Способ получения сложного кальцийсодержащего удобрения с регулируемым соотношением са:р2o5

Изобретение относится к химической технологии и может быть использовано в производствах сложных минеральных удобрений методом азотно-кислотной переработки природных фосфатов. Сущность способа состоит в том, что из азотно-кислотной вытяжки удаляют часть кальция кристаллизацией нитрата кальция при охлаждении с последующим отделением кристаллов от маточного раствора, степень выделения кальция поддерживают предпочтительно в пределах 68÷76%, при этом маточный раствор разделяют на две части. Одну часть, доля которой составляет предпочтительно 30÷70 отн.%, аммонизируют до рН 3÷7. Из аммонизированной суспензии отделяют осадок фосфатов кальция и смешивают его со второй частью маточного раствора, смесь перерабатывают в целевой продукт с применением аммонизации, выпарки, сушки и грануляции. Получают сложные кальцийсодержащие NP- или NPK-удобрения с отношением Са:Р₂O₅ в пределах 0,3÷0,5 и одновременно уравновешенные по азоту и фосфору, т.е. NP 1:1 или NPK 1:1:1. Раствор после отделения осадка фосфатов кальция перерабатывают в сложные полностью водорастворимые удобрения с отношением Са:P₂О₅ менее 0,02 с применением аммонизации, выпарки, сушки и грануляции. Таким образом изобретение позволяет получать сложные минеральные удобрения с регулируемым соотношением питательных веществ. 3 з.п. ф-лы, 1 табл.

 

Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано в производствах сложных минеральных удобрений методом азотно-кислотной переработки природных фосфатов.

Современная агрохимическая наука предусматривает использование широкого ассортимента удобрений, в том числе и сложных удобрений с различной долей водорастворимых фосфатов. Последняя регулируется соотношением Са:P₂O₅ в удобрениях.

Известен способ получения сложного азотно-фосфорного удобрения с регулируемым соотношением Са:P₂O₅ /Позин М.Е. Технология минеральных солей, т.2, Л.: Химия, 1974, с.1339-1346/. Известный способ включает азотно-кислотное вскрытие природного кальцийфосфата с получением азотно-кислотной вытяжки, удаление части кальция из азотно-кислотной вытяжки путем кристаллизации нитрата кальция при охлаждении с последующим отделением осадка нитрата кальция от маточного раствора фильтрацией или центрифугированием, переработку маточного раствора в удобрение известными приемами. При этом на кристаллизацию направляют всю азотно-кислотную вытяжку, а соотношение Са:P₂O₅ регулируют факторами, влияющими на степень выделения кальция в процессе кристаллизации нитрата кальция. Недостаток известного способа состоит в том, что при снижении степени выделения кальция с целью получения удобрения с уменьшенной долей Р₂О_{5 водораств} от P₂O_{5 усв} заметно ухудшается фильтруемость осадка нитрата кальция, т.к. в этом случае в получаемом осадке возрастает массовое содержание нерастворимого остатка от фосфатного сырья.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков и достигаемому результату к предлагаемому является способ получения сложного кальцийсодержащего удобрения с регулируемым соотношением Са:P₂O₅ путем азотно-кислотного вскрытия природного кальцийфосфата, удаления части кальция из азотно-кислотной вытяжки кристаллизацией нитрата кальция с последующим отделением кристаллов от маточного раствора, смешения последнего с азотно-кислотной вытяжкой, то есть продуктом, содержащим кальций и фосфаты, переработку смеси в целевой продукт с применением аммонизации, выпарки, сушки и грануляции /пат. РФ №2171245, кл. С 05 В 11/06, опубл. 27.07.2001 г/.

Ассортимент удобрений, которые могут быть получены по известному способу, достаточно узок. В частности, известный способ не позволяет получать сложные удобрения с отношением Са:P₂O₅ более 0,32 и одновременно уравновешенные по азоту и Р₂О₅, то есть NP 1:1 или NPK 1:1:1, которые наиболее востребованы сельским хозяйством. Узкий ассортимент получаемых удобрений является недостатком известного способа.

Технической задачей, решаемой заявляемым способом, является расширение возможного ассортимента получаемых удобрений.

Поставленная техническая задача решается тем, что в способе получения сложного кальцийсодержащего удобрения с регулируемым соотношением Са:P₂O₅, включающем азотно-кислотное вскрытие природного кальцийфосфата, удаление части кальция из азотно-кислотной вытяжки кристаллизацией нитрата кальция при охлаждении с последующим отделением кристаллов от маточного раствора, смешение последнего с продуктом, содержащим кальций и фосфаты, переработку смеси в целевой продукт с применением аммонизации, выпарки, сушки и грануляции, согласно изобретению маточный раствор разделяют на две части, одну из которых аммонизируют до рН 3-7, из аммонизированной суспензии отделяют осадок фосфатов кальция и смешивают его со второй частью маточного раствора с последующей переработкой смеси в целевой продукт.

Раствор после отделения осадка фосфатов кальция перерабатывают в сложные полностью водорастворимые удобрения с отношением Са:P₂O₅ менее 0,02.

Степень выделения кальция из азотно-кислотной вытяжки поддерживают в пределах 68-76%.

На аммонизацию и выделение осадка фосфатов кальция направляют 30-70 отн.% маточного раствора.

Пример 1

При азотно-кислотном разложении 500 г апатитового концентрата с последующим охлаждением азотно-кислотной вытяжки до температуры минус 2°С и отделением кристаллов нитрата кальция получают 1275 г маточного раствора, содержащего 15,0% Р₂О₅ и 3,98% Са. Степень выделения кальция 72 отн.%. Маточный раствор делят на две части. Первую часть в количестве 700 г (55 отн.%) аммонизируют с использованием газообразного аммиака и аммиачной воды с концентрацией 14% до рН 4 и получают 895 г аммонизированной суспензии, которую разделяют на лабораторной отстойной центрифуге. При этом получают 704 г раствора (фугата), содержащего 12,2% азота, 9,2% Р₂О₅ и 0,05% Ca и 191 г влажного осадка фосфатов кальция, содержащего 6,6% азота, 21,1% Р₂О₅ и 14,4% Са. Осадок фосфатов кальция смешивают со второй частью маточного раствора - 575 г, затем добавляют 226 г 42%-ного раствора нитрата аммония, образующегося при конверсии нитрата кальция карбонатом аммония. Полученную смесь аммонизируют до рН 4-5, упаривают. К упаренной пульпе добавляют 211 г хлорида калия (60% по К₂О), смесь гранулируют и сушат. В результате получают 827 г сложного NPK-удобрения 15,3:15,3:15,3, содержащего 6,15% кальция. Отношение Са:P₂O₅ равняется 0,4.

Раствор после отделения осадка фосфатов кальция перерабатывают в сложное удобрение с отношением Са:P₂O₅ менее 0,02, относящееся к классу полностью водорастворимых удобрений. Для этого раствор смешивают с 638 г 42%-ного раствора нитрата аммония, упаривают. К упаренному раствору добавляют 333 г сульфата калия (54% по К₂О), смесь гранулируют, сушат и получают 920 г сложного удобрения состава 19:7:19, содержащего 0,1% нерастворимого в воде остатка и 0,038% кальция. Отношение Са:P₂O₅ в удобрении 0,005. Полученное удобрение близко по составу к удобрениям, находящим широкое применение в тепличных хозяйствах.

Пример 2

Проводят серию аналогичных опытов, в которых изменяют степень выделения кальция из азотно-кислотной вытяжки в пределах 68÷76 отн.%, долю маточного раствора после отделения кристаллов нитрата кальция, отбираемого на выделение осадка фосфатов кальция в пределах 30÷70 отн.%, значение рН при аммонизации этого раствора в пределах 3-7, вид и количество добавляемых компонентов при получении удобрений. При этом получают сложные кальцийсодержащие NP- или NPK-удобрения с отношением Са:P₂O₅ в пределах 0,3÷0,5. Попутно можно получать полностью водорастворимые удобрения с отношением Са:P₂O₅ не более 0,02.

Состав некоторых образцов получаемых удобрений приведен в таблице.

Таблица Состав образцов удобрений, полученных по заявляемому способу
№	Состав, %	Отношение Ca:P2O5
п/п	N	Р2O5	К2O	Са
1	15,3	15,3	15,3	6,15	0,4
2	21,7	10,3	10,3	4,1	0,4
3	18,3	12,6	12,6	5,0	0,4
4	26,5	13,3	-	5,2	0,4
5	15,8	15,8	15,8	4,7	0,3
6	20,1	20,1	-	10,0	0,5
7	15,0	15,0	15,0	7,5	0,5

Из представленных данных следует, что заявляемый способ обеспечивает получение сложных кальцийсодержащих удобрений с регулируемым соотношением Са:P₂O₅ в широких пределах, в том числе уравновешенных по азоту и фосфору, что является преимуществом по сравнению с известным способом.

Дополнительным преимуществом заявляемого способа является возможность попутного получения полностью водорастворимых удобрений с отношением Са:P₂O₅ менее 0,02. Такая возможность у известного способа отсутствует.

Оптимальный интервал рН при аммонизации части маточного раствора, направляемого на выделение осадка фосфата кальция, составляет 3÷7. Указанный интервал обеспечивает получение осадка фосфатов кальция в кристаллической форме, обеспечивающей возможность его отделения от раствора с использованием существующего разделительного оборудования, в частности осадительных центрифуг. При выходе за указанный интервал качество осадка ухудшается, что вызывает затруднения при его отделении.

Рациональная степень выделения кальция из азотно-кислотной вытяжки составляет 68÷76%, а доля маточного раствора, направляемого на аммонизацию, и выделение осадка фосфата кальция - 30÷70%.

Указанные параметры обеспечивают возможность широкого маневра при получении удобрений заданного состава с минимальными энергетическими затратами.

1. Способ получения сложного кальцийсодержащего удобрения с регулируемым соотношением Са:Р₂O₅, включающий азотно-кислотное вскрытие природного кальцийфосфата, удаление части кальция из азотнокислотной вытяжки кристаллизацией нитрата кальция при охлаждении с последующим отделением кристаллов от маточного раствора, смешение последнего с продуктом, содержащим кальций и фосфаты, переработку смеси в целевой продукт с применением аммонизации, выпарки, сушки и грануляции, отличающийся тем, что маточный раствор разделяют на две части, одну из которых аммонизируют до рН 3÷7, из аммонизированной суспензии отделяют осадок фосфатов кальция и смешивают его со второй частью маточного раствора с последующей переработкой смеси в целевой продукт.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что раствор после отделения осадка фосфатов кальция перерабатывают в сложные полностью водорастворимые удобрения с отношением Са:P₂О₅ менее 0,02.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что степень выделения кальция из азотно-кислотной вытяжки поддерживают в пределах 68÷76%.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что на аммонизацию и выделение осадка фосфатов кальция направляют 30÷70% относительно маточного раствора.