Удобрения без серы: что предлагают исследователи

Литовский завод Еврохима Lifosa приостановил производство удобрений, одна из ключевых причин — резкий рост стоимости серы, необходимой для выпуска фосфорных удобрений. Это ударило по всей цепочке производства фосфорных удобрений. Но обязательно ли использовать серную кислоту, чтобы получить доступный фосфор из апатита?

В РХТУ им. Д. И. Менделеева исследовали другой маршрут — азотнокислотную переработку фосфатного сырья:

апатит → HNO₃ → азотно-фосфатный раствор → аммонизация → NP/NPK

Сера на стадии вскрытия сырья не требуется.

🧪 От минерала до гранулы

1️⃣ В кандидатской диссертации Игоря Анатольевича Филенко исследовалась переработка бедных природных фосфоритов, которые обычно сложно вовлечь в промышленную переработку, с получением комплексных удобрений. Вместо традиционного сернокислотного маршрута фосфорит разлагали азотной кислотой, затем полученную пульпу аммонизировали, добавляли хлорид калия и гранулировали. Фосфорит разлагался на 97–99% всего за 15–20 минут при комнатной температуре. В результате получили NPK-удобрения с суммарным содержанием питательных компонентов 28–45% и прочностью гранул 3,2–4,0 МПа, соответствующей требованиям ГОСТ; автор также предложил технологическую схему, рассчитанную на использование существующих типов оборудования без существенного переоснащения производства.

2️⃣ В 2021 году в РХТУ защитили ещё одну кандидатскую работу —исследователь Ле Хонг Фук изучил, как превратить бедную апатитовую руду месторождения Лаокай во Вьетнаме в полноценное сырьё для производства комплексных NPK-удобрений. Автор предложил разлагать такую руду азотной или смесью азотной и фосфорной кислот, а затем нейтрализовать полученную массу аммиаком, вводить калийную соль и гранулировать продукт. Для процесса были подобраны оптимальные температура, концентрация кислоты, размер частиц и режим перемешивания, а главное — показано, что из низкосортного сырья можно получать гранулированные удобрения пролонгированного действия с суммарным содержанием питательных компонентов 31–45%. На основе экспериментов разработана технологическая схема, позволяющая вовлечь в производство огромные запасы апатита второго класса, которые сегодня используются ограниченно.

♻️ Промышленная применимость

При сернокислотном процессе кальций из апатита в значительной степени уходит в фосфогипс. При азотнокислотном он переходит в нитрат кальция, который можно отделить и перерабатывать дальше, а азот из HNO₃ становится питательным элементом удобрения.

Этот маршрут уже включён в российский ИТС НДТ 2 «Производство аммиака, минеральных удобрений и неорганических кислот». В справочнике описана цепочка:

азотнокислотное разложение апатита → кристаллизация и отделение нитрата кальция → аммонизация → смешение с KCl → грануляция NPK.

Приведены и параметры процесса: 1,27–1,6 т HNO₃ на тонну апатита, 50–70 °C. Для получения NPK из раствора удаляют около 80–85% кальция, поступившего с апатитом.

Таким образом, азотнокислотный маршрут — не только лабораторная альтернатива серной кислоте, а промышленно описанное направление производства комплексных удобрений. Исследования РХТУ помогают адаптировать его к разному, в том числе более бедному, фосфатному сырью и оптимизировать отдельные стадии.

🇷🇺Кому это интересно в промышленности

В первую очередь — производителям фосфорных и комплексных удобрений: «ФосАгро»⁠, располагающему собственной базой апатитового сырья и выпускающему DAP/MAP, NP и NPK; «Акрон»⁠, где в одной производственной цепочке уже присутствуют апатит, аммиак, азотная кислота и NPK; а также «Уралхим»⁠, выпускающему комплексные удобрения. Для таких предприятий исследования РХТУ интересны как основа для переработки более бедного фосфатного сырья и снижения зависимости отдельных технологических цепочек от серы.

🎓Филенко Игорь Анатольевич, кандидатская, 05.17.01 - технология неорганических веществ

🎓Ле Хонг Фук, кандидатская, 05.17.01 - технология неорганических веществ
РХТУ им. Д.И. Менделеева

#неорганическая_химия