Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Анализ научно-технической и патентной литературы по проблеме получения гранулированных комплексных NPK удобрений методом окатывания
1.1 Современное состояние производства комплексных NPK-удобрений 12
1.2 Методы гранулирования порошковых смесей 13
1.3 Способьі получения яомплексных NPK-удобрений 20
1.4Добавки, улучшающие физико-механические свойства, полученных гранул
1.5Обоснование цели и задач исследования 32
ГЛАВА 2. Характеристики изучаемых реагентов. Методики проведения эксперимента
2.1 Характеристики используемого сырья 35
2.2 Методики проведения эксперимента 40
2.2.1 Методика эксперимента по исследованию процесса гранулирования
2.2.2 Методика определения гранулометрического состава 42
2.2.3 Методика определения статической прочности гранул 43
2.2.4 Методика определения гигроскопических свойств гранул 44
2.2.5 Методика проведения фотомикроскопического анализа 45
2.2.6 Методика проведения процесса сушки 46
2.2.7 Методика определения угла естественного откоса 47
2.2.8 Методика определения скорости растворения гранул 48
2.2.9 Методика рентгенофазового анализа 48
2.2.10 Методика проведения термического анализа 49
2.2.11 Методика сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) 51
2.2.12Экспресс-метод оценки величины смачиваемости порошка по высоте подъема связующего в слое образца
2.2.13 Экспресс-метод оценки смачиваемости порошка и эффективности связующего к агломерации капельным методом
2.2.15. Статистическая обработка результатов исследований 53
ГЛАВА 3. Исследование процесса смачивания и способности к агломерации компонентов смеси NPK-yдoбрения растворами различных связующих
3.1 Исследование процесса смачивания порошковых компонентов NPK- удобрения
3.1.1 Исследование влияния температуры процесса гранулирования 63
3.1.2 Исследование влияния продолжительности гранулирования 65
3.1.3 Исследование влияния величины ретура на процесс , гранулирования
3.2 Термический анализ получения комплексных NPK-удобрений 67
3.3 Термодинамический анализ получения комплексных NPK-удобрений 68
3.3 Исследование процесса сушки комплексных удобрений 72
3.8. Оптический анализ комплексных удобрений 75
ГЛАВА 4. Исследование процессов гранулирования комплексных NPK-yдoбpeний с использование технических продуктов и отходов
4.1 Исследование процесса гранулирования комплексных NPK- удобрений с использование отхода магниевой промышленности
4.2 Исследование процесса гранулирования комплексных NPK- удобрений с использование технического сульфата аммония
ГЛАВА 5. Изучение характеристик и разработка технологии гранулирования NPK- удобрений
5.1 Изучение характеристик исходных компонентов смеси и гранулированных NPK- удобрений
5.20писание технологического процесса и схемы получение гранулированных комплексных удобрений методом окатывания
5.3Расчет материального баланса производства комплексного удобрения 96 на основе сульфата аммония 5 Укрупненная технико-экономическая оценка капвложений на 100
строительство модуля производства
Выводы 115
Библиография
- Способьі получения яомплексных NPK-удобрений
- Методика эксперимента по исследованию процесса гранулирования
- Исследование влияния величины ретура на процесс , гранулирования
- Исследование процесса гранулирования комплексных NPK- удобрений с использование технического сульфата аммония
Введение к работе
Актуальность проблемы. Гранулированные комплексные NPK- удобрения, содержащие азот, фосфор и калий, пользуются наибольшим спросом у потребителей, поскольку обладают высоким содержанием питательных компонентов и хорошими физико-химическими и механическими свойствами.
Развитие технологии гранулированных NPK - удобрений является актуальной проблемой химической промышленности РФ. Процесс получения удобрений методом окатывания состоит из стадий агломерационного формования гранул при окатывании, сушки гранул с термическими превращениями, образованием центров кристаллизации, ростом кристаллов внутри и на поверхности гранул, способствующих упрочнению структуры гранул. При использовании в производстве гранулированных комплексных NPK - удобрений сырья, содержащего флотореагенты, процесс сопровождается снижением смачиваемости, блокированием агломерации частиц, ухудшением товарных свойств гранул и снижением их прочности. В связи с этим, в технологии гранулирования методом окатывания существует проблема подбора эффективного связующего, которое можно было бы использовать для различных видов исходного сырья (включающего некондиционное сырье и отходы) с целью получения гранул высокой прочности и с высокими товарными свойствами. Недостаточное знание закономерностей протекания агломерационного формирования гранул и основных процессов гранулирования методом окатывания приводит к увеличению затрат на поиск оптимальных режимов технологии. Решение указанных проблем актуально для предприятий, имеющих высокопроизводительные установки и выпускающих NPK -удобрения в гранулированной форме методом окатывания.
Цель работы. Целью работы являлось изучение закономерностей протекания основных стадий гранулирования и разработка технологии получения комплексных NPK-удобрений методом окатывания на основе сульфата аммония и хлорида калия, содержащего примеси флотореагентов, обеспечивающей получение гранул с высокими товарными свойствами.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
Разработать экспресс-метод оценки смачиваемости и изучить смачиваемость порошка КС1 - компонента сырья NPK-удобрений, содержащего примеси флотореагентов, растворами связующих различного типа.
Исследовать закономерности протекания основных стадий процесса гранулирования NPK - удобрений из компонентов сырья, содержащих примеси флотореагентов: агломерационного формования окатыванием и сушки гранул.
Определить оптимальные параметры процессов агломерационного формования (температура, продолжительность процесса, вид и расход связующего, упрочняющая добавка, величина ретура) и режима сушки гранул при использовании в качестве исходных веществ аммофоса, сульфата
аммония и хлорида калия, а также отхода магниевой промышленности -отработанного магниевого электролита (ОМЭ).
Изучить механизм упрочнения гранул NPK- удобрения в присутствии связующего и характеристики гранулированных NPK - удобрений (прочность, гигроскопичность, угол естественного откоса, скорость растворения в воде).
Разработать технологический модуль производства комплексных NPK-удобрений на основе сульфата аммония и хлорида калия, содержащего примеси флотореагентов, методом окатывания.
Научная новизна. Изучена смачиваемость порошка КС1, содержащего флотореагенты и входящего в состав сырья NPK - удобрений, растворами связующих различного типа: вода, водные растворы сульфата аммония, три-полифосфата натрия, силиката натрия. Доказано, что отрицательное действие гидрофобных примесей флотореагентов (солянокислых аминов), блокирующих агломерацию, можно устранить за счет использования связующего -раствора силиката натрия, имеющего щелочную среду и вызывающего химическое модифицирование аминов (превращая кислотную активную форму в неактивную основную).
Установлена способность к агломерации компонентов сырья NPK -удобрений в присутствии этих связующих. Исследуемые водные растворы связующих можно расположить в убывающий ряд эффективности к агломерации: Na2SiC>3- NasPCV (NH^SC^ - вода. Выявлено, что в присутствии связующего силиката натрия на поверхности частиц образуются игольчатые микрокристаллы, которые увеличивают сцепление агломерируемых частиц исходной смеси, способствуя росту кристаллических мостиков, упрочняющих формируемые гранулы.
Изучено термическое поведение гранул NPK - удобрений. Установлено, что упрочнение гранул NPK-удобрений происходит при температурах 100-120 С после удаления физически связанной воды, формирования кристаллических упрочняющих структур, центров кристаллизации в процессе дегидратации. Показано, что с повышением температуры термической обработки более 120 С происходит увеличение количества каверн и трещин внутри гранул и значительное снижение их прочности, а выше 150 С наблюдается выделение аммиака в результате термического разложения аммофоса.
Практическая ценность. Разработан экспресс-метод оценки смачиваемости порошковых компонентов исходной смеси NPK-удобрений, который может быть использован в технологии получения удобрений для выбора эффективных связующих.
Установлены оптимальные параметры процесса гранулирования методом окатывания для 11 составов NPK-удобрений с использованием технических продуктов и отходов (аммофос, ОМЭ, флотационного хлорида калия, сульфата аммония двух марок), обеспечивающие получение гранулята с высокими физико-механическими характеристиками. На разработанную технологию подана заявка на изобретение. Внедрение технологии позволит использовать
эффективное связующее для гранулирования удобрений различного состава, будет способствовать решению проблемы переработки некондиционных продуктов и отходов калийных и магниевых предприятий в комплексные удобрения.
Доказано, что присутствие примеси нерастворимого в воде остатка в составе флотационного хлорида калия приводит к упрочнению гранул NPK-удобрений, за счет увеличения числа центров кристаллизации, а добавки труднорастворимого соединения магния существенно снижают скорость растворения гранул за счет образования структуры, устойчивой к действию воды, что имеет практическое значение для пролонгирования агрохимической активности внесенных в почву гранул.
Результаты проведенных теоретических и экспериментальных исследований положены в основу разработанных исходных данных для проектирования установки по производству комплексных NPK - удобрений на основе сульфата аммония методом окатывания мощностью 60 тыс.т/год для ЗАО «Агросоль». Приведен расчет ожидаемого экономического потенциала, который составляет 62,57 млн. руб. при мощности производства NPK - удобрений 60 тыс. тонн.
На защиту выносятся следующие положения;
Экспресс-метод оценки смачиваемости порошков компонентов растворами связующих различного типа и результаты исследований смачиваемости и способности к агломерации порошковых компонентов исходной смеси NPK - удобрений в присутствии этих связующих.
Закономерности протекания основных стадий процесса гранулирования NPK - удобрений методом окатывания при использовании различных видов сырья: в виде зависимостей изменения выхода и прочности гранул товарной фракции от параметров процесса гранулирования (температуры, продолжительности процесса, вида и расхода связующего, упрочняющей добавки, величины ретура) при агломерационном формовании и в виде зависимостей влияния температуры процесса сушки на степень обезвоживания, выделение аммиака, изменение прочности и внутренних макродефектов гранул.
Характеристики NPK-удобрений (статическая прочность, гигроскопичность, угол естественного откоса, скорость растворения гранул в воде), полученных с использованием сырья различного состава.
Технологические решения по разработке новой технологии получения гранулированных комплексных NPK-удобрений переменного состава на основе сульфата аммония и хлорида калия, содержащего примеси флотореаген-тов, методом окатывания, обеспечивающей получение гранул высокой прочности из различных видов сырья.
Апробация работы. Работа была представлена на конкурсе на лучший научный доклад студентов и аспирантов по естественным, техническим и гуманитарным наукам ПНИПУ в 2008 году, а также на Всероссийском конкурсе научно-исследовательских работ студентов, аспирантов и молодых ученых «Эврика - 2011».
Содержание и основные результаты работы докладывались на XIII Региональной научно-практической конференции студентов и молодых ученых «Химия, экология, биотехнология - 2011» (г. Пермь, 2011) и на VIII Всероссийской конференции студентов и молодых ученых с международным участием «Международная наука в развитии регионов» (г. Березники, 2011).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 научных статей, в т.ч. 2 статьи в рецензируемых журналах, входящих в перечень ВАК, 1 тезисы доклада.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 5-ти глав, заключения, выводов, списка литературы (80 наименований). Работа изложена на 127 страницах машинописного текста, содержит 22 рисунка и 29 таблиц.
Способьі получения яомплексных NPK-удобрений
Для поддержания физико-механических свойств на высоком уровне в последнее время разработан широкий спектр добавок, которые улучшают физико-механические свойства гранул. В связи с этим был проведен анализ патентной литературы. Ведущими странами в области разработки реагентов направленных на улучшение физико-механических свойств гранулята являются Россия, Канада, США, Китай, страны Европы, среди которых Россия занимает лидирующую позицию. Анализ данных патентной литературы позволил выделить три группы добавок, улучшающих физико-механические свойства готового продукта: связующие добавки;
В качестве связующей добавки применяют различные жидкости (органические и неорганические), способствующие сцеплению частиц. Чаще всего - это дешевые доступные вещества, используемые в технологии получения данного продукта (вода, раствор продукта, плав одного из компонентов и т. п.). Эти добавки направлены на связывание примесных компонентов. Органические вяжущие - гидрофобны и их превращают в рабочее состояние размягчением или расплавлением при нагревании или растворении. В данной работе рассматривались неорганические вяжущие. Неорганическими вяжущими называются материалы, способные при смешении с водой образовывать пластично-вяжушую массу, которая постепенно затвердевает, превращаясь в прочную массу [23].
В качестве вяжущих используют: гипсовые, магнезиальные и силикатные вещества. Из перечисленных вяжущих наиболее простым, доступным, дешевым является жидкое стекло. Химический состав жидкого стекла выражается формулой R2OnSi02, где В- Na или К [24]. Для связующих характерны следующие признаки: гидрофильность; способность образовывать с водой тестообразную легко формующуюся массу; способность переходить из тестообразного состояния в твердое без искусственных воздействий извне.
Механизм действия связующих добавок можно представить следующим образом [6]: капля воды, попавшая в слой материала, под воздействием капиллярных сил сразу же начинает распространяться во все стороны, заполняя поры между отдельными частицами. Предельный размер образующихся комочков прямо пропорционален величине капли и обратно пропорционален пористости слоя материала. Вода перестает распространяться в сыпучем материале, как только комочек достигнет максимальной капиллярной влагоемкости. Это время измеряется несколькими секундами.
Изменение характера влагопоглощения с течением времени объясняется, тем, что вначале влага поглощается поверхностным слоем гранул под воздействием капиллярных сил. По мере насыщения этого слоя влага продвигается внутрь гранулы, где имеются не только открытые, но и закрытые поры, заполненные воздухом. Дальнейшее поглощение влаги резко замедляется и лимитируется растворением воздуха в жидкой фазе. Чем выше влагосодержание порошка, тем быстрее насыщается поверхностный слой гранул и тем быстрее наступает переход от одного характера: влагопоглощения к другому. При увлажнении одновременно происходит и уплотнение порошка под действием капиллярных сил. Чем мельче частицы и больше поверхностное натяжение жидкости, тем плотнее агломерат.
Уплотнение частиц методом окатывания достигается, в основном, при ударе о неподвижный слой материала или о стенку гранулятора. Комочки в результате многократных ссыпаний и ударов уплотняются, отдельные частички, перемещаясь, укладываются более плотно. При этом избыточная влага выдавливается на поверхность комочка, в результате чего становится возможным дальнейшее присоединение к такому комку сухих частичек. По мере приближения частичек друг к другу толщина пленок связанной воды становится все меньше, прочность сцепления увеличивается. Сближение частичек вследствие уменьшения толщины адсорбированных пленок возможно только в том случае, когда избыток воды поглощается, например в результате присоединения новых частичек к поверхности или поступления влаги во внутрь гранулы. При работе гранулятора внутри комка создастся определенная минимальная толщина водных пленок, соответствующая величине динамических нагрузок. Как только эта толщина достигается, дальнейшее выделение воды на поверхность комка прекращается, гранула перестает расти, ее прочность становится максимальной для данного режима. Присутствие в шихте сухих плотных частиц ретура приводит к тому, что влага не только выдавливается на поверхность, но и всасывается во внутрь. При одинаковых интенсивностях этих процессов гранулы не растут, а при - преобладании всасывания над другими процессами может происходить измельчение гранул, поскольку ослабляются связи между частицами. Для дальнейшего увеличения размера гранул накатыванием следует вводить извне на их поверхность дополнительное количество жидкости. При значительном содержании ретура в шихте и одноразовом увлажнении на его поверхности создается временный избыток жидкой фазы, в результате чего происходит рост гранул, хотя данного количества жидкости явно недостаточно для устойчивого ведения процесса гранулирования. В дальнейшем частицы ретура продолжают поглощать жидкость; по истечении определенного времени на поверхности частиц ретура жидкости уже не хватает, и агломераты разрушаются. Одноразовое введение требуемого количества жидкости приводит к чрезмерному увеличению влажности шихты и образованию крупных агломератов. Следовательно, для получения гранул требуемого размера шихту надо увлажнять постепенно с учетом кинетики влагопоглощения. Как правило, время насыщения гранул влагой значительно превышает время, необходимое для окатывания гранул при выбранных динамических нагрузках. Для поддержания на поверхности гранул оптимальной влажности следует увлажнять шихту весь период окатывания. добавки, усиливающие агломерацию;
Методика эксперимента по исследованию процесса гранулирования
Исследуемый образец в условиях высокого вакуума сканируется сфокусированным электронным пучком средних энергий.
Сигналами для получения изображения в СЭМ служат вторичные, отраженные и поглощённые электроны.
Первичные электроны, падающие на образец, взаимодействуют с электронами внешних оболочек атомов мишени, передавая им часть своей энергии. Происходит ионизация атомов образца, а высвобождающиеся в этом случае электроны могут покинуть образец и быть выявлены в виде вторичных электронов. Они характеризуются малой энергией (до 50 эВ) и поэтому выходят из участков образца очень близких к поверхности. Глубина слоя, дающего вторичные электроны, составляет 1...10 нм. В пределах этого слоя рассеивание электронов пренебрежимо мало, и поэтому при получении изображений во вторичных электронах разрешающая способность определяется прежде всего диаметром первичного электронного зонда. Вторичные электроны обеспечивают максимальную, в сравнении с другими сигналами, разрешающую способность порядка 5... 10 нм. Поэтому они являются в СЭМ главным источником информации для получения изображения поверхности объекта.
Пространственное разрешение сканирующего электронного микроскопа зависит от поперечного размера электронного пучка, который в свою очередь зависит от электронно-оптической системы, фокусирующей пучок. Разрещение также ограничено размером области взаимодействия электронного зонда с образцом, т.е. от материала мишени. Размер электронного зонда и размер области взаимодействия зонда с образцом намного больше расстояния между атомами мишени, таким образом, разрешение сканирующего электронного микроскопа не настолько велико, чтобы отображать атомарные масштабы, как это возможно, например, в просвечивающем электронном микроскопе. Однако, сканирующий электронный микроскоп имеет свои преимущества, включая способность визуализировать сравнительно большую область образца, способность исследовать массивные мишени (а не только тонкие пленки), а также разнообразие аналитических методов, позволяющих измерять фундаментальные характеристики материала мишени.
Экспресс-метод оценки величины смачиваемости порошка по высоте подъема связующего в слое образца Методика проведения эксперимента заключалась в следующем: К Трубка Соль ї Связу образец соли набирается, через скошенный конец в стеклянную трубку с внутренним диаметром 0=5 мм. После заполнения трубки солью на высоту более 150 мм, соль уплотняется в трубке. Сначала путем постукивания деревянным предметом по стеклянной трубке, начиная от ее нижнего конца, а затем, через скошенный конец, стеклянной палочкой, с тем, чтобы достаточно спрессованная соль не высыпалась через нижний конец. k4 i\ - Рисунок 2.8 - Установка для оценки смачиваемости порошка по высоте подъема связующего в слое образца
Подготовленный таким образом образец помещается в чашку Петри так, чтобы раствор связующего могло свободно поступать в трубку. После этого в емкость заливается связующее, так чтобы уровень связующего был выше на 3 мм торца трубки. Через 10 мин фиксиркуется высота столба жидкости связующего в слое порошка [65].
Оценку смачиваемости порошка раствором связующего проводили путем анализа формы капель связующего и длительности впитывания капель уплотненной поверхностью порошка. Методика оценки заключалась в следующем: 20 г хлорида калия уплотняли в чашке Петри невысоким плоским цилиндром, диаметром 8,5 см, до получения однородного слоя. Затем из шприца на поверхность уплотненного хлорида калия капали раствор связующего.
Оценку эффективности связующего к агломерации капельным методом проводили путем анализа числа частиц в сформированных агломератах. Методика оценки эффективности связующего к агломерации заключалась в следующем: 20 г хлорида калия уплотняли в чашке Петри невысоким плоским цилиндром, диаметром 8,5 см, до получения однородного слоя. Определяли массу одной капли раствора связующего (взвешивая каждую каплю на аналитических весах) и капали его из шприца на уплотненную поверхность хлорида калия. Полученные агломераты высушивали при комнатной температуре, отделяли от хлорида калия, далее определяли количество частиц в одном агломерате. По этим данным оценивали также показатель эффективности связующего к агломерации частиц (отношение количества части в одном агломерате к массе связующего), используя приведенные ниже формулы.
Исследование влияния величины ретура на процесс , гранулирования
В первом периоде сушки движущая сила процесса определяется разностью давления пара над высушиваемым материалом и парциальным давлением водяных паров в теплоносителе. Во втором периоде сушки определяюшую роль играют скорости процессов диффузии и теплодиффузии.
Длительность процесса сушки определяется следующими основными факторами [75]: структурой материала и формой связи влаги с ним; размерами частиц высушиваемого материала; величиной начальной и конечной влажности материала, а также его температурой; параметрами теплоносителя (температура, влагосодержание, скорость).
Чем выше начальная температура и скорость теплоносителя и меньше его влагосодержание, тем интенсивнее протекает процесс сушки. Увеличение температуры высушиваемого материала также интенсифицирует процесс сушки, поскольку при этом облегчается продвижение жидкости к поверхности материала за счет уменьшения ее вязкости и увеличения коэффициента диффузии. Предельная температура теплоносителя определяется термостабильностью высушиваемого продукта и его исходной влажностью. Подавляющее большинство комплексных удобрений относится к группе термолабильных продуктов, поэтому температура материала в процессе сушки как правило не должна превышать 65-100С.
Совмещение процессов гранулирования и сушки в одном аппарате широко используют в промышленности. Оно позволяет упростить технологическую схему, снизить потери готового продукта, уменьшить энергетические и материальные затраты [76]. Лабораторные исследования скорости процесса сушки гранул удобрения проводили в динамических условиях с продувкой воздухом в трубчатой печи при температурах 90С и 150С (рисунок 3.8-3.9). Анализ экспериментальных данных процесса сушки в динамическом режиме показал, что кривые скорости носят экстремальный характер, проходя через максимум при продолжительности процесса 10 мин. При одинаковой продолжительности сушки (10 мин), скорость процесса при температуре 90С составляет 0,0067%/мин, а при 150С - 0,0094 %/мин.
Прочность гранул (при продолжительности сушки 10 мин) при температурах 90С и 150С составила соответственно 0,1 кгс/гранула и 0,8 кгс/гранула. При увеличении продолжительности процесса до 20 мин прочность гранул увеличивается и составляет, соответственно, 0,5 и 1,0 кгс/гранула при 90С и 150С. Из приведенных результатов исследований следует, что процесс сушки целесообразно проводить при температуре не выше 150оС и продолжительности не менее 20 мин, обеспечивающей низкую остаточную влажность.
Длительность, мин Рисунок 3.8 - Изменение скорости процесса сушки гранулята товарной фракции О 10 20 30 40 50 60 Продолжительность, мин Рисунок 3.9 - Влияние продолжительности сушки на степень обезвоживания гранулята товарной фракции Процесс сушки при температурах выше 150С сопровождается нежелательным выделением аммиака в газовую фазу. Установлено, что содержание в газе аммиака (%), выделяющегося при сушке гранул удобрения при температуре 150С, прямо пропорционально длительности процесса (1) и описывается эмпирическим уравнением следующего вида: у =-0,3269 + 0,0872 1 (R2=0,9849) Аммиак относится к токсичным выбросам, поэтому при синтезе технологической схемы необходимо предусмотреть стадию его улавливания.
С использованием фотомикроскопического метода анализа изучена форма и макроструктура гранул, включая разрезы гранул, полученных со связующим силикатом натрия и высушенных при различных температурах (от 90С до 180С), (см. рисунки 3.10 а-г). 1. 3.00kV35.1mmx20SE
Установлено, что при увеличении температуры процесса сушки гранул (от 90 до 180 С) число макродефектов (каверн и трещин) и их размеры в кристаллической структуре гранулы возрастают. Увеличение количества макродефектов внутри гранулы отрицательно сказывается на прочности полученных гранул при достижении температуры выше 120С. Максимальная прочность гранул (1,0 кгс/гранула) получена при сушке с температурой 120С, обеспечивающей цементацию гранулы при сравнительно небольшом количестве дефектов. Фотомикроскопический анализ формы и состояния поверхности гранул, полученных со связующим силикатом натрия при различных режимах гранулирования, позволил установить условия образования шероховатых и гладких форм (от осколочных до сферических). При содержании связующего 10%-ого водного раствора силиката натрия 8% к массе исходной навески образуются осколочные формы гранул неправильной формы, т.к. данного количества связующего не хватает для агломерации исходных частиц. Шероховатые несферические гранулы образуются при использовании 10%-ого водного раствора силиката натрия при содержании 10% к массе исходной навески. Так же данный вид гранул образуется при малой продолжительности процесса гранулирования ( 180 с), при температуре процесса 90С. Несферические гладкие гранулы образуются в результате введения в исходную смесь 10%-ого водного раствора силиката натрия с содержанием 15% к массе исходной навески, при малой продолжительности процесса гранулирования ( 180 с), при температуре процесса 90С. Сферические гладкие гранулы образуются в результате введения в исходную смесь 10%-ого водного раствора силиката натрия с содержанием 15% к массе исходной навески, при
Исследование процесса гранулирования комплексных NPK- удобрений с использование технического сульфата аммония
После охлаждения в барабанном охладителе (15) гранулы удобрения направляются на вибросита (16), для рассева гранул по фракциям. Вибросита имеют два размера: нижнее сито 1,0 мм (через которое отсеивается мелкая некондиционная фракция -1,0 мм), и верхнее сито 5,0 мм, на котором остается крупная некондиционная фракция +5,0 мм. Товарная фракция +1,0-5,0 мм поступает с сит (16) на складирование.
Мелкая некондиционная фракция -1.0 мм в виде ретура возвращается в бункер (8) и далее из него поступает в смеситель (10) для обработки связующим.
Крупная некондиционная фракция +5.0 мм с верхнего вибросита (16) поступает на дробление в валковую дробилку (17). Из дробилки (17) гранулы возвращаются на сита (16) для отсева кондиционных фракций удобрения. Очистка отходящего газа В процессе сушки гранулята в барабанном грануляторе (12) выделяется пыль и газообразный аммиак NH3(r), который относится к токсичным выбросам. Улавливание пыли осуществляется в циклоне (18) и фильтре для улавливания пыли (19). Поглощение аммиака осуществляется в абсорбере (20), для орошения которого используют 30%-ый раствор серной кислоты. Для снижения расхода кислоты раствор серной кислоты из абсорбера (20) собирается в баке (22) и вновь насосом (24) подается на абсорбцию для улавливания аммиака. Для пополнения в абсорбер (20) подается часть свежей серной кислоты, которую готовят в емкости (26).
Образующийся при улавливании аммиака раствор сульфата аммония подают в смеситель (10) в качестве связующего. Отделение капель серной кислоты от очищаемого воздуха, производится в каплеуловителе (20). Просасывание отходящих газов через систему поглощения производится вентилятором (14а) и дымососом 146. Очистка отходящих газов из охладителя гранулята (15) от пыли производится в циклоне (18) и фильтре для улавливания пыли (19). Уловленная пыль из циклона (18) и фильтра (19) собирается и подается вместе с ретуром из сит (16) в бункер (8) на повторную переработку.
Складирование и хранение NPK - удобрения Полученные гранулированные NPK-удобрения различных марок складируются на склад в различные отсеки, отделенные друг от друга. При отправке NPK-удобрения зарубежным или внутренним потребителям со склада (по требованию потребителей) производится затаривание удобрения в полипропиленовые биг-бэги или 800-кг контейнеры. На складе может быть также установлена линия мелкой фасовки удобрений в полиэтиленовые пакеты или кульки. Технологическая схема производства гранулированных комплексных NPK - удобрений методом окатывания Спецификация оборудования
Маркетинговые исследования по рынку сбыта комплексных удобрений показали, что гранулированные комплексные удобрения пользуются наибольшим спросом у потребителей (дефицит составляет не менее 500 тыс.т/год). Однако, в силу различных причин, выпуск комплексных удобрений в России явно отстает от потребности в них. За рубежом постепенно снижается спрос на моноудобрения, но сохраняется устойчивая тенденция к росту потребления комплексных удобрений. Стабильный рынок потребления комплексных удобрений существует в Южной Америке (Бразилия) и Юго-Восточной Азии (Китай, Индия).
В России наиболее активными потребителями комплексных гранулированных удобрений являются Татария, Башкирия и Краснодарский край. Цены комплексных гранулированных удобрений на российском рынке составляют от 5100 до 6600 р/т, в зависимости от соотношения питательных компонентов и производителя.
Наибольшим спросом пользуются комплексные удобрения, содержащие 2 или 3 основных питательных элемента - азот, фосфор, калий. Преимуществами комплексных удобрений по сравнению с моноудобрениями являются; более высокое суммарное содержание питательных компонентов; лучшие физико-химические и механические свойства; широкий ассортимент, удовлетворяющий разнообразным требованиям сельского хозяйства. Кроме высокого содержания полезных элементов важной характеристикой минеральных удобрений является их физические свойства: они не должны быть сильно гигроскопичными и слеживающимися при хранении; они должны быть сыпучими, а значит легко рассеиваться на почву, и в то же время сохраняться в ней в течение длительного времени; не сдуваться ветром и не слишком быстро вымываться дождевой водой. Этим требованиям в наибольшей мере отвечают гранулированные удобрения. Они удобны для применения, хранения и транспортировки. В таблице 5.7 приведены сравнительные характеристики удобрений.
