用于生產顆粒氮鉀肥的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及用于基于硝酸銨和氯化鉀來生產在農業中使用的氮鉀肥的方法；本發明可以用于化學工業中的礦物肥料制造。
【背景技術】
[0002]已知一種用于生產顆粒氮鉀肥的方法，其包括:將濃硝酸銨溶液與氯化鉀混合、將混合物與鎂鹽一起進行造粒、以及干燥產物(俄羅斯聯邦專利RU 2225384 Cl，IPCC05Gl/00、C05Cl/00、C05Dl/00，2004年3月10日公布)。在該已知方法中，將鎂鹽(硝酸鎂)添加至混合物或濃溶液中以減少顆粒產物結塊。然而，產物的結塊在其儲存期間增多。由于在最終產物中，原料的轉化過程(硝酸銨和氯化鉀轉化為硝酸鉀和氯化銨)繼續進行，因此產物的性能特性(顆粒強度和結塊能力)較差。
[0003]另一種已知的用于生產氮鉀肥的方法包括:將硝酸銨熔體與氯化鉀混合、在圓筒造粒機中對包含硫酸鎂的混合物進行造粒、以及干燥產物(俄羅斯聯邦專利RU 2154620Cl，IPC C05C1/02、C0roi/00、C05G1/06、C05D5/00，2000 年 8 月 20 日公布)。由于設備因為被產物堵塞以及阻塞而頻繁停機以進行清理，因此用于基于硝酸銨和氯化鉀來生產氮鉀肥的方法的特征在于生產力不足。通過該已知方法生產的顆粒產物具有低強度顆粒和高結塊能力；長期儲存使得形成粘結的團聚物；粉末部分的含量在長期運輸期間因為壓碎顆粒而增加；并且原料(硝酸銨和氯化鉀)的轉化過程在最終產物中繼續進行。
[0004]對于所要求保護的發明，最接近的現有技術是一種用于生產顆粒氮鉀肥的方法，其包括:將濃硝酸銨溶液與氯化鉀和氨混合，在圓筒造粒機中對混合物進行造粒，以及干燥產物(俄羅斯聯邦專利 RU 2275347 Cl，IPC C05C1/02、C05D1/00、C05G1/00，2006 年 4 月27日公開(原型))。該已知方法的特征在于硝酸銨和氯化鉀分別轉化成硝酸鉀和氯化銨的高轉化程度，從而為所生產的顆粒氮鉀肥提供了高的農用化學品特性。然而，因為產物顆粒的強度不足，所以細粒部分的比例在長期運輸期間增加，從而增加了長期儲存期間的結塊。
【發明內容】
[0005]所要求保護的方法的目的在于基于鉀銨硝石型的硝酸銨和氯化鉀來提供顆粒氮鉀肥。本發明的主要技術效果在于提高肥料顆粒的強度和減少其長期儲存期間的結塊。
[0006]主要技術效果的實現由于以下過程而得以確保:在用于生產顆粒氮鉀肥的方法(其中所述方法包括將硝酸銨的濃溶液與氯化鉀和氨混合、對混合物進行造粒、以及干燥產物)的造粒步驟中，將濃度為按重量計24 %至30 %的硫酸鎂水溶液以使最終產物中硫酸鎂的含量按MgO計不低于0.5重量％的量施用在所產生的分散產物上。此外，最終產物中MgO的含量保持在0.5重量％至1.0重量％的范圍內。
[0007]所提出的方法允許顆粒的受控結構的形成。為了此目的，將硫酸鎂施用在由造粒產生的分散產物上。分散產物由在造粒的初始步驟中當循環產物與混合物(漿料、進料)接觸時所形成的產物顆粒組成，所述混合物在攪拌硝酸銨和氯化鉀并使其轉化時得到。分散產物預先由已經形成的顆粒和正在形成的顆粒組成。當落在分散產物的顆粒表面上時，硫酸鎂水溶液引起顆粒表面層的結構化，提高其在進一步的造粒和最終產物的儲存中的強度。這使得能夠更完整地保持充當結構形成添加劑的硫酸鎂的特性，以及能夠顯著增加最終產物的顆粒強度。
[0008]硫酸鎂在水溶液中的重量分數保持在24重量％至30重量％ (或按MgO計8重量％至10重量％ )的濃度，以優化干燥工藝期間的能耗，以及向溶液提供其應用所需的流變特性。已經發現，當硫酸鎂的量少于24重量％ (按MgO計8重量％ )時，顆粒中的含水量增加，導致干燥工藝的能耗增加；而當溶液中硫酸鎂的量多于30重量％ (按MgO計多于10重量％ )時，溶液的粘度增加，使得其難以運輸和應用。
[0009]硫酸鎂溶液以使得其在最終產物中的含量按MgO計不低于0.5重量％的量添加。當產物中MgO的量少于0.5重量％時，顆粒的強度降低至原型中的固有水平，并且肥料的結塊在最終產物的長期儲存中增多。與0.5重量％至1.0重量％的范圍(0.5重量％至1.0重量％，包括值0.5%和1.0% (本文中“至”以相同的方式用于表明百分比和其他變量的數值限))相比，最終產物中的MgO含量增加到多于1重量％沒有使得肥料顆粒的強度顯著增加。在長期儲存期間，包含按MgO計至少0.5重量％硫酸鎂的肥料顆粒的強度顯著增加，達到的顆粒強度值為原型中的2倍，同時保持極少的結塊。當施用硫酸鎂水溶液直至其在最終產物中的量達到0.5重量％至1.0重量％ (按MgO計)時，硫酸鎂被高效地(經濟地)使用(這是本發明的一個附加技術結果)，即，當最終產物包含多于1.0重量％的MgO時，硫酸鎂在流水作業中的消耗增加。
[0010]將氨添加至混合物中加速了硝酸銨和氯化鉀的轉化過程，并提供了在混合和干燥工藝期間的火災爆炸安全性。在混合時將混合物的pH保持在6.5至7.5的范圍內確保了氨的最佳作用。在混合漿料和干燥高氮肥料(包含硝酸鈉和硝酸鉀)的工藝期間，火災和爆炸的風險在pH值低于6.0時增加，但是在pH值高于8.0時，干燥時氨的損失增加。
[0011]所要求保護的方法提供了各種品級的氮鉀肥，其氮(N)的總含量為15重量％至22重量％，鉀(K20)的總含量為17重量％至32重量％。
[0012]本發明如下進行。混合工藝在反應器-中和器中進行，所述反應器-中和器裝載有量為33重量％至69重量％的呈濃溶液形式(包括呈熔體形式)的硝酸銨(其中ΝΗ4Ν03的重量分數為80%至96%)，以及量為22重量％至65重量％的氯化鉀，并且同時以確保混合物的pH在6.0至8.0范圍內的量來添加氣態氨。將混合物在80°C至130°C的溫度下攪拌45至60分鐘，同時添加水和吸收性廢物(肥料水溶液)以使混合物的水分保持在5重量％至20重量％的范圍內。將混合物通過噴嘴供應至⑶D或AG設備用于造粒，向所述設備以單獨流添加濃度為24重量％至30重量％的硫酸鎂水溶液。將硫酸鎂溶液噴灑在分散產物上。
[0013]對獲得的產物顆粒進行干燥、冷卻并使其經歷分選。將顆粒大于4_的產物壓碎并使其與顆粒小于1mm的產物一起作為循環產物返回造粒工藝。在造粒機中硫酸鎂水溶液的消耗被設定為使得最終產物中MgO的含量在0.5重量％至1.0重量％的范圍內。產物中硫酸鎂或MgO的實際含量在最終產物中檢驗。
[0014]根據以下反應由稀硫酸和含鎂原料(菱鎂礦苛性粉末等)在反應器中制備硫酸鎂水溶液:
[0015]Mg0+H2S04= MgSO 4+H20 (1)
[0016]所要求保護的方法用于通過其中使用圓筒造粒機-干燥機(GDD)或噴漿造粒機、或者加氨機-造粒機(AG)的工作流程來制造氮鉀肥。
【具體實施方式】
[0017]本發明的工業適用性由在中試生產條件下進行的實施例來支持。
[0018]實施例1.根據本發明制備肥料品級NK 17:28
[0019]向混合裝置以23.1噸/小時的速率裝載80重量％的硝酸銨溶液(48重量％的硝酸銨)、以18噸/小時的速率裝載氯化鉀(46重量％ )、并裝載氣態氨。將混合物在100°C下攪拌60分鐘；通過供應氨(以0.2噸/小時的速率)使混合物的pH保持在6.0。將所獲得的混合物遞送至AG型圓筒造粒機(長度為8m，直徑為4m)，并在9rpm的圓筒轉速下進行造粒工藝。將混合物噴灑在循環產物上。然后將濃度為按重量計24% (按MgO計8重量％ )的硫酸鎂水溶液在距離噴灑混合物的中心3.2m的距離處噴灑在造粒后獲得的分散產物上。對從造粒機中輸出的產物通過煙氣進行干燥、對其進行冷卻并使其經歷分選。待噴灑的硫酸鎂水溶液的速率被設定為使得最終產物中的硫酸鎂達到按MgO計0.5重量％。混合物由商品級氯化鉀(G0ST 4568-95)和通過硝酸的氨化所制備的硝酸銨來制備。用于噴灑的硫酸鎂溶液根據反應(1)來制備。
[0020]氮鉀肥的產率為38噸/小時，該肥料包含17重量％的N、28重量％的K20、0.5重量％的MgO和0.8重量％的H20。分選后，尺寸為1mm至4mm的產物適用部分的產率為95%;肥料的結塊為0% ;并且顆粒的強度為64kgf/Cm\6.4N/m2)。儲存六個月后，肥料的結塊為0%，并且顆粒的強度為100kgf/cm2(10.0N/m2)。
[0021]實施例2.根據本發明制備肥料品級NK 17:28
[0022]向混合裝置以19.3噸/小時的速率裝載96重量％的硝酸銨熔體(48重量％硝酸銨)、以18噸/小時的速率裝載氯化鉀(46重量％ )、并裝載氣態氨。將混合物在100°C下攪拌50分鐘；通過供應氨(以0.3噸/小時的速率)使混合物的pH保持等于7.0。將所獲得的混合物遞送至AG型圓筒造粒機。此外，該實施例以類似于實施例1的方式進行。與實施例1的不同之處在于:將27重量％的硫酸鎂水溶液(按MgO計9.0重量％ )噴灑在分散產物上以使最終產物中的MgO濃度達到0.7重量％。
[0023]氮鉀肥的產率為38噸/小時，該肥料包含17重量％的N、28重量％的K20、0.7重量％的MgO和0.8重量％的H20。分選后，尺寸為1mm至4mm的產物適用部分的產率為95%;肥料的結塊為0% ;并且顆粒的強度為79kgf/cm2(7.9N/m2)。儲存六個月后，肥料的結塊為0%，并且顆粒的強度為100kgf/cm2(10.0N/m2)。
[0024]實施例3.根據本發明制備肥料品級NK 17:28
[0025]向混合裝置以19.3噸/小時的速率裝載96重量％的硝酸銨熔體(48重量％硝酸銨)、以18噸/小時的速率裝載氯化鉀(46重量％ )、并裝載氣態氨。將混合物在100°C下攪拌45分鐘；通過供應氨(以0.4噸/小時的速率)使混合物的pH保持等于8.0。
[0026]將所獲得的混合物遞送至AG型圓筒造粒機。此外，該實施例以類似于實施例1的方式進行。與實施例1的不同之處在于:將30重量％的硫酸鎂水溶液(按MgO計10.0重量％ )噴灑在分散產物上以使最終產物中的MgO濃度達到0.8重量％。
[0027]氮鉀肥的產率為38噸/小時，該肥料包含17重量％的N、28重量％的K20、0.8重量％的MgO和0.8重量％的H20。分選后，尺寸為1mm至4mm的產物適用部分的產率為95%;肥料的結塊為0% ;并且顆粒的強度為90kgf/cm2(9.0N/m2)。儲存六個月后，肥料的結塊為0%，并且顆粒的強度