Wrocław, dn. 16-03-2013r.
Najlepsza dostępna technika produkcji azotanu amonu i wapnia
Azotan amonu jest substancją chemiczną o dużym znaczeniu praktycznym. Saletra amonowa jest najbardziej uniwersalnym nawozem azotowym. Można ją stosować pod wszystkie rośliny i na wszystkich glebach. Jest całkowicie rozpuszczalna w wodzie, działa szybko dostarczając roślinie azot i magnez. Azot jest zawarty w dwóch formach. Pierwsza to szybko działająca forma azotanowa, druga to forma amonowa, zatrzymywana przez kompleks sorpcyjny gleby i udostępniona roślinie w dłuższym okresie po wysiewie. Układ taki zapewnia maksymalne zaopatrzenie roślin w azot w każdych warunkach glebowych i we wszystkich technologiach upraw. Azotan amonu
posiada wady, z których najistotniejszymi są skłonność do zbrylania oraz skłonność do
wybuchowego rozkładu. Z tej ostatniej własności azotanu amonu wynika drugi sposób
wykorzystania azotanu amonu jako składnika materiałów wybuchowych. W celu zmniejszenia właściwości higroskopijnych i wybuchowych saletry nawozowej, dodaje się do niej domieszki magnezji, węglanu wapnia lub gipsu.
Saletra amonowa powstaje w wyniku zobojętnienia kwasu azotowego amoniakiem:
HNO3 + NH3 → NH4NO3
Saletra amonowa jest bezbarwnym, krystalicznym ciałem stałym. Bardzo dobrze rozpuszcza się w wodzie (w temperaturze pokojowej 214 g w 100 g H2O). Proces rozpuszczania się NH4NO3 w wodzie jest dość silnie endotermiczny (ΔHo = 26 kJ/mol), dzięki czemu mieszanina saletry amonowej z lodem jest bardzo dobrą mieszaniną chłodzącą.
Azotan amonu ma właściwości utleniające. Przy podgrzewaniu rozkłada się stopniowo na podtlenek azotu i wodę:
NH4NO3 → N2O + 2H2O
Topi się w temperaturze 169 °C. W temperaturze 210 °C rozkłada się wybuchowo:
2NH4NO3 → 2N2 + O2 + 4H2O
Obowiązująca ustawa nawozowa wyróżnia pięć grup nawozów stałych zawierających
azotan amonu. Są to:
- Azotan amonowy z wypełniaczem (dawniej saletrzak),
- Siarczanoazotan amonu (saletrosiarczan amonu),
- Siarczanoazotan magnezu (saletrosiarczan amonowo-magnezowy),
- Nawóz azotowy z zawartością magnezu,
- Nawóz azotowy o wysokiej zawartości azotu na bazie azotanu amonu (saletra
amonowa nawozowa).
Obecnie w naszym kraju produkowane są nawozy grup 1 i 5. Ponadto planuje się
uruchomienie produkcji nawozu typu saletrosiarczanu (grupa 2). Pozostałe grupy nawozów
zawierających azotan amonu nie są w kraju produkowane.
Do pierwszej grupy nawozów saletrzanych z podanego wykazu zalicza się nawozy o
całkowitej zawartości azotu amonowego i azotanowego 20 -28 % mas. przy czym udział
każdej z dwóch wymienionych form azotu stanowi około 50 % azotu całkowitego. W
charakterze wypełniacza mogą być użyte zmielony wapniak lub dolomit, siarczan wapnia,
siarczan magnezu oraz kizeryt (minerał o wzorze MgSO4·H2O). Nazwa saletrzak (CAN) może
być użyta w przypadku, gdy minimalna zawartość węglanów w nawozie wynosi przynajmniej
20 % a ich czystość wynosi co najmniej 90 %.
Do grupy 5 nawozów saletrzanych zalicza się saletrę amonową nawozową mieszaniny azotanu amonowego z węglanem wapniowym lub dolomitem o zawartości azotu większej niż 28 % mas.
Rozkład azotanu amonowego może także przebiegać podczas przechowywania nawozów i
wówczas może być przyczyną wybuchu lub pożaru całej masy przechowywanego nawozu.
Szybkość i kierunek rozkładu NH4NO3 zależy od temperatury, warunków wymiany masy i
ciepła z otoczeniem oraz od obecności innych substancji niż NH4NO3 w układzie.
Substancjami, które najsilniej przyspieszają rozkład NH4NO3 są chlorki i kwas azotowy a
spowalniają rozkład takie substancje jak węglany wapnia i magnezu oraz amoniak i mocznik.
Jony siarczanowe powodują niewielkie obniżenie szybkości rozkładu NH4NO3. Ponadto
uważa się, że obecność siarczanu amonowego w nawozach wieloskładnikowych powoduje
osłabienie katalitycznego wpływu jonów chlorkowych na rozkład NH4NO3. Z danych
termodynamicznych wynika, że tylko pierwsza spośród podanych wyżej reakcji rozkładu
NH4NO3 jest endotermiczna. Pozostałe są egzotermiczne, co stwarza niebezpieczeństwo
wybuchu podczas wytwarzania i przechowywania nawozów zawierających NH4NO3 wskutek
nagrzewania się całej masy nawozu i przyspieszenia rozkładu.
Stałe nawozy mineralne zawierające azotan amonowy są produkowane w czterech
krajowych wytwórniach:
- ANWIL S.A. (saletra amonowa, saletrzak o nazwie firmowej CANWIL, nawóz
azotowo siarkowy o nazwie firmowej CANWIL S),
- Zakłady Azotowe .KĘDZIERZYN. S.A. ( saletra amonowa magnezowo-wapniowa,
saletrzak o nazwie firmowej SALMAG oraz grupa nawozów wieloskładnikowych o
nazwie SALMAG z nazwą dodatkowego składnika),
- Zakłady Azotowe .PUŁAWY. S.A. (saletra amonowa),
- Zakłady Azotowe .TARNÓW. S.A. (saletra amonowa, saletrzak dolomitowy, inne
saletrzaki).
ZA .PUŁAWY. S.A. i ZA .TARNÓW. S.A. produkują nawozy saletrzane granulowane
wieżowo, ZA .KEDZIERZYN. S.A. tylko nawozy granulowane mechanicznie a ANWIL
S.A. nawozy granulowane wieżowo (saletra amonowa) i mechanicznie (pozostałe nawozy).
Produkcja saletry amonowej i innych nawozów saletrzanych odbywa się poprzez neutralizację amoniaku kwasem azotowym a następnie zatężenie roztworu do stopu azotanu amonowego i jego granulację. Syntetyczny opis procesu produkcyjnego przedstawia się następująco:
Neutralizacja
W wyniku przebiegu neutralizacji otrzymuje się roztwór azotanu amonu i parę
zawierającą niewielkie ilości azotanu amonu oraz amoniaku lub kwasu azotowego. Etap
neutralizacji może być prowadzony w dwóch lub w jednym podetapie, pod ciśnieniem
normalnym lub podwyższonym, surowce mogą być podgrzewane ciepłem pochodzącym z
procesu a powstająca para może być źródłem energii wykorzystywanym w procesie. W
krajowych instalacjach saletry amonowej proces neutralizacji prowadzi się jednoetapowo.
Przebiegowi neutralizacji towarzyszy zagrożenie bezpieczeństwa spowodowane skłonnością azotanu amonu do rozkładu a jako podstawowy środek zapobiegawczy (w sytuacjach awaryjnych) zaleca się stosowanie wody zdemineralizowanej lub kondensatu procesowego do rozcieńczania roztworu poneutralizacyjnego.
Odparowanie
W wyniku odparowania roztworu azotanu amonu, uzyskanego w etapie neutralizacji,
uzyskuje się stop azotanu amonu przeznaczony do granulacji wieżowej (prilling) o zawartości wody poniżej 1 % lub do granulacji mechanicznej o zawartości wody poniżej 8 %. Źródłem energii do odparowania wody z roztworu uzyskanego w wyniku neutralizacji są opary z etapu neutralizacji prowadzonego pod podwyższonym ciśnieniem. W pozostałych dwóch wytwórniach neutralizację prowadzi się tylko pod niewielkim nadciśnieniem i energia zawarta w oparach ma zbyt słabe parametry aby mogła być wykorzystania do zatężenia roztworu NH4NO3.
Granulacja
Znane są różne sposoby granulacji saletry amonowej, z których najbardziej
rozpowszechnione są granulacja wieżowa i granulacja mechaniczna. Granulacja wieżowa nawozów saletrzanych polega na wytworzeniu kropel ze stopu azotanu amonu (ewentualnie z dodatkami), ich zestaleniu w wieży przy użyciu kondycjonowanego powietrza oraz sortowaniu, chłodzeniu i kondycjonowaniu właściwej frakcji produktu. Do wytworzenia kropel produktu mogą być stosowane urządzenia różnego typu, stacjonarne i rotacyjne.
Granulacja mechaniczna (bębnowa, mieszarkowa, fluidalna) nawozów saletrzanych polega na
wytworzeniu granul; w w...
twoj.inzynier