Спосіб одержання мінеральних гранульованих добрив

Изобретение относится к способу получения минеральных удобрений, в частности азотно-фосфорных, в гранулированном виде, и может быть использовано при производстве удобрений в химической промышленности. Известен способ получения аммофоса путем нейтрализации экстракционной фосфорной кислоты аммиаком, охлаждения полученной пульпы, донейтрализации ее с последующим гранулированием, в котором нейтрализацию кислоты аммиаком ведут до рН 3,5-4, полученную пульпу охлаждают в течение 0,75-3 ч, а донейтрализацию проводят аммонизированной пульпой до рН 4,9-9,5, взятой в соотношении 5-12 мас, частей на 1 мас. часть пульпы с рН 3,5-4 [1]. Недостаток этого способа заключается в длительности процесса аммонизации, потере тепла и аммиака при охлаждении пульпы, недостаточно высокой прочности гранул. Известен также способ получения гранулированного удобрения с повышенными механическими свойствами [2], в котором к удобрению перед грануляцией добавляют суспензию, полученную при абсорбции фторсодержащих газов, являющи хся отходами производства фосфорной кислоты или разложения фосфоритов. В качестве удобрения используют в основном фосфорные удобрения. Суспензию добавляют в количестве 12-18 мас. %. Недостатком указанного способа является загрязнение удобрения балластными примесями, фтором, кремнием, содержащимися в суспензии, что приводит к снижению питательных веществ в удобрении, низкая прочность гранул и потери аммиака на стадии сушки и грануляции. Известен также способ получения удобрений с улучшенным гранулометрическим составом и пониженной склонностью к пылеобразованию путем введения в суспензию удобрения добавки глиноподобных алюмосиликатов или окислов металла, например, Аl2О 3. в количестве 0,1-5% [3]. Недостатком данного способа является снижение питательных веществ в удобрении, невысокая прочность гранул. Наиболее близким техническим решением является способ получения минеральных удобрений (гранулированных) [4], включающий стадии гранулирования и сушки исходного продукта в присутствии кондиционирующей добавки, в котором в качестве кондиционирующей добавки используют растворы после азотнокислой промывки кремнефторида калия, осажденного из экстракционной фосфорной кислоты. Недостатками прототипа являются невысокие показатели по прочности, а также большие потери аммофосной пыли и аммиака в процессе гранулирования и сушки удобрения. Формирование поверхностных слоев из мелких кристаллов нитрата кальция, сульфата аммония и аммиачной селитры, образующихся в результате взаимодействия кондиционирующей добавки (раствора после азотнокислой промывки кремнефторида калия) с аммиаком и упаренной пульпой удобрения в процессе гранулирования не обеспечивает высокой прочности гранул, минимальных потерь аммиака и увеличения P2О5 в удобрении. В основу изобретения поставлена задача усовершенствования способа получения минеральных гранулированных удобрений путем использования кондиционирующей добавки экстракционной фосфорной кислоты (ЭФК) после абсорбции аммиака и аммофосной пыли, чем обеспечивается повышение содержания Р2О5 в удобрении, и за счет этого повышается прочность гранул и питательная ценность удобрения. Поставленная задача решается тем, что в способе получения минеральных гранулированных удобрений, включающем стадии аммонизации экстракционной, фосфорной кислоты аммиаком, упаривание полученной пульпы, грануляцию и сушку в присутствии кондиционирующей добавки, согласно изобретению, в качестве кондиционирующей добавки используют обесфторенную фосфорную кислоту, прошедшую стадию абсорбции аммиака и аммофосной пыли, грануляции и имеющей состав, г/л: Р2О5 Nам СаО F SiO2 Вода 270-320 40-60 3-10 1-2 0,039-0,05 Остальное Кондиционирующая добавка вводится в зону гранулирования в количестве 0,5-9% от веса удобрения. При использовании новой кондиционирующей добавки выбранного состава, продукт реакции добавки, аммиака и аммофосной пыли является одним из наиболее подходящих в качестве основного вещества, придающего прочность изобретенным гранулированным удобрениям. Таким веществом является моноаммонийфосфат и монокальцийфосфат - прочные, стойкие соединения с повышенным содержанием Р2О5. Образующиеся в результате реакции кондиционирующей добавки с аммиаком вещества участвуют в образовании гранул удобрения, за счет чего повышается в нем содержанием Р2О5 в усвояемой форме, чем улучшают его агрохимические свойства, повышают прочность, снижают потери аммиака и аммофосной пыли на стадии гранулирования, увеличивается общее количество удобрения. Добавка содержит незначительное количество фтора 1-2 г/л, т.к. из ЭФК перед стадией абсорбции был выделен фтор путем осаждения его раствором поташа с последующим отделением осадка кремнефторида калия. При использовании обесфторенной экстракционной фосфорной кислоты не идет отдувка фтора в а тмосферу и загрязнение удобрения фтором. Способ получения удобрения включает нейтрализацию ЭФК аммиаком до рН 4,8-5,5, упаривание полученной пульпы и грануляцию с введением кондиционирующей добавки в гранулятор. При нейтрализации ЭФК аммиаком до рН 4,8-5,5 образуется смесь моноаммоний и диаммонийфосфата с различным мольным отношением NН3:Н3РO4. Аммонизированная пульпа, упаренная до содержания влаги 1520% при t = 140-160°С через форсунки с помощью сжатого воздуха распыляется в среду сушильного агента в гранулятор. Мелкие частицы пульпы, вылетая из форсунки, пересекают завесу частиц сухого ретура, которые являются центрами образования гранул. Капли пульпы налипают на частицы ретура, в результате чего происходит рост гранулы с одновременной их сушкой и скатыванием. В гранулятор также через форсунки подают кондиционирующую добавку - обесфторенную экстракционную фосфорную кислоту, прошедшую стадию абсорбции аммиака и аммофосной пыли, уносимых из гранулятора и дробильно-сортировочного оборудования. В грануляционном сушильном аппарате под действием высокой температуры (t° сушильного агента на входе в аппарат 450-500°С) происходит разложение аммонийных солей упаренной пульпы удобрения с выделением аммиака в газовую фазу. Аммиак обволакивает капли кондиционирующей добавки, распыляемой через форсунку в зону грануляции, частицы ретура и отдельные кристаллы упаренной пульпы. При этом увеличивается поверхность контактирования аммиака с кондиционирующей добавкой. В условиях высоких температур в грануляторе-сушилке происходит испарение значительного количества воды из ЭФК кондиционирующей добавки и концентрация ее по P2O5 увеличивается. Путем анализа было установлено, что мольное отношение NН3:Н3РO4 в гранулируемом удобрении снижается с 1,25-1,3 до 1,05-1,10, т.е. в грануляторе идет раскисление. При избытке P2O5 реакция между парами аммиака и концентрированной ЭФК идет с образованием моноаммонийфосфата и монокальцийфосфата. Это прочные, стойкие соединения с повышенным содержанием P2O5 до 62-65%, которые последовательно наслаиваются на частицы ретура и упаренной пульпы, образуя гранулы. Так как в состав кондиционирующей добавки входят окислы Fe, Са, Αl, SiO2 одновременно с моноаммонийфосфатом образуются комплекты типа (Са, Fe, NН4)(Н3РО4)2 х 6Н2О, NH4H2РO4 x Н3РO4 , которые очень прочны, нерастворимы в воде, но полностью усвояемые. Образующиеся в результате реакции кондиционирующей добавки (обесфторенная ЭФК после абсорбции аммиака и аммофосной пыли) с аммиаком вещества участвуют в образовании гранул удобрения, повышая в нем содержание Р2O5 в усвояемой форме, чем улучшают его агрохимические свойства, повышают прочность, максимально снижают потери аммиака и аммофосной пыли на стадии гранулирования. Очистку отходящи х из гранулятора-сушилки газов от аммофосной пыли и аммиака производят в абсорберах, работающих в режиме циркуляции орошающей жидкости - обесфторенной экстракционной фосфорной кислоты. Анализами установлено содержание аммиака на входе в абсорбер до 600 мг/м 3; Р2О5 до 10 г/м 3 и аммофосной пыли до 30 г/м 3. Результаты обследования показали, что в абсорбере степень улавливания аммиака и аммофосной пыли 94-99%. Использование обесфторенной фосфорной кислоты, прошедшей стадию абсорбции аммиака и аммофосной пыли после гранулятора в качестве кондиционирующей добавки, содержащей 270-320 г/л P2O5 и 5-10 г/л СаО, позволяет при низких пределах по P2O5 270 г/л и СаО - 3 г/л повысить прочность гранул, снизить потери аммиака и повысить содержание Р2O5, максимально связать аммиак и получить более высокую прочность гранул. При содержании в кондиционирующей добавке Р2O5 270 г/л образуется на стадии грануляции то минимальное количество моноаммонийфосфата, участвующее в послойном образовании гранул, которое обеспечивает достаточно высокую прочность гранул удобрения. При содержании СаО 3 г/л образуются комплексы CaNH4(NPO4), повышающие прочность гранул и связывающие аммиак. При содержании Р2O5 выше 320 г/л повышается кислотность удобрения, за счет увеличения количества моноаммонийфосфата, непрореагировавшей фосфорной кислоты и образования кислых солей типа (Са, Fe, NH4)(HPO4)2 . 6H2O, что является недопустимым. Используя кондиционирующую добавку заданного состава в количестве 0,5-9% от веса удобрения достигаются показатели, по прочности превышающие прочность по прототипу, снижаются потери аммиака на стадии грануляции и повышается содержание Р2O5 в удобрении. При минимальном расходе кондиционирующей добавки в количестве 0,5% от веса аммофоса достигается повышение верхнего предела прочности гранул в сравнении с прочностью гранул по прототипу, повышается содержание Р2O5 в удобрении. При верхнем пределе 9% обеспечивается максимальная прочность гранул, минимальные потери аммиака, повышение P2O5 в удобрении. Дальнейшее увеличение расхода добавки повышает кислотность удобрения, что снижает его качество и прочность гранул за счет увеличения влаги. Выбранные интервалы по составу и количеству кондиционирующей добавки обоснованы лабораторными и промышленными испытаниями. Промышленные испытания способа осуществляли в барабанном грануляторе-сушилке-холодильнике (БГСХ). При этом упаренную пульпу аммофоса с температурой t = 140-160°С и кондиционирующую добавку (обесфторенную ЭФК после стадии абсорбции аммиака и аммофосной пыли) с t = 60-80°С через распылительные форсунки подают в зону грануляции, пересекая свободно ссыпающийся с лопаток поток ретура. Температуру топочных газов на входе в барабан поддерживали 500-550°С, а на выходе 80-90°С. Готовые гранулы аммофоса после БГСХ анализировали на содержание питательных веществ и прочность. Отходные газы на выходе из БГСХ анализировали на содержание аммиака. Примеры конкретного выполнения. Пример 1. Обесфторенную экстракционную фосфорную кислоту, прошедшую стадию абсорбции аммиака и аммофосной пыли после БГСХ, содержащую 270 г/л Р2O5, СаО - 3 г/л подают на стадию грануляции аммофоса в количестве 0,5% от веса полученного удобрения. После грануляции, сушки, классификации и охлаждения аммофос содержит: Р2O5 - 52,2%, N - 11,5%, прочность гранул - 89 кг/см . Пример 2. По примеру 1 вводят кондиционированную добавку, меняя ее количество от 0,5 до 10% к весу аммофоса. Характеристики образцов, полученных по предлагаемому способу, представлены в таблице. Пример 3. Обесфторенную экстракционную фосфорную кислоту, прошедшую стадию абсорбции аммиака и аммофосной пыли, содержащую 295 г/л Р2O 5 и 7 г/л СаО вводят на стадию гранулирования аммофоса в количестве 0,5-10% от веса получаемого удобрения. После грануляции, сушки и охлаждения аммофос анализировали на содержание Р2O5, N и прочность гранул. Данные осуществления способа приведены в таблице. Пример 4. Обесфторенную экстракционную фосфорную кислоту, прошедшую стадию абсорбции аммиака и аммофосной пыли, содержащую Р2 О5 320 г/л и 10 г/л СаО, вводят на стадию гранулирования аммофоса в количестве 0,5-10% от веса получаемого удобрения. После грануляции, сушки и охлаждения аммофос анализировали на содержание Р2О5, N и прочность гранул. Данные осуществления способа приведены в таблице. Данные анализа удобрения, приведенные в таблице, показывают, что использование предлагаемого способа позволяет повысить прочность гранул по сравнению с прототипом с 55-86 кг/см 2 до 89-95 кг/см 2 и снизить потери аммиака с 20-49 мг/м 3 до 0,8-16 мг/м 3 за счет образования прочных соединений миноаммонийфосфата и монокальцийфосфата, участвующи х в формировании гранул. Технико-экономическая эффективность предлагаемого способа получения минеральных удобрений по сравнению с существующим способом заключается в том, что при использовании кондиционирующей добавки обесфторенной ЭФК после абсорбции аммиака и аммофосной пыли достигается: 1. Повышение содержания Р2О5 в удобрении за счет образования моноэммонийфосфата концентрацией P2O5 - 62-65%, равномерно распределяющегося по всему объему удобрения. 2. Кроме того, увеличивается общее количество удобрения за счет дополнительного образования удобрения при химическом взаимодействии кондиционирующей добавки с аммиаком и аммофосной пылью.