Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
Патент на изобретение №2471756

(19)

RU

(11)

2471756

(13)

C1

(51) МПК C05G3/00 (2006.01)

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ Статус: по данным на 27.12.2012 - нет данных Пошлина:

(21), (22) Заявка: 2011121152/13, 26.05.2011

(24) Дата начала отсчета срока действия патента:

26.05.2011

Приоритет(ы):

(22) Дата подачи заявки: 26.05.2011

(45) Опубликовано: 10.01.2013

(56) Список документов, цитированных в отчете о

поиске: SU 1511207 A1, 30.09.1989. UA 58066 C2, 15.09.2004. RU 2286319 С1, 27.10.2006. СА 2392088 С, 23.01.2007.

Адрес для переписки:

119333, Москва, Ленинский пр-кт, 55/1, стр.1, ОАО "НИУИФ"

(72) Автор(ы):

Черненко Юрий Дмитриевич (RU),

Норов Андрей Михайлович (RU),

Овчинникова Клавдия Николаевна (RU),

Малявин Андрей Станиславович (RU),

Размахнина Галина Сергеевна (RU),

Пагалешкин Денис Александрович (RU),

Гришаев Игорь Григорьевич (RU),

Грибков Алексей Борисович (RU)

(73) Патентообладатель(и):

Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт по удобрениям и инсектофунгицидам им. проф. Я.В. Самойлова" (ОАО "НИУИФ") (RU)

(54) СПОСОБ СНИЖЕНИЯ СЛЕЖИВАЕМОСТИ УДОБРЕНИЙ НА ОСНОВЕ ФОСФАТОВ АММОНИЯ

(57) Реферат:

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Предлагается способ снижения слеживаемости удобрений на основе фосфатов аммония, полученных нейтрализацией экстракционной фосфорной кислоты аммиаком с гранулированием готового продукта при введении в процесс магнийсодержащей добавки, причем магнийсодержащую добавку вводят на стадию нейтрализации и берут ее в количестве, необходимом для поддержания соотношения в готовом продукте F:MgO=1:(0,15-0,75). Изобретение позволяет увеличить прочность гранул и уменьшить слеживаемость удобрений. 2 табл., 5 пр.

Изобретение относится к производству минеральных удобрений, в частности к удобрениям на основе фосфатов аммония, например аммофос, диаммонийфосфат и другие, и направлено на снижение их слеживаемости, одного из основных критериев, определяющих их качество.

В практике производства удобрений для уменьшения их слеживаемости применяют два направления.

Первое - это многочисленные способы кондиционирования готовых гранулированных удобрений путем покрытия поверхности гранул пленками, так, например, покрытия, включающие воск, масло, смолу и поверхностно-активные вещества (патент 2291847, 2007 г., кл. C05G 3/10), или нанесение на поверхность гранул диспергированных частиц нейтрализованного до рН 5-8 контакта Петрова (патент 2085550, 1997 г., кл. C05G 3/00) и другие.

Многие из известных способов не могут быть применены для гранул фосфорсодержащих удобрений, полученных в грануляторах барабанного типа (БГС, АГ), так как последние обладают мелкопористой структурой и теряют свою прочность при хранении и транспортировке.

Кроме того, в последнее время в связи с обширной продажей удобрений за рубеж и, следовательно, длительной их транспортировкой и хранением, а также повышенными требованиями к ним не только в момент получения (прочности, пылимости, слеживаемости), но и сохранения этих качеств во времени, остро встал вопрос о создании новых технологий, позволяющих не только получать непылящие, неслеживающиеся прочные удобрения, но и сохранять все эти качества во времени.

Наиболее перспективными являются способы кондиционирования гранулированных фосфорсодержащих удобрений индустриальными маслами (Технология фосфорных и комплексных удобрений. М.: «Химия», под ред. С.Д.Эвенчика, А.А.Бродского, 1987, с.260-261).

Однако такая обработка пористых гранул позволяет значительно снизить пылимость, но при дальнейшей транспортировке и хранении пылимость возобновлялась, а прочность падала.

Этот эффект особенно наблюдался на удобрениях, полученных с применением слабой фосфорной кислоты.

Вторым направлением, позволяющим снизить слеживаемость удобрений, является введение добавок к продукту, которые структурируют гранулы и упрочняют их. Были проведены исследования по изменению гигроскопичности и слеживаемости образцов, структурированных солями магния, алюминия и железа, которые стимулируют процесс гранулирования. Добавки вводились на стадии гранулирования нитроаммофоски. Введение добавок позволило получить более плотную структуру гранул, что, безусловно, значительно снижает слеживаемость удобрений («Минеральные удобрения и соли. Свойства и способы их улучшения». И.М.Кувшинников. М.: «Химия», 1987, с.211-212). Это свидетельствует о более прочных связях между элементами структуры при гранулировании шихты и более высокой плотности структуры по сравнению с образцами без добавки. В зависимости от количества добавки происходит значительное повышение прочности, снижение коэффициента гигроскопичности и слеживаемости. На основании проведенных исследований были разработаны способы получения различных удобрений с введением в процесс указанных добавок.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является известный способ получения гранулированных удобрений на основе фосфатов аммония, который позволяет существенно увеличить прочность гранул (до 98-120 кг/см 2 ) и соответственно уменьшить слеживаемость удобрений (на 10-15%).

По этому способу готовый фосфат аммония, который получают нейтрализацией экстракционной фосфорной кислоты аммиаком, смешивают с ортофосфатом магния и гранулируют. Целью известного способа было, прежде всего, получение удобрения пролонгированного действия, чем и обозначено количество вводимого ортофосфата магния. Недостатком этого способа является получение удобрений, слеживаемость которых не удовлетворяет современным требованиям, а также высокая цена ортофосфата магния, что неприменимо в многотоннажном производстве.

Предлагаемое изобретение решает задачу снижения слеживаемости удобрений на основе фосфатов аммония, при этом удобрения могут быть получены не только с использованием упаренной фосфорной кислоты, но, что особенно актуально в настоящее время, и неупаренной кислоты или их смеси. Замена части или всей кислоты на неупаренную позволит значительно сократить энергозатраты на процесс упарки кислоты и снизить выбросы фтора. Неупаренная экстракционная фосфорная кислота, как известно, содержит большое количество фтора, что приводит к ухудшению гранулирования, увеличивается пылимость, поверхность гранул из глянцевой становится матовой, увеличивается слеживаемость продукта.

Предложенный способ получения фосфатов аммония, состоящий из стадий нейтрализации экстракционной фосфорной кислоты аммиаком с гранулированием готового продукта и введением магнийсодержащей добавки, отличается тем, что указанную добавку вводят на стадию нейтрализации, причем вводят ее в количестве, необходимом для поддержания соотношения F:MgO, равном 1:(0,15-0,75) в готовом продукте.

В качестве магнийсодержащей добавки используют магнезит, брусит, а также неорганические соли магния.

Предложенное решение направлено на возможность изменения структуры получаемого удобрения с целью упрочнения гранул и снижения слеживаемости готового продукта при хранении и транспортировке. Высокая слеживаемость минеральных удобрений связана с подвижностью структурных элементов солевой системы и, соответственно, с малой прочностью структуры дефектных кристаллических блоков.

При нейтрализации экстракционной фосфорной кислоты с высоким содержанием фтора последний образует аморфные гелеобразные соединения, вследствие чего образуются вязкие пульпы, которые определенным образом влияют на процессы гранулирования и на структуру образующихся гранул. Образующиеся аморфные гелеобразные соединения способствуют образованию точечных дефектов замещения в приповерхностном слое кристаллических блоков и их взаимодействию с дислокациями, выходящими на поверхность гранулы (кристалла). В результате снижается прочность структуры дефектных кристаллических блоков, происходит разупрочнение структуры гранул и снижение прочности.

Отмечено, что образцы фосфатов аммония, полученные из кислоты с повышенным содержанием фтора, отличались снижением прочности и увеличением слеживаемости. Причем увеличение содержания фтора приводит к значительному снижению прочности, очевидно фтор разупрочняет структуру гранул, делая ее менее плотной.

Внесение неорганических добавок существенно меняет свойства: увеличивает прочность и плотность гранул, снижает гигроскопичность и слеживаемость.

В предложенном способе магнийсодержащую добавку вводили на стадию нейтрализации кислоты аммиаком. Ведение магнийсодержащей добавки на стадию нейтрализации позволяет снизить слеживаемость удобрений, полученных с использованием неупаренной фосфорной кислоты или смеси упаренной и неупаренной кислот.

Методом рентгенофазового анализа образцов удобрений на основе фосфатов аммония с использованием неупаренной кислоты установлено, что введение небольшого количества MgO (0,4-0,6%) приводит к существенному изменению структуры ввода нерастворимых осадков, входящих в состав продукта.

Установлено, что магний входит в структуру осадка в виде аммооксидированного фосфата типа Mg (NH 2 ) 2 (НРО 4 ) 2 ·4H 2 O. Магний входит в структуру осадков фторфосфата Fe и Al, укрепляя и структурируя осадок, связывая при этом и большее количество фтора.

Образование такого кристаллогидрата с высоким содержанием структурно-связанной воды способно препятствовать гидратации гелеобразного SiO 2 , а также может связывать поверхностную влагу при неблагоприятных условиях: относительно высокая влажность, увлажнение и т.д.

В таблице 1 приведен фазовый состав фосфата аммония без добавки MgO и с добавкой MgO.

Таблица 1

Фазовый состав образцов фосфата аммония

Соединения

Без MgO

С MgO

(NH 4 ) 2 HPO 4

74

74

NH 4 H 2 PO 4

8,3

8,3

(NH 4 ) 2 SO 4

8,5

8,3

CaHPO 4

3,0

-

CaF 2

-

1,95

SiO 2 (гель)

1,0

1,0

NH 4 ALHPO 4 F 2

1,6

-

NH 4 FeHPO 4 F 2

1,8

-

Mg(NH 4 ) 2 (HPO 4 ) 2 ·4Н 2 О

-

1,8

Mg(Al,Fe)NH 4 (HPO 4 ) 2 F 2 ·nH 2 O

-

3,6

NH 4 F

0,6

-

Всего

98.8

98,95

Из данных таблицы 1 следует, что в отличие от обычного модифицированный магнезитовыми добавками продукт:

1) не содержит фторида аммония NH 4 F - весьма гигроскопичного соединения (коэффициент гигроскопичности - 8,1 моль Н 2 О/кг·ч. Вместо этого фтор связывается с кальцием в виде CaF 3 и в сложный водонерастворимый комплекс Mg(Al,Fe)NH 4 (HPO 4 ) 2 F 2 ·nH 2 O;

2) содержит магнийаммонийфосфаты - соединения, образующие кристаллы гидраты различных двойных и тройных солей, положительно влияющих на свойства удобрений, в состав которых они входят.

Все эти различия в свойствах модифицированных магнием фосфатов аммония улучшают свойства удобрений, снижают слеживаемость и так далее.

Магнезиальная добавка вводится в процесс получения фосфатов аммония в строго определенном соотношении, а именно F:MgO=1: (0,15-0,75). Влияние соотношения F:MgO в готовом продукте на физико-химические свойства фосфатов аммония приведено в таблице 2.

Таблица 2

Зависимость прочности и слеживаемости фосфатов аммония от содержания Mg и F

п/п

Содержание в прод., %

Соотношение F:MgO

Прочность гранул, мПа

Слеживаемость*), кПа

F

MgO

1

2,2

0

-

2,8

180

2

3,4

0

-

2,2

220

3

1,65

0,25

1:0,15

4,85

28.2

4

3,2

0,46

1:0,14

4,10

32,0

5

1,86

0,37

1:0,20

5,3

15,3

6

1,95

0,60

1:0,31

5,6

7,0

7

2,25

1,12

1:0,50

5,8

3,5

8

2.20

1,30

1:0,60

6,1

0,75

9

2,0

1,51

1:0,75

6,9

0

10

2,05

1,62

1:0,79

7,1

0

*) Слеживаемость определялась при увлажнении всех образцов до влажности 1,5-1.6% H 2 O

Как видно из приведенных в таблице 2 данных, с увеличением соотношения F: MgO в продукте увеличивается содержание магния и прочность гранул, а слеживаемость снижается.

Чем больше содержание фтора в продукте, тем выше должно быть и соотношение F:MgO. Оптимальным при содержании фтора в продукте 1,6-2,25% следует считать соотношение F:MgO в интервале 1:0,15-1: 0,75. При соотношении F:MgO=1: 0,15 продукт получается с низкой прочностью и высокой слеживаемостью.

Соотношение F:MgO более чем 1:0.75 нецелесообразно, т.к. при этом получается продукт с более высокой прочностью, которая препятствует быстрому растворению продукта и медленной усвояемости питательных компонентов. К тому же при этом увеличивается расход магниевого сырья, что приводит к удорожанию продукции.

Метод иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1

В 200,0 г ЭФК с концентрацией 36,5% P 2 O 5 с содержанием F=1,5% добавляют 0,46 г магнезита с содержанием 86,0% MgO. Полученную смесь нейтрализуют газообразным аммиаком до мольного отношения 1,08. Полученную смесь высушивают до содержания влаги 0.4-0.5%, Получают 140.0 г фосфата аммония состава: 1.9% F; 52% P 2 O 5 ; 12% N; 0,25% MgO. Соотношение F:MgO=1:0,15; прочность гранул - 4,85 мПа; слеживаемость - 28,2 кПа.

Пример 2

В 200,0 г ЭФК с концентрацией 36,5% P 2 O 5 с содержанием F=1,5% вводят добавку магнезита в количестве 1,07 г. Смесь нейтрализуют аммиаком до мольного отношения 1,73. Пульпа высушивается до влаги 0,5% Н 2 О. Соотношение F:MgO=1:0,21. Получают продукт 48.5% P 2 O 5 ; 18,1% N; 0.58% MgO; 1,92% F. Прочность гранул - 6,2 мПа; слеживаемость - 5.65 кПа.

Пример 3

В 200,0 г ЭФК с концентрацией 35,8% P 2 O, с содержанием F=1,8% вводят добавку брусита (MgO=60%) в количестве 29,95 г, нейтрализуют до мольного отношения 1,7. Получают продукт с содержанием 47,8% P 2 O 5 ; 18,0% N; 1,12% MgO; 2,25% F. Соотношение F:MgO=1:0,5. Прочность гранул - 5,3 мПа, слеживаемость - 3,5 кПа.

Пример 4

В 200,0 г экстракционной фосфорной кислоты с содержанием 36,5% Р 2 О 5 вводят добавку сульфата магния в количестве 2,9 г, нейтрализуют аммиаком до мольного отношения 1:1,71 и вводят 30 г KCl. Полученную смесь высушивают. Получают продукт с содержанием 10% N: 27% P 2 O 5 ; 10% K 2 O, 0,5% MgO; 1,7% F. Соотношение F:MgO=0.29. Прочность гранул - 5,0 мПа, слеживаемость - 5,1 кПа.

Пример 5

В смесь кислот 300 г (неупаренной с P 2 O 5 =40,8% и 30%-ной упаренной ЭФК) с содержанием 1,8% F ввели магнезит для связывания F в соотношении F:MgO=1:0,75 в количестве 4.3 г. Смесь нейтрализуют до мольного отношения - 1,73, получено 210 г продукта состава: 48% P 2 O 5 ; 18% N; 1.49% MgO; 1,98% F, соотношение F:MgO=1:0,75. Прочность гранул - 7,11 мПа, слеживаемость - 0 (образец не слеживался больше 3 месяцев).

Формула изобретения

1. Способ снижения слеживаемости удобрений на основе фосфатов аммония, полученных нейтрализацией экстракционной фосфорной кислоты аммиаком с гранулированием готового продукта при введении в процесс магнийсодержащей добавки, отличающийся тем, что магнийсодержащую добавку вводят на стадию нейтрализации и берут ее в количестве, необходимом для поддержания соотношения в готовом продукте F:MgO=1:(0,15-0,75).

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве магнийсодержащей добавки используют магнезит, брусит или другие неорганические соли магния.