Как компании зарабатывают деньги. Производство комплексных (азотно-фосфорно-калийных) удобрений

АО «Апатит». Фото ФосАгро
Предыдущие статьи:

1. Как компании зарабатывают деньги. Производство серной кислоты
2. Как компании зарабатывают деньги. Производство апатитового концентрата
3. Как компании зарабатывают деньги. Производство фосфорной кислоты
4. Как компании зарабатывают деньги. Производство аммиака
5. Как компании зарабатывают деньги. Производство хлорида калия
6. Как компании зарабатывают деньги. Производство азотной кислоты

Ранее мы рассмотрели производство двух компонентов, без которых невозможно производство комплексных удобрений ФосАгро: хлорида калия KCl и азотной кислоты HNO3. Эти два вещества вместе с аммиаком NH3, серной H2SO4 и фосфорной кислотами H3PO4, нужными для азотно-фосфорных удобрений, понадобятся для приготовления так называемых NPK и PKS удобрений. Данные продукты ФосАгро выпускает на заводах в Череповце и Волхове.
Для начала, нейтрализацией аммиака фосфорной кислотой получают фосфаты аммония NH4H2PO4 и (NH4)2HPO4 -- по сути это те же самые азотно-фосфорные удобрения, которые не отправляют на грануляцию, в данном случае они станут основой комплексного удобрения.
Другими важными полупродуктами будут сульфат аммония (NH4)2SO4 и сульфат калия K2SO4. Сульфат аммония получают аналогично фосфатам аммония — нейтрализацией аммиака, но уже серной кислотой, а не фосфорной. Для получения сульфата калия серной кислотой обрабатывают покупное сырьё — хлорид калия.
В некоторые свои удобрения ФосАгро добавляет микроэлементы — бор, цинк и пр. Для этого используются различные соли, являющиеся, например, отходами цветной металлургии. Теперь, должно быть всё готово, и можно начать получение комплексных удобрений.

Итак, берём сперва укропу фосфаты аммония, увеличиваем содержание азота в составе путем введения сульфата аммония, вводим в состав удобрения калий в виде сульфата калия и получаем Диаммофоску NPK(S). Сера, как вы понимаете, в составе появилась благодаря добавлению сульфатов аммония и калия. ФосАгро выпускает Диаммофоску двух марок — Диаммофоска NPK(S) 10:26:26(2) и NPK(S) 8:20:30(2). Буквы обозначают основные питательные элементы (азот N, фосфор P, калий K, сера S), а цифры — их массовую долю в продукте в процентах. Как видите, их сумма не равна 100%, остальное — присутствующие в молекулах фосфатов аммония водород и кислород, а также различные примеси (их не более 1,5%): влага и оксиды металлов (из апатитового сырья).
Если взять фосфорную и азотную кислоты и обработать ими хлорид и сульфат калия, то в вареве реакционной массы мы обнаружим смесь фосфатов, сульфатов и нитратов калия. Высушив эту пульпу получим Азофоску, у ФосАгро есть три марки — NPK(S) 15:15:15(10); NPK(S)+B 2:20:18(5)+0,2; NPK(S) 5:15:30(5). Здесь B — это бор, тот самый добавляемый в небольшом количестве микроэлемент.
Ещё один вариант — фосфатное сырье (апатитовый концентрат) обрабатывают азотной кислотой. В результате получают кальциевую селитру Ca(NO3)2 и монофосфат кальция Ca(H2PO4)2 с примесью дикальцийфосфата CaHPO4. Вводят аммиак и серную или фосфорную кислоту. При этом образуется фосфат или сульфат аммония. В результате его реакции с кальциевой селитрой образуется нитрат аммония и безводный сернистый кальций CaSO4 (гипс). Добавляют хлористый калий. Он частично реагирует с нитратом аммония и образует хлористый аммоний NH4Cl и нитрат аммония (калийную селитру KNO3). В итоге в смеси есть фосфаты кальция, гипс, хлорид аммония, нитрат калия. Пульпу высушивают, гранулируют и получают Нитрофоску, здесь у ФосАгро пять марок: NPK(S) 13:19:19(6); NPK 12:32:16; NPK(S)+B 14:18:18(6)+0,3; NPK(S)+B+Zn 13:17:17(6)+0,15+0,6; NPK(S)+Zn 10:15:15(10)+0,2. Здесь Zn — это цинк, ещё один микроэлемент.
Наконец, если фосфорной кислотой обработать хлорид и сульфат калия, то получим Монокалийфосфат KH2PO4 — безазотное удобрение PK(S) 0:20:20(5). Не следует путать его с монокальцийфосфатом Ca(H2PO4)2 — кормовой добавкой, это совсем другой продукт, как видно из химической формулы.
Получение всех этих продуктов проходит через одни и те же по сути стадии, они аналогичны производству азотно-фосфорных удобрений:

1. Нейтрализация кислот аммиаком или взаимодействие кислот с солями калия
2. Кристаллизация целевого продукта с помощью охлаждения под вакуумом или упаривания с образованием пульпы
3. Грануляция пульпы и её сушка
4. Складирование продукта с последующей фасовкой

Что-то новое, при этом не перегруженное техническими схемами и чертежами тут сказать трудно, поэтому просто прокомментирую фоточки с производства.

Фото ФосАгро
Пульт управления производством удобрений в Волховском филиале АО «Апатит». Аппаратчики за пультом управления — 6 или даже 7 разряд, в зависимости от сложности процесса. Аппаратчики синтеза, работающие руками в цеху (визуально контролируют приборы по месту, крутят арматуры и задвижки, жмут выключатели насосов, отбирают пробы, промывают оборудование, моют оборудование снаружи, отвечают за уборку цеха) как правило имеют 5 разряд.

Волховский филиал АО «Апатит». Фото ФосАгро
Дозировка сыпучего сырья в реакцию осуществляется вот такими шлюзами.

Волховский филиал АО «Апатит». Фото ФосАгро
При обработке хлорида калия и фосфатного сырья кислотами выделяются вредные для здоровья газы — фтороводород, хлороводород. Для их улавливания предназначены вот такие установки абсорбции, где газы поглощаются водой.

Фото ФосАгро
Барабанная сушилка на производстве комплексных удобрений в Волховском филиале АО «Апатит». Высушенные удобрения пневмотранспортом направляют в фасовочные бункера.

Фото ФосАгро
Фасовка готовых удобрений в Волховском филиале АО «Апатит» с помощью фасовочной машины. В отделениях фасовки обычно довольно пыльно, поэтому аппаратчица фасовки (обычно это 4 разряд) работает в респираторе.

Фото ФосАгро
Складирование готовой продукции в Волховском филиале АО «Апатит». Удобрения фасуются в биг-беги по 1 тонне. Биг-беги укладывают в три яруса с помощью электрокара. На биг-бегах указана марка, ныне отсутствующая в продуктовой линейке, представленной на официальном сайте ФосАгро.
Теперь о цифрах. Согласно отчёту 2020 суммарное производство комплексных удобрений NPKS у ФосАгро составило 2,8 млн. тонн. Производство монокалийфосфата (PKS) — 0,05 млн. т. Производство полупродукта сульфата аммония — 294 тыс. тонн. Большая его часть пошла на производство комплексных удобрений, но часть (32 тыс. тонн) была зафасована как товарный продукт. NPKS также производит Акрон, Уралхим и Еврохим. Монокалийфосфат — Буйский химический завод, ООО Агромастер. Сульфат аммония — Куйбышевазот, Кемеровский Азот, металлурги НЛМК и Евраз (здесь это отход коксохимического производства), Щекиноазот, Михайловский завод химических реактивов.
Основные зарубежные потребители российских комплексных удобрений — Бразилия, США и Индия.
По данным СПбМТСБ, за первое полугодие 2021 цены на комплексные удобрения выросли, но не так сильно, как на азотно-фосфорные, сейчас NPK удобрения торгуются в диапазоне 32000 — 40000 руб/т.