Исследование рынка нитрата калия в России

ГЛАВА 1. СВОЙСТВА И ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ НИТРАТА КАЛИЯ

1.1.      Технические характеристики нитрата калия

Существует множество способов получения нитрата калия. Представляется возможным выделить несколько технологий производства нитрата калия, которые на сегодняшний день получили наиболее широкое распространение – двойное разложение нитрата аммония с хлоридом калия, получение нитрата калия из азотной кислоты и хлорида калия и технология ионного обмена.

Таблица 1.1.

Технологии производства нитрата калия в Китае.

Источник: IFA.

Двойное разложение нитрата натрия и хлорида калия более не является основным методом производства, поскольку цена нитрата натрия гораздо выше цены нитрата аммония. К тому же, вырабатываемый таким образом нитрат калия обладает низким качеством, и продавать хлорид натрия (поваренную соль) соль труднее, чем хлорид аммония – побочный продукт двойного разложения нитрата аммония и хлорида калия. В Китае ранние исследования процесса двойного разложения начались в середине 80-х годов. До 1990-х годов процесс двойного разложения и циркуляции находился на стадии лабораторных испытаний и пилотных промышленных проектов. В то время масштаб производства с использованием данного метода был сравнительно невелик – 500-2000 тонн в год, оборудование было отсталым, а производственный процесс прерывным. Потребление сырья было достаточно велико – на тонну нитрата калия уходило 0,9 тонн хлорида калия, 0,95 нитрата аммония и 6,5 тонн пара. С 1992-го по 1996-й годы после серии улучшений и промышленных испытаний масштаб производства вырос до 5 тыс. тонн/год. Тем не менее, существовал ряд технических проблем, которые ограничивали применение двойного разложения в промышленном масштабе:

1. Степень конверсии в реакции была достаточно низкой – всего около 45%. Большой объем раствора не среагировавших в процессе циркуляции материалов приводил к высоким энергозатратам и производственным издержкам;

2. Имела место сильная коррозия выпарного оборудования по причине применения однокорпусного выпарного аппарата, что вело к большому расходу пара;

3. Использование рукавов и змеевиков для холодной кристаллизации нитрата калия и хлорида аммония обуславливало проблемы с замещением;

4. Для сепарации продукта использовалась корзиночная центрифуга, что приводило к бóльшим затратам ручного труда.

Институт Yueyang City Potash Scientific Research Institute проводил исследования технологии двойного разложения и циркуляции. В результате удалось наладить 11 производств нитрата калия сельскохозяйственной марки, мощность заводов составила по 20-30 тыс. тонн/год. Основные характеристики технологии следующие:

1. Для холодной кристаллизации в технологии используется специально сконструированный внешний высокоэффективный теплообменник. В сравнении с традиционно используемыми рукавами и змеевиками у данного метода нет проблемы с замещением и эффект теплопередачи в 2-4 раза выше, что позволяет сэкономить на инвестициях и энергозатратах до 50%. Также снижаются требования по занимаемой площади;

2. Был разработан специальный сепаратор, который непрерывно отделяет калиевую селитру и хлорид аммония, что также позволило снизить объем требуемых инвестиций в сравнении с инвестициями в специальное емкостное оборудование объемом 10 м³.

3. Использование вышеописанного оборудования и добавление вспомогательного ингредиента в циркулирующий маточный раствор позволяет повысить выход готового продукта из единицы объема маточного раствора. В то же время потребление сырья близко к теоретическому уровню, когда на производство тонны калиевой селитры уходит 98% от 0,8 тонн KCL, 99,5% от 0,8 тонн NH₄NO₃, с выходом 0,6 тонн сельскохозяйственного хлорида аммония. Для производства каждой тонны нитрата калия требуется 1,5 тонны пара;

4. Возможно производство различных марок нитрата калия;

5. Отсутствует загрязнение окружающей среды. Производственный цикл короткий, производство осуществляется в замкнутой циркуляции;

6. Инвестиции невелики и масштаб производства также может быть малым. Для строительства завода на 15 тыс. тонн/год требуется около 1 млн. долл. США;

Устранение недостатков технологии сыграло важную роль, и на сегодняшний день в Китае процесс двойного разложения нитрата аммония с хлоридом калия является наиболее значимым процессом для получения товарного нитрата калия. В частности, производство нитрата калия с применением данной технологии осуществляет Sichuan Migao Chemical Fertilizer Co., Ltd. (80 тыс. тонн/год) – второй по объемам производитель калиевой селитры в Китае.

Реакция двойного разложения нитрата калия с нитратом аммония выглядит следующим образом:

NH4NO3 + KCl → NH4Cl + KNO3

Процесс производства состоит из нескольких стадий. Исходное сырье – хлорид калия, подается в реакционную емкость с устройством для перемешивания. В емкости происходит реакция двойного разложения хлорида калия с нитратом аммония во вторичном маточном растворе, из которого были извлечены KNO₃ и NH₄Cl. Реакционная жидкость после полного реагирования подается в промежуточную емкость, где охлаждается через пластинчатый теплообменник вместе с первичным маточным раствором, из которого были извлечены кристаллы KNO₃. Далее жидкость подается в хрустализер вакуумного охлаждения, где реакционная жидкость охлаждается, и большая часть KNO₃ кристаллизуется. Кристаллизационный раствор сгущается в концентраторе и проходит через центрифугу для отделения побочного продукта NH₄Cl. Получаемый таким образом маточный раствор подается обратно в реакционную емкость. Конденсат вторичного пара также подается в реакционную емкость для повторного использования в качестве воды для раствора. В результате процесса получают не только нитрат калия, но и побочный продукт – хлорид аммония, который применяется как удобрение для культур не чувствительных к избытку хлора (сахарная свекла, рис, кукуруза), а также в различных отраслях промышленности.

Второй в мире по объемам производитель – Haifa Group получает нитрат калия реакцией азотной кислоты с хлоридом калия. Побочным продуктом данного производства является соляная кислота, которая, в свою очередь используется предприятием в производстве фосфорной кислоты далее перерабатываемой в моноаммонийфосфат, монокалийфосфат и пищевые фосфатные соли.

Третий в мире по мощности производитель нитрата калия – компания Wentong Potassium Salt Group Cp., Ltd. (200 тыс. тонн в год) применяет оригинальную технологию высокоэффективного ионного обмена. В ионообменном процессе используются те же сырьевые материалы – хлорид калия и нитрат аммония. Обычно в качестве обменного материала используется катионообменная смола, позволяя ионам K и NH₄ в очищенном растворе нитрата аммония и хлорида калия производить ионный обмен и, таким образом, раздельно получать раствор нитрата калия и хлорида аммония. Основные преимущества технологии ионного обмена заключаются в разделении солей, высокой чистоте жидкости после завершения обмена, и в получении промышленной марки нитрата калия после первой стадии выпаривания, охлаждения и сепарации. Цена сырья низкая, оборудование простое, инвестиции невелики, процесс осуществляется непрерывно, расход сырьевых материалов низкий, а загрузка мощностей высокая. Основной недостаток заключается в высоких затратах на выпаривание поскольку концентрация раствора KNO₃ после завершения обмена низкая и, соответственно, требуется выпарить большой объем. Проблему коррозии оборудования тяжело решить. Компания Wentong Potassium Salt Group на протяжении многих лет занималась преодолением ограничений, которые присутствуют в технологии ионного обмена, и разработала «высокоэффективный энергосберегающий ионообменный процесс».

Технические характеристики нитрата калия

Далее приведем технические характеристики нитрата калия, выпускаемого ведущими мировыми производителями - SQM (Чили), Haifa Group (Израиль) и Wentong Potassium Salt Group (Китай).

SQM (Чили)

Для использования в качестве удобрения SQM предлагает две марки калиевой селитры под наименованием Ultrasol.

Таблица 1.2.

Качественные показатели калиевой селитры Ultrasol производства SQM.

Источник: SQM.

Для применения в промышленности SQM предлагает несколько марок калиевой селитры:

Промышленная марка. Кристаллический и гранулированный нитрат калия с минимальной чистотой 95% и 96% соответственно. Данный продукт находит применение в производстве стекла, керамической фритты, эмали, металлообработке, пиротехнике и в производстве пороха.

Техническая марка представляет собой кристаллический и гранулированный нитрат калия с чистотой 99,3%.

Очищенная марка нитрата калия производится с чистотой продукта 99,8%.

Haifa Group (Израиль)

Haifa Group предлагает технический гранулированный и кристаллический нитрат калия для применения в следующих областях:

·        Стекло (электронно-лучевые трубки, свинцовый хрусталь, термообработка);

·        Пиротехника, ракетное топливо (окислители ракетного топлива);

·        Взрывчатые вещества, минный порох (черный порох);

·        Соли для термообработки (производство стали и каучука);

·        Окислительный флюс в металлургии;

·        Солевые теплоносители, сохранение энергии;

·        Керамика (плитки и покрытия).

Таблица 1.3.

Технические характеристики технического гранулированного нитрата калия производства Haifa Group.

Источник: Haifa Group.

Технический нитрат калия поставляется в мешках по 25 и 50 кг, а также в биг-бегах по 500, 1000 и 1200 кг. Для применения в сельском хозяйстве Haifa Group предлагает линейку продуктов под торговой маркой Multi-K. В данной линейке представлен кристаллический и гранулированный нитрат калия, нитрат калия обогащенный фосфором или различными микроэлементами. Также представлены специальные марки, в числе которых нитрат калия с низким pH, нитрат калия с низким содержанием натрия, нитрат калия для гидропоники и нитрат калия для тепличного выращивания.

Таблица 1.4.

Номенклатура сельскохозяйственных марок нитрата калия производства Haifa Group.

Источник: Haifa Group.

Multi-K Classic – традиционная марка кристаллического водорастворимого нитрата калия со следующими характеристиками:

Размер частиц

Остаток на сите >0.5 мм - 4.5% тип.

Просеивание через сито <0.125 мм - 20% тип.

Используется как водорастворимое удобрения для систем Nutrigation™ (фертигация) и листовой подкормки, а также как сырье для производства комплексных водорастворимых удобрений.

Таблица 1.5.

Характеристики нитрата калия Multi-K Classic производства Haifa Group.

Источник: Haifa Group.

По содержанию основных питательных веществ представленная марка незначительно уступает марке Ultrasol K Plus производства SQM, но специальные марки, предлагаемые Haifa Group по данному показателю соответствуют марке Ultrasol K Plus. Номенклатура специальных марок включает в себя Multi-K GG, Multi-K pHast, Multi-K Absolute и Multi-K Reci.

Multi-K GG – марка нитрата калия специально разработанная для применения в теплицах и обладающая следующими характеристиками:

Размер частиц:

Остаток на сите >0,5 мм – 12%;

Просеивание через сито <0,125 мм – 7%.

Используется как водорастворимое удобрения для систем Nutrigation™ (фертигация) и листовой подкормки, а также как сырье для производства комплексных водорастворимых удобрений.

Таблица 1.6.

Характеристики нитрата калия Multi-K GG производства Haifa Group.

Источник: Haifa Group.

По своим характеристикам марка Multi-K pHast практически полностью соответствует марке Multi-K GG за исключением низкого pH – всего 3-6 ед, а также отличается по размеру частиц. Остаток на сите >0,5 мм для марки pHast составляет 11%, просеивание через сито <0,125 мм – 6%.

Multi-K Absolute – особо чистый нитрат калия, применяемый для фертигации и листовой подкормки. Остаток на сите >0,5 мм для марки Absolute составляет 8%, просеивание через сито >0,125 мм – 10%.

Таблица 1.7.

Характеристики нитрата калия Multi-K Absolute производства Haifa Group.

Источник: Haifa Group.

Для подкормки растений на открытом грунте Haifa Group предлагает гранулированную марку нитрата калия под наименованием Multi-K Prills. Остаток на сите >3.35 мм для данной марки составляет 8%, просеивание через сито >1.7 мм – 4%. Помимо применения в качестве удобрения гранулированный нитрат калия используется для производства гранулированных тукосмесей.

Таблица 1.8.

Характеристики нитрата калия Multi-K Prills производства Haifa Group.

Источник: Haifa Group.

Wentong Potassium Salt Group Co (Китай)

Крупнейший китайский производитель нитрата калия Wentong Potassium Salt Group Co., Ltd. Предлагает 5 марок нитрата калия. В основном данные марки нацелены на удовлетворение спроса в промышленных областях применения.

Таблица 1.9.

Характеристики нитрата калия производства Wentong Potassium Salt Group Co., Ltd.

Источник: Wentong Potassium Salt Group Co., Ltd.

Марка, предлагаемая для сельского хозяйства, отличается относительно высоким содержанием хлора в сравнении с марками, предлагаемыми SQM и Haifa Group.

1.2.      Области применения нитрата калия

Нитрат калия применяется в различных отраслях. В мире наибольшая доля потребления нитрата калия приходится на сельское хозяйство.

Сельское хозяйство

Нитрат калия является источником калия и азота, что определяет его использование в качестве водорастворимого удобрения с соотношением NPK 13-0-45. Помимо непосредственного использования в качестве удобрения нитрат калия является важным компонентом водорастворимых тукосмесей. В сравнении с наиболее распространенным калийным удобрением – хлоридом калия, нитрат калия не содержит хлора, что особенно важно для питания культур, чувствительных к избытку хлора. К таким культурам относятся картофель, помидоры, огурцы, табак, кофе, соя, ягодные растения, апельсины, авокадо, чай, манго и зелень – при избытке хлора у них замедляется рост листьев, наступает общее огрубение, твердеют стебли. Избыток хлора также негативно влияет на цветы.

Окислитель

Нитрат калия является эффективным окислителем, образующим лиловое пламя при горении из-за наличия калия. Калиевая селитра входит в состав черного пороха – единственного взрывного вещества известного до середины 19-го века. В данном качестве нитрат калия используется в производстве пиротехники, а также добавляется в сигареты для улучшения горения табака. В качестве окислителя нитрат калия также востребован в металлургии при переработке цветных металлов.

Стекольная промышленность

Калиевая селитра используется для производства электровакуумного стекла и в оптическом стекловарении для обесцвечивания и осветления технических хрустальных стекол и придания прочности изделиям из стекла.

Консервант для продуктов питания

Калиевая селитра была традиционным консервантом для посоленного мяса, но в последнее время она заменяется нитратом и нитритом натрия. Тем не менее, нитрат калия до сих пор используется в магазинах мясной кулинарии и в рассоле для производства солонины.

Фармакология

В последнее время возросло использование нитрата калия в некоторых зубных пастах для чувствительных зубов. Также калиевая селитра используется в зубных пастах для смягчения симптомов астмы и для лечения астмы.

Прочие области применения

1) Электролит в солевом мосте (лабораторное устройство для гальванического элемента);

2) Нитрат калия применяется в производстве керамических изделий как компонент керамической глазури. Производители предлагают для применения в керамике нитрат калия чистотой 96%-98%.

3) Активный компонент в системах пожаротушения конденсированным аэрозолем;

4) Компонент (обычно 98%) продуктов для химического удаления пней. Калиевая селитра ускоряет естественное разложение пня, питая азотом грибки, которые атакуют древесину пня;

5) Нитрат калия в сочетании с нитритом натрия используется в ваннах солевых расплавов при закалке сталей. Аналогичные ванны используются для получения стойкого черного/темно-синего покрытия огнестрельного оружия.

6) Калиевая селитра обладает высокой теплоемкостью, что обуславливает её применение в качестве теплоаккумулятора в системах генерации электроэнергии. С развитием солнечной энергетики нитрат калия и нитрит натрия все чаще применяются для хранения энергии, собираемой в различных системах солнечных коллекторов. Применение теплоаккумуляторов позволяет продлить время работы солнечной электростанции в период отсутствия солнечных лучей.

Куплю

19.04.2011 Белорусские рубли в Москве  Москва

18.04.2011 Индустриальные масла: И-8А, ИГНЕ-68, ИГНЕ-32, ИС-20, ИГС-68,И-5А, И-40А, И-50А, ИЛС-5, ИЛС-10, ИЛС-220(Мо), ИГП, ИТД  Москва

04.04.2011 Куплю Биг-Бэги, МКР на переработку.  Москва

Продам

19.04.2011 Продаем скипидар  Нижний Новгород

19.04.2011 Продаем растворители  Нижний Новгород

19.04.2011 Продаем бочки новые и б/у.  Нижний Новгород