого щелочного агента берут гидроксид натрия. При упаривании разбавленного раствора до содержания влаги 30 мас.% получают подвижную суспензию, содержащую около 25 об.% мелкокристаллической твердой фазы, представляющей собой фосфаты натрия, находящейся во взвешенном состоянии при кипении раствора.

Пример 3. Опыты проводят, как описано в примере 1, но для щелочной обработки разбавленного раствора используют гидроксид натрия в количестве 24,3 кг в расчете на 1 т получаемого удобрения. В результате упаривания разбавленного раствора до содержания влаги 30 мас.% образуется малоподвижная суспензия, содержащая около 60 об.% твердой фазы.

Таким образом, использование гидроксида и/или карбоната натрия возможно лишь в ограниченном количестве из-за недостаточной растворимости образующихся фосфатов натрия, затрудняющих упарку разбавленного раствора до содержания влаги менее 30 мас.% и транспортировку получаемой пульпы.

При добавке в упариваемый раствор соединения щелочного металла аммонийные соли превращаются в соли щелочного металла, и проблема разложения солей отпадает.

Проведенные испытания показали, что коррозия нержавеющей стали 12X18Н10T ври упарке хлоридсодержащего раствора отсутствует. Не обнаружено и растрескивания образцов такой стали через три месяца работы.

Для сравнения указанная сталь испытана в условиях упарки разбавленного раствора такого же состава, но без добавления щелочного агента, т.е. при pH 4,5 - 5. Скорость коррозии в этих условиях достигает 0,31 г/м² • ч с образованием язв глубиной до 3 мм/год. Растрескивание сварных напряженных образцов обнаружено в течение 1 месяца.

Приведенные примеры показывают, что в предлагаемом способе получения хлоридсодержащего минерального удобрения, включающем упарку разбавленных растворов удобрения, решена задача по предотвращению разложения аммонийных солей и коррозии оборудования в процессе упарки хлоридсодержащих растворов.