RU2182143C1 - Method of stabilized ammonium nitrate producing - Google Patents

Abstract

FIELD: inorganic chemistry, chemical technology. SUBSTANCE: invention relates to production of ammonium nitrate with stabilizing supplements. Method involves addition of nitric acid extract obtained by decomposition of phosphorus-containing raw with nitric acid to ammonium nitrate solution, neutralization of mixture, its evaporation and granulation. Preliminary part of calcium is isolated from nitric acid extract to the ratio Ca/P₂O₅ = 0.3-0.1 and amount of added supplement is 1 % of P₂O₅, not less, as measured for ready product. Calcium is isolated from nitric acid extract by polythermic crystallization of calcium nitrate tetrahydrate. Method ensures to delay the decomposition of ammonium nitrate melt at prolonged heating and enhance stability of granules to temperature changes in the range 20-50 C by 3-5 times determined by number of cycles heating-cooling when granule strength value is decreased by 50%. EFFECT: improved method of production. 4 cl, 2 tbl

Description

Изобретение относится к технологии получения аммиачной селитры и может найти применение в производстве аммиачной селитры со стабилизирующими добавками. The invention relates to a technology for producing ammonium nitrate and may find application in the production of ammonium nitrate with stabilizing additives.

Специфические физико-химические свойства нитрата аммония, такие как полиморфные превращения, протекающие при кристаллизации его плавов или при нагреве и охлаждении кристаллов этой соли затрудняют получение гранулированного продукта, сохраняющего в течение длительного времени исходную прочность и гранулометрический состав. The specific physicochemical properties of ammonium nitrate, such as polymorphic transformations occurring during crystallization of its melts or during heating and cooling of crystals of this salt, make it difficult to obtain a granular product that retains its initial strength and particle size distribution for a long time.

Для уменьшения отрицательного влияния процесса полиморфных превращений на качество гранулированной аммиачной селитры применяют различные стабилизирующие добавки. To reduce the negative impact of the polymorphic transformations on the quality of granular ammonium nitrate, various stabilizing additives are used.

Известен способ получения гранулированной аммиачной селитры, по которому в качестве стабилизирующей добавки применяют фосфатно-сульфатную добавку, представляющую собой смесь фосфорной и серной кислот или смесь их солей, вводимых в азотную кислоту или в раствор аммиачной селитры в количестве 0,3-0,5% Р₂O₅ и 0,05-0,2% (NH₄)₂SO₄ в пересчете на готовый продукт, с одновременной нейтрализацией газообразным аммиаком до рН 5,5-6,8. [А.с. СССР N 426451. Открытия. Изобретения. 1974 г., N 18].A known method of producing granular ammonium nitrate, in which a phosphate-sulfate additive is used as a stabilizing additive, is a mixture of phosphoric and sulfuric acids or a mixture of their salts introduced into nitric acid or into an ammonium nitrate solution in an amount of 0.3-0.5% P ₂ O ₅ and 0.05-0.2% (NH ₄ ) ₂ SO ₄ in terms of the finished product, with simultaneous neutralization with gaseous ammonia to a pH of 5.5-6.8. [A.S. USSR N 426451. Discovery. Inventions 1974, N 18].

Недостаток способа - необходимость применения дефицитной термической фосфорной кислоты. The disadvantage of this method is the need to use scarce thermal phosphoric acid.

Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому результату является способ получения стабилизированной аммиачной селитры, по которому в раствор аммиачной селитры перед упариванием и грануляцией дозируют добавку, полученную азотно-кислотным разложением фосфорсодержащего сырья, отделением нерастворимых примесей и нейтрализацией вытяжки газообразным аммиаком. [Миниович М.А. Производство аммиачной селитры. М.: Химия, 1974 г., с. 161]. The closest to the proposed method in terms of technical nature and the achieved result is a method for producing stabilized ammonium nitrate, in which an additive obtained by nitric acid decomposition of phosphorus-containing raw materials, separation of insoluble impurities and neutralization of the extract with gaseous ammonia is metered into the solution of ammonium nitrate before evaporation and granulation. [Miniovich M.A. Ammonium nitrate production. M .: Chemistry, 1974, p. 161].

Недостатки способа - относительно невысокая стойкость гранул к воздействию переменной температуры в интервале 20-50^oС и повышение кислотности плава вследствие терморазложения аммиачной селитры в процессе упаривания.The disadvantages of the method are the relatively low resistance of the granules to the effects of a variable temperature in the range of 20-50 ^o C and the increase in acidity of the melt due to thermal decomposition of ammonium nitrate during evaporation.

Целью предлагаемого способа является повышение стойкости гранул аммиачной селитры к воздействию переменной температуры и замедление разложения плава аммиачной селитры и повышение его кислотности при длительном нагревании. The aim of the proposed method is to increase the resistance of ammonium nitrate granules to variable temperatures and to slow the decomposition of ammonium nitrate melt and increase its acidity with prolonged heating.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения стабилизированной аммиачной селитры путем введения в раствор аммиачной селитры добавки, полученной разложением фосфорсодержащего сырья азотной кислотой с последующей нейтрализацией, упариванием и гранулированием плава, из азотно-кислотной вытяжки предварительно выделяют часть кальция. This goal is achieved in that according to the method for producing stabilized ammonium nitrate by introducing an additive obtained by decomposing phosphorus-containing raw materials with nitric acid into the ammonium nitrate solution, followed by neutralization, evaporation and granulation of the melt, a part of calcium is preliminarily extracted from the nitric acid extract.

Отличием предлагаемого способа является частичное выделение кальция из азотно-кислотной вытяжки. The difference of the proposed method is the partial release of calcium from a nitric acid extract.

При этом кальций выделяют до отношения в азотно-кислотной вытяжке Са/Р₂O₅=0,3-0,1.In this case, calcium is isolated to a ratio in the nitrogen-acid extract of Ca / P ₂ O ₅ = 0.3-0.1.

Выделение кальция из азотно-кислотной вытяжки ведут политермической кристаллизацией тетрагидрата нитрата кальция. The release of calcium from a nitric acid extract is carried out by polythermal crystallization of calcium nitrate tetrahydrate.

Количество вводимой в раствор аммиачной селитры добавки составляет не менее 1% Р₂O₅ в пересчете на готовый продукт.The amount of the additive introduced into the solution of ammonium nitrate is at least 1% P ₂ O ₅ in terms of the finished product.

Указанные отличия позволяют повысить стойкость гранул к воздействию переменной температуры в интервале 20-50^oС, в 3-5 раз и замедлить разложение плава аммиачной селитры и повышение его кислотности при длительном нагревании.These differences allow to increase the resistance of granules to the effects of variable temperature in the range of 20-50 ^o C, 3-5 times and to slow down the decomposition of ammonium nitrate melt and increase its acidity with prolonged heating.

Пример 1. Навеску апатита разлагают 52%-ной азотной кислотой при температуре 50^oС и механическом перемешивании в течение 1 ч. Расход азотной кислоты берут из расчета 1,4 г 100%-ной азотной кислоты на 1 г апатита. Полученную вытяжку охлаждают при медленном перемешивании в течение 6 ч до температуры -5^oС. Выпавший осадок тетрагидрата нитрата кальция отделяют фильтрованием. Полученный фильтрат состава, %: Р₂O₅ - 20,2; Са - 3,6; N - 5,1; Са/Р₂O₅=0,178 используют в качестве добавки в раствор аммиачной селитры.Example 1. A portion of apatite is decomposed with 52% nitric acid at a temperature of 50 ^o C and mechanical stirring for 1 h. The flow rate of nitric acid is taken at the rate of 1.4 g of 100% nitric acid per 1 g of apatite. The resulting extract is cooled with slow stirring for 6 hours to a temperature of -5 ^° C. The precipitated precipitate of calcium nitrate tetrahydrate is separated by filtration. The obtained filtrate composition,%: P ₂ O ₅ - 20.2; Ca - 3.6; N, 5.1; Ca / P ₂ O ₅ = 0.178 is used as an additive in a solution of ammonium nitrate.

Расчетную навеску добавки для получения заданного содержания Р₂O₅ в готовом продукте дозируют в раствор аммиачной селитры концентрацией 89,6%, смесь нейтрализуют аммиаком до рН 6,5, упаривают при перемешивании до содержания влаги 0,7%, корректируют рН плава - 6,5 аммиаком. Полученный плав делят на две части. Одну часть плава помещают в термостат, выдерживают при температуре 185^oС в течение 90 мин и определяют рН плава. (Определяют рН 10%-ного водного раствора аммиачной селитры). Другую часть плава гранулируют в среде жидкого гексана. Навеску полученных гранул помещают в термостат, в котором создают суточные циклические колебания температуры. Температуру 50^oС в термостате поддерживают в течение 8 ч, затем термостат отключают и охлаждают до 20^oС в течение 16 ч. Циклы нагрев - охлаждение повторяют. После каждого цикла определяют прочность гранул. Стойкость гранул к температурным колебаниям выражают числом циклов, при котором происходит снижение прочности гранул на 50%. Полученные результаты приведены в табл. 1.The calculated sample weight of the additive to obtain the specified content of P ₂ O ₅ in the finished product is dosed into a solution of ammonium nitrate at a concentration of 89.6%, the mixture is neutralized with ammonia to a pH of 6.5, evaporated with stirring to a moisture content of 0.7%, and the pH of the melt is adjusted to 6 5 ammonia. The resulting melt is divided into two parts. One part of the melt is placed in a thermostat, kept at a temperature of 185 ^o C for 90 min and determine the pH of the melt. (Determine the pH of a 10% aqueous solution of ammonium nitrate). Another part of the melt is granulated in liquid hexane. A portion of the obtained granules is placed in a thermostat, in which daily cyclic temperature fluctuations are created. The temperature of 50 ^o C in the thermostat is maintained for 8 hours, then the thermostat is turned off and cooled to 20 ^o C for 16 hours. The heating-cooling cycles are repeated. After each cycle, the strength of the granules is determined. The resistance of the granules to temperature fluctuations is expressed by the number of cycles at which the strength of the granules decreases by 50%. The results are shown in table. 1.

Пример 2. Навеску апатита разлагают 52%-ной азотной кислотой при температуре 50^oС и механическом перемешивании в течение 1 ч. Расход азотной кислоты берут из расчета 1,4 г 100%-ной азотной кислоты на 1 г апатита. Полученную вытяжку медленно охлаждают в течение 6 ч до температуры +6-10^oС. Степень выделения кальция регулируют температурой охлаждения. Выпавший осадок тетрагидрата нитрата кальция отделяют фильтрованием. Полученный фильтрат используют в качестве добавки в аммиачную селитру. Добавку в заданном количестве дозируют в раствор аммиачной селитры концентрацией 89,6%, смесь нейтрализуют аммиаком до рН 6,7, упаривают до содержания влаги 0,7%, полученный плав гранулируют в среде жидкого гексана. Полученные гранулы помещают в термостат и определяют стойкость гранул к температурным колебаниям по методике примера 1. Полученные результаты приведены в табл. 2.Example 2. A portion of apatite is decomposed with 52% nitric acid at a temperature of 50 ^o C and mechanical stirring for 1 h. The flow rate of nitric acid is taken at the rate of 1.4 g of 100% nitric acid per 1 g of apatite. The resulting extract is slowly cooled over 6 hours to a temperature of + 6-10 ^o C. The degree of calcium excretion is regulated by the cooling temperature. The precipitate of calcium nitrate tetrahydrate is separated by filtration. The resulting filtrate is used as an additive in ammonium nitrate. The additive in a predetermined amount is dosed into a solution of ammonium nitrate with a concentration of 89.6%, the mixture is neutralized with ammonia to pH 6.7, evaporated to a moisture content of 0.7%, the resulting melt is granulated in liquid hexane. The obtained granules are placed in a thermostat and determine the resistance of the granules to temperature fluctuations according to the method of example 1. The results are shown in table. 2.

Предлагаемый способ, по сравнению со способом-прототипом, позволяет замедлить разложение плава аммиачной селитры при длительном нагревании и повысить стойкость гранул аммиачной селитры к температурным колебаниям в 3-5 раз. Кроме того, предлагаемый способ позволяет выпускать аммиачную селитру с повышенным содержанием фосфора, что расширяет ассортимент выпускаемых удобрений. Выбранный интервал отношения Са/Р₂O₅=0,3-0,1 объясняется тем, что при отношении Са/Р₂O₅= 0,3 отмечается существенное увеличение стойкости гранул аммиачной селитры к температурным колебаниям в интервале температур 20-50^oС, а уменьшение отношения Са/Р₂O₅ ниже 0,1 нецелесообразно, так как требует охлаждения вытяжки до температур ниже -10^oС, что связано с увеличением энергозатрат на охлаждение.The proposed method, in comparison with the prototype method, allows to slow down the decomposition of the ammonium nitrate melt during prolonged heating and to increase the resistance of ammonium nitrate granules to temperature fluctuations by 3-5 times. In addition, the proposed method allows the production of ammonium nitrate with a high phosphorus content, which expands the range of fertilizers. The selected interval of the ratio Ca / P ₂ O ₅ = 0.3-0.1 is explained by the fact that when the ratio Ca / P ₂ O ₅ = 0.3, there is a significant increase in the resistance of the granules of ammonium nitrate to temperature fluctuations in the temperature range 20-50 ^o C, and a decrease in the Ca / P ₂ O ₅ ratio below 0.1 is impractical because it requires cooling the hood to temperatures below -10 ^o C, which is associated with an increase in energy consumption for cooling.

Нижний предел содержания Р₂O₅ в аммиачной селитре - 1% обусловлен замедлением терморазложения аммиачной селитры и существенным увеличением стойкости гранул к температурным колебаниям. Верхний предел содержания Р₂O₅ в аммиачной селитре не ограничивается, так как с увеличением содержания Р₂O₅ происходит постепенное повышение стойкости гранул аммиачной селитры к температурным колебаниям, и определяется целесообразностью получения аммиачной селитры с определенным содержанием Р₂O₅.The lower limit of the content of P ₂ O ₅ in ammonium nitrate is 1% due to a slowdown in the thermal decomposition of ammonium nitrate and a significant increase in the resistance of granules to temperature fluctuations. The upper limit of the content of P ₂ O ₅ in ammonium nitrate is not limited, since with an increase in the content of P ₂ O ₅ there is a gradual increase in the resistance of ammonium nitrate granules to temperature fluctuations, and the expediency of obtaining ammonium nitrate with a certain content of P ₂ O _{5 is} determined.

Claims (4)

1. Способ получения стабилизированной аммиачной селитры, включающий введение в раствор или плав последней в качестве добавки азотно-кислотной вытяжки, полученной разложением фосфорсодержащего сырья азотной кислотой, нейтрализацию, упаривание и гранулирование плава, отличающийся тем, что из азотно-кислотной вытяжки предварительно выделяют часть кальция. 1. A method of producing stabilized ammonium nitrate, comprising introducing into the solution or melt the latter as an additive of a nitric acid extract obtained by decomposing phosphorus-containing raw materials with nitric acid, neutralizing, evaporating and granulating the melt, characterized in that part of the calcium is preliminarily extracted from the nitric acid extract . 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что кальций из азотно-кислотной вытяжки выделяют до отношения Са/Р₂О₅ = 0,3 - 0,1.2. The method according to p. 1, characterized in that calcium is isolated from the nitric acid extract to the ratio Ca / P ₂ O ₅ = 0.3 - 0.1. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что кальций из азотно-кислотной вытяжки выделяют политермической кристаллизацией тетрагидрата нитрата кальция. 3. The method according to p. 1, characterized in that calcium from the nitric acid extract is isolated by polythermal crystallization of calcium nitrate tetrahydrate. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что добавку в раствор или плав аммиачной селитры вводят в количестве не менее 1% Р₂О₅ в пересчете на готовый продукт.4. The method according to p. 1, characterized in that the additive in the solution or melt of ammonium nitrate is introduced in an amount of not less than 1% P ₂ O ₅ in terms of the finished product.

Images