RU2767200C1 - Method for obtaining a complex phosphorus-containing fertilizer - Google Patents
Method for obtaining a complex phosphorus-containing fertilizer Download PDFInfo
- Publication number
- RU2767200C1 RU2767200C1 RU2021110525A RU2021110525A RU2767200C1 RU 2767200 C1 RU2767200 C1 RU 2767200C1 RU 2021110525 A RU2021110525 A RU 2021110525A RU 2021110525 A RU2021110525 A RU 2021110525A RU 2767200 C1 RU2767200 C1 RU 2767200C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fertilizer
- production
- mass
- phosphorus
- containing fertilizer
- Prior art date
Links
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 title claims abstract description 38
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 24
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 title claims abstract description 24
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 23
- 238000000034 method Methods 0.000 title abstract description 29
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 34
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 26
- 229920001220 nitrocellulos Polymers 0.000 claims abstract description 25
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims abstract description 22
- 229910052586 apatite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 claims abstract description 6
- VSIIXMUUUJUKCM-UHFFFAOYSA-D pentacalcium;fluoride;triphosphate Chemical compound [F-].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O VSIIXMUUUJUKCM-UHFFFAOYSA-D 0.000 claims abstract description 6
- 230000005070 ripening Effects 0.000 claims abstract description 5
- 239000008187 granular material Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000002367 phosphate rock Substances 0.000 claims abstract description 4
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 24
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 abstract description 13
- 239000002699 waste material Substances 0.000 abstract description 3
- 235000013312 flour Nutrition 0.000 abstract 1
- OJMIONKXNSYLSR-UHFFFAOYSA-N phosphorous acid Chemical compound OP(O)O OJMIONKXNSYLSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 abstract 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 22
- YYRMJZQKEFZXMX-UHFFFAOYSA-N calcium;phosphoric acid Chemical group [Ca+2].OP(O)(O)=O.OP(O)(O)=O YYRMJZQKEFZXMX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 239000002426 superphosphate Substances 0.000 description 14
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- ZCCIPPOKBCJFDN-UHFFFAOYSA-N calcium nitrate Chemical compound [Ca+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O ZCCIPPOKBCJFDN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 8
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 7
- 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 6
- OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L calcium sulfate Chemical compound [Ca+2].[O-]S([O-])(=O)=O OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 6
- 229940079938 nitrocellulose Drugs 0.000 description 6
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 5
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 5
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 4
- 239000003905 agrochemical Substances 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 4
- 125000002467 phosphate group Chemical group [H]OP(=O)(O[H])O[*] 0.000 description 4
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 4
- YYRMJZQKEFZXMX-UHFFFAOYSA-L calcium bis(dihydrogenphosphate) Chemical compound [Ca+2].OP(O)([O-])=O.OP(O)([O-])=O YYRMJZQKEFZXMX-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 239000001506 calcium phosphate Substances 0.000 description 3
- 239000000701 coagulant Substances 0.000 description 3
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 3
- 229910000150 monocalcium phosphate Inorganic materials 0.000 description 3
- 235000019691 monocalcium phosphate Nutrition 0.000 description 3
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 3
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 3
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 3
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 3
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 239000000020 Nitrocellulose Substances 0.000 description 2
- RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N Sulphur dioxide Chemical compound O=S=O RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000209140 Triticum Species 0.000 description 2
- 235000021307 Triticum Nutrition 0.000 description 2
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 2
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 2
- DIZPMCHEQGEION-UHFFFAOYSA-H aluminium sulfate (anhydrous) Chemical compound [Al+3].[Al+3].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O DIZPMCHEQGEION-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 2
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 2
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 231100000167 toxic agent Toxicity 0.000 description 2
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 1
- 235000019750 Crude protein Nutrition 0.000 description 1
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 1
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YUWBVKYVJWNVLE-UHFFFAOYSA-N [N].[P] Chemical compound [N].[P] YUWBVKYVJWNVLE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LFVGISIMTYGQHF-UHFFFAOYSA-N ammonium dihydrogen phosphate Chemical compound [NH4+].OP(O)([O-])=O LFVGISIMTYGQHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000387 ammonium dihydrogen phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- BUACSMWVFUNQET-UHFFFAOYSA-H dialuminum;trisulfate;hydrate Chemical compound O.[Al+3].[Al+3].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O BUACSMWVFUNQET-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 1
- 238000005469 granulation Methods 0.000 description 1
- 230000003179 granulation Effects 0.000 description 1
- 238000009616 inductively coupled plasma Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000003595 mist Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 235000019837 monoammonium phosphate Nutrition 0.000 description 1
- 239000006012 monoammonium phosphate Substances 0.000 description 1
- 150000004682 monohydrates Chemical class 0.000 description 1
- 239000000618 nitrogen fertilizer Substances 0.000 description 1
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 239000002341 toxic gas Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
- C05B—PHOSPHATIC FERTILISERS
- C05B1/00—Superphosphates, i.e. fertilisers produced by reacting rock or bone phosphates with sulfuric or phosphoric acid in such amounts and concentrations as to yield solid products directly
- C05B1/02—Superphosphates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
- C05B—PHOSPHATIC FERTILISERS
- C05B1/00—Superphosphates, i.e. fertilisers produced by reacting rock or bone phosphates with sulfuric or phosphoric acid in such amounts and concentrations as to yield solid products directly
- C05B1/04—Double-superphosphate; Triple-superphosphate; Other fertilisers based essentially on monocalcium phosphate
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
- C05B—PHOSPHATIC FERTILISERS
- C05B11/00—Fertilisers produced by wet-treating or leaching raw materials either with acids in such amounts and concentrations as to yield solutions followed by neutralisation, or with alkaline lyes
- C05B11/04—Fertilisers produced by wet-treating or leaching raw materials either with acids in such amounts and concentrations as to yield solutions followed by neutralisation, or with alkaline lyes using mineral acid
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Fertilizers (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к технологии минеральных удобрений и может быть использовано при производстве фосфорсодержащих удобрений на основе применения отработанной кислотной смеси производства нитратов целлюлозы.The invention relates to the technology of mineral fertilizers and can be used in the production of phosphorus-containing fertilizers based on the use of a spent acid mixture for the production of cellulose nitrates.
Общее количество отработанных кислот при производстве 1 т нитроцеллюлозы составляет 6-6,5 т (см. Гиндич В.И. Технология пироксилиновых порохов: производство нитратов целлюлоз и регенерация кислот / В.И. Гиндич. - Казань: ГосНИИХП, т.1, 1995. - 563 с.). Поэтому стоит острая задача утилизации отработанной кислотной смеси производства нитратов целлюлозы.The total amount of waste acids in the production of 1 ton of nitrocellulose is 6-6.5 tons (see Gindich V.I. Technology of pyroxylin powders: production of cellulose nitrates and regeneration of acids / V.I. Gindich. - Kazan: GosNIIKhP, v.1, 1995. - 563 p.). Therefore, there is an urgent task of recycling the spent acid mixture from the production of cellulose nitrates.
В настоящее время отработанные кислоты производства нитратов целлюлозы регенерируют путем денитрации кислотной смеси с последующим концентрированием разбавленной серной кислоты (см. Гиндич В.И. Технология пироксилиновых порохов: производство нитратов целлюлоз и регенерация кислот / В.И. Гиндич. - Казань: ГосНИИХП, т.1, 1995. - 563 с.). Процесс денитрации проводят в денитрационных колоннах путем нагрева смеси водяным паром с получением 98% азотной кислоты и разбавленной 66-69% серной кислоты. Далее осуществляют концентрирование разбавленной серной кислоты горячими топочными газами с получением продукционной 92% серной кислоты.Currently, spent acids from the production of cellulose nitrates are regenerated by denitrating the acid mixture, followed by concentration of dilute sulfuric acid (see Gindich V.I. Technology of pyroxylin powders: production of cellulose nitrates and regeneration of acids / V.I. Gindich. - Kazan: GosNIIKhP, t .1, 1995. - 563 p.). The denitration process is carried out in denitration columns by heating the mixture with steam to obtain 98% nitric acid and dilute 66-69% sulfuric acid. Next, dilute sulfuric acid is concentrated with hot flue gases to obtain production 92% sulfuric acid.
Регенерация отработанной кислотной смеси производства нитратов целлюлозы сопровождается значительными выбросами токсичных газов в атмосферу в виде оксидов азота, тумана серной кислоты и диоксида серы, превышающими допустимые значения.The regeneration of the spent acid mixture from the production of cellulose nitrates is accompanied by significant emissions of toxic gases into the atmosphere in the form of nitrogen oxides, sulfuric acid mist and sulfur dioxide, which exceed the permissible values.
Известно использование отработанной кислотной смеси производства нитратов целлюлозы для получения коагулянта сернокислого алюминия (RU 2216508, С01В 17/94, C01F 7/74; опубл. 20.11.2003). Данный способ включает нагрев жидких смесей острым паром до температуры кипения и ректификационное разделение на компоненты. Выделенную при ректификационном разделении серную кислоту с концентрацией не менее 45 масс. % направляют в аппарат смешения компонентов производства неорганического коагулянта сернокислого алюминия. По мнению авторов, способ позволяет получить из отработанных кислотных смесей производства нитратов целлюлозы серную кислоту с содержанием моногидрата, отвечающим требованиям производства коагулянта сернокислого алюминия.It is known to use a spent acid mixture from the production of cellulose nitrates to obtain a coagulant of aluminum sulfate (RU 2216508, C01B 17/94, C01F 7/74; publ. 20.11.2003). This method includes heating liquid mixtures with live steam to the boiling point and distillation separation into components. Sulfuric acid isolated during distillation separation with a concentration of at least 45 wt. % is sent to the apparatus for mixing the components for the production of inorganic coagulant aluminum sulfate. According to the authors, the method makes it possible to obtain sulfuric acid from spent acid mixtures from the production of cellulose nitrates with a monohydrate content that meets the requirements for the production of aluminum sulphate coagulant.
Этот способ не исключает стадию денитрации, сопровождается газовыми выбросами оксидов азота и паров азотной кислоты.This method does not exclude the stage of denitration, accompanied by gaseous emissions of nitrogen oxides and nitric acid vapors.
Известно применение отработанной кислотной смеси производства нитратов целлюлозы для получения азотного удобрения - сульфатонитрата аммония (RU 2602097, С05С 3/00, 10.11.2016).It is known to use a spent acidic mixture for the production of cellulose nitrates for the production of nitrogen fertilizer - ammonium sulfonate nitrate (RU 2602097, C05C 3/00, 10.11.2016).
Однако нет сведений об использовании отработанной кислотной смеси производства нитратов целлюлозы для получения фосфорсодержащих удобрений.However, there is no information about the use of the spent acid mixture from the production of cellulose nitrates for the production of phosphorus-containing fertilizers.
Состав отработанной кислотной смеси (ОКС) производства нитратов целлюлозы зависит от вида получаемой нитроцеллюлозы и содержит, мас. %: H2SO4 - 61-67; ΗΝO3 - 15-25; H2O - 9-17.The composition of the spent acid mixture (SAC) from the production of cellulose nitrates depends on the type of nitrocellulose obtained and contains, wt. %: H 2 SO 4 - 61-67; ΗΝO 3 - 15-25; H 2 O - 9-17.
Такие отработанные кислотные смеси могут быть использованы в качестве исходного сырья для получения комплексного фосфорсодержащего удобрения, дополнительно содержащего азот.Such spent acid mixtures can be used as feedstock for the production of a complex phosphorus-containing fertilizer, additionally containing nitrogen.
Основным фосфорсодержащим удобрением является суперфосфат, который получают путем обработки апатитового концентрата разбавленной серной кислотой во вращающихся камерах, при этом масса выгружается фрезой и поступает на склад, где она вылеживается в кучах (Позин М.Е. Технология минеральных удобрений / М.Е. Позин. - Ленинград: Химия, 1989. - 159 с.). Продукт содержит 14,0% мас. усвояемого Р2О5.The main phosphorus-containing fertilizer is superphosphate, which is obtained by processing apatite concentrate with dilute sulfuric acid in rotating chambers, while the mass is unloaded by a cutter and delivered to a warehouse where it is aged in heaps (Pozin M.E. Technology of mineral fertilizers / M.E. Pozin. - Leningrad: Chemistry, 1989. - 159 p.). The product contains 14.0% wt. digestible R 2 O 5 .
Данное удобрение содержит один главный элемент питания - фосфор, в то время как более востребованными в сельском хозяйстве являются комплексные удобрения, в состав которых входят несколько главных элементов питания, например фосфор и азот.This fertilizer contains one main nutrient - phosphorus, while complex fertilizers are more in demand in agriculture, which include several main nutrients, such as phosphorus and nitrogen.
Из уровня техники известен способ получения аммониевого обогащенного суперфосфата, в котором фосфатное сырье разлагают смесью серной кислоты с раствором моноаммонийфосфата, полученным взаимодействием фосфорнокислой вытяжки с аммиаком (SU11176, С05В1/06, 1929). Известен способ получения азотно-фосфорных удобрений путем аммонизации продуктов разложения фосфатного сырья азотной кислотой (SU298574, С05В1/06, 1971). Описаны способы получения аммонизированного суперфосфата, путем аммонизации суперфосфата газообразным аммиаком (SU 654593, С05В1/06, 1979, SU 779363, С05В1/06, 1980, SU 298573, С05В1/06, 1971, SU 1799371, С05В1/06, 1993), данные удобрения дополнительно содержат азот в виде (NH4)2SO4.From the prior art there is known a method for obtaining enriched ammonium superphosphate, in which the phosphate raw material is decomposed with a mixture of sulfuric acid with a solution of monoammonium phosphate, obtained by the interaction of phosphate extract with ammonia (SU11176, C05B1/06, 1929). A known method for producing nitrogen-phosphorus fertilizers by ammonization of the decomposition products of phosphate raw materials with nitric acid (SU298574, C05B1/06, 1971). Methods for obtaining ammoniated superphosphate by ammoniating superphosphate with gaseous ammonia are described (SU 654593, С05В1/06, 1979, SU 779363, С05В1/06, 1980, SU 298573, С05В1/06, 1971, SU 1799371, С05В1/06), 193, data fertilizers additionally contain nitrogen in the form of (NH 4 ) 2 SO 4 .
Недостатком известных способов является использование газообразного аммиака, что усложняет аппаратурное оформление технологии.The disadvantage of the known methods is the use of gaseous ammonia, which complicates the hardware design of the technology.
В качестве прототипа выбран способ получения фосфорсодержащего удобрения в виде аммонизированного суперфосфата (Позин М.Е. Технология минеральных удобрений / М.Е. Позин. - Ленинград: Химия, 1989. - 170 с.). Способ включает обработку апатитового концентрата разбавленной серной кислотой во вращающихся камерах, при этом масса выгружается фрезой и поступает на склад, где она вылеживается в кучах для дозревания, после чего масса отправляется на аммонизацию и гранулирование. Аммонизацию вызревшего суперфосфата газообразным аммиаком производят в аммонизаторах-грануляторах - горизонтальных вращающихся барабанах. Применение стадии аммонизации позволяет получить дополнительный питательный азот, который содержится в виде (NH4)2SO4. Применяя этот способ можно получить удобрение со следующими характеристиками: усвояемый Р2О5 - 15-15,5 мас. %, N - 1,5-2,5 мас. %.As a prototype, a method for obtaining a phosphorus-containing fertilizer in the form of ammoniated superphosphate was chosen (Pozin M.E. Technology of mineral fertilizers / M.E. Pozin. - Leningrad: Chemistry, 1989. - 170 S.). The method includes processing apatite concentrate with dilute sulfuric acid in rotating chambers, while the mass is unloaded by a cutter and delivered to a warehouse, where it is aged in heaps for ripening, after which the mass is sent for ammoniation and granulation. Ammonization of matured superphosphate with gaseous ammonia is carried out in ammonizer-granulators - horizontal rotating drums. The use of the ammonization stage makes it possible to obtain additional nutrient nitrogen, which is contained in the form of (NH 4 ) 2 SO 4 . Using this method, you can get a fertilizer with the following characteristics: digestible P 2 O 5 - 15-15.5 wt. %, N - 1.5-2.5 wt. %.
Недостатком прототипа является сложность процесса и низкая экологичность, обусловленные применением газообразного аммиака.The disadvantage of the prototype is the complexity of the process and low environmental friendliness, due to the use of gaseous ammonia.
Технической проблемой является разработка простого, экологически безопасного способа получения комплексного фосфорсодержащего удобрения.The technical problem is the development of a simple, environmentally friendly method for obtaining a complex phosphorus-containing fertilizer.
Техническая проблема решается способом получения комплексного фосфорсодержащего удобрения, характеризующимся тем, что обрабатывают апатитовый концентрат предварительно подогретой до температуры 40-55oС отработанной кислотной смесью производства нитратов целлюлозы, перемешивают в течение 5-7 минут до образования густой сметанообразной пульпы, которую выдерживают в течение 20-40 мин до затвердевания массы, полученную массу измельчают и снова выдерживают в течение не менее 5 суток для дозревания, далее определяют остаточную кислотность массы, и при превышении ее значения 5 мас. % нейтрализуют добавлением расчетного стехиометрического количества фосфоритной муки, затем удобрение гранулируют с получением фракции гранул 1-4 мм и сушат.The technical problem is solved by a method for producing a complex phosphorus-containing fertilizer, characterized in that the apatite concentrate is treated with a spent acid mixture from the production of cellulose nitrates, preheated to a temperature of 40-55 o , mixed for 5-7 minutes until a thick creamy pulp is formed, which is kept for 20 -40 min until the mass hardens, the resulting mass is crushed and again incubated for at least 5 days for ripening, then the residual acidity of the mass is determined, and if its value exceeds 5 wt. % is neutralized by adding the calculated stoichiometric amount of phosphate rock, then the fertilizer is granulated to obtain a granule fraction of 1-4 mm and dried.
Технический результат заключается в том, что предлагаемый способ по сравнению с прототипом более экологичен, одновременно решает задачу утилизации отработанных кислотных смесей производства нитратов целлюлозы и позволяет получить комплексное фосфорсодержащее удобрение, дополнительно содержащее азот.The technical result lies in the fact that the proposed method compared with the prototype is more environmentally friendly, at the same time solves the problem of recycling spent acid mixtures from the production of cellulose nitrates and allows you to get a complex phosphorus-containing fertilizer, additionally containing nitrogen.
Полученное удобрение включает суперфосфат Ca(H2PO4)2⋅H2O+CaSO4⋅0,5H2O (82-84 мас. %) и кальциевую селитру Са(NO3) 2 (13-14 мас. %). Доля усвояемого Р2О5 составляет 15,5-16,5 мас. %, доля общего азота - 1,5-2,3 мас. %. Кальциевая селитра Са(NO3)2 повышает ценность получаемого удобрения, так как является источником азота.The resulting fertilizer includes superphosphate Ca (H 2 PO 4 ) 2 ⋅H 2 O + CaSO 4 ⋅ 0.5H 2 O (82-84 wt.%) and calcium nitrate Ca (NO 3 ) 2 (13-14 wt.%) . The proportion of digestible R 2 O 5 is 15.5-16.5 wt. %, the proportion of total nitrogen - 1.5-2.3 wt. %. Calcium nitrate Ca(NO 3 ) 2 increases the value of the resulting fertilizer, as it is a source of nitrogen.
Процесс разложения фосфатного сырья отработанными кислотными смесями производства нитратов целлюлозы можно разделить на несколько стадии.The process of decomposition of phosphate raw materials with spent acid mixtures from the production of cellulose nitrates can be divided into several stages.
Первая стадия - разложение фосфатного сырья азотной кислотой по реакции:The first stage is the decomposition of phosphate raw materials with nitric acid according to the reaction:
При этом образуется кальциевая селитра Са(NO3)2 - удобрение, пригодное для всех почв, прежде всего для закисленных почв.In this case, calcium nitrate Ca (NO 3 ) 2 is formed - a fertilizer suitable for all soils, especially for acidified soils.
На второй стадии протекает процесс разложения фосфатного сырья серной кислотой с образованием сульфата кальция и фосфорной кислоты по реакции:At the second stage, the process of decomposition of phosphate raw materials with sulfuric acid proceeds with the formation of calcium sulfate and phosphoric acid according to the reaction:
После этого протекает реакция разложения фосфатного сырья фосфорной кислотой с образованием монокальцийфосфата.After that, the reaction of decomposition of phosphate raw materials with phosphoric acid proceeds with the formation of monocalcium phosphate.
Монокальцийфосфат и сульфат кальция являются составными частями простого суперфосфата Са(H2PO4)2⋅Н2О+CaSO4⋅0,5Н2О.Monocalcium phosphate and calcium sulfate are components of simple superphosphate Ca (H 2 PO 4 ) 2 ⋅H 2 O + CaSO 4 ⋅ 0.5H 2 O.
Способ осуществляют следующим образом.The method is carried out as follows.
В реактор загружают апатитовый концентрат, затем необходимое количество предварительно подогретой до температуры 40-55°С отработанной кислотной смеси (ОКС), перемешивают в течение 5-7 минут до образования густой сметанообразной пульпы. Из-за экзотермичности реакции температура смеси повышается до 115°С. Образующуюся густую сметанообразную пульпу выдерживают (без перемешивания) в течение 20-40 мин до затвердевания массы, которое происходит за счет кристаллизации сульфата кальция. Полученную массу измельчают и снова выдерживают в течение не менее 5 суток для дозревания. При этом происходит завершение процесса кристаллизации монокальцийфосфата. Далее определяют остаточную кислотность массы, и при превышении ее значения 5 мас. % нейтрализуют добавлением расчетного стехиометрического количества фосфоритной муки. Удобрение гранулируют с получением фракции гранул 1-4 мм и сушат.An apatite concentrate is loaded into the reactor, then the required amount of the spent acid mixture (OSM) preheated to a temperature of 40-55°C is stirred for 5-7 minutes until a thick creamy pulp is formed. Due to the exothermicity of the reaction, the temperature of the mixture rises to 115°C. The resulting thick creamy pulp is kept (without stirring) for 20-40 min until the mass solidifies, which occurs due to the crystallization of calcium sulfate. The resulting mass is crushed and again incubated for at least 5 days for ripening. In this case, the process of crystallization of monocalcium phosphate is completed. Next, the residual acidity of the mass is determined, and when its value exceeds 5 wt. % is neutralized by adding the calculated stoichiometric amount of phosphate rock. The fertilizer is granulated to obtain a granule fraction of 1-4 mm and dried.
Для осуществления способа использовали отработанные кислотные смеси производства нитратов целлюлозы Федерального казенного предприятия «Казанский государственный казенный пороховой завод»: ОКС производства пироксилина №1, ОКС производства пироксилина №2 и ОКС производства коллоксилина.To implement the method, spent acid mixtures from the production of cellulose nitrates of the Federal State Enterprise "Kazan State State Powder Plant" were used: pyroxylin production plant No. 1, pyroxylin production plant No. 2 and colloxylin production plant.
Состав ОКС, соотношение компонентов и состав полученного удобрения приведены в таблице 1.The composition of the OKS, the ratio of components and the composition of the resulting fertilizer are shown in table 1.
Приведенные в таблице 1 данные показывают, что комплексное фосфорсодержащее удобрение, полученное предлагаемым способом, по содержанию усвояемого фосфора и общего азота практически идентично аммонизированному суперфосфату.The data given in table 1 show that the complex phosphorus-containing fertilizer obtained by the proposed method, in terms of the content of assimilable phosphorus and total nitrogen, is almost identical to ammoniated superphosphate.
Получаемое заявляемым способом удобрение не является токсичным, что подтверждают данные таблицы 2, в которой приведено содержание массовой доли тяжелых металлов и токсических соединений в образце фосфорсодержащего удобрения. Результаты получены методом спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой, при помощи атомно-эмиссионного спектрометра согласно ПНД Φ 16.1:2.3:3.11-98. Испытания проведены совместно с ФГБУ «Центр агрохимической службы «Татарский».The fertilizer obtained by the claimed method is not toxic, which is confirmed by the data of table 2, which shows the content of the mass fraction of heavy metals and toxic compounds in a sample of phosphorus-containing fertilizer. The results were obtained by inductively coupled plasma spectrometry using an atomic emission spectrometer according to PND Φ 16.1:2.3:3.11-98. The tests were carried out jointly with the Federal State Budgetary Institution “Center for the Agrochemical Service “Tatarskiy”.
Как видно из таблицы 2, содержание тяжелых металлов и токсических соединений в фосфорсодержащем удобрении, полученным заявляемым способом, существенно ниже требований, предъявляемых к суперфосфату по ТУ 2182-003-56937109-2002 «Суперфосфат простой».As can be seen from table 2, the content of heavy metals and toxic compounds in the phosphorus-containing fertilizer obtained by the claimed method is significantly lower than the requirements for superphosphate according to TU 2182-003-56937109-2002 "Simple superphosphate".
Также совместно с ФГБУ «Центр агрохимической службы «Татарский» проведены агрохимические испытания и выполнена оценка эффективности комплексного фосфорсодержащего удобрения, полученного заявляемым способом, в сравнении с аммонизированным суперфосфатом. По результатам агрохимических испытаний получены протокол содержания азота и фосфора в вегетативной части яровой пшеницы, и протокол на размер и массу вегетативной части яровой пшеницы, данные которых отображены в таблице 3.Also, together with the Federal State Budgetary Institution “Center of the Agrochemical Service “Tatarsky”, agrochemical tests were carried out and the effectiveness of the complex phosphorus-containing fertilizer obtained by the claimed method was evaluated in comparison with ammoniated superphosphate. Based on the results of agrochemical tests, a protocol was obtained for the content of nitrogen and phosphorus in the vegetative part of spring wheat, and a protocol for the size and weight of the vegetative part of spring wheat, the data of which are displayed in Table 3.
Содержание азота определяли по ГОСТ 13496.4-2019 «Корма, комбикорма, комбикормовое сырье. Методы определения содержания азота и сырого протеина», содержание фосфора - по ГОСТ 26657-97 «Корма, комбикорма, комбикормовое сырье. Методы определения содержания фосфора», влажность - по ГОСТ 31640-2012 «Корма. Методы определения содержания сухого вещества».The nitrogen content was determined according to GOST 13496.4-2019 “Feed, mixed feed, mixed feed raw materials. Methods for determining the content of nitrogen and crude protein”, phosphorus content - according to GOST 26657-97 “Feed, compound feed, compound feed raw materials. Methods for determining the phosphorus content”, humidity - according to GOST 31640-2012 “Feed. Methods for determining the content of dry matter”.
Установлено, что удобрение, полученное заявляемым способом, по эффективности не уступает аммонизированному суперфосфату.It has been established that the fertilizer obtained by the claimed method is not inferior in efficiency to ammoniated superphosphate.
Таким образом, предлагаемый способ позволяет получить комплексное фосфорсодержащее удобрение более экологичным по сравнению с прототипом способом и одновременно решить проблему утилизации отработанных кислотных смесей производства нитратов целлюлозы. Получаемое удобрение содержит 82-84 мас. % суперфосфата и дополнительно 13-14 мас. % кальциевой селитры, которая повышает ценность удобрения и делает его пригодным для всех видов почв, включая закисленные почвы.Thus, the proposed method makes it possible to obtain a complex phosphorus-containing fertilizer in a more environmentally friendly way compared to the prototype and at the same time solve the problem of recycling spent acid mixtures from the production of cellulose nitrates. The resulting fertilizer contains 82-84 wt. % superphosphate and an additional 13-14 wt. % calcium nitrate, which increases the value of the fertilizer and makes it suitable for all types of soils, including acidic soils.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021110525A RU2767200C1 (en) | 2021-04-13 | 2021-04-13 | Method for obtaining a complex phosphorus-containing fertilizer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021110525A RU2767200C1 (en) | 2021-04-13 | 2021-04-13 | Method for obtaining a complex phosphorus-containing fertilizer |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2767200C1 true RU2767200C1 (en) | 2022-03-16 |
Family
ID=80737034
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2021110525A RU2767200C1 (en) | 2021-04-13 | 2021-04-13 | Method for obtaining a complex phosphorus-containing fertilizer |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2767200C1 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1213009A1 (en) * | 1984-04-04 | 1986-02-23 | Предприятие П/Я А-7125 | Method of producing simple granulated superphosphate |
| RU2389712C2 (en) * | 2008-02-12 | 2010-05-20 | Закрытое акционерное общество "Национальная газовая компания" | Method for acid treatment of poor phosphorites |
| EP2435364A1 (en) * | 2009-05-27 | 2012-04-04 | Easymining Sweden AB | Production of ammonium phosphates |
-
2021
- 2021-04-13 RU RU2021110525A patent/RU2767200C1/en active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1213009A1 (en) * | 1984-04-04 | 1986-02-23 | Предприятие П/Я А-7125 | Method of producing simple granulated superphosphate |
| RU2389712C2 (en) * | 2008-02-12 | 2010-05-20 | Закрытое акционерное общество "Национальная газовая компания" | Method for acid treatment of poor phosphorites |
| EP2435364A1 (en) * | 2009-05-27 | 2012-04-04 | Easymining Sweden AB | Production of ammonium phosphates |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| МАХОТКИН А.Ф., ХАЛИТОВ Р.А., ХАЙРУЛЛИН Р.Р., МАДЬЯРОВ Р.Р., ВАЛЕЕВ И.И., ЛАТЫПОВ И.А., "Утилизация отработанной кислотной смеси производства нитратов целлюлозы", "Вестник Казанского технологического университета", 2015, Т.18, N8, стр. 239-241. * |
| Позин М.Е., "Технология минеральных удобрений", "Ленинград Химия", 1983, стр. 117, 157-165, 176-181. * |
| Позин М.Е., "Технология минеральных удобрений", "Ленинград Химия", 1983, стр. 117, 157-165, 176-181. МАХОТКИН А.Ф., ХАЛИТОВ Р.А., ХАЙРУЛЛИН Р.Р., МАДЬЯРОВ Р.Р., ВАЛЕЕВ И.И., ЛАТЫПОВ И.А., "Утилизация отработанной кислотной смеси производства нитратов целлюлозы", "Вестник Казанского технологического университета", 2015, Т.18, N8, стр. 239-241. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Numonov et al. | LOW-WASTE PROCESS OF COMPLEX FERTILIZER BASED ON SULPHURIC ACID PROCESSING THERMIC CALCINATED PHOSPHORITE CONCENTRATE. | |
| US2037706A (en) | Manufacture of ammoniated superphosphates | |
| RU2767200C1 (en) | Method for obtaining a complex phosphorus-containing fertilizer | |
| US2739054A (en) | Method of producing phosphated fertilizers | |
| US3923489A (en) | Pelletized fertilizer | |
| US2968543A (en) | Process for the preparation of composite fertilizers containing phosphate | |
| US1916617A (en) | Manufacture of mixed fertilizers | |
| US1869688A (en) | Method for manufacturing mixed fertilizers | |
| US2867522A (en) | Method for producing fertilizers and bases from sludges | |
| US2611691A (en) | Process of producing a compound fertilizer | |
| Nielsson et al. | Nitric phosphates, manufacture from phosphate rock, nitric acid ammonia, and potassium or other soluble sulfates | |
| US2673795A (en) | Phosphate fertilizers | |
| US1949129A (en) | Process for the conversion of the gypsum contained in superphosphate into ammonium sulphate | |
| US3026192A (en) | Manufacture of complex fertilizers | |
| Allamuratova et al. | IMPROVEMENT OF THE PRODUCT COMPOSITION FROM NITRIC ACID PROCESSING OF KYZYLKUM CARBONATE PHOSPHORITES | |
| US2025915A (en) | Fertilizer method | |
| US1965301A (en) | Process for producing mixed fertilizers | |
| Rasulov et al. | PROCESSING OF A WASHED DRY CONCENTRATE CONTAINING 26% P2O5 INTO AMMOPHOSPHATE, SULPHO-AND NITROAMMOPHOSPHATE FERTILIZERS | |
| US1074779A (en) | Art of converting phosphorites. | |
| Rasulov et al. | Obtaining ammophosphate and sulfoammophosphate fertilizers on base of the washed dry concentrate containing 26% P2O5 | |
| GB828883A (en) | Production of fertilizers | |
| GB702860A (en) | Improvements in and relating to phosphate fertilizers | |
| EP1817268B1 (en) | Method and device for obtaining sulphurous nitrogen fertiliser | |
| US1833680A (en) | Mixed fertilizer | |
| RU2527794C1 (en) | Method of production of complex fertiliser |