CS221329B1 - Způsob zpracování tetrahydrátu dusičnanu vápenatého - Google Patents

Abstract

Účelem vynálezu bylo nalézt metodu zpracování tetrahydrátu dusičnanu vápenatého. Tohoto cíle se dosáhne tak, že se tetrahydrát smíchá s roztokem dusičnanu amonného a přídavkem amoniaku se získá kapalné hnojivo obsahující 10,0 až 16,5 % hmot. rozpustného CaO a 13,5 až 18,0 ®/o hmot. celkového dusíku o pH 4 až 7,5.

Description

Vynález se týká způsobu zpracování tetrahydrátu dusičnanu vápenatého, dále označovaného jako TDV, který vzniká při výrobě kombinovaných hnojiv vymrazovacím způsobem.

Při produkci kombinovaných hnojiv, tzv. nitrofosky, rozkladem fosfátů kyselinou dusičnou za použití vymrazovacího postupu vzniká jako vedlejší produkt tetrahydrát dusičnanu vápenatého v množství 2 až 3 moly na 1 mol uvolněného P2O5. V průmyslovém měřítku vzniká při výrobě 1 tuny NPK hnojiv přibližně 720 kg TDV, který vedle své hlavní složky, tj. tetrahydrátu dusičnanu vápenatého obsahuje i menší množství dalších látek, jako je volná kyselina dusičná a fosforečná, fluorokřemičitany atd.

Surový TDV se obvykle zpracovává za přídavku kyseliny dusičné a amoniaku na granulované hnojivo, obchodně označované jako „ledek vápenatý“, obsahující přibližně 15 °/o hmot. dusíku, jehož podstatnou součástí je podvojná sůl

Ca (NOz)z. NH4NO3.10 H2O .

Rovněž tak lze TDV konvertovat amoniakem a dioxidem uhličitým na dusičnan amonný a uhličitan vápenatý, které se dále zpracovávají. Byl navržen i postup zpracování TDV na tuhé hnojivé, jehož základem jsou komplexní soli dusičnanu vápenatého s močovinou. Rozpouštěním TDV ve vodě a neutralizací volné kyselosti lze připravit kapalné listové hnojivo obsahující 8 % hmot. dusíku.

Každý z výše uváděných postupů zpracování TDV má řadu technických a energetických nevýhod. Granulovaný ledek vápenatý je silně hygroskopický a jeho výroba je energeticky velmi náročná. Na produkci 1 tuny dusíku v tomto hnojivu je nutno vynaložit přibližně 180 kWh elektrické energie a přibližně 11 GJ tepelné energie ve formě páry. I ostatní výše uváděné postupy jsou aparaturně i energeticky náročné. Srovnání s listovým hnojivém nelze provést, neboť se jedná o speciální hnojivo s nízkým obsahem dusíku.

Výhodnějším se jeví způsob zpracování dusičnanu vápenatého, odpadajícího z výroby kombinovaných hnojiv, podle předloženého vynálezu, jehož podstata spočívá v parametr jednotka kapalné hnojivo tom, že tetrahydrát dusičnanu vápenatého, získaný při vymrazení břečky, se smísí ve formě krystalů, taveniny nebo vodného roztoku s roztokem dusičnanu amonného o minimální koncentraci 50 % hmot. dusičnanu amonného, vyrobeného neutralizací kyseliny dusičné amoniakem v průmyslových zařízeních a případně s vodou na roztok obsahující 11,5 až 13,5 % rozpustného CaO a 13,5 až 18 % hmot. celkového dusíku, přičemž pH roztoku je upraveno přídavkem amoniaku na 4 až 7,5. Neutralizaci amoniakem lze provést v kterékoliv fázi technologického postupu.

Hlavní výhoda způsobu podle vynálezu spočívá v jeho jednoduchosti a aparaturní i energetické nenáročnosti. Jestliže je v závodě zavedena i výroba ledku amonného, pak potřebný dusičnan amonný je možno odebírat ve formě roztoku, který vzniká neutralizací kyseliny dusičné amoniakem v běžných průmyslových zařízeních. Tím se dosáhne další úspory energie nutné pro zpracování tohoto roztoku na granulovaný ledek. Protože při výrobě kapalného hnojivá způsobem podle vynálezu se nepoužívají finální výrobky, ale meziprodukty, jsou vlastní náklady nízké. Přitom koncentrace dusíku v kapalném hnojivu je přibližně stejná jako u granulovaného ledku vápenatého, který obsahuje 15 % hmot. dusíku. Způsob podle vynálezu lze navíc realizovat i jako výrobu doplňkovou při odstávkách a haváriích, respektive podle sezónních požadavků odběratelů.

Způsobem podle vynálezu lze tedy nahradit výrobu energeticky náročných granulátů ledku vápenatého a ledku amonného (případně s vápencem) jednoduchou a energeticky nenáročnou výrobou kapalného hnojivá s obdobnými koncentracemi živin. Pro porovnání byla propočtena spotřeba energie pro výrobu 1 tuny dusíku v kapalném hnojivu vyrobeném podle vynálezu a pro výrobu 1 tuny dusíku v ekvivalentní směsi (tj. se stejným obsahem dusíku ve výrobku) granulovaného ledku vápenatého a ledku amonného s vápencem.

směs ledku vápenatého a ledku amonného s vápencem

0,31 7J4

56,2 112,9 pára GJ el. proud kWh

Míšení jednotlivých složek je možno provádět podle konkrétních podmínek výrobního závodu. TDV je možno dávkovat v tuhé formě, roztavený nebo ve vodném roztoku, dusičnan amonný je však výhodné dávkovat ve formě vodného roztoku o koncentraci minimálně 50 % hmot. Volnou kyselinu, která je přítomna v TDV, je třeba neutralizovat amoniakem na pH, které nevadí při výživě rostlin, tj. 4,0 až 7,5. Při praktickém postupu připadá na 100 váh. dílů TDV zhruba 100 váh. dílů 50% roztoku dusičnanu amonného. Přídavek amoniaku na neutralizaci volné kyselosti je přibližně 1 % hmotnosti TDV. Způsobem podle vynálezu vzniká tedy kapalné hnojivo, které obsahuje přibližně 13,5 až 18 % hmot. dusíku a 11,5 až

13,5 % hmot. CaO, který je rozpustný ve vodě. Z celkového obsahu dusíku je většina, cca 70 °/o, v nitrátové formě. Takto připravené hnojivo je možno mísit s dalšími kapalnými dusíkatými hnojivý, například s roztokem dusičnanu amonného s močovinou (DAM 390), či roztokem dusičnanu hořečnatého.

Pro skladování jsou prakticky důležité teploty krystalizace vzniklého hnojivého roztoku. V literatuře je sice dobře popsána fyzikálně-chemická soustava

Ca(NO₃)2 — NH4NO3 — H2O změřená s použitím čistých látek. Je však nutno podotknout, že průmyslově vyráběné složky se od chemických individuí liší, zejména surový TDV. Byly proto experimentálně změřeny krystalizační teploty roztoků za použití průmyslových surovin. Teploty krystalizace vstupních průmyslových roztoků jsou nižší než udávají literární hodnoty pro čisté složky, vlastnosti neutralizovaných roztoků jsou s literárními údaji prakticky ve shodě. Nejnižší možná krystalizační teplota kapalného hnojivá vyrobeného podle vynálezu je kolem —19 °C.

Příklady provedení

Příklad 1

Z výrobny NPK hnojiv byl odebrán vzorek odstředěného TDV o složení:

CaO 23,18 % hmot.

N 11,8 % hmot.

P2O5 0,6 % hmot.

pH 1

K 53,2 hmot. dílu TDV bylo přidáno 46,3 hmot. dílu roztoku dusičnanu amonného o koncentraci 58,7 % hmot. NH4NO3. Po vzájemném rozpuštění bylo pH roztoku upraveno přídavkem 0,5 hmot. dílu plynného NH3 na 6,1. Vzniklo 100 hmot. dílů kapalného hnojivá.

Příklad 2

55,1 hmot. dílu TDV o složení uvedeném v příkladu 1 bylo smícháno s 10,8 hmot. dílu vody a po rozpuštění bylo pH upraveno přídavkem 0,5 hmot. dílu NH4 na 5,8. Dále bylo přidáno 33,6 hmot. dílu roztoku dusičnanu amonného o koncentraci 67,9 % hmot. NH4NO3 za vzniku 100 hmot. dílů kapalného hnojivá.

Tabulka roztoků připravených podle příkladů 1 a 2:

Příklad složení % hmot. pH hustota 25 °C teplota krystal.

Claims (2)

1. Způsob zpracování tetrahydrátu dusičnanu vápenatého, odpadajícího z výroby kombinovaných hnojiv, vyznačený tím, že tetrahydrát dusičnanu vápenatého, získaný při vymrazení břečky se smísí ve formě krystalů, taveniny nebo vodného roztoku s roztokem dusičnanu amonného o minimální koncentraci 50 % hmot. dusičnanu amonného, vyrobeného neutralizací kyseliny dusičné amoniakem v průmyslových zařízeních a

VYNÁLEZU případně s vodou na roztok obsahující 10,0 až 16,5 % hmot., s výhodqu 12,0 až 14,5 % hmot. rozpustného CaO a 13,5 až 18 % hmot. celkového dusíku, přičemž pH roztoku je upraveno přídavkem amoniaku na 4 až 7,5.

2. Způsob podle bodu 1 vyznačený tím, že neutralizaci amoniakem na pH 4 až 7,5 je možno provést v kterékoliv fázi technologického postupu.