способ получения гранулированного известково-аммиачного удобрения
Классы МПК: | C05G1/08 нитрата аммония с известняком или углекислым кальцием C05C1/02 гранулирование; зернение; стабилизация; окрашивание |
Автор(ы): | Казак Владимир Григорьевич (RU), Бризицкая Наталья Митрофановна (RU), Гришаев Игорь Григорьевич (RU), Долгов Виктор Васильевич (RU), Малявин Андрей Станиславович (RU), Бирюкова Валентина Алексеевна (RU) |
Патентообладатель(и): | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт по удобрениям и инсектофунгицидам им. Я.В. Самойлова" (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2005-03-31 публикация патента:
10.08.2006 |
Сущность изобретения: изобретение относится к производству гранулированного известково-аммиачного удобрения (известково-аммиачная селитра - ИАС), широко используемого в сельском хозяйстве. Способ осуществляют в барабанном грануляторе-сушилке путем распыления суспензии известково-аммиачной селитры с влажностью 15-25% воздухом, подаваемым под давлением, удаления влаги в токе топочных газов, с последующим охлаждением и классификацией продукта, при этом перед распылением в суспензию ИАС вводят неорганические полимеры в количестве, необходимом для увеличения вязкости последней в 2-5 раз. В качестве неорганических полимеров берут суспензии бентонитовых глин, либо аттапульгитовых глин, либо раствор жидкого стекла, либо аэросила, аморфного кремнезема. Технический результат состоит в снижении пылеобразования и увеличении выхода товарной фракции продукта. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.
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 (Nобщ=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%.
Класс C05G1/08 нитрата аммония с известняком или углекислым кальцием
Класс C05C1/02 гранулирование; зернение; стабилизация; окрашивание