PL210523B1 - Sposób wytwarzania wieloskładnikowychnawozów granulowanych CaMgS - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania wieloskładnikowych nawozów granulowanych wapniowo-magnezowo-siarkowych CaMgS, zawierających drugorzędowe składniki pokarmowe, takie jak wapń, magnez, siarka i siarczan pochodzące z surowca fosfogipsowego oraz surowców tlenku wapnia i tlenku magnezu.

Wynalazek dotyczy technologii wytwarzania nawozów wieloskładnikowych mineralnych typu wapniowo-magnezowo-siarkowych CaMgS, z wykorzystywaniem fosfogipsu, który jest odpadem powstającym przy produkcji ekstrakcyjnego kwasu fosforowego i powstaje w wyniku działania rozcieńczonego kwasu siarkowego na fluoroapatyt w myśl reakcji:

Ca5(PO4)3F + 5H2SO4 + IOH2O 3H3PO4 + 5CaSO4 · 2H2O + HF

Znane są liczne rozwiązania sposobów otrzymywania i receptur na nawozy wieloskładnikowe.

Znany jest z polskiego opisu patentowego nr PL-186 107 wieloskładnikowy nawóz PK(Na) o zmiennym stosunku wagowym KO/PO, który składa się z P2O5 w ilości od 9,7 do 50,7% wagowych, K2O w ilości od 27,7 do 39,2% wagowych, Na2O w ilości od 6,1 do 14,0% wagowych, jonów chlorkowych od 4,9 do 11,2% wagowych i ewentualnie jonów siarczanowych od 0 do 50,0% wagowych. Sposób jego wytwarzania polega na reakcji kwasu fosforowego lub jego mieszaniny z kwasem siarkowym z węglanem lub wodorotlenkiem sodu i konwersji otrzymanej zawiesiny z chlorkiem potasu. Sumaryczna zawartość soli w układzie wynosi poniżej 60% wagowych. Rozdziela się wydzieloną fazę stałą od roztworu macierzystego na filtrze próżniowym. Z roztworu macierzystego wytwarza się nawóz wieloskładnikowy zawierający chlorki. Zobojętnianie kwasu fosforowego lub jego mieszaniny z kwasem siarkowym prowadzi się w zakresie pH od 2,5 do 5,0. Stosunek wagowy H2SO4 do H3PO4 w mieszaninie reakcyjnej utrzymywany jest w zakresie od 0:1 do 1:1, stosunek molowy KCI do H3PO4 wynosi 1:1, a stosunek molowy KCl do H2SO4 od 1:1 do 2:1.

Znany jest nawóz sztuczny i sposób wytwarzania nawozu sztucznego według polskiego opisu patentowego nr PL-185 085, który dotyczy nawozów sztucznych opartych na azotanie wapnia i zawierających siarkę. Według tego wynalazku, stały gips i/lub wolno reagujący minerał siarczanowy miesza się ze stopionym nawozem sztucznym zawierającym azotan wapnia w temperaturze 90-110°C i utrzymuje w tej temperaturze przez 3-15 minut. Cząstki formuje się drogą grudkowania w 95-110°C lub granulowania w 90-110°C. Nawóz stanowi jednorodną mieszaninę gipsu i/lub wolno reagującego minerału siarczanowego, zawierającą 0,1-5,0% wag. siarki w postaci SO4, 14-19% wag. rozpuszczalnego w wodzie wapnia i 16-21% wag. całkowitego wapnia oraz 0-3,0% wag. rozpuszczalnego w wodzie magnezu. Nawóz może zawierać niewielkie ilości Se i/lub mikroelementów, takich jak Mn, Cu, B i Zn.

Znany jest z innego polskiego opisu patentowego nr PL-192 888, nawóz wieloskładnikowy granulowany i sposób jego wytwarzania. Według tego opisu wynalazek dotyczy nawozu wieloskładnikowego granulowanego o przedłużonym działaniu, wykazującego zdolności akumulacyjne szkodliwych zanieczyszczeń gleby, opracowanego na bazie superfosfatu potrójnego i mocznika i polega na tym, że przy zawartości superfosfatu potrójnego w ilości od 15 do 30 części wagowych i mocznika od 10 do 37 części wagowych, dodaje się chepot w ilości od 30 do 60 części wagowych, siarczan magnezu w ilości od 5 do 10 części wagowych oraz bentonit w ilości od 5 do 10 części wagowych.

Znany jest z jeszcze innego polskiego opisu patentowego nr PL-196 488, sposób wytwarzania nawozu organiczno-mineralnego i nawóz organiczno-mineralny. Sposób według tego wynalazku polega na tym, że wprowadza się do uruchomionego gniotownika kolejno po sobie zmielony węgiel brunatny w ilości 60-80% o zawartości substancji ilastych nie mniej niż 10% i nie więcej niż 50% w przeliczeniu na suchą masę i o wilgotności nie mniejszej niż 15% w stanie powietrzno-suchym, mocznik w ilości 13-17%, chlorek potasowy w ilości 1,4-1,9%, dolomit kalcynowany w ilości 4,0-5,2% oraz kwas ortofosforowy w ilości 2,8-3,6% i całość poddaje się obróbce mechanochemicznej.

Tak sporządzony nawóz organiczno-mineralny charakteryzuje się tym, że tworzą go trwałe kompleksy mineralno-organiczne podstawowych składników pokarmowych NPK z substancją ilastą obecną w węglu brunatnym, zawierającym jej nie mniej niż 10% i nie więcej niż 50% w przeliczeniu na suchą masę i o wilgotności nie mniejszej niż 15% w stanie powietrzno-suchym, przy czym jako składniki pokarmowe zawiera w ilości 5-10%; fosforu w przeliczeniu na P2O5 w ilości 5-8%; potasu w przeliczeniu na K2O w ilości 1-2%; wapnia w przeliczeniu na CaO w ilości 1-2%; magnezu w przeliczeniu na MgO w ilości 0,8-1,5%.

PL 210 523 B1

Znany jest z jeszcze innego polskiego opisu patentowego nr PL-198 186, nawóz wieloskładnikowy, zwłaszcza granulowany z udziałem minerałów, który obok 11,0 do 36,5% wagowych mocznika, 0-35,0% saletry amonowej, 0-59,0% siarczanu amonu, 5,5 -25,5% fosforanu amonu, 0-43,5% superfosfatu potrójnego, 13,5 - 52,0% siarczanu potasu, 0-8,5% siarczanu magnezu, 0-15,0% dolomitu i 0- -22,5% siarczanu ż elaza (II), zawiera 4,3-35,5% mieszaniny minera ł ów ilastych i gipsu, które obniżają tempo ich rozpuszczania i spowalniają szybkość uwalniania składników pokarmowych dla roślin oraz zwiększają ich wytrzymałość mechaniczną, a także sorbują kationowe formy pierwiastków i związków chemicznych występujących w glebach, zwiększają pojemność sorpcyjną i buforową gleb oraz polepszają właściwości wodno-powietrzne gleb.

Znany jest z jeszcze innego polskiego opisu patentowego nr PL-199 303, nawóz wieloskładnikowy granulowany o przedłużonym działaniu, zwłaszcza dla upraw leśnych i sposób jego wytwarzania, który charakteryzuje się tym, że zawiera azot w ilości 2-6% w przeliczeniu na N w postaci mocznikowanego superfosfatu i/lub siarczanu amonowego ewentualnie uzupełnianych gazowym NH3, fosfor w ilości 4-6% w przeliczeniu na P2O5 w postaci superfosfatu prostego, i/lub mocznikowanego, potas w iloś ci 15-20% w przeliczeniu na K2O w postaci chlorku potasowego, magnez w iloś ci 9-16% w przeliczeniu na MgO w postaci magnezytu, i/lub częściowo rozłożonego kwasem siarkowym magnezytu, i/lub częściowo rozłożonego kwasem siarkowym dolomitu, i/lub w postaci kizerytu, przy czym stosunek N:P2O5:K2O:MgO wynosi 1:1-2:2,5-10:1,5-8.

Sposób polega na tym, że miesza się surowce w takich ilościach, aby zawartość składników nawozowych zawierała się w proporcji N:P2O5:K2O:MgO = 1:1-2:2,5-10:1,5-8, homogenizuje się mieszaninę surowców, którą następnie kieruje się do granulatora, do którego wprowadza się podziarno i rozdrobnione nadziarno i granuluje się w obecności pary wodnej o temperaturze 100-120°C z ewentualnym dodatkiem wody w ilości 5-8% oraz ewentualnie dozuje się do granulowanego materiału amoniak w postaci gazowej w ilości dostosowanej do neutralizacji wolnych kwasów w mieszaninie. Otrzymane granule kieruje się do suszarki, do której podaje się gorące spaliny, następnie gorące granule przesyła się do wibracyjnego przesiewacza do wyodrębnienia frakcji ziarna 2-5 mm, po czym wyodrębnioną frakcję granul produktu chłodzi się i pakuje lub składuje.

Znane i opisane w literaturze patentowej sposoby otrzymywania mineralnych i organiczno-mineralnych wieloskładnikowych nawozów, mimo że dobrze spełniają postawione przed nimi cele, nie umożliwiają jednak wykorzystania w nich surowca fosfogipsowego, który jest odpadem przy produkcji ekstrakcyjnego kwasu fosforowego.

Wynalazek rozwiązuje zagadnienie opracowania nowego sposobu otrzymywania wieloskładnikowych nawozów granulowanych wapniowo-magnezowo-siarkowych CaMgS z zawartością drugorzędowych składników pokarmowych, takich jak wapń, magnez i siarka pochodzących z podstawowego surowca fosfogipsowego, który jest odpadem przy produkcji ekstrakcyjnego kwasu fosforowego oraz surowców wapniowych i magnezowych w postaci tlenkowej.

Sposób wytwarzania wieloskładnikowych nawozów granulowanych wapniowo-magnezowo-siarkowych CaMgS z surowca fosfogipsowego oraz surowców wapniowych i magnezowych w postaci tlenkowej, charakterystyczny tym według wynalazku, że fosfogips mający temperaturę utrzymywaną w przedziale od 40°C do 70°C, niezwłocznie po opuszczeniu wytwórni ekstrakcyjnego kwasu fosforowego, kieruje się do szybkoobrotowego mieszalnika lemieszowego, do którego doprowadza się jednocześnie tlenek wapnia i/lub tlenek magnezu. Prowadzi się intensywne mieszanie homogenizujące surowców w takiej proporcji, że tlenek wapnia stanowi do 27% masy surowca fosfogipsowego i/lub tlenek magnezu stanowi do 20% masy surowca fosfogipsowego w postaci wilgotnej, w temperaturze wynikającej z wydzielającego się ciepła reakcji hydratyzacji, po którego zakończeniu tak sporządzoną jednorodną mieszaninę osusza się przez kontakt z powietrzem atmosferycznym, ogrzanym do temperatury od 40°C do 130°C i jednocześnie odprowadza się z instalacji wydzielającą się parę wodną, a po osiągnięciu przez mieszaninę zawartości wody nie wyższej jak 2% w stosunku do wagi mieszaniny, tak przygotowaną mieszaninę, stanowiącą nawóz wapniowo-magnezowo-siarkowy CaMgS poddaje się granulacji.

Istotnym jest w sposobie według wynalazku, że jako surowiec stosuje się odpad fosfogipsowy, który powstaje w wyniku procesu filtracji pulpy kwasu fosforowego.

Istotnym jest w sposobie według wynalazku, że jako urządzenie do mieszania stosuje się szybkoobrotowy mieszalnik lemieszowy o działaniu ciągłym.

Istotnym jest w sposobie według wynalazku, że intensywne mieszanie homogenizujące fosfogipsu z tlenkiem wapnia i/lub tlenkiem magnezu prowadzi się w mieszalniku w sposób ciągły.

PL 210 523 B1

Istotnym jest w sposobie według wynalazku, że kontakt z ogrzanym powietrzem atmosferycznym jednorodnej mieszaniny fosfogipsu z tlenkiem wapnia i/lub tlenkiem magnezu prowadzi się w temperaturze od 40°C do 130°C, przy jednoczesnym odprowadzaniu wilgotnego powietrza.

Istotnym jest w sposobie według wynalazku, że ujednorodnioną końcową mieszaninę poddaje się granulacji do postaci jednorodnych granul w przedziale do 0,2 mm do 10 mm.

Istotnym jest w sposobie według wynalazku, że nawóz wapniowo-magnezowo-siarkowy CaMgS stanowiący produkt końcowy, ma podwyższoną wartość pH do poziomu od 7 do 13.

Nawóz wytworzony sposobem według wynalazku dzięki zastosowaniu w nim fosfogipsu i tlenku wapnia oraz magnezytu palonego, charakteryzuje się bardzo dobrą przyswajalnością składników pokarmowych oraz korzystnie wysoką wartością pH. Charakterystyczny proces produkcji znamionuje łatwość prowadzenia instalacji przemysłowej, elastyczność w zakresie składów produktu, a nadto ekonomika procesu, bezpieczeństwo oraz ochrona środowiska, ze względu na poddawanie recyklingowi odpadu fosfogipsowego.

Nawozy wytwarzane sposobem według wynalazku mają postać jednorodnych granulek o kształcie łupków i uziarnieniu 0,2 mm do 10 mm.

Sposób wytwarzania wieloskładnikowych nawozów granulowanych wapniowo-magnezowo-siarkowych CaMgS według wynalazku jest przedstawiony w przykładach wykonania, ilustrujących użycie różnych surowców wyjściowych.

P r z y k ł a d 1

Świeży fosfogips w ilości 1,06 Mg, opuszczający wytwórnię kwasu fosforowego w temperaturze od 40°C do 70°C jest transportowany do mieszalnika szybkoobrotowego, gdzie mieszany jest z 0,04 Mg tlenku wapnia i 0,063 Mg magnezytu palonego. Po homogenicznym wymieszaniu mieszanina poddawana jest suszeniu w strumieniu ogrzanego do temperatury od 40°C do 130°C powietrza, a następnie po osiągnięciu zawartości wody zbliżonej do 2% mas. H2O, granulowana przez zgniatanie. Uzyskany produkt o granulacji 0,2-10 mm ma pH nie wyższe niż 13 i nadaje się do odkwaszania gleb i dostarczania drugorzędowych składników pokarmowych, takich jak wapń, magnez i siarka.

P r z y k ł a d 2

Świeży fosfogips w ilości 1,07 Mg, opuszczający wytwórnię kwasu fosforowego w temperaturze 40°C do 70°C jest transportowany do mieszalnika szybkoobrotowego, gdzie mieszany jest z 0,10 Mg tlenku wapnia. Po homogenicznym wymieszaniu mieszanina poddawana jest suszeniu w strumieniu ogrzanego do temperatury 40°C do 130°C powietrza, a następnie po osiągnięciu zawartości wody zbliżonej do 2% mas. H2O, granulowana przez zgniatanie. Uzyskany produkt o granulacji 0,2-10 mm ma pH nie wyższe niż 13 i nadaje się do odkwaszania gleb oraz dostarczania drugorzędowych składników pokarmowych, takich jak wapń, magnez i siarka.

Claims (6)

1. Sposób wytwarzania wieloskładnikowych nawozów granulowanych wapniowo-magnezowo-siarkowych CaMgS z surowca fosfogipsowego oraz surowców wapniowych i magnezowych w postaci tlenkowej, znamienny tym, że fosfogips mający temperaturę utrzymywaną w przedziale od 40°C do 70°C, niezwłocznie po opuszczeniu wytwórni ekstrakcyjnego kwasu fosforowego kieruje się do instalacji technologicznej, do której doprowadza się jednocześnie tlenek wapnia i/lub tlenek magnezu, prowadzi się intensywne mieszanie homogenizujące surowców w takiej proporcji, że tlenek wapnia stanowi do 27% masy surowca fosfogipsowego, i/lub tlenek magnezu stanowi do 20% masy surowca fosfogipsowego w postaci wilgotnej, w temperaturze wynikającej z wydzielającego się ciepła reakcji hydratyzacji, po którego zakończeniu tak sporządzoną jednorodną mieszaninę osusza się przez kontakt z powietrzem atmosferycznym, ogrzanym do temperatury od 40°C do 130°C i jednocześnie odprowadza się z instalacji wydzielającą się parę wodną, a po osiągnięciu przez mieszaninę zawartości wody nie wyższej jak 2% w stosunku do wagi mieszaniny, tak przygotowaną mieszaninę, stanowiącą nawóz wapniowo-magnezowo-siarkowy CaMgS poddaje się granulacji.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako surowiec stosuje się odpad fosfogipsowy, który powstaje w wyniku procesu filtracji pulpy kwasu fosforowego.

3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że intensywne mieszanie homogenizujące fosfogipsu z tlenkiem wapnia i/lub tlenkiem magnezu odbywa się w szybkoobrotowym mieszalniku lemieszowym w sposób ciągły.

PL 210 523 B1

4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że kontakt z ogrzanym powietrzem atmosferycznym jednorodnej mieszaniny fosfogipsu z tlenkiem wapnia i/lub tlenkiem magnezu, przebiega w zakresie temperatury od 40°C do 130C°.

5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że ujednorodnioną końcową mieszaninę poddaje się granulacji do postaci jednorodnych granul w przedziale do 0,2 mm do 10 mm.

6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że nawóz wapniowo-magnezowo-siarkowy CaMgS stanowiący produkt końcowy, ma podwyższoną do poziomu od 7 do 13 wartość pH.