RU2747779C1 - Granular sulfur-containing nitrogen-potassium fertilizer and method for its production - Google Patents
Granular sulfur-containing nitrogen-potassium fertilizer and method for its production Download PDFInfo
- Publication number
- RU2747779C1 RU2747779C1 RU2020132516A RU2020132516A RU2747779C1 RU 2747779 C1 RU2747779 C1 RU 2747779C1 RU 2020132516 A RU2020132516 A RU 2020132516A RU 2020132516 A RU2020132516 A RU 2020132516A RU 2747779 C1 RU2747779 C1 RU 2747779C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- potassium
- nitrogen
- fertilizer
- sulfur
- nitrate
- Prior art date
Links
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 title claims abstract description 73
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 37
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 31
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 title claims abstract description 31
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 25
- DHKHZGZAXCWQTA-UHFFFAOYSA-N [N].[K] Chemical compound [N].[K] DHKHZGZAXCWQTA-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 23
- 238000000034 method Methods 0.000 title description 14
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 45
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- FGIUAXJPYTZDNR-UHFFFAOYSA-N potassium nitrate Chemical compound [K+].[O-][N+]([O-])=O FGIUAXJPYTZDNR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- KKEOZWYTZSNYLJ-UHFFFAOYSA-O triazanium;nitrate;sulfate Chemical group [NH4+].[NH4+].[NH4+].[O-][N+]([O-])=O.[O-]S([O-])(=O)=O KKEOZWYTZSNYLJ-UHFFFAOYSA-O 0.000 claims abstract description 10
- 235000010333 potassium nitrate Nutrition 0.000 claims abstract description 7
- 239000004323 potassium nitrate Substances 0.000 claims abstract description 7
- 229910052939 potassium sulfate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 235000011151 potassium sulphates Nutrition 0.000 claims abstract description 6
- OTYBMLCTZGSZBG-UHFFFAOYSA-L potassium sulfate Chemical compound [K+].[K+].[O-]S([O-])(=O)=O OTYBMLCTZGSZBG-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 5
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 48
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 15
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 claims description 10
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229920001220 nitrocellulos Polymers 0.000 claims description 5
- 239000000908 ammonium hydroxide Substances 0.000 claims description 4
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 4
- 239000012467 final product Substances 0.000 claims description 4
- 238000005469 granulation Methods 0.000 claims description 4
- 230000003179 granulation Effects 0.000 claims description 4
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 3
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims description 3
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 abstract description 27
- 239000008187 granular material Substances 0.000 abstract description 13
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 abstract description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 4
- BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N ammonium sulfate Chemical compound N.N.OS(O)(=O)=O BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 229910052921 ammonium sulfate Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 41
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 22
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 21
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 20
- WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M Potassium chloride Chemical compound [Cl-].[K+] WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 14
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 description 11
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 8
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 8
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 7
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000001103 potassium chloride Substances 0.000 description 7
- 235000011164 potassium chloride Nutrition 0.000 description 7
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 6
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 6
- 235000013339 cereals Nutrition 0.000 description 5
- 238000011161 development Methods 0.000 description 5
- 239000000047 product Substances 0.000 description 5
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 5
- DYSXLQBUUOPLBB-UHFFFAOYSA-N 2,3-dinitrotoluene Chemical compound CC1=CC=CC([N+]([O-])=O)=C1[N+]([O-])=O DYSXLQBUUOPLBB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- PAWQVTBBRAZDMG-UHFFFAOYSA-N 2-(3-bromo-2-fluorophenyl)acetic acid Chemical compound OC(=O)CC1=CC=CC(Br)=C1F PAWQVTBBRAZDMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 description 3
- 235000013877 carbamide Nutrition 0.000 description 3
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 3
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 3
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 3
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 3
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 3
- 150000001408 amides Chemical group 0.000 description 2
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 235000021073 macronutrients Nutrition 0.000 description 2
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 2
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- SPSSULHKWOKEEL-UHFFFAOYSA-N 2,4,6-trinitrotoluene Chemical compound CC1=C([N+]([O-])=O)C=C([N+]([O-])=O)C=C1[N+]([O-])=O SPSSULHKWOKEEL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000020 Nitrocellulose Substances 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000209140 Triticum Species 0.000 description 1
- 235000021307 Triticum Nutrition 0.000 description 1
- FJWGYAHXMCUOOM-QHOUIDNNSA-N [(2s,3r,4s,5r,6r)-2-[(2r,3r,4s,5r,6s)-4,5-dinitrooxy-2-(nitrooxymethyl)-6-[(2r,3r,4s,5r,6s)-4,5,6-trinitrooxy-2-(nitrooxymethyl)oxan-3-yl]oxyoxan-3-yl]oxy-3,5-dinitrooxy-6-(nitrooxymethyl)oxan-4-yl] nitrate Chemical compound O([C@@H]1O[C@@H]([C@H]([C@H](O[N+]([O-])=O)[C@H]1O[N+]([O-])=O)O[C@H]1[C@@H]([C@@H](O[N+]([O-])=O)[C@H](O[N+]([O-])=O)[C@@H](CO[N+]([O-])=O)O1)O[N+]([O-])=O)CO[N+](=O)[O-])[C@@H]1[C@@H](CO[N+]([O-])=O)O[C@@H](O[N+]([O-])=O)[C@H](O[N+]([O-])=O)[C@H]1O[N+]([O-])=O FJWGYAHXMCUOOM-QHOUIDNNSA-N 0.000 description 1
- PXTXLGCRCKNAQQ-UHFFFAOYSA-M [NH4+].[K+].OS([O-])(=O)=O.OS([O-])(=O)=O Chemical compound [NH4+].[K+].OS([O-])(=O)=O.OS([O-])(=O)=O PXTXLGCRCKNAQQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- YUWBVKYVJWNVLE-UHFFFAOYSA-N [N].[P] Chemical compound [N].[P] YUWBVKYVJWNVLE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RDXARWSSOJYNLI-UHFFFAOYSA-N [P].[K] Chemical compound [P].[K] RDXARWSSOJYNLI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002696 acid base indicator Substances 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- XKMRRTOUMJRJIA-UHFFFAOYSA-N ammonia nh3 Chemical compound N.N XKMRRTOUMJRJIA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000003863 ammonium salts Chemical class 0.000 description 1
- 235000011130 ammonium sulphate Nutrition 0.000 description 1
- 230000008485 antagonism Effects 0.000 description 1
- NCEFRBSXBILZPP-UHFFFAOYSA-M azanium;potassium;sulfate Chemical compound [NH4+].[K+].[O-]S([O-])(=O)=O NCEFRBSXBILZPP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000012993 chemical processing Methods 0.000 description 1
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 229930002875 chlorophyll Natural products 0.000 description 1
- 235000019804 chlorophyll Nutrition 0.000 description 1
- ATNHDLDRLWWWCB-AENOIHSZSA-M chlorophyll a Chemical compound C1([C@@H](C(=O)OC)C(=O)C2=C3C)=C2N2C3=CC(C(CC)=C3C)=[N+]4C3=CC3=C(C=C)C(C)=C5N3[Mg-2]42[N+]2=C1[C@@H](CCC(=O)OC\C=C(/C)CCC[C@H](C)CCC[C@H](C)CCCC(C)C)[C@H](C)C2=C5 ATNHDLDRLWWWCB-AENOIHSZSA-M 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000005474 detonation Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- YIXJRHPUWRPCBB-UHFFFAOYSA-N magnesium nitrate Chemical class [Mg+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O YIXJRHPUWRPCBB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 239000000320 mechanical mixture Substances 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 230000003472 neutralizing effect Effects 0.000 description 1
- 239000000618 nitrogen fertilizer Substances 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 230000008635 plant growth Effects 0.000 description 1
- 229940093914 potassium sulfate Drugs 0.000 description 1
- 238000000634 powder X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 1
- 238000010561 standard procedure Methods 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 239000010902 straw Substances 0.000 description 1
- 150000003467 sulfuric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 235000013619 trace mineral Nutrition 0.000 description 1
- 239000011573 trace mineral Substances 0.000 description 1
- 239000000015 trinitrotoluene Substances 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
- C05C—NITROGENOUS FERTILISERS
- C05C3/00—Fertilisers containing other salts of ammonia or ammonia itself, e.g. gas liquor
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
- C05C—NITROGENOUS FERTILISERS
- C05C5/00—Fertilisers containing other nitrates
- C05C5/02—Fertilisers containing other nitrates containing sodium or potassium nitrate
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
- C05D—INORGANIC FERTILISERS NOT COVERED BY SUBCLASSES C05B, C05C; FERTILISERS PRODUCING CARBON DIOXIDE
- C05D1/00—Fertilisers containing potassium
- C05D1/02—Manufacture from potassium chloride or sulfate or double or mixed salts thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
- C05G—MIXTURES OF FERTILISERS COVERED INDIVIDUALLY BY DIFFERENT SUBCLASSES OF CLASS C05; MIXTURES OF ONE OR MORE FERTILISERS WITH MATERIALS NOT HAVING A SPECIFIC FERTILISING ACTIVITY, e.g. PESTICIDES, SOIL-CONDITIONERS, WETTING AGENTS; FERTILISERS CHARACTERISED BY THEIR FORM
- C05G1/00—Mixtures of fertilisers belonging individually to different subclasses of C05
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
- C05G—MIXTURES OF FERTILISERS COVERED INDIVIDUALLY BY DIFFERENT SUBCLASSES OF CLASS C05; MIXTURES OF ONE OR MORE FERTILISERS WITH MATERIALS NOT HAVING A SPECIFIC FERTILISING ACTIVITY, e.g. PESTICIDES, SOIL-CONDITIONERS, WETTING AGENTS; FERTILISERS CHARACTERISED BY THEIR FORM
- C05G5/00—Fertilisers characterised by their form
- C05G5/10—Solid or semi-solid fertilisers, e.g. powders
- C05G5/12—Granules or flakes
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Pest Control & Pesticides (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Fertilizers (AREA)
Abstract
Description
Группа изобретений относится к области химии, в частности к серосодержащему азотно-калийному удобрению, которое может быть пригодно для выращивания различных сельскохозяйственных культур на всех типах почв.The group of inventions relates to the field of chemistry, in particular to sulfur-containing nitrogen-potassium fertilizer, which can be suitable for growing various crops on all types of soils.
В аграрной отрасли растет спрос на минеральные удобрения, содержащие не только главные элементы питания (N, K, Р), но и макроэлементы - Mg, Са, S (содержание которых в растениях и почве варьирует от сотых долей до нескольких процентов) и микроэлементы - Zn, В, Mn, Мо и др. (ГОСТ 20432-83. Удобрения. Термины и определения). Применение тройных удобрений с равным соотношением главных элементов при N:P:K≈1:1:1 мас. может привести к нарушению их баланса в почве. Следовательно, более предпочтительными являются двойные комплексные удобрения, в первую очередь, азотно-калийные, необходимые для развития растений на всех этапах вегетации, дополнительно содержащие макроэлементы (S, Mg, Са).In the agricultural industry, there is a growing demand for mineral fertilizers containing not only the main nutrients (N, K, P), but also macronutrients - Mg, Ca, S (the content of which in plants and soil varies from hundredths to several percent) and trace elements - Zn, B, Mn, Mo, etc. (GOST 20432-83. Fertilizers. Terms and definitions). The use of triple fertilizers with an equal ratio of the main elements at N: P: K≈1: 1: 1 wt. can lead to disruption of their balance in the soil. Therefore, more preferable are double complex fertilizers, first of all, nitrogen-potassium, necessary for the development of plants at all stages of the growing season, additionally containing macroelements (S, Mg, Ca).
Одним из наиболее востребованных макроэлементов является сера, вынос ее с 1 ц зерна составляет примерно 0,2÷0,25 кг, с 1 ц соломы - 0,15÷0,2 кг (Зерновые культуры. Учебно-практическое руководство / под ред. Д. Шпаар. - М.: Агродело, 2008. - С. 282). Сера поступает в почву с различными азотными, фосфорными и калийными удобрениями [(NH2)2SO4, K2SO4, «Ca(H2PO4)2⋅H2O+CaSO4»], а также из атмосферы, следовательно, отдельного внесения в почву серных удобрений не требуется (Агрохимия / Б.А. Ягодин, П.М. Смирнов, А.В. Петербургский и др. - М.: Агропромиздат, 1989. - С. 35).One of the most popular macronutrients is sulfur, its removal from 1 centner of grain is about 0.2 ÷ 0.25 kg, from 1 centner of straw - 0.15 ÷ 0.2 kg (Cereals. Educational and practical guide / ed. D. Shpaar. - M .: Agrodelo, 2008. - S. 282). Sulfur enters the soil with various nitrogen, phosphorus and potassium fertilizers [(NH 2 ) 2 SO 4 , K 2 SO 4 , "Ca (H 2 PO 4 ) 2 ⋅H 2 O + CaSO 4 "], as well as from the atmosphere, therefore, a separate introduction of sulfur fertilizers into the soil is not required (Agrochemistry / B.A. Yagodin, P.M.Smirnov, A.V. Peterburgsky et al. - M .: Agropromizdat, 1989. - P. 35).
Разработка комплексных удобрений с уравновешенным соотношением главных элементов питания при оптимальном отношении макроэлементов к главным элементам - одна из основных задач технологии минеральных удобрений.The development of complex fertilizers with a balanced ratio of the main nutrients with an optimal ratio of macroelements to the main elements is one of the main tasks of mineral fertilizer technology.
По двум главным элементам питания возможны следующие комбинации комплексных удобрений: азотно-калийные (NK), азотно-фосфорные (NP) и фосфорно-калийные (РК).For two main nutrients, the following combinations of complex fertilizers are possible: nitrogen-potassium (NK), nitrogen-phosphorus (NP) and phosphorus-potassium (PK).
Для роста растений в первую очередь необходимы комплексные азотно-калийные удобрения: например, суммарный вынос NK с 1 ц зерна пшеницы достигает 4÷5 кг, что существенно выше по сравнению с серой, (соотношение N:K2O:S≈(2,8÷3):(0,5÷0,6):(0,2÷0,25) кг/ц ≈ 1:0,2:0,08 мас.), однако общая потребность в сере для развития всего растения достаточно высокая (потребность для зерновых N:K2O:S≈120:100:20 кг/га ≈ 1:0,83:0,17 мас.) (Практикум по агрохимии / А.С. Радов, И.В. Пустовой, А.В. Корольков. - М: Агропромиздат, 1985. - С. 299).For plant growth, first of all, complex nitrogen-potassium fertilizers are needed: for example, the total removal of NK from 1 centner of wheat grain reaches 4 ÷ 5 kg, which is significantly higher compared to sulfur, (the ratio of N: K 2 O: S≈ (2, 8 ÷ 3) :( 0.5 ÷ 0.6) :( 0.2 ÷ 0.25) kg / c ≈ 1: 0.2: 0.08 wt.), However, the total sulfur requirement for the development of the whole plant quite high (demand for cereals N: K 2 O: S≈120: 100: 20 kg / ha ≈ 1: 0.83: 0.17 wt.) (Workshop on agrochemistry / A.S. Radov, I.V. Pustovoy, A.V. Korolkov. - M: Agropromizdat, 1985. - P. 299).
Роль азота и калия в жизнедеятельности растений исключительная (азот входит в состав хлорофилла и белка, необходимого для построения живой клетки, калий в первую очередь поддерживает необходимый водный баланс в клетке). В комплексных NK-удобрениях, благодаря высокому суммарному содержанию главных элементов питания, относительное содержание серы уменьшается до оптимальных значений даже при большом ее общем содержании.The role of nitrogen and potassium in the life of plants is exceptional (nitrogen is part of chlorophyll and protein, which is necessary for building a living cell, potassium primarily maintains the necessary water balance in the cell). In complex NK-fertilizers, due to the high total content of the main nutrients, the relative content of sulfur is reduced to optimal values even with a high total content.
Известно серосодержащее азотно-калийное удобрение в виде смеси азотсодержащего компонента (NH4NO3) с калийсодержащим компонентом (K2SO4+KCl) при соотношении элементов питания N:K2O:S≈(17÷33,5):(1÷25):(0,4÷8) ≈ 1:(0,02÷1,6):(0,00÷0,5) масс. (патент RU 2240295, С05 1/02, C05G1/00, C05D 1/00, опубл. 20.11.2004).Known sulfur-containing nitrogen-potassium fertilizer in the form of a mixture of a nitrogen-containing component (NH 4 NO 3 ) with a potassium-containing component (K 2 SO 4 + KCl) with a ratio of nutrients N: K 2 O: S≈ (17 ÷ 33.5) :( 1 ÷ 25): (0.4 ÷ 8) ≈ 1: (0.02 ÷ 1.6): (0.00 ÷ 0.5) mass. (patent RU 2240295, C05 1/02, C05G1 / 00, C05D 1/00, publ. 20.11.2004).
Известно серосодержащее азотно-калийное удобрение в виде смеси азотсодержащего компонента [(NH2)2CO] с калийсодержащим компонентом (K2SO4+KCl) при следующем соотношении N:K2O:S≈(13,8÷43,7):(3÷36,8):(0÷11)≈1:(0,07÷3,04):(0÷0,7) масс. (патент RU 2198862, С05С 9/00, опубл. 20.02.2003).Known sulfur-containing nitrogen-potassium fertilizer in the form of a mixture of a nitrogen-containing component [(NH 2 ) 2 CO] with a potassium-containing component (K 2 SO 4 + KCl) with the following ratio N: K 2 O: S≈ (13.8 ÷ 43.7) : (3 ÷ 36.8): (0 ÷ 11) ≈1: (0.07 ÷ 3.04): (0 ÷ 0.7) mass. (patent RU 2198862, С05С 9/00, publ. 20.02.2003).
Известно азотно-калийное-сульфатное удобрение в виде смеси азотсодержащего компонента [(NH2)2CO] с калийсодержащим компонентом (K2SO4) с соотношением (NH2)2CO:K2SO4=(90÷25):(10÷75) масс. при соотношении N:K2O:S=(11,4÷41,2):(5,1÷38,5):(1,6÷11,7) ≈ 1:(0,12÷3,3):(0,04÷1,02) масс. (патент RU 2217399 С05С 9/00, C05D 1/00, C05G 1/00, опубл. 27.11.2003).Known nitrogen-potassium-sulfate fertilizer in the form of a mixture of a nitrogen-containing component [(NH 2 ) 2 CO] with a potassium-containing component (K 2 SO 4 ) with the ratio (NH 2 ) 2 CO: K 2 SO 4 = (90 ÷ 25) :( 10 ÷ 75) masses. with the ratio N: K 2 O: S = (11.4 ÷ 41.2) :( 5.1 ÷ 38.5) :( 1.6 ÷ 11.7) ≈ 1: (0.12 ÷ 3.3 ): (0.04 ÷ 1.02) mass. (patent RU 2217399 С05С 9/00, C05D 1/00, C05G 1/00, publ. 27.11.2003).
Недостатками известных серосодержащих азотно-калийных удобрений (NК(S)-удобрений) являются неуравновешенный состав главных элементов питания (азота и калия), относительно большое количество серы по сравнению с азотом и калием, которое может препятствовать поступлению главных элементов питания в растения и относительно низкие физико-механические свойства гранул (малая прочность, высокое влагопоглощение, высокая слеживаемость и некоторые другие).The disadvantages of the known sulfur-containing nitrogen-potassium fertilizers (NK (S) -fertilizers) are the unbalanced composition of the main nutrients (nitrogen and potassium), a relatively large amount of sulfur compared to nitrogen and potassium, which can hinder the entry of the main nutrients into plants and relatively low physical and mechanical properties of granules (low strength, high moisture absorption, high caking and some others).
Наиболее близким по совокупности существенных признаков (прототипом) является серосодержащее азотно-калийное удобрение, включающее азотосодержащий компонент в виде смеси (NH4)2SO4+NH4NO3 и калийсодержащий компонент в виде смеси K2SO4+KCl с содержанием элементов питания, масс. %: азот - 10÷27; калий, выраженный как K2O - 3÷39; при массовом соотношении N:K2O:S≈1:(0,1÷3,9):(1÷1,5) (патент RU 2315740, C05G 1/00, C05G 1/10, С05С 13/00, опубл. 27.01.2008). Основные достоинства удобрения - высокое содержание главных элементов питания (N+K2O ≈ 27÷47%; N+K2O+S ≈ 40÷60%), наличие 2 форм азота (аммонийной и нитратной).The closest in terms of the totality of essential features (prototype) is a sulfur-containing nitrogen-potassium fertilizer, including a nitrogen-containing component in the form of a mixture (NH 4 ) 2 SO 4 + NH 4 NO 3 and a potassium-containing component in the form of a mixture of K 2 SO 4 + KCl containing nutrients , masses. %: nitrogen - 10 ÷ 27; potassium, expressed as K 2 O - 3 ÷ 39; at a mass ratio of N: K 2 O: S≈1: (0.1 ÷ 3.9) :( 1 ÷ 1.5) (patent RU 2315740, C05G 1/00, C05G 1/10, С05С 13/00, published on January 27, 2008). The main advantages of the fertilizer are the high content of the main nutrients (N + K 2 O ≈ 27 ÷ 47%; N + K 2 O + S ≈ 40 ÷ 60%), the presence of 2 forms of nitrogen (ammonium and nitrate).
Недостатком прототипа является неуравновешенный состав основных элементов питания и завышенное содержание серы относительно главных элементов питания S:(N+K2O)≈0,3÷0,44 масс., что может уменьшить поступление азота и калия в растение, а также низкая прочность гранул.The disadvantage of the prototype is the unbalanced composition of the main nutrients and the overestimated sulfur content relative to the main nutrients S: (N + K 2 O) ≈0.3 ÷ 0.44 wt., Which can reduce the supply of nitrogen and potassium to the plant, as well as low strength granules.
Способы получения известных азотно-калийных (NK) удобрений можно разделить на химические, когда NK-удобрения получают при химической переработке исходных компонентов, и механические, при которых комплексные удобрения получают смешением готовых удобрений с учетом их антогонизма (Технология минеральных удобрений / М.Е. Позин. - Л.: Химия, 1983. - С. 345).Methods for obtaining known nitrogen-potassium (NK) fertilizers can be divided into chemical, when NK-fertilizers are obtained by chemical processing of the initial components, and mechanical, in which complex fertilizers are obtained by mixing finished fertilizers, taking into account their antagonism (Mineral Fertilizer Technology / M.E. Pozin. - L .: Chemistry, 1983. - S. 345).
Известен способ получения NК(S)-удобрения путем смешения азотсодержащего компонента в виде карбамида (28,5 масс. %) и сульфата аммония (31,35 масс. %) с калийсодержащим компонентом в виде KCl (35,39 масс. %) и последующим нагреванием смеси сначала при температуре 120-130°С, а затем при температуре 150-155°С. Полученный плав охлаждают и измельчают до товарных фракций 1,5÷4,0 мм (DE 4008763, C05G 1/10; С05С 9/00, опуб. 26.02.92).A known method of producing NK (S) fertilizer by mixing a nitrogen-containing component in the form of carbamide (28.5 wt.%) And ammonium sulfate (31.35 wt.%) With a potassium-containing component in the form of KCl (35.39 wt.%) And subsequent heating of the mixture, first at a temperature of 120-130 ° C, and then at a temperature of 150-155 ° C. The resulting melt is cooled and crushed to commercial fractions of 1.5 ÷ 4.0 mm (DE 4008763, C05G 1/10; C05C 9/00, publ. 26.02.92).
Недостатком способа являются повышенные потери азота из-за гидролиза карбамида и многостадийность способа получения удобрения.The disadvantage of this method is the increased loss of nitrogen due to hydrolysis of carbamide and the multistage method for producing fertilizers.
Известен способ получения азотно-калийного удобрения, включающий смешение азотсодержащего компонента в виде (NH2)2СО с калийсодержащим компонентом в виде смеси K2SO4 и KCl и гранулирование в барабанном грануляторе при 100-140°С и скорости падения температуры гранулируемого продукта по длине барабана 1,9-3,8°С/м длины барабана (RU 2198862, С05С 9/00, опубл. 20.02.2003.)A known method of producing nitrogen-potassium fertilizer, including mixing a nitrogen-containing component in the form of (NH 2 ) 2 CO with a potassium-containing component in the form of a mixture of K 2 SO 4 and KCl and granulation in a drum granulator at 100-140 ° C and the rate of temperature drop of the granulated product according to drum length 1.9-3.8 ° С / m drum length (RU 2198862, С05С 9/00, publ. 20.02.2003.)
Основной недостаток известного способа - в получаемых удобрениях азот находится лишь в амидной форме (в то время как на начальном этапе развития растениям в первую очередь нужна нитратная форма), наличие хлора и относительно невысокие физико-механические свойства гранул удобрений.The main disadvantage of the known method is that nitrogen in the resulting fertilizers is only in the amide form (while at the initial stage of development, plants first of all need the nitrate form), the presence of chlorine and relatively low physical and mechanical properties of fertilizer granules.
Известен способ получения NК(S)-удобрения путем смешения азотсодержащего компонента в виде карбамида (25-90 масс. %) с калийсодержащим компонентом в виде K2SO4 (10-75 масс. %) и последующим нагреванием смеси, охлаждением расплава до момента начала кристаллизации со скоростью 10-30 град./мин и измельчением полученного кристаллизата (RU 2217399, С05С 9/00, C05D 1/00, C05G 1/00, опубл. 27.12.2004). Получаемое NК(S)-удобрение характеризуется сбалансированным содержанием главных элементов питания (массовое соотношение N:K2O=1:(0,37÷1,37), а также уравновешенным, относительно главных элементов питания, содержанием серы (массовое отношение S:(N+K2O)=0,11÷0,42).A known method of producing NK (S) fertilizer by mixing a nitrogen-containing component in the form of urea (25-90 wt.%) With a potassium-containing component in the form of K 2 SO 4 (10-75 wt.%) And subsequent heating the mixture, cooling the melt until the beginning of crystallization at a rate of 10-30 deg / min and grinding the resulting crystallizate (RU 2217399, С05С 9/00, C05D 1/00, C05G 1/00, publ. 27.12.2004). The resulting NK (S) fertilizer is characterized by a balanced content of the main nutrients (mass ratio N: K 2 O = 1: (0.37 ÷ 1.37), as well as a balanced sulfur content relative to the main nutrients (mass ratio S: (N + K 2 O) = 0.11 ÷ 0.42).
Однако в получаемом удобрении азот находится лишь в амидной форме, а при измельчении остывшего кристаллизата получают неоднородные зерна с трещинами, что приводит к уменьшению их прочности и увеличению влагопоглощения из воздуха (следовательно, слеживаемости).However, in the resulting fertilizer, nitrogen is only in the amide form, and when grinding the cooled crystallisate, heterogeneous grains with cracks are obtained, which leads to a decrease in their strength and an increase in moisture absorption from the air (hence, caking).
Известен способ получения NК(S)-удобрения в виде двойного сульфата калия аммония K2SO4⋅(NH4)2SO4 с попутным получением соляной кислоты, включающий конверсию мелкодисперсного KCl серной кислотой при повышенной температуре с получением раствора, содержащего KHSO4, HCl, избыток H2SO4; отделение паров HCl от раствора, конденсацию паров с получением соляной кислоты, нейтрализацию KHSO4 путем противоточной трехступенчатой промывки аммиачной водой, кристаллизацию и отделение кристаллов осадка K2SO4⋅(NH4)2SO4 от раствора (RU 2630493, C05D 1/02, C01D 5/02, опуб. 11.09.2017).A known method for producing NK (S) -fertilizer in the form of double potassium ammonium sulfate K 2 SO 4 ⋅ (NH 4 ) 2 SO 4 with the associated production of hydrochloric acid, including the conversion of fine KCl with sulfuric acid at elevated temperature to obtain a solution containing KHSO 4 , HCl, excess H 2 SO 4 ; separation of HCl vapors from solution, condensation of vapors to obtain hydrochloric acid, neutralization of KHSO 4 by countercurrent three-stage washing with ammonia water, crystallization and separation of precipitate crystals K 2 SO 4 ⋅ (NH 4 ) 2 SO 4 from solution (RU 2630493, C05D 1/02 , C01D 5/02, publ. 09/11/2017).
Недостатком способа являются сложность технологии, а получаемую при этом двойную соль K2SO4⋅(NH4)2SO4 из-за неуравновешенного состава (N:K2O:S=9:25:21=1:2,8:2,3 масс.) можно использовать в качестве NК(S)-удобрения лишь после добавления азотсодержащего компонента.The disadvantage of this method is the complexity of the technology, and the resulting double salt K 2 SO 4 ⋅ (NH 4 ) 2 SO 4 due to the unbalanced composition (N: K 2 O: S = 9: 25: 21 = 1: 2.8: 2.3 wt.) Can be used as NK (S) fertilizer only after adding a nitrogen-containing component.
При производстве удобрений в последнее время все чаще используют отходы различных производств, что позволяет решать не только экономические (уменьшение себестоимости продукции, отсутствие затрат, связанных с хранением отходов в отвалах или шламохранилищах и т.д.), но и экологические проблемы (уменьшение газообразных выбросов в атмосферу, снижение объемов сточных вод и т.д.).In the production of fertilizers, waste from various industries has been increasingly used recently, which makes it possible to solve not only economic (reducing the cost of production, no costs associated with storing waste in dumps or sludge storages, etc.), but also environmental problems (reducing gaseous emissions into the atmosphere, reducing the volume of wastewater, etc.).
Известен способ получения азотного удобрения из отхода производств нитратов целлюлозы - отработанной кислотной смеси (ОКС), в виде сульфатонитрата аммония (N=30÷31,5%, S=5,5÷7% при отношении S:N=0,17÷0,23 масс.), соответствующего ТУ 218-036-00205311-08 (N=31±1%, S=6±1% при отношении S:N=0,19 масс.) (RU 2602097, С01С 1/18, С05С 3/00, опуб. 10.11.2016). Удобрение представляет собой смесь сульфатонитрата аммония состава (NH4)2SO4⋅3NH4NO3 с примесью NH4NO3 (в (NH4)2SO4⋅3NH4NO3 содержание N=30,1%, S=8,6% при отношении S:N=0,28 масс.).A known method of obtaining nitrogen fertilizer from waste products of cellulose nitrates - waste acid mixture (ACS), in the form of ammonium sulfate nitrate (N = 30 ÷ 31.5%, S = 5.5 ÷ 7% with the ratio S: N = 0.17 ÷ 0.23 wt.) Corresponding to TU 218-036-00205311-08 (N = 31 ± 1%, S = 6 ± 1% with the ratio S: N = 0.19 wt.) (RU 2602097, С01С 1/18 , С05С 3/00, publ. 10.11.2016). The fertilizer is a mixture of ammonium sulfate nitrate of the composition (NH 4 ) 2 SO 4 ⋅3NH 4 NO 3 with an admixture of NH 4 NO 3 (in (NH 4 ) 2 SO 4 ⋅3NH 4 NO 3, the content of N = 30.1%, S = 8 , 6% at the ratio S: N = 0.28 wt.).
Однако данный способ позволяет получить удобрение, содержащее только один главный элемент питания - азот. Кроме того, следует подчеркнуть, что, чем больше содержание NH4NO3 в сульфатонитрате аммония, тем больше его чувствительность к детонации и чувствительность к влаге.However, this method allows you to obtain a fertilizer containing only one main nutrient - nitrogen. In addition, it should be emphasized that the higher the content of NH 4 NO 3 in ammonium sulfate nitrate, the greater its sensitivity to detonation and sensitivity to moisture.
В качестве прототипа выбран способ получения азотно-калийного удобрения, включающий смешение азотсодержащих компонентов в виде смеси сульфата и нитрата аммония (концентрацией 50-85 масс. %) с калийсодержащими компонентами в виде смеси сульфата и хлорида калия (в количестве 5-70 масс. % от общего количества компонентов), последующую дополнительную нейтрализацию аммиаком в нейтрализаторе при температуре 130-160°С и гранулирование при 120-160°С (RU 2315740, C05G 1/00, C05G 1/10, С05С 13/10, опубл. 27.01.2008).As a prototype, a method for producing nitrogen-potassium fertilizer was chosen, including mixing nitrogen-containing components in the form of a mixture of sulfate and ammonium nitrate (with a concentration of 50-85 wt.%) With potassium-containing components in the form of a mixture of sulfate and potassium chloride (in an amount of 5-70 wt.%) from the total number of components), subsequent additional neutralization with ammonia in a neutralizer at a temperature of 130-160 ° C and granulation at 120-160 ° C (RU 2315740, C05G 1/00, C05G 1/10, C05C 13/10, publ. 27.01. 2008).
Основное достоинство прототипа - простота технологии, возможность получения удобрения, содержащего две основные формы азота - аммонийную и нитратную.The main advantage of the prototype is the simplicity of the technology, the possibility of obtaining a fertilizer containing two main forms of nitrogen - ammonium and nitrate.
Основной недостаток прототипа - неуравновешенный состав получаемого удобрения по главным элементам питания: при их высоком суммарном содержании (N+K2O≈27÷47%), наблюдается или избыток калия над азотом (N:K2O=10%:39%=1:4 масс.) или, наоборот, его недостаток (N:K2O=27%:3%=1:0,11 масс.).The main disadvantage of the prototype is the unbalanced composition of the resulting fertilizer for the main nutrients: with their high total content (N + K 2 O≈27 ÷ 47%), there is either an excess of potassium over nitrogen (N: K 2 O = 10%: 39% = 1: 4 wt.) Or, conversely, its lack (N: K 2 O = 27%: 3% = 1: 0.11 wt.).
Техническая проблема заключается в разработке гранулированного серосодержащего азотно-калийного удобрения с оптимальным соотношением главных элементов питания (NK) и оптимальным отношением серы к указанным элементам, при одновременном увеличении физико-механических свойств гранул и способа его получения.The technical problem lies in the development of granular sulfur-containing nitrogen-potassium fertilizer with the optimal ratio of the main nutrients (NK) and the optimal ratio of sulfur to the specified elements, while increasing the physical and mechanical properties of the granules and the method of its production.
Техническая проблема решается гранулированным серосодержащим азотно-калийным удобрением, включающим азотсодержащий компонент и сульфат калия, которое дополнительно содержит нитрат калия при массовом соотношении K2SO4:KNO3=1:(1,1÷1,2), а азотосодержащий компонент представляет собой сульфатонитрат аммония формулы (NH4)2SO4⋅2NH4NO3, при его содержании в удобрении 60-70 масс. %.The technical problem is solved by granular sulfur-containing nitrogen-potassium fertilizer, including a nitrogen-containing component and potassium sulfate, which additionally contains potassium nitrate at a mass ratio of K 2 SO 4 : KNO 3 = 1: (1.1 ÷ 1.2), and the nitrogen-containing component is ammonium sulfatonitrate of the formula (NH 4 ) 2 SO 4 ⋅2NH 4 NO 3 , with its content in the fertilizer 60-70 wt. %.
Техническая проблема решается также способом получения серосодержащего азотно-калийного удобрения, включающим частичную нейтрализацию отработанной кислотной смеси производства нитратов целлюлозы или производства нитроароматических соединений раствором гидроксида калия и донейтрализацию оставшейся части отработанной кислотной смеси раствором гидроксида аммония, выпаривание воды и гранулирование. При этом отработанную кислотную смесь предварительно разбавляют раствором серной или азотной кислоты до массового отношения H2SO4:HNO3=0,78, а раствор гидроксида калия добавляют в количестве, обеспечивающем в конечном продукте массовое соотношение главных элементов питания N:K2O≈1:(0,6÷1,1) при массовом отношении S:(N+K2O)≈0,24÷0,28.The technical problem is also solved by a method for producing sulfur-containing nitrogen-potassium fertilizer, including partial neutralization of the spent acid mixture from the production of cellulose nitrates or the production of nitroaromatic compounds with a potassium hydroxide solution and de-neutralization of the remaining part of the spent acid mixture with an ammonium hydroxide solution, water evaporation and granulation. In this case, the spent acid mixture is preliminarily diluted with a solution of sulfuric or nitric acid to a mass ratio of H 2 SO 4 : HNO 3 = 0.78, and a solution of potassium hydroxide is added in an amount that provides the mass ratio of the main nutrients in the final product N: K 2 O≈ 1: (0.6 ÷ 1.1) with the mass ratio S: (N + K 2 O) ≈ 0.24 ÷ 0.28.
Заявленное удобрение является концентрированным (содержание главных элементов питания (N+K2O)≈36÷41%, суммарное содержание NК(S) достигает 46÷51 масс. %) и характеризуется оптимальным соотношением главных элементов питания (отношение N:K2O≈1:(0,6÷1,1) масс.), уравновешенным соотношением аммонийной и нитратной форм азота (NH4:NO3=1:(0,6÷0,8) масс.) и оптимальным содержанием серы по отношению к главным элементам питания (отношение S:(N+K2O)≈0,24÷0,28 масс.) Удобрение также характеризуется повышенными физико-механическими свойствами (более высокой прочностью гранул при их меньшей влагоемкости).The declared fertilizer is concentrated (the content of the main nutrients (N + K 2 O) ≈36 ÷ 41%, the total content of NK (S) reaches 46 ÷ 51 wt.%) And is characterized by an optimal ratio of the main nutrients (the ratio of N: K 2 O ≈1: (0.6 ÷ 1.1) mass.), The balanced ratio of ammonium and nitrate forms of nitrogen (NH 4 : NO 3 = 1: (0.6 ÷ 0.8) mass.) And the optimal sulfur content in relation to to the main nutrients (the ratio S: (N + K 2 O) ≈0.24 ÷ 0.28 mass.) The fertilizer is also characterized by increased physical and mechanical properties (higher strength of the granules with their lower moisture capacity).
Способ осуществляют следующим образом.The method is carried out as follows.
Сначала исходную отработанную азотно-сернокислотную смесь (ОКС) производства нитратов целлюлозы или нитроароматических соединений разбавляют раствором HNO3 или H2SO4 до массового отношения H2SO4:HNO3=0,78, что обеспечивает получение в конечном продукте сульфатонитрата аммония состава (NH4)2SO4⋅2NH4NO3 без примесей (NH4)2SO4 или NH4NO3. Калийсодержащий компонент КОН вносят в количестве, обеспечивающем в конечном продукте оптимальное массовое соотношение главных элементов питания N:K2O≈1:(0,6÷1,1). Остаточное количество ОКС нейтрализуют раствором гидроксида аммония, затем излишнее количество воды выпаривают и гранулируют полученную массу любым способом, преимущественно экструзией.First, the original spent nitric-sulfuric acid mixture (OCS) for the production of cellulose nitrates or nitroaromatic compounds is diluted with a solution of HNO 3 or H 2 SO 4 to a mass ratio of H 2 SO 4 : HNO 3 = 0.78, which ensures the production of ammonium sulfate nitrate in the final product of the composition ( NH 4 ) 2 SO 4 ⋅2NH 4 NO 3 without impurities (NH 4 ) 2 SO 4 or NH 4 NO 3 . The potassium-containing component KOH is introduced in an amount that provides the optimal mass ratio of the main nutrients in the final product N: K 2 O≈1: (0.6 ÷ 1.1). The residual amount of OCS is neutralized with a solution of ammonium hydroxide, then the excess amount of water is evaporated and the resulting mass is granulated by any method, mainly by extrusion.
При добавлении раствора КОН в раствор ОКС сначала образуются нитрат и сульфат калия:When a KOH solution is added to an OCS solution, potassium nitrate and sulfate are first formed:
HNO3+КОН=KNO3+H2O;HNO 3 + KOH = KNO 3 + H 2 O;
H2SO4+2КОН=K2SO4+2H2O.H 2 SO 4 + 2KON = K 2 SO 4 + 2H 2 O.
При добавлении аммиака в полученную смесь «KNO3+K2SO4+ОКС» оставшееся количество H2SO4 и HNO3 нейтрализуется по реакциям:When adding ammonia to the resulting mixture "KNO 3 + K 2 SO 4 + OKS" the remaining amount of H 2 SO 4 and HNO 3 is neutralized by the reactions:
HNO3+NH4OH=NH4NO3+H2O;HNO 3 + NH 4 OH = NH 4 NO 3 + H 2 O;
H2SO4+2NH4OH=(NH4)2SO4+2H2O.H 2 SO 4 + 2NH 4 OH = (NH 4 ) 2 SO 4 + 2H 2 O.
Благодаря значительному количеству тепла, выделяющемуся при нейтрализации, температура смеси возрастает до 50-90°С. При этом наблюдается интенсивное испарение воды и, по мере загустевания смеси, происходит совместная кристаллизация солей аммония с образованием сульфатонитрата аммония:Due to the significant amount of heat released during neutralization, the temperature of the mixture rises to 50-90 ° C. In this case, intensive evaporation of water is observed and, as the mixture thickens, the joint crystallization of ammonium salts occurs with the formation of ammonium sulfate nitrate:
(NH4)2SO4+2NH4NO3=(NH4)2SO4⋅2NH4NO3.(NH 4 ) 2 SO 4 + 2NH 4 NO 3 = (NH 4 ) 2SO 4 ⋅2NH 4 NO 3 .
Остаточное количество воды выпаривают и по мере остывания загустевшую массу гранулируют, например, экструзией.The residual amount of water is evaporated and, as it cools, the thickened mass is granulated, for example, by extrusion.
Заявленные условия смешения реагирующих сырьевых компонентов обеспечивают получение продукта, в котором азотосодержащий компонент представляет собой только сульфатонитрат аммония состава (NH4)2SO4⋅2NH4NO3 без примесей (NH4)2SO4 или NH4NO3 (содержание компонентов удобрения определено методом порошковой рентгеновской дифракции).The stated mixing conditions of the reacting raw materials provide a product in which the nitrogen-containing component is only ammonium sulfatonitrate of the composition (NH 4 ) 2 SO 4 ⋅2NH 4 NO 3 without impurities (NH 4 ) 2 SO 4 or NH 4 NO 3 (the content of fertilizer components determined by powder X-ray diffraction).
Сульфатонитрат аммония (NH4)2SO4⋅2NH4NO3, в отличие от механической смеси (NH4)2SO4+NH4NO3 (прототип), обладает более высокой плотностью и большей устойчивостью к влагопоглощению, что обеспечивает более высокую прочность гранул и значительно меньшую скорость влагопоглощения (низкую слеживаемость) предлагаемого удобрения.Ammonium sulfatonitrate (NH 4 ) 2 SO 4 ⋅2NH 4 NO 3 , in contrast to the mechanical mixture (NH 4 ) 2 SO 4 + NH 4 NO 3 (prototype), has a higher density and greater resistance to moisture absorption, which provides a higher the strength of the granules and a significantly lower rate of moisture absorption (low caking) of the proposed fertilizer.
Для осуществления способа в качестве исходных использовали следующие сырьевые компоненты:To implement the method, the following raw materials were used as starting materials:
- отработанная кислотная смесь производства нитратов целлюлозы;- waste acid mixture from cellulose nitrate production;
- отработанная кислотная смесь производства нитроароматических соединений (динитротолуола или тринитротолуола);- spent acid mixture from the production of nitroaromatic compounds (dinitrotoluene or trinitrotoluene);
- кислота азотная неконцентрированная (ГОСТ Р 53789-2010);- non-concentrated nitric acid (GOST R 53789-2010);
- кислота серная техническая (ГОСТ 2184-2013);- technical sulfuric acid (GOST 2184-2013);
- аммиак водный технический (ГОСТ 9-92);- ammonia water technical (GOST 9-92);
- калия гидрат окиси технический (ГОСТ 9285-78).- potassium oxide hydrate technical (GOST 9285-78).
Химический состав полученных удобрений определяли стандартными методами: азот - по ГОСТ EN 15750-2016, калий - по ГОСТ 21851.3-93, серу - по ГОСТ EN 15749-2013. Прочность гранул оценивали по ГОСТ 21560.2-82, величину рН 10%-ного раствора удобрений определяли на рН-метре марки рН-150М, влагопоглощение определяли при относительной влажности воздуха W=70% при 20±2°С в течение 7 сут.The chemical composition of the obtained fertilizers was determined by standard methods: nitrogen - according to GOST EN 15750-2016, potassium - according to GOST 21851.3-93, sulfur - according to GOST EN 15749-2013. The strength of the granules was assessed according to GOST 21560.2-82, the pH value of a 10% fertilizer solution was determined on a pH meter of the pH-150M brand, moisture absorption was determined at a relative air humidity W = 70% at 20 ± 2 ° C for 7 days.
Изобретение иллюстрируется следующими примерами конкретного выполнения. Во всех примерах использовали 50%-ный раствор HNO3, 50%-ный раствор КОН и 25%-ный раствор аммиачной воды (гидроксида аммония).The invention is illustrated by the following specific examples. All examples used 50% HNO 3 solution, 50% KOH solution and 25% ammonia water (ammonium hydroxide) solution.
Пример 1.Example 1.
В смеситель загружают 100 г отработанной кислотной смеси (ОКС) производства коллоксилина с массовым отношением H2SO4:HNO3≈2 (H2SO4:HNO3:H2O=39,5%:18,5%:42%), добавляют 65 г раствора HNO3 (общая масса раствора кислот - 165 г, отношение H2SO4:HNO3 ≈ 0,78 масс). Смесь кислот подают в реактор с рубашкой и нейтрализуют сначала 40 г раствора КОН, затем 85 г раствора аммиачной воды. Образующиеся пары воды отводятся в конденсатор. Окончание реакции нейтрализации контролируют по изменению окраски небольшой пробы смеси в присутствии кислотно-основного индикатора. Затем полученный раствор упаривают и продукт гранулируют экструзией.The mixer is charged with 100 g of a spent acid mixture (OCS) from the production of colloxylin with a mass ratio of H 2 SO 4 : HNO 3 ≈2 (H 2 SO 4 : HNO 3 : H 2 O = 39.5%: 18.5%: 42% ), add 65 g of HNO 3 solution (total mass of acid solution - 165 g, ratio H 2 SO 4 : HNO 3 ≈ 0.78 mass). The mixture of acids is fed into a jacketed reactor and neutralized first with 40 g of KOH solution, then 85 g of ammonia water solution. The resulting water vapor is discharged into a condenser. The end of the neutralization reaction is monitored by the color change of a small sample of the mixture in the presence of an acid-base indicator. Then the resulting solution is evaporated and the product is granulated by extrusion.
В результате получают 124 г гранулированного NК(S)-удобрения в виде смеси сульфатонитрата аммония - 73 масс. %, K2SO4 - 12 масс. % и KNO3 - 14 масс. %, следующего состава: N - 23% (соотношение NNH4:NNO3=14%:9%=1:0,64 масс.), K2O - 13,4%, S - 10,3%, отношение [S:(N+K2O)=0,28 масс.). Выход готового продукта - 46%.The result is 124 g of granular NK (S) fertilizer in the form of a mixture of ammonium sulfate nitrate - 73 wt. %, K 2 SO 4 - 12 wt. % and KNO 3 - 14 wt. %, the following composition: N - 23% (ratio N NH4 : N NO3 = 14%: 9% = 1: 0.64 mass.), K 2 O - 13.4%, S - 10.3%, the ratio [ S: (N + K 2 O) = 0.28 wt.). The finished product yield is 46%.
Пример 2 проводят аналогично примеру 1, с увеличением количества добавляемого раствора КОН до 60 г при эквивалентном уменьшении количество аммиачной воды до 73 г.Example 2 is carried out analogously to example 1, with an increase in the amount of added KOH solution to 60 g with an equivalent decrease in the amount of ammonia water to 73 g.
Пример 3 проводят аналогично примеру 1 с использованием отработанной кислотной смеси производства коллоксилина с отношением H2SO4:HNO3 ≈ 1,5 масс. (H2SO4:HNO3:H2O=28%:18,5%:53,5%) при добавлении 35 г раствора HNO3, 40 г раствора КОН и 54 г аммиачной воды.Example 3 is carried out analogously to example 1 using a spent acid mixture from the production of colloxylin with a ratio of H 2 SO 4 : HNO 3 ≈ 1.5 wt. (H 2 SO 4 : HNO 3 : H 2 O = 28%: 18.5%: 53.5%) by adding 35 g of HNO 3 solution, 40 g of KOH solution and 54 g of ammonia water.
Пример 4 проводят аналогично примеру 1 с использованием отработанной кислотной смеси производства динитротолуола с отношением H2SO4:HNO3 ≈ 1 масс. (H2SO4:HNO3:H2O=12%:12%:76%) при добавлении 7 г HNO3, 20 г 50%)-ного раствора КОН и 21 г аммиачной воды.Example 4 is carried out analogously to example 1 using a spent acid mixture for the production of dinitrotoluene with a ratio of H 2 SO 4 : HNO 3 ≈ 1 mass. (H 2 SO 4 : HNO 3 : H 2 O = 12%: 12%: 76%) with the addition of 7 g of HNO 3 , 20 g of 50%) - aqueous KOH solution and 21 g of ammonia water.
Пример 5 проводят аналогично примеру 1 с использованием отработанной кислотной смеси производства динитротолуола с отношением H2SO4:HNO3 ≈ 0,5 масс. (H2SO4:HNO3:H2O=10%:20%:78%) при добавлении 11 г 96%-ного раствора H2SO4, 20 г раствора КОН и 31 г аммиачной воды.Example 5 is carried out analogously to example 1 using a spent acid mixture for the production of dinitrotoluene with a ratio of H 2 SO 4 : HNO 3 ≈ 0.5 wt. (H 2 SO 4 : HNO 3 : H 2 O = 10%: 20%: 78%) by adding 11 g of a 96% solution of H 2 SO 4 , 20 g of a KOH solution and 31 g of ammonia water.
Дополнительно были проведены сравнительные опыты, в которых нейтрализацию ОКС, предварительно разбавленной до соотношения H2SO4:HNO3 ≈ 0,78 масс., проводили с внесением раствора КОН вне заявленных пределов.Additionally, comparative experiments were carried out, in which the neutralization of OCS, previously diluted to the ratio H 2 SO 4 : HNO 3 ≈ 0.78 wt., Was carried out with the addition of a KOH solution outside the stated limits.
Пример 6 аналогичен примеру 1, количество раствора КОН составило 20 г.Example 6 is similar to example 1, the amount of KOH solution was 20 g.
Пример 7 аналогичен примеру 5, количество раствора КОН составило 30 г.Example 7 is similar to example 5, the amount of KOH solution was 30 g.
Условия получения и состав удобрений представлены в таблице 1.The conditions for obtaining and the composition of fertilizers are presented in table 1.
Как видно из таблицы 1 во всех случаях (примеры 1-5) получают серосодержащее азотно-калийное удобрение с содержанием азота ~20÷23 масс. %, оптимальным массовым соотношением главных элементов питания N:K2O=(19,7÷23)%:(13,4÷21,2)%≈1:(0,6÷1,1) при уравновешенном массовом отношении S:(N+K2O)=(0,24÷0,28), а также при уравновешенном соотношении аммонийной и нитратной форм азота NNH4:NNO3=1:(0,6÷0,8) масс. Основными компонентами во всех удобрениях являются сульфатонитрат аммония состава (NH4)2SO4⋅2NH4NO3 (60÷70 масс. %) и смесь сульфата и нитрата калия при их примерно равном соотношении K2SO4:KNO3 ≈ 1:(1,1÷1,2) масс.As can be seen from table 1 in all cases (examples 1-5) receive sulfur-containing nitrogen-potassium fertilizer with a nitrogen content of ~ 20 ÷ 23 mass. %, the optimal mass ratio of the main nutrients N: K 2 O = (19.7 ÷ 23)% :( 13.4 ÷ 21.2)% ≈1: (0.6 ÷ 1.1) with a balanced mass ratio S : (N + K 2 O) = (0.24 ÷ 0.28), as well as with a balanced ratio of ammonium and nitrate forms of nitrogen N NH4 : N NO3 = 1: (0.6 ÷ 0.8) mass. The main components in all fertilizers are ammonium sulfate nitrate of the composition (NH 4 ) 2 SO 4 ⋅2NH 4 NO 3 (60 ÷ 70 wt.%) And a mixture of sulfate and potassium nitrate with their approximately equal ratio K 2 SO 4 : KNO 3 ≈ 1: (1.1 ÷ 1.2) mass.
В примере 6 при нейтрализации исходной ОКС производства коллоксилина с массовым отношением H2SO4:HNO3≈2, в случае внесения раствора КОН меньше заявленных пределов, было получено удобрение, содержащее наряду с сульфатонитратом аммония также и примесь (NH4)2SO4. Удобрение имеет неуравновешенное соотношение основных элементов питания (малое содержание калия относительно азота - N:K2O=25,8%:6,9%≈1:0,27 масс.), и, как следствие, избыточное содержание серы относительно главных элементов питания (S:(N+K2O)=0,32 масс.).In example 6, upon neutralization of the initial OCS of the production of colloxylin with a mass ratio of H 2 SO 4 : HNO 3 ≈2, in the case of adding a KOH solution less than the stated limits, a fertilizer was obtained containing, along with ammonium sulfate nitrate, also an impurity (NH 4 ) 2 SO 4 ... The fertilizer has an unbalanced ratio of basic nutrients (low potassium content relative to nitrogen - N: K 2 O = 25.8%: 6.9% ≈1: 0.27 wt.), And, as a consequence, an excess sulfur content relative to the main elements food (S: (N + K 2 O) = 0.32 mass.).
В примере 7 при нейтрализации исходной ОКС производства динитротолуола с массовым отношением H2SO4:HNO3≈0,5, в случае внесения раствора КОН больше заявленных пределов, было получено удобрение, которое также имеет неуравновешенное соотношение основных элементов питания (при высоком суммарном содержании NK=43,1% содержание калия относительно азота завышенное - N:K2O=18,9%:24,2% ≈ 1:1,3 масс.). При этом, несмотря на высокое содержание серы относительно азота (N:K2O:S=1:1,3:0,49 масс.), ее отношение к сумме главных элементов питания (NK=43,1%) снижается (S:(N+K2O)=0,21 масс.).In example 7, when neutralizing the initial OCS for the production of dinitrotoluene with a mass ratio of H 2 SO 4 : HNO 3 ≈0.5, in the case of adding a KOH solution more than the stated limits, a fertilizer was obtained, which also has an unbalanced ratio of basic nutrients (with a high total content NK = 43.1% potassium content relative to nitrogen overestimated - N: K 2 O = 18.9%: 24.2% ≈ 1: 1.3 wt.). At the same time, despite the high content of sulfur relative to nitrogen (N: K 2 O: S = 1: 1.3: 0.49 mass.), Its ratio to the sum of the main nutrients (NK = 43.1%) decreases (S : (N + K 2 O) = 0.21 wt.).
Основные физико-химические свойства предлагаемого NК(S)-удобрения представлены в таблице 2.The main physical and chemical properties of the proposed NK (S) fertilizer are presented in table 2.
Как видно из таблицы 2, прочность гранул заявляемого NК(S)-удобрения достигает 4,4-8 кгс/гранула, что выше прочности гранул удобрения по прототипу в 2-4 раза. Величина водопоглощения гранул в течение 7 сут. при влажности воздуха W=70% составляет всего 1÷1,5% (водопоглощение аммиачной селитры NH4NO3 при аналогичных условиях достигает 6%).As can be seen from table 2, the strength of the granules of the claimed NK (S) fertilizer reaches 4.4-8 kgf / granule, which is 2-4 times higher than the strength of the prototype fertilizer granules. The amount of water absorption of the granules for 7 days. at air humidity W = 70% it is only 1 ÷ 1.5% (water absorption of ammonium nitrate NH 4 NO 3 under similar conditions reaches 6%).
Величина рН раствора заявленного NК(S)-удобрения практически идентична рН растворов других азотных удобрений (например, рН раствора аммиачной селитры с добавкой сульфатов равна 4, в случае добавки нитратов кальция и магния рН раствора равна 5) и близка к кислотности почвенного раствора, следовательно, удобрение не будет подкислять почву.The pH of the solution of the claimed NK (S) fertilizer is practically identical to the pH of solutions of other nitrogen fertilizers (for example, the pH of an ammonium nitrate solution with the addition of sulfates is 4, in the case of the addition of calcium and magnesium nitrates, the pH of the solution is 5) and is close to the acidity of the soil solution, therefore , fertilizer will not acidify the soil.
Таким образом, показана возможность получения гранулированного серосодержащего азотно-калийного удобрения со сбалансированным оптимальным соотношением элементов питания, обладающего повышенными физико-механическими свойствами: повышенной прочностью гранул при их меньшем влагопоглощении, а также практически нейтральным значением рН раствора. Удобрение может быть пригодно для выращивания различных видов сельскохозяйственных культур на всех типах почв.Thus, the possibility of obtaining granular sulfur-containing nitrogen-potassium fertilizer with a balanced optimal ratio of nutrients, having increased physical and mechanical properties: increased strength of granules with their lower moisture absorption, as well as an almost neutral pH of the solution, has been shown. The fertilizer can be suitable for growing various types of crops on all types of soils.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020132516A RU2747779C1 (en) | 2020-09-30 | 2020-09-30 | Granular sulfur-containing nitrogen-potassium fertilizer and method for its production |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020132516A RU2747779C1 (en) | 2020-09-30 | 2020-09-30 | Granular sulfur-containing nitrogen-potassium fertilizer and method for its production |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2747779C1 true RU2747779C1 (en) | 2021-05-14 |
Family
ID=75919858
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020132516A RU2747779C1 (en) | 2020-09-30 | 2020-09-30 | Granular sulfur-containing nitrogen-potassium fertilizer and method for its production |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2747779C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2813073C1 (en) * | 2023-06-21 | 2024-02-06 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II" | Method for processing sewage sludge from nitrocellulose production |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2315740C2 (en) * | 2005-08-29 | 2008-01-27 | Александр Иванович Серебряков | Nitrogen-potassium fertilizer and method for production thereof |
| CN101960981A (en) * | 2010-10-27 | 2011-02-02 | 镇江市京口区瑞京农业科技示范园 | Method for cultivating cherries and tomatoes |
| RU2602097C1 (en) * | 2015-06-01 | 2016-11-10 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технологический университет" (ФГБОУ ВО "КНИТУ") | Method for producing ammonium sulphate-nitrate |
-
2020
- 2020-09-30 RU RU2020132516A patent/RU2747779C1/en active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2315740C2 (en) * | 2005-08-29 | 2008-01-27 | Александр Иванович Серебряков | Nitrogen-potassium fertilizer and method for production thereof |
| CN101960981A (en) * | 2010-10-27 | 2011-02-02 | 镇江市京口区瑞京农业科技示范园 | Method for cultivating cherries and tomatoes |
| RU2602097C1 (en) * | 2015-06-01 | 2016-11-10 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технологический университет" (ФГБОУ ВО "КНИТУ") | Method for producing ammonium sulphate-nitrate |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2813073C1 (en) * | 2023-06-21 | 2024-02-06 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II" | Method for processing sewage sludge from nitrocellulose production |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101558026B (en) | Extended-release urea-based granular fertilizer | |
| US8623315B2 (en) | Methods for preparing compositions comprising ammonium nitrate double salts | |
| EP2051953B1 (en) | Granulated fertilizer containing water soluble forms of nitrogen, magnesium and sulphur, and method of its preparation | |
| RS51732B (en) | Nitrogen-sulfur fertilizer containing limestone and process for its extraction | |
| US6419887B1 (en) | Process for the treatment of residual liquors from the ammoniation and carbonation of alkali metal salts | |
| Cherrat et al. | Wet synthesis of high purity crystalline urea phosphate from untreated Moroccan industrial phosphoric acid | |
| RU2747779C1 (en) | Granular sulfur-containing nitrogen-potassium fertilizer and method for its production | |
| GB1586850A (en) | Process for obtaining phosphoric acid from phosphate rock | |
| RU2223934C1 (en) | Method for preparing lime-ammonium saltpeter | |
| WO2022023886A1 (en) | Process for the production of potassium sulphate based fertilizers | |
| US4073635A (en) | Process for producing a slurry suitable for the manufacture of a mixed fertilizer containing nitrogen plus phosphorus | |
| Nielsson et al. | Nitric phosphates, manufacture from phosphate rock, nitric acid ammonia, and potassium or other soluble sulfates | |
| WO2006057573A2 (en) | Method for producing a nitrogen-potassium fertiliser | |
| WO2021239764A1 (en) | Method for the manufacture of an ammonium nitrate-based composition and products thereof | |
| RU2412139C2 (en) | Method of obtaining nitrophosphate products with high nitrogen content | |
| Malinowski et al. | Production of compound mineral fertilizers as a method of utilization of waste products in chemical company Alwernia SA | |
| RU2624969C2 (en) | Granulated nitrogen fertiliser with regulated dissolution rate and method of its production | |
| RU2845464C1 (en) | Liquid macroelement complex with chemical pure carbon dioxide | |
| RU2223249C1 (en) | Method for preparing complex nitrogen-phosphorus fertilizer | |
| SU952829A1 (en) | Process for producing complex fertilizers | |
| SERIKBAYEVA et al. | CHEMISTRY FOR SUSTAINABLE DEVELOPMENT | |
| JPH0383881A (en) | Compound fertilizer and its production | |
| SU259091A1 (en) | METHOD OF OBTAINING ORGANOMINERAL FERTILIZER | |
| Qurbanli | PURCHASE OF UREA-BASED COMPLEX FERTILIZERS | |
| RU2355668C1 (en) | Method for preparation of complex fertiliser on ammonium nitrate base |