180899. lajstromszámú szabadalom • Eljárás nitrogén-foszfor vagy nitrogén-foszfor-kálium tartalmú műtrágyák előállítására magnézium tartalmú foszfátokból
3 180899 4 sét egyszerű módszerekkel nem lehet megmagyarázni. Mivel a problémák a magnézium jelenléte miatt léptek fel, célszerűnek tűnik, hogy a magnéziumot a lehető leggyorsabban eltávolítsuk, mint azt a fenti cikkben leírták. A találmány céljául tűztük ki, hogy lehetővé tegyük nagy magnéziumtartalmú foszfátásványok alkalmazását a nitrofoszfát eljárásban, különösen az úgynevezett Odda-eljárásban. A találmány másik célja, hogy a fenti típusú foszfátokat úgy tudjuk felhasználni, hogy közben az eljárás maga ne változzon meg és a fő savanyítási lépés előtti újabb lépés beiktatása következtében ne növekedjenek meg a költségek. A találmány céljául tűztük ki továbbá, hogy olyan egyszerű eljárást találjunk, mellyel ugyanolyan foszfátásvány alkalmazása esetén ugyanúgy állíthatunk elő különböző összetételű kompozíciókat és ugyanúgy választhatunk abban, hogy a részecskéket hogyan állítjuk elő, azaz választhatunk a szemcsésítés és a granulálás között, mint tehetjük akkor, ha a hagyományos Odda-eljárásban jó minőségű foszfátásványokat használunk. Az Odda-eljárásra általában az jellemző, hogy a foszfátásványt tömény, mintegy 58%-os salétromsavval savanyítják meg, majd az oldatot lehűtik, hogy a kalcium nagy részét kalciumnitrát-tetrahidrát formájában eltávolítsák. A kalcium-nitrát szűrése után kapott anyalúgot ezután fel lehet dolgozni foszforsavvá és/vagy nitrogén-foszfor vagy nitrogén-foszfor-kálium műtrágyává. A leszűrt kalcium-nitrát kalcium-karbonáttá és ammónium-nitráttá alakítható át. Az anyalúgot ammóniával semlegesítik, adagolható ammónium-nitrát is, hogy a N : P-arányt növeljék. A semlegesített lúgot ezután bepárolják. A bepárlás mértéke attól függ, hogy végterméket szemcsésítéssel vagy granulálással akaiják előállítani. Megpróbáltunk nagy magnéziumtartalmú foszfátásványokat az Odda-eljárásban alkalmazni, de hamarosan bebizonyosodott, amit a szakirodalom is említ, nevezetesen az, hogy az ilyen foszfátok az eljárás bizonyos műveleteiben, viszkozitásproblémákat okoznak, mégpedig különösképpen a semlegesítés és a bepárlás során. Ennek ellenére a semlegesítést végre lehetne hajtani, csak több lépésben és ha a végső semlegesített lúg N : P205- aránya nagy. A semlegesítés során azonban szokatlanul megnőtt a viszkozitás és különleges keverőket kellett használni. Az eljárásnak határt szabott a nagy viszkozitású lúg bepárolhatósága. Lehetetlen volt annyira bepárolni a lúgot, hogy az anyag szemcsésítésre alkalmas legyen, mivel a viszkozitás túl nagy volt. Mivel a nagy magnéziumtartalom először a semlegesítés során okozott problémákat, azért célszerűnek látszott, hogy eddig az eredeti eljárást változatlanul alkalmazzuk. A magnézium eltávolítása a lúgból azonban nagyon nehéz lett volna anélkül, hogy értékes anyagok is veszendőbe ne menjenek. Több előzetes vizsgálatot végeztünk, hogy megállapítsuk a foszfátásványok egyéb szennyeződéseinek hatását. Megállapítottuk, hogy a fenti típusú foszfátok alkalmazásánál fellépő problémákra a vas-, alumínium-, szilícium- és fluortartalomnak semmilyen hatása sincsen. Meglepő módon mégis azt tapasztaltuk, hogy ha mesterségesen készítettünk olyan anyalúgot, melyhez magnéziumot adtunk, akkor annak semlegesítése és bepárlása nem okozott semmilyen problémát. Különböző vizsgálatokat végeztünk ezzel a lúggal, majd kalciumot is adtunk az anyalúghoz, mégpedig olyan mennyiségben, amilyen mennyiségben általában jelen vannak az Odda-eljárásban. Ennek a kísérletnek során azt tapasztaltuk, hogy ugyanazok a problémák lépnek fel, melyek a nagy magnéziumtartalmú foszfátásványok alkalmazása esetén felléptek. így ezeknek alapján nyilvánvalóvá vált, hogy a kalciumnak az anyalúgból történő eltávolítása a probléma egyetlen lehetséges megoldása, és ezért ilyen jellegű kísérleteket végeztünk. A kalciumnak kristályosítással 0,35 alatti Ca : P-arányra való lecsökkentése nem lehetséges gyakorlatban, ezért a maradék kalcium eltávolítására más megoldást kellett találni. Ennek egyetlen lehetséges útja, a kalciumnak gipsz formájában való kicsapása, majd szűrése. Az anyalúgban — azaz a kalcium-nitrát leszűrése után kapott szürletben—lévő kalcium nagy részét szulfát alakban, előnyösen kénsav adagolásával távolítjuk el. A szűrt szulfátot (gipszet) előnyösen visszavezetjük, mégpedig a bepárlás után. A gipsz visszavezetésével el tudjuk kerülni azokat a prob- , lémákat, melyek annak deponálásával vagy feldolgozásával kapcsolatosak. Környezetvédelmi intézkedések teszik egyre nehezebbé és drágábbá a műtrágya iparban a gipsz deponálását. Az ilyen fajta gipsz el sem adható könnyen, mivel szennyezett. Ezen kívül gyakran előnyös olyan műtrágyákat piacra vinni, melyek a visszavezetett kalcium-szulfát menynyiségének megfelelő mennyiségű kalciumot és ként tartalmazzák. A találmány szerinti eljárás jellemző eleme, hogy az anyalúgban maradó kalciumot legalább a semlegesítés és bepárlás előtt eltávolítjuk oly módon, hogy az anyalúg Ca : P- arányát szulfáttal történő kicsapással és szűréssel 0,01—0,15 értékre csökkentjük. A szűrletet ezután 0,5—2 N : P2Os arány eléréséig semlegesítjük. Az eltávolított kalciumot kalcium-szulfát formájában előnyösen visszavezetjük a bepárlás után és a szemcsésítés illetve granulálás előtt. A találmány szerinti eljárást az alábbi kiviteli példákkal mutatjuk be közelebbről. A példákban leírt kísérleteket kísérleti üzemben végeztük el, nagy magnéziumtartalmú foszfátásványokkal. A példákban bemutatjuk ezeknek az ásványoknak a hagyományos Odda-eljárásban, valamint találmány szerinti a módosított nitro-foszfát eljárásban történő alkalmazását. 1. példa 1,4% magnéziumtartalmú, 13,6% foszfortartalmú foszfátásványt, mely 7,9% savban oldhatatlan anyagot tartalmaz, a kísérleti üzemben két lépésben 57%-os salétromsavval tárunk fel. A feltárási arány megfelel mintegy 1,25 t/t foszfát értéknek. A kapott oldatot kristályosító berendezésben -5 °C hőmérsékletre hűtjük le, majd a keletkező kalcium-nitrát-tetrahidrát kristályokat szűréssel eltávolítjuk. A szűrlet Ca : P aránya mintegy 0,45, N : P-aránya mintegy 0,7. További analízisek azt mutatják, hogy a foszfátásványból származó vas, alumínium és magnézium a szürletben vannak oldva. Az ammóniával történő semlegesítést két lépésben végezzük, az első semlegesítő edényben a pH=2,8, a második semlegesítő edényben a pH=5,6. A második edényben mért viszkozitás 4000—5000 cP. A kísérletek másik részében a semlegesítést három lépésben végezzük. Az edényekben a sorrendnek megfelelően 1,8, 3 és 5,8 pH-érték mellett végezzük a semlegesítést és így kevésbé viszkózus lúgot kapunk. A harmadik tartályban mért viszkozitás 2000—2500 cP. A végső semlegesített lúgban a N : P205-arány 2. A N : P205 aránynak 1 értékre való csökkentésével a harmadik tartályban mért viszkozitás 5000 —7500 cP-re nő. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
