книги / 46

железа и цинка в техническом сульфате аммония, не оказывая существенного влияния на выход гранул, способствуют упрочнению гранул NPK-удобрения, что свидетельствует в пользу использования технического сульфата аммония марки 2.

При гранулировании NPK-удобрения помимо чистого хлорида калия марки х.ч. использовали флотационный технический КС1, а также некондиционный продукт – отработанный магниевый электролит (ОМЭ), образующийся в качестве отхода в производстве металлического магния на ОАО «Ависма» и ОАО «Соликамский магниевый завод». Химический состав указанного калийсодержащего сырья приведен в табл. 4.

Из анализа данных табл. 4 следует, что во флотационном хлориде калия содержатся примеси гидрофобных аминов 120–180 г/т, которые существенно влияют на смачиваемость частиц тукосмеси и могут отрицательно влиять на процесс формирования гранул и образование кристаллических мостиков в гранулах. В свою оче- редь в ОМЭ находится повышенное содержание хлорида натрия (20–24 %) и гидрофильного хлорида магния (5–6 %), которые также могут влиять на характеристики получаемого гранулята. В связи с этим исследовано влияние вида калийсодержащего сырья и расхода связующего на характеристики гранул NPK-удобрения и показатели процесса гранулирования. Результаты исследований приведены в табл. 5.

71

Ò à á ë è ö à 5

Влияние вида калийсодержащего сырья и расхода связующего на характеристики гранул NPK-удобрения и показатели процесса гранулирования

Найдено, что при расходе связующего менее 12 % к массе тукосмеси на основе флотационного хлорида калия выход товарной фракции минимален и составляет 32,1–53,6 %. При этом наибольшее содержание в грануляте составляет фракция размером меньше 0,7 мм. Недостаток в системе жидкой фазы отрицательно влияет не только на выход гранул товарной фракции, но и на их прочность, которая составляет 0,2–0,48 кгс/гранула. Максимальный выход гранул товарной фракции (в пределах 83,83–86,71 %) и максимальная прочность гранул (0,865–1,35 кгс/гранула) достигаются при расхо-

72

де связующего от 14 до 16 %. Причем основное количество в составе выхода товарной фракции составляют гранулы размером +0,7–2 мм. По сравнению с чистым хлоридом калия флотационный хлорид калия обеспечивает не меньшую прочность гранул, что указывает на то, что вредное влияние примеси гидрофобных аминов во флотационном хлориде калия устраняется связующим с расходом 14–16 %.

Характеристики гранулята, полученные при использовании ОМЭ, близки к характеристикам, полученным при использовании флотационного хлорида калия. При использовании ОМЭ максимальный выход гранул товарной фракции, равный 86,2 % при среднем диаметре гранул 3,46 мм, получен при расходе связующего больше 15 %. Основу конечного продукта составляет фракция +2–5 мм, в количестве 64 %. Избыток жидкой фазы связующего в тукосмеси приводит к увеличению в грануляте доли крупной фракции. Следовательно, при проведении процесса гранулирования с ОМЭ при большом расходе связующего возникает необходимость измельчения крупной фракции с последующим введением ретура на стадию окатывания.

Таким образом, экспериментальные исследования влияния вида калийсодержащего сырья показали, что определяющее влияние на выход товарной фракции оказывает расход связующего. Основным недостатком ОМЭ является то, что при контакте с воздухом происходит обводнение гранул, содержащих ОМЭ. Поэтому проведены исследования влагопоглощения гранул, полученных с использованием флотационного хлорида калия и ОМЭ. Установлено, что влагопоглощение удобрения, полученного на основе ОМЭ, выше (3,16 ммоль/г), чем удобрения, полученного на основе флотационного хлорида калия (2,41 ммоль/г). Это объясняется тем, что в состав ОМЭ входит хлорид магния, который является очень гигроскопичным компонентом. В связи с этим гранулированное удобрение, содержащее отработанный магниевый электролит, целесообразно перед хранением и транспортировкой паковать в герметичную тару.

Степень влияния вводимых добавок на характеристики гранул NPK-удобрения и показатели процесса гранулирования показаны в табл. 6. В качестве добавок использовали: упрочняющую добавку – MД, нейтральную добавку – CaCO3 (мел) и бактерицидную тонко-

73

измельченную серу. Исследования проводили при найденных ранее оптимальных условиях. Полученные результаты сравнивали с данными, полученными без применения добавок (см. табл.6).

Ò à á ë è ö à 6

Характеристики гранул NPK-удобрения, содержащего различные добавки, и показатели процесса гранулирования

Анализируя характер влияния добавки МД на прочность гранул

èвыход конечного продукта, можно видеть, что при минимальном расходе МД наблюдается максимальные прочность (1,67 кгс/гранула)

èвыход товарной фракции (68,9 %). Введение добавки МД оказывает на прочность гранул более сильное влияние, чем другие добавки.

Влияние серы на выход товарной фракции и средний диаметр гранул неоднозначно. Высокий выход товарной фракции наблюдается при расходе серы 10 % и в основном обеспечивается за счет гранул размером +0,7–2,0 мм. Прочность гранул снижается при увеличении расхода серы, что, по-видимому, связано с низкой адгезией частиц тукосмеси. На поверхности гранул видны отдельные частички серы, не входящие в кристаллизационные мостики и агрегаты.

74

При анализе влияния CaCO3 на прочность гранул и выход товарной фракции установлено, что наилучшие результаты по выходу товарной фракции (91,72 %), средний диаметр (2,02 мм) получены при введении в исходную шихту карбоната кальция в количестве 5 %. С увеличением расхода модификатора (5–10 %) наблюдается снижение прочности гранул и выхода товарной фракции на 16–26 %. Вероятно, это связано с тем, что карбонат кальция является тонкодисперсным материалом, поэтому с увеличением расхода модификатора требуется повышенный расход связующего.

По результатам исследования влияния добавок на выход товарной фракции используемые добавки (в порядке убывания) располагаются в следующей последовательности: CaCO3> S> MÄ.

На основании полученных экспериментальных данных сделаны следующие выводы и рекомендации:

1)исходное сырье, поступающее на гранулирование, должно быть измельчено до среднего размера частиц порядка 0,26 мм;

2)наиболее эффективным связующим является раствор соединения кремния с расходом 15 % к массе исходной смеси;

3)процесс гранулирования целесообразно проводить в интервале температур 50–90 îС при использовании оптимального количества связующего;

4)в качестве основного компонента сульфата аммония следует использовать марку 2, в качестве калийсодержащего компонента – флотационный хлорид калия или ОМЭ;

5)наиболее высокий выход товарной фракции достигается при введении в смесь 5 % карбоната кальция;

6)наибольшая прочность гранул достигается при использовании добавки МД в количестве 5 %.

Список литературы

1.Процессы гранулирования в промышленности / Н. Г. Вилесов [и др.]. – М.: Техника, 1976. – 192 с.

2.Влияние связующих реагентов различной природы на прочность гранул хлорида калия / Д.В. Чередниченко [и др.] // ЖПХ.– 2007. – Т. 80, вып. 9.

Получено 11.06.2008

ÓÄÊ 631.82

О.А. Чудинова, В.З. Пойлов, Э.Г. Сидельникова, Ю.С. Праслова

Пермский государственный технический университет

ГРАНУЛИРОВАНИЕ КОМПЛЕКСНЫХ NPK-УДОБРЕНИЙ НА ОСНОВЕ НИТРАТА

АММОНИЯ

Изучено влияние состава исходных компонентов, температуры процесса, количества связующего и ретура, наличия в смеси упрочняющей добавки, продолжительности гранулирования на выход товарной фракции и физико-химические свойства гранул NPK-удобрений на основе нитрата аммония. Установлены оптимальные параметры процесса гранулирования.

В работе [1] исследовано влияние различных факторов на показатели процесса гранулирования методом окатывания комплексных удобрений на основе сульфата аммония. Цель настоящей работы – установление влияния состава исходных компонентов, температуры процесса, количества связующего и ретура, наличие в смеси упрочняющей добавки, продолжительности гранулирования на выход товарной фракции и физико-химические свойства гранулята на основе нитрата аммония.

Нитрат аммония является концентрированным азотсодержащим моноудобрением, производимым в больших объемах на отече- ственных химических предприятиях. Анализ научной и патентной литературы показал, что несмотря на широкое применение нитрата аммония в качестве азотсодержащего компонента в удобрениях, данных по гранулированию методом окатывания комплексных удобрений на основе нитрата аммония очень мало. Поэтому целью исследований являлось установление оптимальных параметров процесса гранулирования, влияющих на свойства комплексных удобрений на основе нитрата аммония.

76

Исследования по гранулированию проводили на установке и по методике, описание которой приведено в работе [1]. Для полу- чения удобрений марки N:P2O5:K2O (1:1:1) помимо нитрата аммония использовали фосфорсодержащий компонент – диаммофос, а в качестве калийсодержащей добавки – чистый хлорид калия. В качестве связующего материала – раствор соединения кремния. Эксперименты проводили при продолжительности гранулирования 180 с. Ранее проведенными исследованиями установлено, что температуру процесса гранулирования целесообразно поддерживать 60 îС. При более низкой температуре образуются гранулы несферической формы, а при температуре более 60 îС возрастают энергозатраты на процесс гранулирования. Кроме того, гранулирование при более высокой температуре приводит к налипанию (за счет подплавления) смеси удобрения на стенки барабана-грану- лятора.

Исходные компоненты предварительно измельчали и определяли фракционный состав каждого компонента. Гранулометриче- ский состав компонентов смеси приведен в табл. 1.

По данным табл.1 видно, что после измельчения основная масса компонентов представлена фракцией 0,125–0,16 мм. Процесс гранулирования оценивали по следующим показателям: выход товарной фракции +0,7–5,0 мм гранулята, статическая прочность и средний размер гранул, гигроскопичность продукта. Изменяя со-

77

став исходных компонентов, можно добиться заданных свойств удобрения. Исследования проводили с 8 различными составами удобрений (табл. 2).

Ò à á ë è ö à 2

Влияние расхода связующего на грансостав, средний диаметр, прочность и выход товарной фракции

гранул различного состава

78

Î ê î í ÷ à í è å ò à á ë . 2

При анализе данных табл. 2 видно, что независимо от соотношения компонентов удобрения N:Р2Î5:Ê2О расход связующего для достижения высокого выхода товарной фракции и прочности гранул необходимо поддерживать в пределах 4,5–6 % к массе исходного материала. Увеличение расхода связующего повышает образование доли крупной фракции.

Для определения влияния каждого из компонентов на характеристики полученных гранул и выход гранул товарной фракции проведен корреляционный анализ для комплексных NPK-удобрений различного состава. Корреляционный анализ проводили с использованием программы Microsoft Excel, используя пакет «Анализ данных». Исходные данные для корреляционного анализа представлены в табл. 3, результаты корреляционного анализа – в табл. 4.

Ò à á ë è ö à 3

Исходные данные для корреляционного анализа выхода товарной фракции удобрений различного состава

Î ê î í ÷ à í è å ò à á ë . 3