Способ получения сложного удобрения Советский патент 1991 года по МПК C05B11/04 C05B11/06 

Изобретение относится к технологии получения сложных концентрированных удобрений методом азотнокислотной переработки фосфатов.

Целью изобретения является упрощение процесса и уменьшение выбросов окислов азота в атмосферу.

Пример 1. 100 . апатитового концентрата обрабатывают на первой стадии 198,48 мае.ч. 47%-ной азотной кислоты (70% от общего ее количества) и 20,4 мае.ч. 50%-ного раствора нитрата аммония в течение 15 мин при 60°С. Затем вводят оставшуюся часть (85,06 мае.ч.) азотной

.кислоты и выдерживают при перемешивании 45 мин. Суспензию охлаждают и отделяют 163,73 мае.ч. тетрагидрата нитрата кальция, 240,2 мае.ч. азотно- фосфатного раствора нейтрализуют газообразным аммиаком(37,7 мас.ч, а затем смешивают е 61,4 мае.ч. хлористого калия, упаривают и сушат. Получают 194,7 мае.ч. сложного удобрения с соотношением 1:1:1 и с суммарным содержанием питательных веществ 48%. Общий расход азотной кислоты на разложение -апатита составляет 105% от стехиометрической нормы, коэффициент разложения апатита 99,6%,

о

00

к

со

СП

QO

15

бщее время разложения на обеих стаиях 1 ч. При этом исключены две стаии фильтрации в процессе разложения патита азотной кислотой и затраты на необходимое оборудование и его эксплуатацию,

II р и м е р 2. 100 мае.ч. апатитового концентрата обрабатывают на пер- вей стадии разложения 255,19 мае,ч. JQ 47#-ной азотной кислоты (90% от общего ее количества) и 20,4 мае.ч. 50%- ного раствора нитрата аммония в теение 15 мин при 60°С. Зятем вводят оставшуюся часть 28,35 , ,(15% от общего ее количества) азотной кислоты и выдерживают при перемешивании 45 мин. Суспензию охлаждают и отеляют 163,73 мае.ч. тетрагидрата нитрата кальция 240,2 мае.ч. азотно- JQ фосфатного раствора нейтрализуют 37,7 мае.ч. газообразного аммиака, смешивают с 61,4 мае.ч, хлористого калия, упаривают и сушат. Получают 194,7 мае.ч. сложного удобрения с со-25 отношением N:P O :K20 1:1:1 и с суммарным содержанием питательных веществ 48%. Общий расход азотной кислоты составляет 105% от стехиометри- ческой нормы, коэффициент разложения апатита равен 99,9%, время разложения 1 ч. Продукт получают без фильтрации или отстаивания на стадии разложения фосфатного сырья.,

Пример 3, 100 мае.ч. апатито-. вого концентрата обрабатывают на первой стадии разложения 226,83 мае.ч. 47%-ной азотной кислоты (80% от обще го ее количества) и 20,4 мае,ч. 50%30

ного раствора нитрата аммония в течение 15 мин при 60°С. Затем вводят оставшуюся часть (56,71 мае. от общего ее количества) азотной кислоты и выдерживают при перемешивании 45 мин. Суспензию охлаждают и отделяют 163,73 мае.ч. тетрагидрата нитрата калия 240,2 мае.ч. азотнофос- фатного раствора нейтрализуют 37,7 мае,ч. газообразного аммиака, смешивают с 61,4 мае.ч. хлористого калия, упаривают и сушат. Получают 194,7 мае.ч, сложного удобрения с соотношением N:PU0 :KZ0 1:1г1 и с суммарным содержанием питательных ве- ществ 48%. Общий расход азотной кис40

45

50

Приведенные данные испытаний по влиянию количества азотной кислоты, подаваемой на первую и вторую стади разложения фосфатного сырья, на сте пень разложения фосфата подтверждаю что проведение процесса получения сложного удобрения двуступенчатым разложением фосфатов с подачей на первую стадию разложения азотной кис лоты и 40-70%-ного нитрата аммония со стадии конверсии нитрата кальция в количестве 70-90% и 2-10% от общей массы азотной кислоты соответственно и подачей на вторую стадию разложени оставшейся части азотной кислоты поз воляет при времени разложения 1 ч на обеих стадиях разложения (вместо 1- 1,5 ч по известному способу) и 105%- ной норме азотной кислоты от стехиометрии (вместо 105-115% по известном способу) достигнуть высокого коэффилоты составляет 105% -от стехиометри-Ь5 циента разложения фосфатного сырь л

ческой нормы, коэффициент разложения(99,7-99,9%), снизить более чем на

апатита 99,9%, время разложения 1 ч,40% количество выделяющихся окислов

Продукт получен без фильтрации илиазота на стадии разложения апатита

0

0

5

0

отстаивания на стадии разложения фосфатного сырья.

II р и м е р 4. 100 мае.ч, апатитового концентрата.обрабатывают на первой стадии разложения смесью кислот: 168,24 мае.ч. азотной кислоты, используемой для промывки нитрата кальция, и 58,59 мае.ч. 58%-ной азотной кислоты (смесь кислот составляет 80% от общего количества азотной кислоты, подаваемой на разложение апатитового концентрата), и 20,4 мае,ч. 50%-ного раствора нитрата аммония (7,2% от массы азотной кислоты) в течение 15 мин при 60°С. Затем вводят оставшуюся часть азотной кислоты (5Ь,71 мае.ч.; 58%-ная HN03, 25% от общего количества) и выдерживают при перемешивании 30 мин. Суспе-нзию охлаждают и отделяют 163,.ч. тетрагидрата нитрата кальция,240,2 мае,ч. азотнофосфатного раствора нейтрализуют 37,7 мае.ч. газообразного аммиака, смешивают с 61,4 мае.ч. хлористого калия, упаривают и сушат. Получают 194,7 мае.ч. сложного удобрения с соотношением NrP Oy:К20 1:1:1. Общий расход азотной кислоты составляет 105% от стехиометрической нормы, коэффициент разложения апатита 99,6%. время разложения 45 мин. Продукт получен без фильтрации или отстаивания на стадии разложения фосфатного сырья.

Приведенные данные испытаний по влиянию количества азотной кислоты, подаваемой на первую и вторую стадии разложения фосфатного сырья, на степень разложения фосфата подтверждают, что проведение процесса получения сложного удобрения двуступенчатым разложением фосфатов с подачей на первую стадию разложения азотной кислоты и 40-70%-ного нитрата аммония со стадии конверсии нитрата кальция в количестве 70-90% и 2-10% от общей массы азотной кислоты соответственно и подачей на вторую стадию разложения оставшейся части азотной кислоты позволяет при времени разложения 1 ч на обеих стадиях разложения (вместо 1- 1,5 ч по известному способу) и 105%- ной норме азотной кислоты от стехиометрии (вместо 105-115% по известному способу) достигнуть высокого коэффи5 циента разложения фосфатного сырь л

и получить сложное удобрение меньшим количеством операций: при проведении процесса по предлагаемому способу отпадает необходимость в двух стадиях фильтрации (или отстаивания) суспензии после каждой ступени разложения фосфатного сырья.

Высокий коэффициент разложения фосфатного сырья азотной кислоты в предлагаемом способе достигается за счет разделения начальной и завершающей стадий процесса разложения фосфата.

На первой стадии высокая степень извлечения (97%) достигается за первые 10-15 мин при расходе 70-90% HN03 от общего ее количества за счет высокой концентрации азотной кислоты в начальный период и хорошо развитой удельной поверхности частиц фосфата.

На фторой стадии происходит дораз- ложение неразложившейся части фосфата оставшейся долей концентрированной азотной кислоты.

Отличием предлагаемого способа от известного является замена части азотной кислоты, взятой в количестве 105% от стехиометрической нормы вместо 110-115% для получения в готовом продукте соотношения N: , равного 1:1 на дешевый полупродукт - раствор нитрата аммония со стадии конверсии нитрата кальция. Содержание Ш4Шз в этом растворе составляет 40-70%.

Введение нитрата аммония в количестве 2-10% от общей массы азотной кислоты что обеспечивает получение уравновешенных удобрений, на стадии разложения фосфатного сырья азотной кислотой значительно снижает выделение оксидов азота в газовую фазу.

Введение на стадии разложения нитрата аммония вместе с азотной кислотой снижает почти вдвое выделение оксидов азота в газовую фазу, что обусловлено способностью нитрата аммония образовывать кислые соли в растворах азотной кислоты (табл.1 и 2).

Кроме того, использование нитрата аммония значительно снижает стабильность азотнокнслотной вытяжки, что способствует более быстрой и полной кристаллизации тетрагидрата нитрата кальция, вследствие высаливающего действия иона N0 на нитрат кальция в нитратнофосфатныХ растворах.

Введение нитрата аммония в азотно- кислотную вытяжку в количестве 2-10%

/

10

от общей массы азотной кислоты при- .- водит к повышению температуры начала массовой кристаллизации Ca(NO.)2X с 16,4°С в отсутствии до 23,Ь°С при добавке селитры.

Изменение содержания оксидов азота в газовой фазе в зависимости от нормы азотной кислоты и количества вводимого раствора нитрата аммония показано.в табл.1.

В присутствии нитрата аммония можно выделить из азотнокислотной вытяжки то же количество тетрагидрата

J5 нитрата кальция, но с меньшей затратой холода, осуществляя процесс при более высоких температурах (около . -10 вместо -15°С). Умеренное охлаждение вытяжки позволяет получать

20 крупные, хорошо фильтрующиеся кристаллы нитрата кальция.

Предлагаемый интервал количества подаваемой на первую и вторую стадии разложения азотной кислоты подтверж25 дается данными лабораторных испытаний, сведенными в табл.2.

Подача на первую стадию разложения менее 70% от общей массы азотной кислоты ведет к снижению коэффициента

3Q разложения (или увеличению- времени разложения),так как в этом случае на второй стадии необходимо разлагать более 30% фосфатного сырья на что потребуется длительное время, при низкой концентрации азотной кислоты. Увеличение количества азотной кислоты на первой стадии свыше 90% от ее общей массы практически равнозначно одноступенчатому процессу разложения, т.е. также ведет к снижению коэффициента разложения, для увеличения кото- рого необходимо увеличивать или норму кислоты, или время разложения. 1 Технико-экономический эффект от

дс использования изобретения по сравне- .нию с известным способом состоит в упрощении и удешевлении процесса разложения фосфатов азотной кислотой за счет ликвидации двух стадий фильтрования или отстаивания суспензии, а следовательно, и затрат, связанных с их проведением, в сокращении расхода чистой азотной кислоты, взамен части которой используют конверсионный раствор нитрата аммония; в сокращении времени разложения сырья до 1 ч; в сокращении расхода знергоре- сурсов на упаривание конверсионного раствора нитрата аммония при перера35

40

50

55

ботке его в товарную аммиачную селитру I а также в уменьшении загрязнения воздушного бассейна за счет сок- ращения количества окислов азота в отходящих газах производства. Формула изобретения

Способ получения сложного удобрения, включающий двустадийное разложе- ю ние фосфатного сырья азотной кислотой с получением азотнокислотной вытяжки, выделение из нее нитрата кальция, аммонизацию азотнокислотной вытяжки, смешение ее с калийной солью, упарку j«j ;

и сушку с получением готового продукта, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса и уменьшения выбросов окислов азота в атмосферу, на первую стадию разложения фосфатного сырья подают 70-90% азотной кислоты от общего ее количества и 2-10% нитрата аммония со стадии конверсии нитрата кальция от общей массы азотной кислоты, необходимой для разложения фосфатного сырья, а остальное количество азотно кислоты подают на вторую стадию разложения.

Таблица 1

Изобретение относится к технологии получения сложных концентрированных удобрений методом азотнокислотной переработки фосфатов. Цель изобретения - упрощение процесса и уменьшение выбросов окислов азота в атмосферу. . Способ получения сложного удобрения включает двуступенчатое разложение фосфатного сырья азотной кислотой с подачей на первую стадию разложения 70-90% азотной кислоты от общего ее количества и 2-10% нитрата аммония со стадии конверсии нитрата кальция от общей массы азотной кислоты, необходимой для разложения фосфатного сырья, а остального количества азотной кислоты - на вторую стадию разложения, получение азотнокислотной вытяжки, выделение из нее и конверсию нитрата кальция с получением нитрата аммония, аммонизацию азотно- фосфорного раствора, смешения с калийной солью, упарку, сушку и грануляцию с получением готового продукта. 2 табл. i (Л