Азотно-калийное удобрение и способ его получения

 

Изобретение относится к составам азотно-калийных удобрений, включающих карбамид и калийсодержащий компонент, и способам их получения, и может быть использовано в сельском хозяйстве и химической промышленности. Азотно-калийное удобрение включает карбамид и калийсодержащий компонент, который представляет собой смесь сульфата и хлорида калия при следующем соотношении компонентов, мас.%: (NH₂)₂СО в пересчете на N 12-43, смесь K₂SO₄ и КСl в пересчете на К₂О 3-40. Способ получения азотно-калийного удобрения включает смешение карбамида в виде раствора со смесью сульфата и хлорида калия гранулирование в барабанном грануляторе при 100 - 140^oС и скорости падения температуры гранулируемого продукта по длине барабана 1,9-3,8^oС/м длины барабана. В результате повышаются физико-механические и агрохимические свойства азотно-калийного удобрения и расширяется диапазон сельскохозяйственных культур для его эффективного применения. 2 с. и 1 з.п. ф-лы.

Область техники, к которой относится изобретение Настоящее изобретение относится к составам азотно-калийных удобрений, включающих карбамид и калийсодержащий компонент, и способам их получения, и может быть использовано в сельском хозяйстве и химической промышленности.

Уровень техники Известно азотно-калийное удобрение в виде смеси (15÷18) мас.% карбамида с пылевидным хлоридом калия, производимое в соответствии со способом получения азотно-калийного удобрения (SU 966087, С 05 D 1/02, 1982). Основной недостаток этого удобрения заключается в его повышенной гигроскопичности.

Известно азотно-калийное удобрение в виде смеси (10÷50) мас.% карбамида и/или аммиачной селитры с хлоридом калия, осуществляемое в способе получения гранулированных азотно-калийных удобрений (FR 1476296, С 05 D 1/02, 1966). Содержание азота в случае использования карбамида составляет (4,6÷23) мас.%. Основной недостаток этого удобрения заключается в малом количестве питательного вещества азота, кроме того, гранулы имеют неоднородный состав по объему.

Известно азотно-калийное удобрение в виде смеси некондиционных компонентов: (35÷90) мас.% карбамида с хлоридом калия. В качестве карбамида используется, в частности, порошкообразный полупродукт, образующийся при производстве карбамида после отделения кристаллизата от маточного раствора, а в качестве хлорида калия применяется циклонная пыль со стадии сушки и обеспыливания флотационного хлорида калия (RU 2100326, С 05 D 1/00, 1997). Основной недостаток данного удобрения состоит в его пониженном качестве из-за наличия нежелательных для сельского хозяйства примесей, имеющихся в некондиционных компонентах, а именно NaCl, MgCl₂, MgBr₂ и др.

Второй недостаток заключается в том, что стадия гранулирования в способе получения данного удобрения не является технологически приемлемой, так как расплав удобрения выливают на металлическую поверхность, где расплав застывает в виде тонкой плитки, которую затем вручную измельчают до гранул. При этом получается большое количество некондиционного продукта.

Наиболее близким по составу и свойствам к настоящему изобретению является азотно-калийное удобрение, включающее карбамид и калийсодержащий компонент в виде хлорида калия. Компоненты взяты в этом удобрении в следующем соотношении в мас.%: (NH₂)₂CO в пересчете на N (41,4÷45,2) и КСl в пересчете на К₂O (1÷5,94) (RU 2154621, С 05 D 1/00, 2000).

Способ получения данного удобрения включает гранулирование полученной смеси карбамида и хлорида калия в грануляционной башне, при этом получаются гранулы с недостаточной прочностью, порядка 600 г/гранулу.

Другим недостатком известного удобрения является то, что оно включает калийсодержащий компонент только в виде хлорида калия. Кроме того, данный продукт имеет малое содержание калия, не позволяющее эффективно применять его для удобрения, например, табачных и пальмовых культур.

Сущность изобретения Основная техническая задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, состоит в повышении физико-механических и агрохимических свойств азотно-калийного удобрения и расширении диапазона сельскохозяйственных культур для его эффективного применения, а также в создании способа получения данного азотно-калийного удобрения.

Данная задача решается тем, что в азотно-калийном удобрении, включающем карбамид и калийсодержащий компонент, калийсодержащий компонент представляет собой смесь сульфата калия и хлорида калия при следующем соотношении компонентов в мас. %: (NH₂)₂CO в пересчете на N (12÷43), смесь K₂SO₄ и КСl в пересчете на K₂O (3÷40).

Кроме того, содержание хлорида калия в смеси выбрано в интервале мас.%: (0,1÷99,9).

Кроме того, в способе получения азотно-калийного удобрения, включающем смешение карбамида и калийсодержащего компонента, содержащего хлорид калия, и гранулирование полученной пульпы, что калийсодержащий компонент дополнительно содержит сульфат калия, при смешении карбамид берут в виде раствора, а калийсодержащий компонент берут в количестве (5÷67) мас.%, при этом грануляцию полученной пульпы проводят в барабанном грануляторе при температуре (100÷140)^oC, а скорость падения температуры гранулируемого продукта по длине барабана поддерживают в интервале (1,9÷3,8)^oC/м длины барабана.

Основные отличительные признаки азотно-калийного удобрения по настоящему изобретению заключаются в том, что калийсодержащий компонент представлен в виде смеси сульфата и хлорида калия при следующем соотношении компонентов в мас. %: (NH₂)₂CO в пересчете на N (12÷43), смесь K₂SO₄ и КСl в пересчете на К₂О (3÷40).

Дополнительный отличительный признак в соответствии с настоящим изобретением заключается в том, что содержание хлорида калия в смеси выбрано в интервале в мас.% (0,1÷99,9).

Основные отличительные признаки способа получения азотно-калийного удобрения в соответствии с настоящим изобретением заключаются в том, что при смешении карбамид берут в виде раствора, а калийсодержащий компонент в виде смеси сульфата и хлорида калия берут в количестве (5÷67) мас.%, при этом грануляцию полученной пульпы проводят в барабанном грануляторе при температуре (100÷140)^oC, а скорость падения температуры гранулируемого продукта по длине барабана принимают в интервале (1,9÷3,8)^oC/м длины барабана.

По нашему мнению, 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. В уровне техники не удалось найти сведений об удобрении, состоящем из карбамида и смеси сульфата и хлорида калия, и способе его получения. Настоящее изобретение соответствует, по нашему мнению, также условию патентоспособности - изобретательский уровень, поскольку в уровне техники не выявлены технические решения, отличительные признаки которых направлены на решение технической задачи, достигаемой настоящим изобретением.

Сущность изобретения поясняется нижеприведенными примерами.

Пример 1.

В соответствии с настоящим изобретением, в смеситель подают карбамид в виде 90%-ного раствора карбамида в количестве 26,39 т/час и калийсодержащий компонент, представляющий собой смесь сульфата и хлорида калия в количестве 1,25 т/час, что составляет 5 мас.% от общего объема компонентов в смесителе. Температура калийсодержащего компонента составляет (60÷70)^oC. Содержание хлорида калия в смеси калийсодержащих компонентов составляет 99,9 мас.%. Далее пульпу направляют на гранулирование в барабанный гранулятор, который имеет диаметр 4,5 м и длину 16 м. Частота вращения барабанного гранулятора 4,2 об/мин. Температура в зоне грануляции составляет 135^oС. Гранулированный продукт на выходе из барабана имеет температуру (70÷75)^oC и содержит N - 43,0 мас.%, К₂O - 3,0 мас.%, H₂O - 0,2 мас.%. Содержание биурета составляет 0,7 мас. %. Готовый продукт на выходе из барабанного гранулятора имеет следующий гранулометрический состав: фракция 1-4 мм не менее 90%, фракция менее 1 мм составляет до 3%, фракция более 6 мм отсутствует. Прочность гранул составляет 1200 г/гранулу. Средняя производительность по готовому продукту составляет 25 т/час. Скорость падения температуры гранулируемого продукта по длине барабана составляет 3,8^oС на 1 м длины барабана.

Пример 2.

Процесс ведут так же, как описано в примере 1, но со следующими отличиями.

В смеситель подают раствор 90%-ного карбамида в количестве 9,17 т/час и калийсодержащий компонент, представляющий собой смесь сульфата и хлорида калия в количестве 16,75 т/час, что составляет 67 мас.% от общего объема компонентов в смесителе. Содержание сульфата калия в смеси калийсодержащих компонентов составляет 99,9 мас. %. Температура в зоне грануляции составила 101^oС. Гранулированный продукт на выходе из барабана содержит N - 15,18 мас. %, К₂О - 33,5 мас.%. Скорость падения температуры гранулируемого продукта по длине барабана при получении удобрения данного состава принимают 1,9^oС на 1 м длины барабана.

Пример 3.

Процесс ведут так же, как описано в примере 1, но со следующими отличиями.

В смеситель подают раствор 90%-ного карбамида в количестве 13,9 т/час и калийсодержащий компонент, представляющий собой смесь сульфата и хлорида калия, в количестве 12,5 т/час, что составляет 50 мас.% от общего объема компонентов в смесителе. Содержание сульфата и хлорида калия в смеси составляет по 50 мас. %. Температуру в зоне грануляции берем 105^oС. Гранулированный продукт на выходе содержит N - 23 мас.%, ₂О - 27,5 мас.%. Прочность гранул составляет 1190 г/гранулу. Содержание биурета - 0,69 мас.%. Скорость падения температуры при получении удобрения данного состава принимают 2,2^oС на 1 м длины барабана.

Пример 4.

Процесс ведут так же, как описано в примере 1, но со следующими отличиями.

В смеситель подают раствор 90%-ного карбамида в количестве 8,33 т/час и калийсодержащий компонент, представляющий собой смесь сульфата и хлорида калия, в количестве 17,5 т/час, что составило 70 мас.% от общего объема компонентов в смесителе. Содержание хлорида калия в смеси калийсодержащих компонентов составляет 99,9 мас.%. Температуру в зоне грануляции берем 138^oС. Гранулированный продукт на выходе содержит N - 13,8 мас.%, K₂O - 41,99 мас. %. Прочность гранул составляет 1220 г/гранулу. Содержание биурета - 0,91 мас. %. Скорость падения температуры гранулируемого продукта при получении удобрения данного состава берут 4,1^oС на 1 м длины барабана.

Пример 5.

Процесс ведут так же, как описано в примере 1, но со следующими отличиями.

В смесь подают раствор 90%-ного карбамида в количестве 26,6 т/час и калийсодержащий компонент, представляющий собой смесь сульфата и хлорида калия, в количестве 1,1 т/час, что составило 4,4 мас.% от общего объема компонентов в смесителе. Содержание сульфата и хлорида калия в смеси калийсодержащих компонентов составляет по 50 мас.%. Температуру в зоне грануляции берем 99^oС. Гранулированный продукт на выходе содержит N - 43 мас.%, ₂О - 2,42 мас.%, Н₂О - 0,65 мас.%. Прочность гранул составляет 880 г/гранулу. Содержание биурета - 0,9 мас.%. Скорость падения температуры гранулируемого продукта при получении удобрения данного состава берут 1,81^oС на 1 м длины барабана.

Пример 6.

Процесс ведут так же, как описано в примере 1, но со следующими отличиями.

В смеситель подают раствор 90%-ного карбамида в количестве 26,4 т/час и калийсодержащий компонент, представляющий собой смесь сульфата и хлорида калия, в количестве 1,25 т/час, что составило 5 мас.% от общего объема компонентов в смесителе. Содержание сульфата и хлорида калия в смеси калийсодержащих компонентов составляет по 50 мас.%. Температура в зоне грануляции берем 98^oС. Гранулированный продукт на выходе содержит N - 43,7 мас.%, K₂O - 2,75 мас. %, Н₂О - 0,7 мас. %. Прочность гранул составляет 890 г/гранулу. Содержание биурета - 0,9 мас.%. Скорость падения температуры гранулируемого продукта при получении удобрения данного состава берут 1,75^oС на 1 м длины барабана.

Пример 7.

Процесс ведут так же, как описано в примере 1, но со следующими отличиями.

В смеситель подают раствор 90%-ного карбамида в количестве 9,17 т/час и калийсодержащий компонент, представляющий смесь сульфата и хлорида калия в количестве 16,75 т/час, что составило 67 мас.% от общего объема компонентов в смесителе. Содержание сульфата и хлорида калия в смеси калийсодержащих компонентов составляет по 50 мас.%. Температуру в зоне грануляции берем 136^oС. Гранулированный продукт на выходе содержит N - 15,2 мас.%, К₂О - 36,85 мас. %. Прочность гранул составляет 1210 г/гранулу. Содержание биурета - 0,7 мас. %. Скорость падения температуры гранулируемого продукта при получении удобрения данного состава берут 3,8^oС на 1 м длины барабана.

Следует отметить, что при выходе за верхний предел концентрации смеси калийсодержащих компонентов, который в пересчете на K₂O составил 41,99 мас.% (пример 4), и повышенной температуры в зоне грануляции 138^oС и более высокой скорости падения температуры гранулируемого продукта, равной 4,1^oС на 1 м длины барабана, получается некондиционное удобрение, которое имеет повышенное содержание K₂O и повышенное содержание биурета.

При выходе за нижний предел концентрации смеси калийсодержащих компонентов, который в пересчете на К₂О составил (2,42÷2,75) мас.%, (примеры 5 и 6), более низкой температуры в зоне грануляции (99÷98)^oC и пониженной скорости падения температуры гранулируемого продукта (1,81÷1,75)^oC на 1 м длины барабана, также получается некондиционное удобрение с пониженной прочностью гранул и повышенным содержанием биурета и воды.

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.

Формула изобретения

1. Азотно-калийное удобрение, включающее карбамид и калийсодержащий компонент, отличающееся тем, что калийсодержащий компонент представляет собой смесь сульфата и хлорида калия при следующем соотношении компонентов, мас.%: (NH₂)₂CO в пересчете на N 12-43, смесь K₂SO₄ и КСl в пересчете на К₂О 3-40.

2. Азотно-калийное удобрение по п.1 отличающееся тем, что содержание хлорида калия в смеси выбрано в интервале, мас.%: 0,1-99,9.

3. Способ получения азотно-калийного удобрения, включающий смешение карбамида и калийсодержащего компонента, содержащего хлорид калия, и гранулирование полученной пульпы, отличающийся тем, что калийсодержащий компонент дополнительно содержит сульфат калия, при смешении карбамид берут в виде раствора, а калийсодержащий компонент берут в количестве 5-67 мас.%, при этом грануляцию полученной пульпы проводят в барабанном грануляторе при 100-140^oС, а скорость падения температуры гранулируемого продукта по длине барабана поддерживают в интервале 1,9-3,8^oС/м длины барабана.