FI71542B - Foerfarande foer tillverkning av magnesiumnitratloesningar - Google Patents

Description

71542

Menetelmä magnesiumnitraattiliuosten valmistamiseksi Tämä keksintö koskee menetelmää magnesiumnitraattiliuosten valmistamiseksi ja ammoniumnitraattia sisältäviä koostumuksia, erityisesti magnesiumnitraattilisäaineita sisältäviä lannoitteita ja menetelmää niiden valmistamiseksi.

Tavanomaisten vapaasti valuvien raelannoitteiden, jotka muodostuvat pääasiassa ammoniumnitraatista tai sisältävät huomattavia määriä ammoniumnitraattia, haittana on kaksi pulmaa, jotka vaikeuttavat niiden varastointia ja maahan levittämistä. Ensinnäkin ne pyrkivät, johtuen noin 32°C:ssa tapahtuvasta ammoniumnitraatin kiderakenteen muutoksesta, hajoaman muodostaen hyvin hienoja, vaikeasti käsiteltäviä hiukkasia ja toiseksi ne pyrkivät paakkuuntumaan pitkäaikaisen varastoinnin aikana ammoniumnitraatin vesiliukoisuudesta johtuen. Yleisesti omaksuttu menetelmä näiden kahden vaikeuden voittamiseksi perustuu magnesiumnitraatin lisäämiseen lannoitteeseen, joka lisäaine toimii ammoniumnitraatin stabilisaattorina ja sisäisenä kuivausaineena, koska se absorboi vettä muodostaen kuivan hydraatin ja vähentää siten lannoitteen paakkuuntumispyrkimystä.

Magnesiumnitraattilisäaine on tavallisesti valmistettu neutraloimalla typpihappoa magnesiumoksidin tai magnesiumkarbonaatin kaupallisesti saatavalla laadulla. On havaittu, että tällaisten lisäaineiden lisääminen lannoitetehtaisiin on epäedullista, koska seurauksena on lämmönvaihtopintojen ja suihkutuslaitteiden lisälikaantuminen. Nyt on havaittu, että nämä pulmat aiheutuvat siitä, että neutralointivaihee-seen käytetyissä magnesiumyhdisteiden kaupallisissa laaduissa on läsnä epäpuhtauksia, erityisesti rauta- ja alumiini-yhdisteitä. Koska puhdistettujen magnesiumyhdisteiden käyttö nitraattilisäaineen valmistamiseksi on liian kallista, on epäpuhtaiden magnesiumnitraattilisäaineiden käyttö jatkunut .

2 71542

Nyt on keksitty menetelmä hyväksyttävän puhtauden omaavan magnesiumnitraattilisäaineen valmistamiseksi magnesiumsuo-lojen kaupallisesti saatavista laaduista, jolla menetelmällä saadaan olennaisesti puhdasta magnesiumnitraattia, jonka käyttö lisäaineena lannoitteissa ei johda edellä esitettyihin vaikeuksiin ja joka on erityisen tehokas lisäaineena lannoitteissa.

Erään aspektin mukaan esillä olevalla keksinnöllä aikaansaadaan menetelmä pysyvän ammoniumnitraattia sisältävän koostumuksen valmistamiseksi, jossa seuraavalla tavalla valmistettu magnesiumnitraattiliuos: a) veteen liukenematon magnesiumyhdiste lisätään veteen vesisuspension muodostamiseksi, b) vaiheessa a) muodostettuun suspensioon lisätään sellainen määrä 50-60 paino-% typpihappoa, että reaktioväliaineen lopullinen pH on 5,0-6,0, c) vaiheesta b) saatu tuote suodatetaan, jotta magnesium-nitraatti saataisiin erotetuksi suodoksena liukenemattomista aineista; lisätään ammoniakin ja typpihapon reaktioseokseen tai ammoniumnitraattia sisältävään liuokseen ennen lopullista haih-dutusvaihetta.

Nyt on havaittu, että nämä uudet menettelytavat johtavat rauta- ja alumiinisuolojen erottumiseen vaiheen b) aikana, jotka suolat voidaan helposti poistaa suodoksesta vaiheessa c). Näin ollen keksinnön mukainen menetelmä johtaa suhteellisen puhtaan magnesiumnitraatin muodostukseen lähtien magnesiumyhdisteen kaupallisesta laadusta.

Esillä olevan keksinnön mukaisessa menetelmässä voidaan siten lähtöaineena käyttää mitä hyvänsä magnesiumyhdiste-laatua. Edullisimmat yhdisteet tähän käyttöön ovat magne-siumoksidi, magnesiumhydroksi ja magnesiumkarbonaatti, jolloin magnesiumoksidin käyttö on erittäin edullista. Voidaan erityisesti käyttää sellaisia magnesiumoksidin kaupallisia laatuja, jotka on saatu kalsinoimalla magnesiittia tai vedestä dolomiitin avulla seostettuja magnesiumyhdisteitä, ja jotka sisältävät 93-96 paino-% magnesiumoksidia ja erilaisia epäpuhtauksia, erityisesti rauta-, alumiini- ja 3 71542 piidioksideja.

Magnesiumyhdiste on edullisesti hienojakoisten hiukkasten muodossa, koska ne dispergoituvat helpommin veteen. Edullinen hiukkaskoko on 50-200 ^um.

Magnesiumyhdiste suspendoidaan veteen. On käytettävä tarpeeksi vettä, jotta varmistuttaisiin, että sekoitettaessa muodostuu homogeeninen suspensio, mutta ylimääräisen vesimäärän käyttöä olisi vältettävä magnesiumnitraattituotteen laimentumisen välttämiseksi. Yleensä on edullista käyttää 2,5-3,5 g vettä lisättävän magnesiumyhdisteen grammaa kohti (ilmaistu magnesiumoksidina).

Tämän jälkeen typpihappo lisätään suspensioon säädetyllä nopeudella huolellisesti sekoittaen. Reaktioväliaineen lämpötila ei ole kriittinen, mutta lämpötilat, jotka ovat riittävän korkeita saamaan aikaan hapon hajoamisen seurauksena muodostuneen ruskean typpioksidin höyryn kehittymisen, ovat ei-toivottuja.

Typpihapporeaktioaineen konsentraatio ei myöskään ole kriittinen. Mutta taas, jos käytetään liian väkevää happoa, niin typpioksidihöyryn kehittymisen mahdollisuus suurenee.

Jos käytetään liian heikkoa happoa, niin tuotteen liuos tulee vastaavasti laimeammaksi. Yleensä on edullista käyttää happoja, jotka sisältävät 55-58 paino-% HNO^.

Se tapa, jolla reaktio suoritetaan, voi vaikuttaa merkittävästi reaktion kulkuun. Jos sallitaan, että muodostuu sellaisia paikallisia alueita, joissa konsentraatio ja lämpötila ovat kohonneet, niin mahdollisesti läsnäolevien rauta- ja alumiinioksidien pyrkimys liueta ja edelleen sekoitettaessa saostua uudelleen vaikeasuodatettavassa muodossa kasvaa.

Tämän vuoksi on edullista säätää happolisäyksen nopeutta ja varmistaa, että reagoivat aineet sekoittuvat huolellisesti ja nopeasti.

71542

Lisätyn typpihapon määrä ei saisi ylittää sitä määrää, jota tarvitaan magnesiumyhdisteen neuraloimiseksi täydellisesti. Edullisesti käytetään enintään 99 % tästä määrästä. Näin ollen keksinnön mukaisissa prosesseissa lisätään typpihappoa edullisesti 90-99 %, edullisemmin 96-99 %, siitä määrästä, jota tarvitaan magnesiumsuolan neutra-loimiseksi täydellisesti.

Neutralointiasteen säätö voidaan sopivasti suorittaa tarkkailemalla reaktio väliaineen pH-arvoa. Lopullinen pH on 5,0-6,0, edullisesti 5,2-5,4. Alhaisemmat pH-arvot osoittavat, että on lisätty liikaa happoa, mikä lisää saastuttavien liukoisten rauta- ja alumiiniyhdisteiden määrää suo-doksessa.

Reaktiotuote suodatetaan sitten liukenemattomien aineiden erottamiseksi ja puhtaan suodoksen saamiseksi, joka muodostuu magnesiumnitraatin liuoksesta. Epäpuhtaudet ovat helposti suodatettavissa ja ne voidaan erottaa tavanomaisilla suodatusmenetelmillä, esimerkiksi painesuodatuslevyllä.

Magnesiumnitraatin konsentraatio suodoksessa on kyllästys-pitoisuuden alapuolella, jotta vältyttäisiin magnesium-nitraatin saostukselta, esimerkiksi alle 40 paino-% ympäristön lämpötilassa. Reaktiossa käytetty vesimäärä säädetään edullisesti siten, että magnesiumnitraatin konsentraatio suodoksessa on alueella 32-40, esimerkiksi 34-38 paino-%. Laimeampien liuosten tuottaminen on vähemmän edullista, koska ne kuivataan lannoitteen valmistusprosessissa ja tällöin laimeammat liuokset yksinkertaisesti lisäävät prosessin haihduttimen kuormitusta. Väkevämpiä liuoksia voidaan käyttää, mutta ne saattavat vaatia putkistojen ja säiliöiden kuumentamista kiteytymisen estämiseksi.

Magnesiumnitraattilisäaine lisätään ammoniumnitraattikoos-tumukseen, erityisesti ammoniumnitraattilannoitteeseen tavanomaisessa määrässä, tavallisesti noin 0,5 paino-% MgO:na ammoniumnitraatin määrästä laskettuna. Edullisesti 5 71542 lisätään 0,2-1,0, esimerkiksi 0,3-0,7 paino-%.

Magnesiumnitraatti voidaan lisätä ammoniumnitraatin valmistusprosessin mihin tahansa sopivaan kohtaan, edellyttäen että se jälkeenpäin dehydratoidaan siten, että se ei ole täysin hydratoidussa muodossa valmistusprosessin lopussa, jolloin se pystyy toimimaan sisäisenä kuivausaineena. Näin ollen on magnesiumnitraatti rakeisen ammoniumnitraattilannoitteen tyypillisessä valmistusprosessissa lisättävä ennen lopullista haihdutusvaihetta, jonka jälkeen ammoniumnitraatti syötetään rakeistustorniin. On edullista lisätä nitraattiliuos ammoniakin ja typpihapon reaktiosäiliöön mukavuussyistä, mutta yhtä hyvin se voidaan syöttää valmistusprosessin myöhempään vaiheeseen.

Keksinnön lisäkohteen muodostavat ammoniumnitraattilannoit-teet, jotka sisältävät olennaisesti rauta- ja alumiiniepäpuh-tauksista vapaan magnesiumnitraattilisäaineen, ja joiden uskotaan olevan uusia. Nämä lisäaineet valmistetaan edullisesti magnesiumyhdisteistä, jotka sisältävät näitä epäpuhtauksia, edellä kuvatulla menetelmällä.

Voidaan sallia, että magnesiumnitraatti lisäaineessa ja lannoitteessa on läsnä pieni määrä rauta- ja alumiiniepäpuh-tauksia. Näiden epäpuhtauksien määrä nitraattilisäaineesta on edullisesti alle 100 ppm, esimerkiksi alle 10 ppm rautaa (Fe203:na) ja alle 100 ppm, esimerkiksi alle 20 ppm alumiinia (Al203:na).

Keksintöä kuvataan seuraavilla esimerkeillä:

Esimerkki 1 300 mitään vettä lisättiin 20°C:ssa 100 g magnesiumoksidia, minkä jälkeen seosta sekoitettiin 15 minuuttia.

Käytettiin laadultaan teknistä tuotetta, jonka keskimääräi- 2 nen hiukkaskoko oli 75 ^um ja spesifinen pinta noin 50 m /g 6 71542 ja joka sisälsi 2000 ppm Fe203, 1800 ppra A^O^, 8000 ppm SiC^ ja 1,3 paino-% CaO:ta.

Voimakkaasti sekoittaen lisättiin saatuun suspensioon 55 paino-% HNO^-liuosta, jolloin annostusnopeus oli sellainen, että seoksen pH yhden tunnin jälkeen oli 6,0. Happolisäyk-sen aikana lämpötila nousi noin 105°C.

Tämän jälkeen lisättiin hyvin hitaasti seokseen, jota sekoitettiin, sellainen määrä 55 paino-% :ta HNO^a , että seoksen pH toisen tunnin jälkeen oli 5,3. Saatu seos suodatettiin, jolloin suodoksena saatiin puhdas magnesiumnitraattiliuos, joka sisälsi yhden ppm:n Fe203:a, noin 2 ppm A^O^ ja yhden ppm:n Sioista.

Esimerkki 2

Seos, joka sisälsi 95,5 paino-osaa 96 paino-%:ta NH^N03~ liuosta ja 4,5 paino-osaa esimerkin 1 mukaisesta prosessista saatua liuosta, haihdutettiin 0,3 paino-%:seen vesisisältöön ja tämän jälkeen seos suihkutettiin torniin kylmään ilmavirtaan nähden vastavirtaan. Saadut rakeet jäädytettiin noin 45°C pyörivässä jäädyttimessä ja tämän jälkeen niille suoritettiin 20 jaksottaista käsittelyä lämpötiloissa välillä 15 ja 50°C. Tuotteessa ei havaittu murskauslujuuskertoimen alentumista eikä tuskin lainkaan tilavuuden kasvua.

Claims (9)

71542

1. Menetelmä pysyvän ammoniumnitraattia sisältävän koostumuksen valmistamiseksi, tunnettu siitä, että seu-raavalla tavalla valmistettu magnesiumnitraattiliuos: a) veteen liukenematon magnesiumyhdiste lisätään veteen vesisuspension muodostamiseksi, b) vaiheessa(a) muodostettuun suspensioon lisätään sellainen määrä 50-60 paino-%:sta typpihappoa, että reaktiovä-liaineen lopullinen pH on 5,0-6,0, c) vaiheesta (b) saatu tuote suodatetaan, jotta magnesi-umnitraatti saataisiin erotetuksi suodoksena liukenemattomista aineista* lisätään ammoniakin ja typpihapon reaktioseokseen tai ammoniumnitraattia sisältävään liuokseen ennen lopullista haihdutus vaihetta .

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että magnesiumyhdiste on hiukkasmaista ainetta, jonka hiukkaskoko on 50-200 ^um.

3* Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että magnesiumyhdiste on suspendoitu 2,5-3,5 g:aan vettä magnesiumyhdisteen grammaa kohti (ilmaistu magnesiumoksidin ekvivalenttipainona).

4* Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että typpihappo on 55-58 paino-%:sta typpihappoa.

5* Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen mene telmä, tunnettu siitä, että vaiheeseen (b) lisätyn typpihapon määrä on 90-99 % siitä happomäärästä, jota tarvitaan magnesiumsuolan neutraloimiseksi täydellisesti. β 71542

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vaiheeseen (b) lisätyn typpihapon määrä on 96-99 % siitä määrästä, joka tarvitaan magnesiumsuolan neutraloimiseksi täydellisesti.

7. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että reaktioväliaineen lopullinen pH on 5,2-5,4.

8. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että magnesiumnitraatin konsent-raatio vaiheesta (c) saadussa suodoksessa on 32-40 paino-%.

9. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lisätään 0,2-1,0 paino-% magnesium-nitraattiliuosta magnesiumoksidina laskettuna, ammoniumnit-raatin määrän suhteen. 71542