способ получения гранулированного известково-аммиачного удобрения

Формула изобретения

1. Способ получения гранулированного известково-аммиачного удобрения в барабанном грануляторе-сушилке, включающий распыление суспензии известково-аммиачной селитры (ИАС) с влажностью 15-25% воздухом, подаваемым под давлением, удаление влаги в токе топочных газов, последующее охлаждение и классификацию продукта, отличающийся тем, что перед распылением в суспензию ИАС вводят неорганические полимеры в количестве, необходимом для увеличения вязкости последней в 2-5 раза.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве неорганических полимеров берут, например, суспензии бентонитовых либо аттапульгитовых глин, либо растворы жидкого стекла, либо порошки аэросила и аморфного кремнезема.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к производству минеральных удобрений, а конкретно к производству гранулированного известково-аммиачного удобрения (известково-аммиачная селитра - ИАС), широко используемого в сельском хозяйстве.

Достаточно широко известны способы получения гранулированного ИАС с использованием БГС (барабанный гранулятор-сушилка), в которых суспензию ИАС распыляют на завесу сухого готового продукта (ретура), создаваемую смешением ретура, полученного внутри барабанного гранулятора сушилки (внутреннего ретура), и ретура, возвращенного в гранулятор после стадии классификации (внешнего ретура), удаление влаги при повышенной температуре в токе топочных газов, последующие охлаждение и классификация продукта.

По одному из известных способов на распыление подают суспензию с влажностью 27,6% и выше. Соотношение внешнего и внутреннего ретура составляет 1:(2,5-3), а температура топочных газов на стадии гранулирования не превышает 170-180°С. В результате получают гранулированный продукт с размером гранул 1-4 мм, в котором фракция 2-4 мм не превышает 40-45%. Прочность гранул 32-35 кг/см² (3,2-3,5 МПа). Недостатками способа являются получение готового продукта с широким диапазоном размера частиц (1-4 мм), а также недостаточно высокая прочность гранул (Косяков Н.Е., Сергиенко И.Д. «Получение гранулированной известково-аммиачной селитры из конверсионных растворов в производстве NPK-удобрений». Химическая промышленность, М., 1992 г., №9, с.14-16).

Известен также способ получения гранулированного известково-аммиачного удобрения, включающий распыление влажной суспензии воздухом, подаваемым под давлением с образованием факела распыла, направляемым на завесу сухого продукта (ретура), создаваемого смешением внешнего и внутреннего ретура при их соотношении 1:(4-5) соответственно, удаление влаги в токе топочных газов при температуре 210-270°С, последующее охлаждение и классификацию продукта. По этому способу на распыление воздухом подают суспензию с влажностью 22-27%, давление воздуха составляет 3-3,5 ати, а длина факела распыла не изменяется в ходе проведения процесса и составляет 80-90 см.

Недостатками способа являются достаточно большое образование очень мелкой фракции (пыли) и, соответственно, высокий пылеунос, составляющий 2-3%. Кроме того, продукт содержит гранулы размером 2-4 мм в количестве 65-72% (Заявка РФ №97115240/25 от 17.09.97, опубликована 1999 г., БИ №19).

Наиболее близким к описываемому по технической сущности и достигаемому результату является разработанный ранее заявителем способ получения гранулированного известково-аммиачного удобрения, включающий распыление суспензии воздухом, подаваемым под давлением с образованием факела распыла, направляемого на завесу сухого продукта (ретура), создаваемого смешением внешнего и внутреннего ретура при их соотношении 1:(4-5) соответственно, удаление влаги в токе топочных газов при температуре 210-270°С, последующее охлаждение и классификацию продукта. Воздух на распыление подают под давлением 1,5-2,5 ати, а длину свободного факела распыливаемой суспензии варьируют в пределе 35-75 см. Целесообразно на распыление подавать суспензию с влажностью 15-25%.

Известный способ позволяет значительно снизить пылеунос и увеличить долю в продукте гранул 2-4 мм (Патент РФ №2209194, кл. С 05 С 1/02, 2003 г.).

Однако, при многотоннажном производстве ИАС достигаемые уровни пылеуноса (около 2%) будут означать значительные потери готового продукта, кроме того равномерность гранул также не оптимальная. Следует отметить, что при распылении суспензии ИАС на завесу, в процессе дальнейшего роста гранул, в известном способе наблюдается сегрегация частиц карбоната кальция (мела), иными словами, это является следствием прочного пространственного каркаса ее структуры, суспензии, что приводит к обогащению пыли, поступающей в отходящие из БГС газы, высокодисперсными частицами карбоната кальция. Соответственно возрастает нагрузка на пылеочистную аппаратуру, ухудшаются экологические показатели процесса.

Также унос СаСО₃ (преимущественно) с отходящими газами отрицательно сказывается на качестве конечного продукта ИАС, поскольку нарушается заданное соотношение NH ₄NO₃:СаСО₃ и снижается выход товарной фракции.

Задачей предлагаемого способа является дальнейшее снижение пылеобразования и увеличение выхода товарной фракции с высокой равномерностью гранул.

Задача решена в способе получения гранулированного известково-аммиачного удобрения с использованием аппарата БГС, включающем распыление суспензии известково-аммиачной селитры (ИАС) с влажностью 15-25% воздухом, подаваемым под давлением, удаление влаги в токе топочных газов, последующее охлаждение и классификацию продукта. По этому способу перед распылением в суспензию ИАС вводят неорганические полимеры в количестве, необходимом для увеличения вязкости последней в 2-5 раза. В качестве неорганических полимеров берут, например, суспензии бентонитовых, либо аттапульгитовых глин, либо растворы жидкого стекла, либо порошки аэросила и аморфного кремнезема.

Сущность способа заключается в следующем. Гранулометрический состав и прочность продукта, а также ретурность процесса зависят от влажности и вязкости исходной суспензии. При этом влажность и вязкость действуют как бы в противоположных направлениях: с одной стороны, с увеличением влажности и, соответственно, уменьшением вязкости текучесть суспензии возрастает, улучшается ее распределение по поверхности гранул и, следовательно, гранулометрический состав продукта становится более равномерным, а пылеобразование уменьшается. Однако, при изменении низких значений вязкости наблюдается расслаивание компонентов суспензии, что приводит к неравномерности химического состава продукта и уносу в газовую фазу нерастворимой твердой фазы - мела.

Таким образом, улучшить процесс гранулирования, т.е. получать стабильные по химическому и физико-механическому составу прочные гранулы, с образованием минимального количества мелких частиц (пылевидной фракции) при условии стандартно работающих аппаратов БГС (соотношение внешнего и внутреннего ретура равно 1:(4-5), температуре топочных газов 210-270°С, давлении распыляющего воздуха 1,5-2,5 ати) можно, только изменяя влажность и вязкость суспензии. Однако влажность суспензии 15-25% обусловлена условиями получения ее, поэтому необходимо при той же влажности увеличивать вязкость суспензии. С этой целью перед распылением предлагается вводить в нее так называемые неорганические полимеры, которые способствуют образованию в суспензии пространственной структуры, удерживающей в суспензированном состоянии частицы карбоната кальция, повышающей, тем самым, прочность контактов СаСО₃ и раствора NH₄NO₃ внутри системы, т.е. обеспечивают ее гомогенизацию в процессе гранулообразования. Очень важно, чтобы в процессе гранулирования частицы покрывались равномерной пленкой определенной толщины, чему способствует повышение вязкости этой суспензии до оптимальных значений. Так как, в качестве неорганических полимеров могут быть использованы различные вещества, а также вязкость исходной суспензии в зависимости от условий получения также колеблется в определенных пределах, то, соответственно количество вводимых добавок в каждом конкретном случае рассчитывается отдельно, но при этом оно должно давать увеличение вязкости суспензии в 2-5 раза. Более низкие значения вязкости суспензий ИАС не позволят снизить пылеунос мела и, следовательно, стабилизировать химический и гранулометрический состав получаемого продукта. При увеличении вязкости суспензии свыше, чем в 5 раз ухудшится их подвижность (текучесть) и, соответственно, условия распределения по поверхности гранул завесы в аппарате БГС, что также будет отрицательно влиять на содержание товарной фракции в грануляторе.

Пример 1.

Нейтрализованная суспензия ИАС в количестве 13,83 т/ч, приготовленная на основе конверсионной суспензии карбонатного шлама (мела) и плава аммиачной селитры, содержит 51,2% NH₄NO ₃; 23,6% СаСО₃; 3,6% CaHPO₄; 0,42% MgO в виде Mg(NO₃)₂; 20,6% H₂ O, примеси - остальное, имеет вязкость 3,5 мПа·с при t=58°C. С целью повышения вязкости пульпы до 13,6 мПа·с в нее вводится добавка бентонитовой суспензии, 12%-ной, с температурой 50°С в количесве 0,67 т/ч. Стабилизированная бентонитовой глиной суспензия ИАС в количестве 14,5 т/ч с результирующей влажностью 25,0% при температуре 57,5°С поступает на грануляцию и сушку в аппарат БГС. Полученный гранулят с влажностью 0,8-1% охлаждают и классифицируют. В результате получают готовый продукт ИАС (N_общ=22%) с содержанием гранул 2-5 мм в количестве 82% мас. и прочностью 42 кг/см² (4,2 МПа). Пылеунос составляет 1,52%.

Результаты остальных опытов представлены в таблице 1.

Таблица 1.
№ п/п	Состав суспензии ИАС, %	Влажность суспензии ИАС, %	Добавка	Вязкость, мПа·с		Пылеунос, %	Выход товарной фракции, %	Примечания
				Исх. суспензия	Суспензия стаб.
1.	51,2% NH4NO3 23.6% СаСО3 (22% N)	20,6	Бентонит	3,5	13,6	1,26	82	Бентонит вводится в виде 12% суспензии
2.	61,67% NH4NO 3 18,03% СаСО3 (26% N)	17,8	Аттапульгит	4,3	14,5	1,14	85	Аттапульгит подается в виде 16% суспензии
3.	52,15% NH 4NO3 20,10% СаСО3 (24% N)	24,7	Аэросил	2,9	13,8	1,33	84	Порошок
4.	60,77% NH 4NO3 17,77% СаСО3 (26% N)	19,0	Жидкое стекло	3,8	15,2	1,08	81	40% раствор
5.	58,11% NH4NO3 22,40% СаСО3 (24% N)	16,1	Аморфный кремнезем	4,5	16,4	1,25	82	Порошок
6.	54,62% NH4NO 3 25,18% СаСО3 (22% N)	15,3	Бентонит	4,0	16,8	1,17	83	12% суспензия

Как видно из таблицы, пылеунос сокращается на 0,3-0,6% при увеличении выхода товарной фракции 4-7%.