СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЛОЖНОГО УДОБРЕНИЯ
COMPLEX FERTILISER MANUFACTURE TECHNIQUE

Изобретение относится к способу получения сложных удобрений методом разложения апатитового концентрата азотной кислотой при использовании низкосортного фосфатного сырья.
2
5
Задача вовлечения низкосортных фосфоритов с содержанием РО 20-25% в переработку в минеральные удобрения с каждым годом становится все более актуальной в связи с истощением ресурсов по производству апатитового концентрата, являющегося в России до последнего времени основным источником фосфатного сырья.
Известно использование егорьевского, верхнекамского фосфоритов в виде фосфоритной муки в качестве фосфорных удобрений. Указанные удобрения малоэффективны и могут быть использованы только в кислых почвах.
Предложены способы вовлечения бедных фосфоритов в производстве фосфорных и сложных удобрений, предусматривающие частичную замену апатитового концентрата [пат. РФ №2223933, МПК 7 С05В 11/06, опубл. 20.02.2004, пат. РФ №2234485, МПК 7 С05В 11/06, C05G 1/06, опубл. 20.08.2004]. Недостатком указанных способов является неполное вскрытие низкосортного фосфатного сырья, из-за чего получаемые удобрения содержат балластные фосфаты, которые при внесении в почву не участвуют в питании растений.
Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ получения сложного удобрения, включающий разложение апатитового концентрата азотной кислотой, выделение части нитрата кальция из нитратофосфатной вытяжки кристаллизацией, смешение фосфорсодержащего полупродукта с низкосортным фосфатным сырьем, предварительно обработанным раствором нитрата аммония, и переработку смеси в сложное удобрение известными приемами [пат. РФ №2286320, МПК 7 С05В 11/06, С05В 7/00, опубл. 27.10.2006]. Предварительная обработка низкосортного фосфатного сырья раствором нитрата аммония обеспечивает частичную химическую активацию, то есть увеличивает долю усвояемых фосфатов.
Недостатком известного способа является невысокая прочность гранул получаемого сложного удобрения, что ухудшает его потребительские свойства.
Технической задачей, решаемой предложенным способом, является повышение прочности гранул.
Поставленная задача решается тем, что в способе получения сложного удобрения, включающем разложение апатитового концентрата азотной кислотой, выделение части нитрата кальция из нитратофосфатной вытяжки кристаллизацией, смешение фосфорсодержащего полупродукта с предварительно обработанным низкосортным фосфатным сырьем и переработку смеси в сложные удобрения, согласно изобретению предварительную обработку низкосортного фосфатного сырья проводят азотной кислотой с последующим отделением нерастворимого остатка, а жидкие продукты предварительной обработки смешивают с нитратофосфатной вытяжкой после выделения из нее части нитрата кальция.
2
5
В качестве низкосортного фосфатного сырья используют измельченный фосфорит, содержащий 24,6 мас.% PO.
2
5
Соотношение апатитового концентрата и низкосортного фосфатного сырья в пересчете на РО поддерживают в пределах (2÷7):1.
Пример 1
Разложение апатита азотной кислотой и выделение части кальция из нитратофосфатной вытяжки проводят в действующем производстве.
2
5
2
3
2
3
2
Предварительную обработку низкосортного фосфатного сырья проводят на лабораторной установке. Для предварительной обработки берут измельченный фосфорит Каратау, содержащий 24,6% PO (здесь и далее % массовые), 38,4% СаО, 1,4% MgO, 1,3% FeO, 1% AlO, 4,6% CO, 2,3% F.
3
2
5
Обработку проводят в реакторе с мешалкой. Азотную кислоту берут в виде так называемого азотнокислого оборотного раствора (АКОР), получаемого в действующем производстве и содержащего HNO - 40%, СаО - 2,9%, PO - 2,1%.
На опыт берут 100 г фосфорита и 260 г АКОР. Расход азотной кислоты в опыте составляет 115% от стехиометрии на сумму СаО и MgO. Обработку ведут в течение 1,5 часов при температуре 45-55°С.
2
5
Полученную азотнокислотную вытяжку фосфорита разбавляют водой, взятой в количестве 105 г, сгущают в течение 3 часов, сгущенную часть фильтруют на вакуумной воронке, осадок на фильтре промывают 60 г воды. Осветленный раствор, фильтрат и промывной раствор объединяют и получают 477 г жидких продуктов предварительной обработки, содержащих 6,1% PO, 9,4% СаО, 0,28% MgO.
2
5
Указанные жидкие продукты смешивают с нитратофосфатной вытяжкой с частично выделенным нитратом кальция из действующего производства в количестве 444 г и содержащей 14,9% PO и 4,8% СаО.
Смесь нейтрализуют аммиаком, упаривают до остаточной влажности 10%, добавляют 159 г хлорида калия и гранулируют на лабораторном грануляторе.
2
5усв
2
5водор
2
2
5усв
2
5общ
2
5
2
5
2
Получают сложное удобрение состава, %: N - 16,7, РO - 14,4, PO - 7,5, KO - 14,5. Соотношение РО/РО= 100%. Отношение РО (апатит): РО (фосфорит) составляет 3:1. Прочность гранул диаметром 2 мм на раздавливание - 80 кг/см.
Пример 2
2
5
2
5
Проводят опыты, аналогичные примеру 1, в которых изменяют отношение PO (апатит): РО (фосфорит) в пределах (2÷7):1, регулируя расход нитратофосфатной вытяжки из апатита и жидких продуктов предварительной обработки фосфорита азотной кислотой, а также соотношение питательных компонентов в удобрениях.
Характеристика полученных образцов удобрений приведена в таблице 1.
Пример 3
2
5
Проводят также опыт с образцом фосфоритной муки Верхнекамского месторождения, предварительно прокаленным при 950°С. Содержание PO в исходной муке - 21,8%, после прокалки - 24,2%. Характеристика полученного образца удобрения приведена в таблице.
Пример 4
2
5
2
5
Проводят опыт, воспроизводящий условия прототипа. В качестве низкосортного фосфоритного сырья берут фосфоритную муку Верхнекамского месторождения. Соотношение PO (апатит): РО (фосфорит) в опыте 3:1.
2
5общ
2
5уcв
2
5водор.
2
2
5усв
2
5общ
2
Получают удобрение, содержащее, %: N - 17,4, РО - 10,3, PO - 9,4, PO - 5,6, КO - 10,4. Отношение PO/PО= 91%. Прочность гранул диаметром 2 мм на раздавливание 50 кг/см.
Таблица
Характеристика образцов удобрений
№ п/п
Отношение P<sub>2</sub>O<sub>5</sub>(апатит): P<sub>2</sub>O<sub>5</sub> (фосфорит)
Состав, мас.%
<img file="00000001.tif" he="11" wi="17" img-content="undefined" img-format="tif" />
Прочность гранул, кг/см<sup>2</sup>
N
Р<sub>2</sub>O<sub>5общ</sub>
Р<sub>2</sub>О<sub>5усв</sub>
P<sub>2</sub>O<sub>5водор.</sub>
К<sub>2</sub>O
1
2:1
17,2
13,7
13,7
6,8
13,8
100
75
2
7:1
16,4
15,2
15,2
9,6
15,2
100
85
Опыт с верхнекамской фосфоритной мукой
3
5:1
16,3
14,5
14,5
8,4
14,6
100
75
Представленные данные показывают, что предложенный способ позволяет по сравнению с прототипом увеличить прочность гранул более чем в 1,5 раза, что улучшает потребительские свойства удобрений.
2
5усв
2
5общ
Дополнительным преимуществом предложенного способа является практически полное вскрытие низкосортного фосфоритного сырья: отношение РO/РO близко к 100%, а в прототипе оно в среднем составляет 91%, что соответствует степени вскрытия фосфорита не более 70% отн.
В качестве низкосортного фосфоритного сырья предпочтительно использовать измельченный фосфорит Каратау, не требующий предварительной прокалки.
Верхнекамские и егорьевские фосфориты также могут быть использованы, но они требуют предварительной прокалки для разрушения органических примесей. Оптимальная температура прокалки 850-950°С.
2
5
2
5
Предложенный способ позволяет получать удобрение с достаточно широким диапазоном отношения PO (апатит): PO (фосфорит). Исходя из технологичности процессов и экономических соображений, оптимальным является диапазон (2÷7):1.