Водорастворимые удобрения

Очищенные концентрированные фосфорсодержащие удобрения, такие моноаммонийфосфат, диаммонийфосфат, монокалийфосфат, являются полностью водорастворимыми удобрениями и потому представляют особый класс продуктов, применяемых для систем фертигации, внекорневых подкормок полевых продуктов, в т.ч. тепличных хозяйств.

В зависимости от требований конечного продукта (содержания основных питательных компонентов), а также состава применяемой экстракционной фосфорной кислоты, очищенный водорастворимый МАФ производится:

  1. Из экстракционной фосфорной кислоты (ЭФК) путем химического осаждения примесей;
  2. Из предварительно очищенной экстракционной фосфорной кислоты с использованием органических экстрагентов.

1.jpg

Рис. 1. Внешний вид очищенного кристаллического моноаммонийфосфата

Таблица 1. Нормируемые показатели водорастворимого удобрительного моноаммонийфосфата

Наименование показателя

Норма

Внешний вид

Белый порошкообразный продукт

Массовая доля общего азота (N), %

12±1

В том числе аммонийного азота, %

12±1

Массовая доля водорастворимых фосфатов в пересчёте на P2O5, %

61±1

Массовая доля воды, %, не более

0,3

Массовая доля нерастворимого остатка, %, не более

0,1

Рассыпчатость, %

100


Сотрудники НИУИФ совместно с АО «Воскресенский НИУиФ» ведут разработку и совершенствование технологии очищенных фосфатов с 90-х годов прошлого века.

Технология водорастворимого МАФ из ЭФК путем химического осаждения примесей

Исходная экстракционная фосфорная кислота нейтрализуется аммиаком в трубчатом реакторе (или емкостном нейтрализаторе) до требуемого соотношения NH3:H3PO4. Полученная пульпа после выдержки в емкости (или каскаде емкостей) поступает на фильтрацию в пресс-фильтры для отделения осажденных примесей.

Фильтрат поступает на упаривание и далее подается в вакуум-кристаллизатор. Суспензия из кристаллизатора поступает на разделение в центрифуги. Влажные кристаллы МАФ направляются на сушку в сушильный барабан (или аппарат кипящего слоя). Высушенный МАФ подается на охлаждение и далее на фасовку. Маточный раствор от центрифуг (фугат) направляется на репульпирование осадка, отделенного на пресс-фильтрах. Репульпированный осадок выводится в производство гранулированных удобрений.

Производители водорастворимых удобрений сталкиваются с проблемой, связанной с устранением мутности растворов, полученных при растворении кристаллов МАФ. Для решения данной проблемы предлагается осуществлять дополнительную очистку путем растворения кристаллов, фильтрации полученного раствора, упарки и вторичной кристаллизации. С учетом результатов проведенных лабораторных исследований предполагается, что с применением описанных дополнительных стадий появится возможность получения водорастворимого МАФ с высокой степенью чистоты, в том числе кормового качества. Кроме того, дополнительная стадия перекристаллизации и фильтрации позволяет минимизировать влияние качества исходной ЭФК, связанное, например, с колебаниями примесного состава используемого фосфатного сырья.

2.jpg

Рис.2. Принципиальная технологическая схема получения очищенного МАФ с химическим осаждением примесей

Технология водорастворимого МАФ из предварительно очищенной экстракционной фосфорной кислоты

Технология с предварительной очисткой экстракционной фосфорной кислоты имеет несколько преимуществ:

  • возможность использовать экстракционную фосфорную кислоту с повышенным содержанием примесей;
  • возможность получения очищенной товарной фосфорной кислоты;
  • возможность получения очищенных фосфатов (МАФ/ДАФ/ монокалийфосфат) с более высоких содержанием питательных веществ;
  • возможность получения жидких комплексных удобрений на основе полифосфатов 11:37;
  • возможность получения кормовых фосфатов и доведения до пищевого качества.

Стадия очистки экстракционной фосфорной кислоты

ЭФК обессульфачивается апатитом в емкостном реакторе и далее подается на осветление в тонкослойный отстойник. Сгущенная часть после отстойника выводится в производство удобрений.

Обессульфаченная осветленная фосфорная кислота поступает на очистку от примесей методом жидкостной экстракции с использованием органического экстрагента (трибутилфосфата). Процесс экстракции проводят в пульсационных колоннах. После очистки трибутилфосфатом (ТБФ) фосфорная кислота поступает на упаривание и дополнительную очистку от фтора на установку огневой упарки. Часть кислоты, загрязненная примесями, выводится в производство удобрений.

Стадия получения МАФ

Очищенная фосфорная кислота нейтрализуется аммиаком в трубчатом реакторе. Нейтрализованный раствор упаривается и далее подается в вакуум-кристаллизатор. Суспензия из кристаллизатора поступает на разделение в центрифуги. Влажные кристаллы МАФ направляются в сушильный барабан. Высушенный МАФ подается на охлаждение и далее на фасовку. Маточный раствор из центрифуги направляется на упаривание и далее возвращается в технологический процесс на стадию нейтрализации (в смеси с очищенной фосфорной кислотой).


Рис.3. Принципиальная технологическая схема получения очищенного МАФ с предварительной очисткой ЭФК

Технология водорастворимого МКФ

Основным способом получения монокалийфосфата (МКФ) является нейтрализация фосфорной кислоты карбонатом калия (поташом) или гидроксидом калия. В зависимости от способа выделения примесей, поступающих с ЭФК и поташом (или гидроксидом калия), возможны два варианта организации процесса получения водорастворимого монокалийфосфата, аналогичные технологии водорастворимого МАФ:

  • с очисткой от примесей методом химического осаждения без предварительной очистки ЭФК;
  • с предварительной очисткой ЭФК методом жидкостной экстракции и последующей очисткой от примесей методом химического осаждения.

Организация процесса по первому варианту требует меньших капитальных затрат, однако получение продукта пищевого качества по такой схеме, скорее всего, будет невозможно. Блок-схема процесса получения водорастворимого монокалийфосфата с очисткой от примесей методом химического осаждения без предварительной очистки ЭФК показана на рис. 4.

1.png

Рисунок 4. Блок-схема процесса получения водорастворимого монокалийфосфата с очисткой от примесей методом химического осаждения

Второй вариант позволяет получать водорастворимый монокалийфосфат высокого качества (в т.ч. пищевого), поскольку предварительная очистка ЭФК методом жидкостной экстракции позволяет эффективно удалять вредные примеси (тяжелые металлы, мышьяк и т.д.), однако существенно удорожает процесс. Для получения водорастворимого продукта может потребоваться дополнительная очистка от нерастворимых примесей после нейтрализации очищенной ЭФК.

Блок-схема процесса получения водорастворимого монокалийфосфата с предварительной очисткой ЭФК методом жидкостной экстракции показана на рис. 5.

2.png

Рисунок 5. Блок-схема процесса получения водорастворимого монокалийфосфата с предварительной очисткой ЭФК методом жидкостной экстракции