Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к способам получения азотно-калийных гранулированных удобрений на основе карбамида и хлорида калия и может быть использовано в химической промышленности и сельском хозяйстве.
Уровень техники
Известен способ получения азотно-калийного удобрения, включающий смешение хлорида калия с карбамидом в смесителе, нагревание смеси и ее гранулирование (SU 347324, С 05 D 1/02, 1972). В известном способе карбамид берут в количестве 10-30 мас.%, что в пересчете на азот составляет 4,6-13,8 мас.% N. Содержание К2О равно 42,0-54,0 мас.%.
Основным недостатком известного способа является повышенное содержание калия в полученном изобретении, что затрудняет гранулирование и снижает эксплуатационную надежность способа.
Известен также способ получения азотно-калийного удобрения, включающий смешение карбамида с хлоридом калия, нагревание смеси до плавления карбамида и гранулирование удобрения (RU 2100326, С 05 D 1/00, 1997). В известном способе карбамид берут в количестве 35-90%. Гранулы удобрения, полученные известным способом, обладают повышенной прочностью. Однако применяемый в известном способе метод гранулирования путем охлаждения нагретой смеси на охлаждаемой металлической поверхности требует дополнительной стадии измельчения образующейся плитки до гранул со средним размером 1-4 мм, что снижает надежность и, как следствие, производительность способа.
Известен способ получения азотно-калийного удобрения, включающий смешение хлорида калия с плавом карбамида и/или аммиачной селитры, гранулирование полученной смеси, причем доля карбамида и/или аммиачной селитры в готовом продукте составляет 10-50 мас.%, что в пересчете на N составляет для карбамида 4,6-23,0 мас.% (FR 1476296, С 05 D 1/02, 1966).
Гранулирование осуществляют в барабанном грануляторе-сушилке. Основной недостаток способа заключается в том, что полученное гранулированное азотно-калийное удобрение содержит недостаточное количество азота и гранулы имеют неоднородный состав по объему.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к настоящему изобретению является способ получения азотно-калийного удобрения, включающий смешение карбамида, хлорида калия, магнийсодержащего компонента и гранулирование полученной смеси (RU 2115636, С 05 С 9/00, 20.07.1998). Известный способ характеризуется тем, что используют хлорид калия с влажностью 1-10%, а гранулирование осуществляют прессованием смеси хлорида калия с мочевиной и другими минеральными компонентами.
Основным недостатком данного известного способа получения азотно-калийного удобрения является то, что удобрение, получаемое в соответствие с известным способом, теряет азот в карбамидной составляющей. Кроме того, за счет получения гранул путем прессования они имеют низкую прочность.
Раскрытие изобретения
Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является разработка и создание способа получения азотно-калийного удобрения, имеющего улучшенные характеристики.
В результате решения данной задачи возможно получение технических результатов, заключающихся в повышении физико-механических и агрохимических свойств азотно-калийного удобрения, а именно, в снижении потерь азота в удобрении и повышении прочности гранул готового продукта.
Указанные технические результаты достигаются тем, что в способе получения азотно-калийного удобрения, включающем смешение карбамида, хлорида калия, магнийсодержащего компонента и гранулирование полученной смеси, магнийсодержащий компонент и хлорид калия смешивают с раствором карбамида с получением смеси, количество карбамида в которой составляет от 29,8 до 82,4 мас.%, а магнийсодержащий компонент вводят в количестве 2-15 мас.% от содержания карбамида, причем гранулирование смеси осуществляют в грануляторе-сушилке.
Кроме того, в качестве магнийсодержащего компонента используют серпентинит.
Кроме того, в качестве магнийсодержащего компонента используют сульфат магния.
Азотно-калийное удобрение, получаемое способом по настоящему изобретению содержит N 13,7-37,9 мас.%, К2О 3-41,7 мас.%, MgO 0,3-5,3 мас.%.
Основные отличительные признаки способа получения азотно-калийного удобрения в соответствии с настоящим изобретением заключаются в том, что магнийсодержащий компонент и хлорид калия смешивают с раствором карбамида с получением смеси, количество карбамида в которой составляет от 29,8 до 82,4 мас.%, а магнийсодержащий компонент вводят в количестве 2-15 мас.% от содержания карбамида, причем гранулирование смеси осуществляют в грануляторе-сушилке.
В результате введения магнийсодержащего компонента в сочетании с хлоридом калия именно в раствор карбамида с последующей грануляцией смеси в грануляторе-сушилке, уменьшаются потери азота, которые постоянно имеют место при использовании карбамида. Вегетационные агрохимические исследования неожиданно показали, что потери азота в карбамидной составляющей азотно-калийного удобрения снижаются до ˜2,5 раз, т.е. магнийсодержащий компонент в сочетании с хлоридом калия действует как ингибитор нитрификации. Кроме того, при введении в смесь магнийсодержащего компонента улучшаются условия грануляции азотно-калийного удобрения, повышаются физико-механические свойства готового продукта и увеличивается прочность гранул.
Дополнительные отличительные признаки предлагаемого способа состоят в том, что в качестве магнийсодержащего компонента используют серпентинит, а также сульфат магния.
Настоящее изобретение соответствует условию патентоспособности - «новизна», поскольку в уровне техники не содержится технического решения, существенные признаки которого полностью совпадают со всеми признаками, имеющимися в независимом пункте формулы изобретения.
Настоящее изобретение соответствует также условию патентоспособности - «изобретательский уровень», поскольку в уровне техники не выявлены технические решения, отличительные признаки которых совпадают с отличительными признаками настоящего изобретения и направлены на получение вышеуказанных технических результатов.
Осуществление изобретения
Сущность изобретения поясняется нижеприведенными примерами.
Пример 1 (по способу-прототипу):
1000 мас.ч. хлорида калия (KCl - 95%, NaCl - 3,2%, НО - 0,8%) с влажностью 10% смешивали с 1168,5 мас.ч. мочевины и 114,5 мас.ч. прокаленного доломита состава: 41% MgO и 59% CaO.
Полученную смесь подвергли прессованию на валковом прессе при нагрузке 3 т/пог.см, после чего размололи и классифицировали по классу 2-4 мм. Крупные фракции (более 4 мм) подвергли дополнительному размолу и классификации, а мелкие фракций (менее 2 мм) вернули в голову процесса на повторное прессование совместно с исходной тукосмесью. Объем ретура составлял 100% исходной смеси. Получили продукт K2O:N:CaO:MgO=1:1:0,1:0,1 имеющий следующий химический состав: 23,6% К2O, 23,6% N, 3,0% CaO, 2% MgO.
Динамическая прочность гранул - 80%.
Потери азота от первоначального содержания при влажности хранения удобрений 60% в течение 90 дней при температуре 30° для удобрения-аналога, имеющего состав, мас.%: N 23,6, К2О 23,6, CaO 3,0, MgO 2, составили 9,74%.
Пример 2:
В соответствии с настоящим изобретением, в смеситель подают в виде 90%-ного раствора карбамид в количестве 8,27 т/час, хлорид калия в количестве 16,23 т/час и магнийсодержащий компонент в количестве 1,12 т/час при температуре 70-80°С. Концентрация карбамида в полученной смеси-пульпе составляет 29,8 мас.%, а концентрация магнийсодержащего компонента 4,47 мас.%, что составляет 15% от содержания карбамида. В качестве магнийсодержащего компонента используют серпентинит, его формула 2SiO2·3MgO·2Н2О.
Пульпу направляют на гранулирование в барабанный гранулятор-сушилку, который имеет диаметр 4,5 м, длину 30 м. Частота вращения барабана гранулятора 4,2 об/мин. Температура в зоне грануляции составляет 100-130°С. Гранулированный продукт на выходе из барабана содержит, мас.%: N 13,7, К2О 39,4, MgO 1,92. Готовый продукт на выходе из барабана гранулятора имеет следующий гранулометрический состав: фракция 1-4 мм не менее 90%, фракция не менее 1 мм до 3%, фракция более 6 мм отсутствует. Средняя прочность гранул составляет 1920 г/гранулу. Часовая производительность по готовому продукту 25 т/час.
Потери азота от первоначального содержания при влажности хранения удобрений 60% в течение 90 дней при температуре 30°С для удобрения, имеющего состав, мас.%: N 13,7, К2O 39,4, MgO 1,92, составили 4,92%. Потери азота по сравнению с примером 1 снизились в 1,98 раза.
Пример 3:
Процесс ведут так же, как описано в примере 2, но со следующими отличиями.
В смеситель подают раствор 90%-ного карбамида в количестве 23 т/час, хлорид калия в количестве 1,25 т/час и магнийсодержащий компонент - серпентинит - в количестве 3,1 т/час при температуре 70-80°С. Концентрация карбамида в смеси составляет 82,4 мас.%, а концентрация магнийсодержащего компонента 12,36 мас.%, что составляет 15% от содержания карбамида. Концентрация магнийсодержащего компонента в пересчете на MgO составляет 5,31 мас.%.
Полученную пульпу направляют в 4-6 секционный гранулятор, разделенный перегородками, причем в каждую секцию подают воздух для создания псевдоожиженного слоя. В псевдоожиженном слое находятся зародыши, содержащие карбамид, хлорид калия и магнийсодержащий компонент. Пульпа в псевдоожиженном слое распылена в виде капелек со средним диаметром менее 140 мкм. В псевдоожиженном слое поддерживают температуру в пределах 100-100°С. Полученный гранулят непрерывно отводят из гранулятора и охлаждают в холодильнике в псевдоожиженном слое. После этого гранулы разделяют с помощью сит на фракции с гранулами нужного размера (диаметр 2-5 мм), которые отбирают в качестве целевого продукта, и гранулы большего и меньшего размера. Фракцию гранул большего размера измельчают и вместе с фракцией меньшего размера возвращают в псевдоожиженный слой в качестве зародышей.. Гранулированный продукт на выходе из гранулятора содержит, мас.%: N 37,9, К2O 3, MgO 5,31. Прочность гранул составляет 2050 г/гранулу.
Потери азота от первоначального содержания при влажности хранения удобрений 60% в течение 90 дней при температуре 30°С для удобрения, имеющего состав, мас.%: N 37,9, К2O 3, MgO 5,31, составили 3,9%. Потери азота по сравнению с примером 1 снизились в 2,5 раза.
Пример 4:
Процесс ведут так же, как описано в примере 2, но со следующими отличиями.
В смеситель подают раствор 90%-ного карбамида в количестве 22,9 т/час, 4,0 т/час хлорида калия и 0,412 т/час серпентинита. Концентрация карбамида в смеси составляет 82,4 мас.%, а концентрация магнийсодержащего компонента - серпентинита - 1,65 мас.%, что составляет 2% от содержания карбамида. Пульпу направляют на гранулирование в барабанный гранулятор с псевдоожиженным слоем, в котором сочетается процесс гранулирования в барабане и технология с использованием псевдоожиженного слоя. Барабан для гранулирования является горизонтальным барабаном цилиндрической формы, оборудованным подъемными приспособлениями. Барабан вращается вокруг своей оси, а псевдоожиженный слой образован внутри гранулятора, куда подают атмосферный воздух. Гранулированный продукт на выходе из барабана содержит, мас.%: N 37,9, К2O 9,6, MgO 0,71. Прочность гранул составляет 2100 г/гранулу.
Потери азота от первоначального содержания при влажности хранения удобрений 60% в течение 90 дней при температуре 30°С для удобрения, имеющего состав, мас.%: N 37,9, К2O 9,6, MgO 0,71, составили 5,4%. Потери азота при хранении по сравнению с примером 1 снизились в 1,8 раза.
Пример 5:
Процесс ведут так же, как описано в примере 2, но со следующими отличиями.
В смеситель подают раствор 90%-ного карбамида в количестве 8,27 т/час, хлорида калия в количестве 17,4 т/час и магнийсодержащего компонента - серпентинита в количестве 0,15 т/час. Концентрация карбамида в смеси составляет 29,8 мас.%, а концентрация магнийсодержащего компонента - серпентинита - 0,6 мас.%, что составляет 2% от содержания карбамида. Пульпу направляют на гранулирование в гранулятор со струйным псевдоожиженным слоем. Гранулятор состоит из струйных слоев и псевдоожиженного слоя на перфорированном листе, распыляющих сопел и коллекторов воздуха. Каждый струйный слой имеет одно распыляющее сопло. Рециркулирующие гранулы азотно-калийного удобрения увеличиваются в размерах при прохождении через струйные слои и псевдоожиженный слой. Пульпа распыляется в струйные слои через распыляющие сопла высокого давления. Энергичное перемешивание в струйном слое дает круглые и однородные гранулы. Воздух, вводимый для образования струй и для псевдоожижения, не только отводит теплоту затвердевания азотно-калийного удобрения, но и испаряет остаточную воду в пребывающей пульпе. Гранулированный продукт на выходе из гранулятора со струйным псевдоожиженным слоем содержит, мас.%: N 13,7, К2О 41,7, MgO 0,26. Прочность гранул составляет 2150 г/гранулу.
Потери азота от первоначального содержания при влажности хранения удобрений 60% в течение 90 дней при температуре 30°С для удобрения, имеющего состав, мас.%: N 13,7, К2O 41,7, MgO 0,26, составили 5,85%. Потери азота при хранении по сравнению с примером 1 снизились в 1,66 раза.
Пример 6:
Процесс ведут так же, как описано в примере 2, но со следующими отличиями.
В смеситель подают раствор 90%-ного карбамида в количестве 15,83 т/час, хлорида калия в количестве 9,78 т/час и магнийсодержащего компонента в количестве 1,19 т/час. Концентрация карбамида составляет 56,1 мас.%, а концентрация магнийсодержащего компонента - серпентинита - 4,77 мас.%, что составляет 8,5% от содержания карбамида в смеси. Пульпу направляют на гранулирование в гранулятор с кипящим слоем с форсунками фирмы «Стамикарбон», которые обеспечивают распыление пульпы в форме тонкой пленки. Увеличение размера гранул происходит за счет наслоений, при этом имеет место малое образование пыли при осуществлении процесса получения азотно-калийного удобрения. Гранулированный продукт на выходе из гранулятора содержит, мас.%: N 25,8, К2O 23,48, MgO 2,05. Прочность гранул составляет 2300 г/гранулу.
Потери азота от первоначального содержания при влажности хранения удобрений 60% в течение 90 дней при температуре 30°С для удобрения, имеющего состав, мас.%: N 25,8, К2O 23,48, MgO 2,05, составили 4,05%. Потери азота при хранении по сравнению с примером 1 снизились в 2,4 раза.
Пример 7:
Процесс ведут так же, как описано в примере 2, но со следующими отличиями.
В смеситель подают раствор 90%-ного карбамида в количестве 15,83 т/час, хлорида калия в количестве 9,78 т/час и магнийсодержащего компонента - сульфата магния - в количестве 1,19 т/час. Содержание карбамида составляет 56,1 мас.%, а содержание магнийсодержащего компонента составляет 4,77 мас.%, что составляет 8,5% от содержания карбамида. Пульпу направляют на гранулирование в грануляционную башню диаметром 16 м и высотой ˜90 м. Центробежный гранулятор, расположенный в верхней части башни, разбрызгивает азотно-калийное удобрение в виде капель по сечению башни. Высота падения капель составляет 70 м. В нижней части грануляционной башни установлен аппарат кипящего слоя для охлаждения гранул. Гранулированный продукт на выходе башни содержит, мас.%: N 25,8, К2O 23,48, MgO 1,52. Прочность гранул составляет 1470 г/гранулу.
Потери азота от первоначального содержания при влажности хранения удобрений 60% в течение 90 дней при температуре 30°С для удобрения, имеющего состав, мас.%: N 25,8, К2O 23,48, MgO 1,52, составили 5,8%. Потери азота при хранении по сравнению с примером 1 снизились в 1,68 раза.
Пример 8:
Процесс ведут так же, как описано в примере 2, но со следующими отличиями.
В смеситель подают раствор 90%-ного карбамида в количестве 23,16 т/час, хлорида калия в количестве 0,71 т/час и магнийсодержащего компонента в количестве 3,34 т/час. Концентрация карбамида составляет 83,4 мас.%, а концентрация магнийсодержащего компонента - серпентинита - составляет 13,34 мас.%, что составляет 16% от содержания карбамида в смеси. Пульпу направляют на гранулирование. Гранулированный продукт на выходе содержит, мас.%: N 38,4, К2O 1,7, MgO 5,73, Н2О 0,4. Прочность гранул составляет 1280 г/гранулу.
Потери азота от первоначального содержания при влажности хранения удобрений 60% в течение 90 дней при температуре 30°С для удобрения, имеющего состав, мас.%: N 38,4, К2O 1,7, MgO 5,73, составили 13,6%. Потери азота при хранении по сравнению с примером 1 увеличились в 1,4 раза.
Пример 9:
Процесс ведут так же, как описано в примере 1, но со следующими отличиями.
В смеситель подают раствор 90%-ного карбамида в количестве 8,06 т/час, хлорида калия в количестве 17,62 т/час и магнийсодержащегокомпонента - серпентинита, в количестве 0,13 т/час.Концентрация карбамида составляет 29 мас.%, а концентрация магнийсодержащего компонента составляет 0,52 мас.%, что составляет 1,8% от содержания карбамидавсмеси.Пульпунаправляютнагранулирование. Гранулированный продукт на выходе содержит, мас.%: N 13,3, K2O 42,3, MgO 0,22, Н2О 0,3. Прочность гранул составляет 1200 г/гранулу.
Потери азота от первоначального содержания при влажности хранения удобрений 60% в течение 90 дней при температуре 30°С для удобрения, имеющего состав, мас.%: N 13,3, К2O 42,3, MgO 0,22, составили 13,9%. Потери азота при хранении по сравнению с примером 1 увеличились в 1,35 раза.
Следует отметить, что при выходе за верхний предел концентрации карбамида (пример 8), который в пересчете на N составил 38,4 мас.%, а концентрация магнийсодержащего компонента - серпентинита - составила 13,34 мас.%, что соответствует 16% от содержания карбамида в смеси, получается некондиционное удобрение с повышенным содержанием карбамида и воды, снижается прочность гранул и содержание калия, повышается потеря азота от первоначального содержания при хранении.
При выходе за нижний предел концентрации карбамида (пример 9), который в пересчете на N составил 13,3 мас.%, а концентрация магнийсодержащего компонента - серпентинита - составила 0,52 мас.%, что соответствует 1,8% от содержания карбамида в смеси, также получается некондиционное удобрение с пониженным содержанием азота и магния и повышенным содержанием калия, при этом повышается потеря азота от первоначального содержания при хранении.
В таблице приведены агрохимические параметры азотно-калийного удобрения, получаемого по настоящему изобретению (примеры 2-7), по способу - ближайшему аналогу и с режимными параметрами, выходящими за пределы интервалов, приведенными в пунктах 1-5 формулы изобретения.
Агрохимические параметры азотно-калийного удобрения, полученного по способу - ближайшему аналогу, приняты за 100%.
Настоящее изобретение может быть наилучшим образом применено в сельском хозяйстве и химической промышленности при производстве азотно-калийных удобрений с улучшенными физико-механическими и агрохимическими свойствами.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
АЗОТНО-КАЛИЙНОЕ УДОБРЕНИЕ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ | 2005 |
|
RU2315740C2 |
АЗОТНО-КАЛИЙНОЕ УДОБРЕНИЕ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ | 2003 |
|
RU2240295C1 |
АЗОТНО-КАЛИЙНОЕ УДОБРЕНИЕ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ | 2002 |
|
RU2198862C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЗОТНО-КАЛИЙНОГО УДОБРЕНИЯ | 2000 |
|
RU2154620C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЗОТНО-КАЛИЙНОГО УДОБРЕНИЯ | 2000 |
|
RU2154621C1 |
Гранулированное комплексное бесхлорное азотно-калийно-магниевое удобрение и способ его получения | 2018 |
|
RU2672408C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЗОТНО-КАЛИЙНОГО УДОБРЕНИЯ | 2001 |
|
RU2170720C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЗОТНО-СУЛЬФАТНОГО УДОБРЕНИЯ И АЗОТНО-СУЛЬФАТНОЕ УДОБРЕНИЕ | 2002 |
|
RU2219146C1 |
ЖИДКОЕ АЗОТНО-КАЛИЙНОЕ УДОБРЕНИЕ | 2000 |
|
RU2168487C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГРАНУЛИРОВАННОГО АЗОТНО-КАЛИЙНОГО УДОБРЕНИЯ | 2013 |
|
RU2535167C1 |
Изобретение относится к способам получения азотно-калийных гранулированных удобрений на основе карбамида и хлорида калия. Способ включает смешение карбамида, хлорида калия, магнийсодержащего компонента, в качестве которого используют серпентинит или сульфат магния, гранулирование полученной смеси. При смешении магнийсодержащий компонент вводят в количестве 2-15,0 мас.% от содержания карбамида, количество которого в смеси берут от 29,8 до 82,4 мас.%, при этом карбамид берут в виде раствора. Технический результат заключается в повышении физико-механических и агрохимических свойств азотно-калийного удобрения и расширении диапазона сельскохозяйственных культур для его эффективного применения. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 табл.
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГРАНУЛИРОВАННЫХ КАЛИЙСОДЕРЖАЩИХ УДОБРЕНИЙ | 1997 |
|
RU2115636C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЗОТНО-КАЛИЙНОГО УДОБРЕНИЯ | 2000 |
|
RU2154620C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГРАНУЛИРОВАННЫХ КОМПЛЕКСНЫХ АЗОТНО-МАГНИЕВЫХ УДОБРЕНИЙ | 2002 |
|
RU2217398C1 |
US 4525198 A, 25.06.1985. |
Авторы
Даты
2006-12-20—Публикация
2004-04-07—Подача