Получение NPK-удобрений путем совместной аммонизации смеси азотной и фосфорной кислот

В работе представлены результаты комплекса исследований, необходимых для обоснования и разработки технологии концентрированных нитратсодержащих NPK-удобрений с обеспечением безопасности производственного процесса и продуктов, а также улучшением их потребительских свойств. В работе представлены данные по химическому и фазовому составам многокомпонентной системы NH4H2PO4-(NH4)2HPO4-NH4NO3-(NH4)2SO4-KCl. По результатам рентгенофазового анализа был выполнен расчет солевого состава кристаллической фазы исследуемых образцов удобрений и построена его графическая зависимость от степени нейтрализации. Отмечено, что между исходными компонентами происходят конверсионные взаимодействия, возможность протекания которых подтверждается реакциями, представленными в литературных источниках. Установлено, что рост содержания в пульпе NH4NO3 и достижение мольного отношения NH3:H3PO4 1,4 моль/моль значительно снижают её вязкость, что объясняется увеличением растворимости солей в системе. Напротив, введение (NH4)2SO4 и KCl приводит к увеличению вязкости за счёт снижения растворимости фосфатов аммония и возрастания доли твердой фазы в пульпах. С помощью методов сканирующей электронной микроскопии и энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии установлено, что предварительное смешение сухих компонентов с NP-пульпой способствует полному завершению конверсионных взаимодействий между компонентами, в результате чего достигаются условия получения удобрений менее склонных к слеживаемости и с более высокой статической прочностью гранул. Определена оптимальная норма внесения магнийсодержащей добавки (6 кг MgO/т готовой продукции), способствующая увеличению статической прочности гранул и снижению тенденции их к слеживаемости. Изучение кинетики термического разложения образцов удобрений марки 22:11:11 с расчётом адиабатического периода индукции позволило установить, что по сравнению с индивидуальной АС термическая устойчивость образца с МО = 1,71 выше, а образца с МО = 1,04 ниже, что свидетельствует о потенциальной опасности термического самовоспламенения последнего. Исследован процесс термического разложения образцов NPK- и NP-удобрений с различной степенью нейтрализации, что дало возможность разработать практические рекомендации по обращению с продуктами различных марок. Разработаны и выданы исходные данные для проектирования нового производства NP-, NPK-удобрений мощностью 900 тыс. т/год с экономическим эффектом 119,7 млн. руб./год. На АО «Апатит» внедрены аппарат преднейтрализатор и новая схема двухстадийной нейтрализации.