Спосіб одержання складного гранульованого азотно-калійного добрива

1. Спосіб одержання складного гранульованого азотно-калійного добрива, який полягає в тому, що плав нітрату амонію змішують з твердим хлоридом калію і цільовою мінеральною добавкою, що знижує вимивання добрива з ґрунту, у присутності аміаку, кількість якого вибирають з умови підтримки рН суміші, що перемішують, в інтервалі 6,5-7,5, здійснюють грануляцію суміші в барабанному грануляторі та сушать одержаний продукт, який відрізняється тим, що як цільову мінеральну добавку використовують фосфогіпс, початкові компоненти подають на змішування при наступному співвідношенні мас. %: нітрат амонію 33-69, хлорид калію 22-65, фосфогіпс 2-9, а гранулювання здійснюють при ретурному числі 1:(2,0-2,5). 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що змішування і перемішування компонентів суміші здійснюють при температурі 100-130 °С протягом 2030 хвилин. UA (21) a200706862 (22) 17.11.2005 (24) 10.06.2009 (86) PCT/RU2005/000577, 17.11.2005 (31) 2004133766 (32) 19.11.2004 (33) RU (46) 10.06.2009, Бюл.№ 11, 2009 р. (72) КОНОНОВ СЄРГЄЙ МІХАЙЛОВІЧ, RU, АВРАМЄНКО АНАТОЛІЙ НІКОЛАЄВІЧ, RU, ШИРОБОКОВ ОЛЄГ АНАТОЛЬЄВІЧ, RU, ГРОМОТКОВ ВІКТОР НІКОЛАЄВІЧ, RU, ПЄРЄПЄЧКО ВІКТОР ФІЛІППОВИЧ, RU, ЦАРЄВСКІЙ ВІКТОР АЛЄКСЄЄВІЧ, RU, МІЦАК ІГОРЬ АНДРЄЄВІЧ, RU, ОВЧІННІКОВ ВЯЧЄСЛАВ МІХАЙЛОВІЧ, RU, КОСТЮЧЄНКО СТАНІСЛАВА СТАНІСЛАВОВНА, RU, КОНТАРЬОВА ЄВДОКІЯ НІКОЛАЄВНА, RU (73) ОТКРИТОЄ АКЦІОНЄРНОЄ ОБЩЄСТВО "МІНЄРАЛЬНО-ХІМІЧЄСКАЯ КОМПАНІЯ "ЄВРОХІМ", RU (56) RU 2233823 C1, 10.08.2004 SU 1502550 A1, 23.08.1989 SU 1288179 A1, 07.02.1987 EP 0104705 A1, 04.04.1984 C2 2 (19) 1 3 робки і додержання підвищених заходів із забезпечення пожежовибухонебезпечності для реалізації відомого способу. Використовувані у ньому види механічної грануляції (кристалізація і розмелювання або екструдування і різання) ускладнюють спосіб, призводять до великої кількості відмов обладнання і низької продуктивності. Відомий спосіб не дозволяє добитися повної конверсії початкових компонентів у суміші, внаслідок чого реакції конверсії можуть продовжуватися в готовому продукті, що погіршує експлуатаційні властивості останнього (міцність гранул, злежуваність). Продукт, одержаний відомим способом, характеризується підвищеним вимиванням поживних компонентів добрива з ґрунту. Найбільш близький до того, що заявляється, спосіб одержання азотно-калійного добрива, який полягає в змішуванні плаву аміачної селітри з твердим хлоридом калію, цільовою мінеральною добавкою, що знижує вимивання добрива з ґрунту, у присутності аміаку, кількість якого вибирається з умови підтримки pH суміші, що перемішується, в інтервалі 6,5-7,5, гранулювання суміші в барабанному грануляторі і сушіння продукту [3]. Відомий спосіб залежно від умов (тривалості перемішування, температури і т. ін.) дозволяє одержати азотно-калійні добрива, що містять у своїй основі нітрат амонію і хлорид калію або нітрат калію і хлорид амонію. Основними недоліками відомого способу - найближчого аналога (прототипу) - при виробництві калійно-аміачної селітри та інших марок азотно-калійних добрив із підвищеним вмістом нітрату калію є: недостатня продуктивність, зумовлена підвищеною кількістю відмов у роботі обладнання, низького ступеню конверсії на стадії перемішування і гранулювання, легке вимивання добрива з ґрунту, низька міцність гранул. Спосіб, що пропонується, вирішує завдання одержання складного гранульованого азотнокалійного добрива пролонгованої дії типу калійноаміачної селітри. Основний технічний результат полягає в підвищенні продуктивності процесу одержання добрива за рахунок швидкого протікання процесу конверсії. Одночасно поліпшуються фізичні властивості продукту - зменшується вимивання добрива з ґрунту і збільшується міцність гранул. Досягнення зазначених технічних результатів забезпечується тим, що в способі одержання складного азотно-калійного добрива, що включає змішування плаву нітрату амонію з твердим хлоридом калію і цільовою мінеральною добавкою, що знижує вимивання добрива з ґрунту, у присутності аміаку, кількість якого вибирається з умови підтримки pH суміші, що перемішується, в інтервалі 6,5-7,5, грануляцію суміші в барабанному грануляторі і сушіння продукту, як цільову мінеральну добавку використовують фосфогіпс, компоненти подають на змішування при наступному співвідношенні мас.%: нітрат амонію 33-69, хлорид калію 22-65, фосфогіпс 2-9, а гранулювання здійснюють при ретурному числі 1:(2-2,5). Крім того, змішування і перемішування компонентів суміші здійснюють при температурі 100 87010 4 130°С протягом 20-30 хвилин. При змішуванні компонентів протікають такі реакції: NH4NO3+КСl=KNO3+NH4CI (1) (2) NH4NO3+2KNO3=NH4NO3⋅2KNO3 (3) NH4NO3+2KNO3=(K,NH4)NO3 КСl+NH4Cl=(NH4,K)Cl (4) тобто крім нітрату калію і хлориду амонію утворюються подвійна сіль і тверді розчини. Реакції (1)-(4) протікають у розчинах і твердих сумішах, причому реакція (1) є визначальною для поліпшення фізичних властивостей добрива [4]. Запропонований спосіб забезпечує завершення або досягнення високого ступеню конверсії на початковій стадії змішування і при подальшому перемішуванні компонентів. При завершенні процесу конверсії на стадії перемішування, за рахунок утворення подвійних солей, збільшується безпека процесу і вихід товарної фракції, поліпшуються властивості продукту, а саме, збільшується міцність, знижується гігроскопічність, а отже і вимивання добрива з ґрунту. Наявність при змішуванні і перемішуванні аміаку у кількості, необхідній для підтримки pH в межах 6,5-7,5, прискорює процес конверсії нітрату амонію і хлориду калію в кінцеві продукти, запобігає і зменшує утворення азотної кислоти, пригнічує реакції окиснення і, тим самим, забезпечує вищу продуктивність і безпеку процесу. При pH меншому за 6,5 спостерігається утворення хлористого нітрозилу і підвищується пожежовибухонебезпечність добрива, при pH більшому за 7,5 зростають втрати аміаку і знижується міцність гранул. Введення фосфогіпсу призводить до прискорення процесу конверсії, поліпшує процес гранулювання, що, у свою чергу, підвищує продуктивність способу. При цьому продукт стає пожежовибухонебезпечнішим. Зменшення вмісту фосфогіпсу менше 2мас.% призводить до зменшення виходу товарної фракції, зниження продуктивності, зменшення міцності гранул і до погіршення агрохімічних властивостей добрива, збільшення вимивання поживних речовин із ґрунту. Збільшення вмісту фосфогіпсу більше за 9мас.% не призводить до подальшого збільшення ступеня конверсії, погіршує агрохімічні властивості добрива, оскільки знижується вміст поживних компонентів азоту і калію. Дозування і змішування компонентів здійснюють у межах суворо вибраних інтервалів мас.%: аміачна селітра 33-69, хлорид калію 22-65, фосфогіпс 2-9. У зазначених межах вмісту компонентів забезпечуються оптимальні поєднання компонентів суміші, при яких досягаються максимальна продуктивність процесу виробництва добрива, включаючи сприятливі умови для прискореного гранулоутворення, забезпечення високого виходу товарних фракцій добрива. При зменшенні вмісту аміачної селітри менше за 33мас.% стає гіршим процес грануляції, зменшується вихід товарних фракцій, продукт буде обмежений за вмістом поживних компонентів, при збільшенні вмісту аміачної селітри більше за 69мас.% або при зниженні вмісту хлориду калію менше за 22мас.% підвищується злежуваність гранул продукту, оскільки після перемішування зберігається висока концентрація нітрату амонію. Якщо при цьому вміст фосфогіпсу складає менше за 2мас.% процес виробництва 5 стає пожежовибухонебезпечним. При перевищенні вмісту хлориду калію більше за 65мас.% гіршає процес грануляції, при недостачі фосфогіпсу (менше за 2мас.%) вихід товарних фракцій продукту і продуктивність істотно зменшуються. Пульпа, одержана у змішувачі, спрямовується на грануляцію в барабанний гранулятор, де вона розпилюється на ретур (у вигляді некондиційної частини продукту). При підтримці ретурного числа в межах 1:(2-2,5) забезпечується найбільша безпека і висока продуктивність процесу, прискорюється процес гранулоутворення і підвищується вихід товарної фракції, забезпечується зменшення пиловинесення. Змішування і перемішування компонентів суміші при температурі 100-130°С протягом 20-30 хвилин забезпечує ступінь конверсії нітрату амонію і хлориду калію в нітрат калію і хлорид амонію більше за 73% для всіх марок, що одержуються згідно з описуваним способом одержання азотнокалійних добрив. Відповідно до викладеного вище, запропонований спосіб дозволяє збільшити продуктивність процесу і поліпшити властивості кінцевого продукту - підвищити міцність гранул і зменшити вимивання добрива з ґрунту. Суть винаходу і технічні результати, що досягаються, пояснюються наступними конкретними прикладами його здійснення. Приклад 1. Відповідно до винаходу в змішувач подавали плав аміачної селітри концентрацією 80мас.% у кількості 17,9т/годину (41мас.%), через дозувальні живильники подавали хлористий калій у кількості 19,6т/годину (56мас.%), фосфогіпс у кількості 1,08т/годину (3мас.%) із 3мас.% Н2О і газоподібний аміак. Перемішування суміші здійснювали протягом 20 хвилин при температурі 120-130°С, pH суміші підтримували на рівні 6,5 подачею аміаку. Одержану суміш направляли в барабанний гранулятор - сушарку, де гранулювали з некондиційною частиною продукту (ретуром) при ретурному числі (співвідношення готового продукту і ретуру) 1:2,0 і сушили. Гранульований продукт охолоджували. Для приготування суміші використали: технічний хлорид калію за ДСТ 4568-95; фосфогіпс - відхід виробництва фосфорної кислоти за ТУ 113-03-1827-89, наступного складу СаО - 40%, SO3 - 57%; нітрат амонію, одержаний амонізацією азотної кислоти. При оцінюванні властивостей способу і продукту застосовували методи хімічного аналізу (склад суміші, продукту, ступінь конверсії), прямих вимірювань (час конверсії, pH, гранулометричний склад), розрахунків (ретурне число, продуктивність). Фізико-хімічні властивості продукту визначали за ДСТ - 2-85 (міцність, розсипчастість, гранулометричний склад), вихід продукту визначали за фракційним складом, придатним вважали продукт із розміром гранул 1-5мм. Ступінь конверсії розраховували за компонентом (нітрат амонію, хлористий калій), що зазнав найбільшого перетворення за реакцією (1). Некондиційний продукт із розмірами гранул меншими за 1мм і більшими за 5мм (після розмелювання) у вигляді ретуру повертали на грануляцію. Технологічні параметри, склад 87010 6 продукту і властивості продукту наведені в таблиці. Приклад 2. Відповідно до винаходу в змішувач подавали плав аміачної селітри концентрацією 90-93мас.% у кількості 20,5т/годину (52мас.%), через дозувальні живильники подавали хлористий калій у кількості 15,8т/годину (44мас.%), фосфогіпс у кількості 1,44т/годину (4мас.%) і газоподібний аміак. Перемішування суміші здійснювали протягом 20 хвилин при температурі 100-110°С, pH суміші підтримували на рівні 6,5 подачею аміаку. Одержану суміш гранулювали з ретуром при ретурному числі 1:2,1. Далі спосіб здійснювали аналогічно до прикладу 1. Технологічні параметри, склад продукту і властивості продукту наведені в таблиці. Приклад 3. Відповідно до винаходу в змішувач подавали плав аміачної селітри концентрацією 85-86мас.% у кількості 23,1т/годину (52мас.%), через дозувальні живильники подавали хлористий калій у кількості 15,2т/годину (40мас.%), фосфогіпс у кількості 3,04т/годину (8мас.%) і газоподібний аміак. Перемішування суміші здійснювали протягом 20 хвилин при температурі 115-125°С, pH суміші підтримували на рівні 7,0 подачею аміаку. Одержану суміш гранулювали з ретуром при ретурному числі 1:2,5. Далі спосіб здійснювали аналогічно до прикладу 1. Технологічні параметри, склад продукту і властивості продукту наведені в таблиці. Приклад 4. Відповідно до винаходу в змішувач подавали плав аміачної селітри концентрацією 80-83мас.% у кількості 15,8т/годину (33мас.%), через дозувальні живильники подавали хлористий калій у кількості 23,1т/годину (59мас.%), фосфогіпс у кількості 3,1т/годину (8мас.%) і газоподібний аміак. Перемішування суміші здійснювали протягом 30 хвилин при температурі 120-130°С, pH суміші підтримували на рівні 7,5 подачею аміаку. Одержану суміш гранулювали з ретуром при ретурному числі 1:2,0. Далі спосіб здійснювали аналогічно до прикладу 1. Технологічні параметри, склад продукту і властивості продукту наведені в таблицях. Приклад 5. Відповідно до винаходу в змішувач подавали плав аміачної селітри концентрацією 90-93мас.% у кількості 20,2т/годину (45мас.%), через дозувальні живильники подавали хлористий калій у кількості 19,7т/годину (48мас.%), фосфогіпс у кількості 2,87т/годину (7мас.%) і газоподібний аміак. Перемішування суміші здійснювали протягом 30 хвилин при температурі 100-110°С, pH суміші підтримували на рівні 6,5 подачею аміаку. Одержану суміш гранулювали з ретуром при ретурному числі 1:2,4. Далі спосіб здійснювали аналогічно до прикладу 1. Технологічні параметри, склад продукту і властивості продукту наведені в таблиці. Приклад 6. Відповідно до винаходу в змішувач подавали плав аміачної селітри концентрацією 58-86мас.% у кількості 24,0-35,6т/годину (48мас.%), через дозувальні живильники подавали хлористий калій у кількості 18,9т/годину (44мас.%), фосфогіпс у кількості 3,44т/годину (8мас.%.) і газоподібний аміак. 7 Перемішування суміші здійснювали протягом 40 хвилин при температурі 115-125°С, pH суміші підтримували на рівні 6,5 подачею аміаку. Одержану суміш гранулювали з ретуром при ретурному числі 1:2,2. Далі спосіб здійснювали аналогічно до прикладу 1. Технологічні параметри, склад продукту і властивості продукту наведені в таблиці. Приклад 7. Відповідно до винаходу в змішувач подавали плав аміачної селітри концентрацією 80-83мас.% у кількості 35,6т/годину (69мас.%), через дозувальні живильники подавали хлористий калій у кількості 9,3т/годину (22мас.%), фосфогіпс у кількості 3,78т/годину (9мас.%) і газоподібний аміак. Перемішування суміші здійснювали протягом 20 хвилин при температурі 120-130°С, pH суміші підтримували на рівні 7,0 подачею аміаку. Одержану суміш гранулювали з ретуром при ретурному числі 1:2,4. Далі спосіб здійснювали аналогічно до прикладу 1. Технологічні параметри, склад продукту і властивості продукту наведені в таблиці. Приклад 8. Відповідно до винаходу в змішувач подавали плав аміачної селітри концентрацією 90-93мас.% у кількості 1-6,8т/годину (35мас.%), через дозувальні живильники подавали хлористий калій у кількості 24,7т/годину (56мас.%), фосфогіпс у кількості 3,96т/годину (9мас.%) і газоподібний аміак. Перемішування суміші здійснювали протягом 20 хвилин при температурі 100-110°С, pH суміші підтримували на рівні 7,5 подачею аміаку. Одержану суміш гранулювали з ретуром при ретурному числі 1:2,3. Далі спосіб здійснювали аналогічно до прикладу 1. Технологічні параметри, склад продукту і властивості продукту наведені в таблиці. Приклад 9. Відповідно до винаходу в змішувач подавали плав аміачної селітри концентрацією 85-86мас.% у кількості 13,5т/годину (33мас.%), через дозувальні живильники подавали хлористий калій у кількості 22,75т/годину (65мас.%), фосфогіпс у кількості 0,7т/година (2мас.%) і газоподібний аміак. Перемішування суміші здійснювали протягом 10 хвилин при температурі 115-125°С, pH суміші підтримували на рівні 6,5 подачею аміаку. Одержану суміш гранулювали з ретуром при ретурному числі 1:2,5. Далі спосіб здійснювали аналогічно до прикладу 1. Технологічні параметри, склад продукту і властивості продукту наведені в таблиці. Приклад 10. Відповідно до винаходу в змішувач подавали плав аміачної селітри концентрацією 85-86мас.% у кількості 16,8т/годину (40мас.%), через дозувальні живильники подавали хлористий калій у кількості 19,5т/годину (54мас.%), фосфогіпс у кількості 2,16т/годину (6мас.%) і газоподібний аміак. Перемішування суміші здійснювали протягом 10 хвилин при температурі 115-125°С, pH суміші підтримували на рівні 7,0 подачею аміаку. Одержану суміш гранулювали з ретуром при ретурному числі 1:2,2. Далі спосіб здійснювали аналогічно до прикладу 1. Технологічні параметри, склад продукту і властивості продукту наведені в таблиці. Приклад 11. 87010 8 Процес ведуть так само, як описано в прикладі 1, але з наступними відмінностями: Перемішування суміші здійснювали протягом 30 хвилин при температурі 130-140°С, а одержану суміш гранулювали з ретуром при ретурному числі 1:2,5. Технологічні параметри, склад продукту і властивості продукту наведені в таблиці. За цим прикладом ми маємо нижчий вихід товарної продукції, при цьому знижується продуктивність процесу. Крім того, збільшується можливість утворення хлористого нітрозилу, що призводить до підвищення пожежонебезпеки процесу. Приклади 12. Процес ведуть також, як описано в прикладі 3, але з наступними відмінностями. Перемішування суміші здійснювали протягом 30 хвилин при температурі 90-100°С, а одержану суміш гранулювали з ретуром при ретурному числі 1:2,0. Технологічні параметри, склад продукту і властивості продукту наведені в таблиці. Одержаний за цим прикладом продукт має нижчий вихід товарної продукції, при цьому знижується ступінь конверсії і продуктивність процесу. Крім того, збільшується пиловинесення продукту і відбувається забивання обладнання. Приклад 13 (за прототипом). У змішувач подавали плав аміачної селітри концентрацією 85-86мас.% у кількості 13,8т/годину (44мас.%), через дозувальні живильники подавали хлористий калій у кількості 13,0т/годину (48мас.%), цеоліт у кількості 1,08т/годину (4мас.%); фосфат магнію - 0,54т/годину (2мас.%), сульфат амонію 0,54т/годину (2мас.%); аміак для регулювання pH. Перемішування суміші здійснювали протягом 30 хвилин при температурі 120-130°С, pH суміші підтримували на рівні 7,5 подачею аміаку. Далі спосіб здійснювали аналогічно до прикладу 1. Технологічні параметри і властивості продукту наведені в таблиці. Приклад 14 (контрольний). У змішувач подавали плав аміачної селітри концентрацією 85-86мас.% у кількості 13,9т/годину (44мас.%), через дозувальні живильники подавали хлористий калій у кількості 14,1т/годину (52мас.%), цеоліт у кількості 1,08т/годину (4мас.%); аміак для регулювання pH. Перемішування суміші здійснювали протягом 30 хвилин при температурі 120130°С, pH суміші підтримували на рівні 7,5 подачею аміаку. Далі спосіб здійснювали аналогічно до прикладу 1. Технологічні параметри і властивості продукту наведені в таблиці. Джерела інформації: 1. Патент Російської Федерації № 2154620, МПК С05С1/02, 2000 р. 2. Патент Франції № 1476269, МПК С0501/02,1966 р. 3. Патент Російської Федерації № 2233823, МПК C05G1/00, 2004 р. (прототип). 4. Позін Е.М. Технологія мінеральних солей (добрив, пестицидів, промислових солей, сплавів і кислот). Частина 2, 4 видання. Видавництво "Хімія", Ленінгр. від., 1974, с 1208. 9 87010 27 27 27,7 11,1 14,7 5,9 22,0 37,7 27,6 41,3 CaSO4 Розсичатість,% Міцність, кг/см2 Вимивання з ґрунту, через 5 діб, % 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 30 38 49 54 49 52 50 52 35 38 30 36 31 30 29 21 31 31 35 32 40 32 38 31 Властивості продукту Вимивання з ґрунту, через 5 діб, % 1:2,2 1:2,2 97 99 98 98 97 99 97 96 98 98 96 97 Міцність, кг/см2 KCl 50 20 3,0 4,0 8,0 8,0 7,0 8,0 9,0 9,0 2,0 6,0 3,0 8,0 Розсичатість,% NH4NO3 20 20 Вихід товарної продукції, % KCl NH4NO3 NH4Cl NH4Cl 7,5 7,5 KNO3 * ** Робоче навантаження, т/годину 48 52 Ретурне число 44 44 Ступінь конверсії в продукті, % рН Час конверсії, хвилини. Цільова добавка 13 14 KCl № NH4NO3 Склад суміші, мас.% 73 1:2,0 35 37,7 20,0 11,1 28,2 75 1:2,1 36 44,6 23,6 16,7 11,1 90 1:2,5 38 48,6 25,8 13,5 4,1 100 1:2,0 39 41,6 22,1 0,1 28,2 98 1:2,4 41 55,6 29,4 1,0 7,0 96 1:2,2 43 57,0 30,2 2,8 1 98 1:2,4 42 26,6 14,1 49,9 0,4 100 1:2,3 44 44,1 23,4 0,1 23,5 70 1:2,5 35 29,1 15,5 9,9 43,5 75 1:2,2 36 37,8 20,0 10,1 26,1 73 1:2,5 30 37,7 20,0 11,1 28,2 65 1:2,0 29 35,2 18,9 23,9 14,0 Згідно з прототипом і контрольним способом Технологічні властивості Склад продукту, мас.% Інше 20 20 20 30 30 20 20 20 10 10 30 40 Властивості продукту Вихід товарної продукції, % 6,5 6,5 7,0 7,5 6,5 6,5 7,0 7,5 6,5 7,0 6,5 7,0 KNO3 3 4 8 8 7 8 9 9 2 6 3 8 Робоче навантаження, т/годину Фосфогіпс 56 44 40 59 48 44 22 56 65 54 56 40 Ретурне число KCl 41 52 52 33 45 48 69 35 33 40 41 52 Час конверсії, хвилини. NH4NO3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 рН Ступінь конверсії в продукті, % Згідно зі способом, що пропонується Технологічні властивості Склад продукту, мас.% Склад суміші, мас.% № 10 8,0 4,0 96 96 100 100 26 28 50 48 Примітка: * - Цеоліт – 4; фосф., Mg – 2, сильф. амон. – 2; ** - Цеоліт – 4 Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601