Аммонизация азотнофосфорнокислых растворов.

После отделения фильтрацией выделившегося в процессе кристаллизации нитрата кальция остается маточный раствор, который нейтрализуется газообразным аммиаком. Маточный раствор представляет собой смесь фосфорной и азотной кислот, содержащую кремнефториды и остаточное количество нитрата кальция. При нейтрализации аммиак, прежде всего, взаимодействует с азотной кислотой и 1-ым ионом водорода фосфорной кислоты с образованием аммиачной селитры им моноаммонийфосфата (МАФ) – жидкая фаза:

НNО₃ + NН₃ =NН₄NО₃ + Q (9)

Н₃РО₄ + NН₃ = NН₄Н₂РО₄ + Q (10)

Присутствующий в азотнокислом растворе нитрат кальция образует монокальцийфосфат (МФК), который выделяется в твердую фазу:

Са(NО₃)₂ + 2Н₃РО₄ +2NН₃ =Са(Н₂РО₄)₂ + 2NН₄NО₃ (11)

Дальнейшая нейтрализация аммиаком приводит к образованию дикальцийфосфата (ДКФ) и диаммонийфосфата (ДАФ):

Са(Н₂РО₄)₂ + Са(NО₃)₂ +2NН₃ = 2СаНРО₄ + 2NН₄NО₃ (12)

NН₄Н₂РО₄ + NН₃ =(NН₄)₂НРО₄ (13)

При достижении пульпой значений рН 5 и выше ДКФ частично переходит в трикальцийфосфат (ТКФ) – происходит ретроградация фосфорного ангидрида, которая приводит, в конечном счете, к уменьшению содержания фосфора в удобрении в усвояемой форме и резкому снижению качества продукта.

2СаНРО₄ + Са(NО₃)₂ + 2NН₃ = Са₃(РО₄)₂ +2NН₄NО₃ (14)

Кремнефтористоводородная кислота при нейтрализации аммиаком переходит в кремнефторид аммония, фторид и силикат кальция:

Н₂SiF₆ +2NН₃ =(NН₄)₂SiF₆ (15)

Н₂SiF₆ +4Са(NО₃)₂ + 8NН₃ + 3Н₂О =3СаF₂ + СаSiО₃ +8NН₄NО₃ (16)

СаSiО₃ малорастворим в воде, но в кислой среде растворяется с образованием Н₂SiО₃:

СаSiО₃ + 2Н⁺ = Са⁺² + Н₂SiО₃ (17)

При определенных условиях Н₂SiО₃ находится в растворе в коллоидномсостоянии. Ее присутствие сильно повышает вязкость реакционной среды и приводит к значительному уменьшению подвижности пульпы. В процессе аммонизации основная масса ее выделяется в твердую фазу при рН=2,6.

Присутствующие в маточном растворе нитраты железа и алюминия при аммонизации до рН=3 образуют средние фосфаты:

Fе(NО₃)₂ +2Н₃РО₄ +4NН₃ = FеРО₄ + 3NН₄NО₃ + NН₄Н₂РО₄ (18)

Средние фосфаты железа и алюминия нерастворимы в воде, поэтому соединения оксида фосфора, связанные с железом и алюминием, усваиваются растениями на 40-50%. В процессе дальнейшей аммонизации маточного раствора наряду с ДКФ, фосфатами железа и алюминия, соединениями кремния и магния в твердую фазу могут выделяться кристаллы МАФ. Предотвратить кристаллизацию МАФ можно путем разбавления раствором аммиачной селитры, который добавляют и для достижения нужного значения соотношения N: Р₂О₅ в удобрении.

Эффективной мерой предотвращения загустевания пульпы является повышение температуры до 120˚С и выше. Чтобы нежелательные отклонения в составе и свойствах пульпы свести к минимуму, аммонизацию маточного раствора в производстве сложных удобрений проводят в две ступени. В аппаратах 1-й ступени поддерживают рН =2,6-3,0; 2-й ступени – 5,6–6,0. Температура пульпы 120 –130˚С за счет тепла реакции нейтрализации и подогрева раствора аммиачной селитры. Добавление раствора аммиачной селитры при аммонизации маточного раствора предотвращает выделение в твердую фазу кристаллов МКФ и МАФ. На 1-й стадии нейтрализации при рН =2,8 переводятся в твердую фазу фосфаты железа, алюминия,соединения фтора кремния, во 2-й стадии - ДКФ и 50% МАФ переходят в ДАФ; получается пульпа с отношением МАФ:ДАФ=1:1. Аммонизированная пульпа с рН

=5,8 поступает на упаривание.

Упаривание аммонизированной пульпы, смешение с хлористым калием,

гранулирование нитроаммофоски

Нитратно-фосфатные пульпы с небольшим содержанием СаО (до 3%) могут быть упарены до содержания воды 2,5% либо до состояния плава. Упаривание пульпы до состояния плава осуществляется в две стадии: на 1-й стадии при разрежении 21кПа (160 мм рт ст), влажность пульпы снижается до 2,0–3,0%; на 2-й стадии – до 0,5% при разрежении 88кПа (670 мм рт ст). Температура в выпарных аппаратах поддерживается на уровне 175 - 185˚С греющим паром среднего давления.

С целью очистки выпарных аппаратов и их сепараторов от солевых отложений предусмотрена водно-кислотная промывка, которая проводится 1 раз в 5–10 дней. Температуры кипения и кристаллизации нитратно-фосфатных пульп зависят от их исходного состава (СаО:Р₂О₅; N:Р₂О₅) и кислотности. Во избежание разложения солей температура в выпарных аппаратах не должна превышать 190˚С. Разложению солей способствует понижение рН (до 4,0 и ниже). При выпаривании воды из пульпы вместе с водяным паром выделяется фтор, аммиак. Пары подвергаются очистке, регенерированный аммиак используется в процессе нейтрализации.

Упаренный плав смешивается с хлористым калием или сильвином и ретуром в баке-смесителе при температуре 150С и подается во вращающийся гранулятор, которым распыляется в верхней части гранбашни.

Гранулы готового продукта выводятся из нижней части гранбашни при помощи поворотного днища, проходят рассев для отделения крупной и мелкой фракций, товарная фракция (1-4 мм) поступает в холодильник "кипящего слоя", где обрабатывается кондиционирующими добавками.

Товарный продукт – азофоска - направляется на склад готового продукта.