СИСТЕМА И СПОСОБЫ ВВЕДЕНИЯ ЭФФЕКТИВНЫХ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ, БИОЛОГИЧЕСКИХ И/ИЛИ ПРЕПЯТСТВУЮЩИХ ПЫЛЕОБРАЗОВАНИЮ ДОБАВОК В ГРАНУЛИРОВАННЫЕ УДОБРЕНИЯ
SYSTEM AND METHODS FOR ADDITION OF EFFECTIVE AGRICULTURAL, BIOLOGICAL, AND/OR DEDUSTING ADDITIVES TO GRANULAR FERTILIZERS

Родственные заявки
Настоящая заявка испрашивает приоритет предварительной патентной заявки США № 61/867334, поданной 19 августа 2013 г., и предварительной патентной заявки США № 61/968328, поданной 20 марта 2014 г., каждая из которых во всей своей полноте включается в настоящую заявку посредством ссылки.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к системе и соответствующему способу уменьшения пылеобразования в процессе обработки, транспортировки и хранения гранулированных удобрений. В частности, настоящее изобретение относится к системе и соответствующему способу кондиционирования гранулированного удобрения с помощью обработки на водной основе или водного кондиционирующего реагента в целях уменьшения пылеобразования и/или введения эффективных сельскохозяйственных, биологических и/или препятствующих пылеобразованию добавок.
Уровень техники, к которой относится изобретение
2
5
2
Сельскохозяйственные неорганические удобрения, как правило, включают основу, содержащую, по меньшей мере, один из трех первичных неорганических питательных веществ: азот (N), фосфор (P) и калий (K). Эти удобрения определяет их показатель NPK, в котором значение N представляет собой массовое процентное содержание элементарного азота в удобрении, а значения P и K представляет собой содержание соответствующих элементов в пересчете на оксиды PO и KO, которые присутствовали бы в удобрении, если весь элементарный фосфор и калий были бы окислены до этих форм. Пропорции или концентрации N-P-K изменяются в зависимости от типов удобрений и требований пользователей.
Например, основное удобрение может представлять собой фосфатное удобрение (такое как однозамещенный фосфат аммония (MAP), двухзамещенный фосфат аммония (DAP)), калийное удобрение (такое как хлорид калия (MOP)) или другое удобрение на основе калия, или удобрение на основе азота, такое как удобрение, содержащее карбамид. Удобрения могут также включать любой сочетание вторичных питательных веществ и/или питательных микроэлементов. Вторичные питательные вещества могут включать соединения серы, кальция и/или магния, а питательные микроэлементы могут включать железо, марганец, цинк, медь, бор, молибден и/или хлор. Питательные микроэлементы и/или вторичные питательные вещества можно добавлять в раствор в форме соответствующих элементов или в форме их соединений, таких как соли.
Многие из этих сельскохозяйственных удобрений подвергаются гранулированию, высушиванию и обработке препятствующими пылеобразование веществами, чтобы удобрения получались в устойчивой и легкой в обращении форме. Природный недостаток традиционного процесса гранулирования заключается в том, что значительная часть удобрения может превращаться в тонкодисперсные частицы пыли в процессе изготовления, хранения или транспортировки, что существенно затрудняет доставку и распространение удобрения на полях, подлежащих обработке. Помимо потери полезного в остальных отношениях удобрения, из удобрения могут образовываться нежелательные выбросы аэрозольных частиц. Выбросы аэрозольных частиц можно предотвращать, но в некоторых ситуациях стоимость предотвращения может сделать его неэкономичным.
Чтобы уменьшить пылеобразование, на гранулированное удобрение часто наносят препятствующее пылеобразованию покрытие, которое уменьшает пылеобразование или задерживает пыль, образующуюся в процессе гранулирования или транспортировки. Препятствующее пылеобразованию покрытие может включать, например, нефть, воск или другие жидкости на углеводородной основе, которые распыляются на гранулированное удобрение и прикрепляются к любым частицам пыли, образующимся в процессе гранулирования или транспортировки, например, на крупные гранулы удобрения. Покрытие также инкапсулирует частицы пыли, предотвращая или задерживая превращение частиц пыли в аэрозоль.
Хотя традиционные покрытия эффективно удерживают частицы пыли, природный недостаток этих покрытий заключается в том, что покрытия имеют ограниченный эффективный срок службы, и эффективность покрытий может уменьшаться в процессе старения. Хранение или транспортировка покрытого удобрения в течение продолжительного времени может представлять собой повышенный риск для безопасности, поскольку продолжительность хранения или транспортировки может превышать эффективный срок службы покрытия, и в результате этого удобрение превращается в небезопасный продукт и/или приобретает нежелательные характеристики текучести в резервуарах для хранения, транспортных средствах и оборудовании для нанесения на поля.
Кроме того, эти традиционные покрытия могут потенциально значительно повышать себестоимость конечного продукта за счет стоимости покровной композиции и/или увеличения производственных расходов. В продаже имеются альтернативные препятствующие пылеобразованию средства с продолжительным сроком хранения, но эти продукты, как правило, имеют существенно более высокую стоимость, и по этой причине не получили широкого признания в данной отрасли. Таким образом, существует потребность в способе эффективного и производительного уменьшения пылеобразования в процессе обработки гранулированных удобрений и/или повышения сельскохозяйственной эффективности удобрений.
Сущность изобретения
Настоящее изобретение предлагает способ и соответствующую систему для кондиционирования гранулированных удобрений после изготовления в целях уменьшения пылеобразования в процессе обработки, транспортировки и хранения удобрений, и/или повышения сельскохозяйственной эффективности удобрений. Данный способ включает нанесение заданного количества водного кондиционирующего реагента, например, посредством распыления, на множество гранул удобрения, у которых температура поверхности составляет от приблизительно 50°F (10°C) до приблизительно 250°F (121°C), и, более конкретно, от приблизительно 130°F (54°C) до приблизительно 200°F (93°C), и исходное влагосодержание составляет от приблизительно 0 до приблизительно 6,5 массовых процентов (мас.%), более конкретно, от приблизительно 0,5 мас.% до приблизительно 3 мас.% и, более конкретно, от приблизительно 0,5 мас.% до приблизительно 1,5 мас.%, в кондиционирующем резервуаре. Водный кондиционирующий реагент может включать только воду или раствор на водной основе в форме жидкости, пара и/или перегретого пара, и в нем могут содержаться или нет эффективные сельскохозяйственные и/или препятствующие пылеобразованию добавки. Водный кондиционирующий реагент наносится при температуре, составляющей от приблизительно 32°F (0°C) до приблизительно 800°F (427°C) в зависимости от формы реагента, и, более конкретно, от приблизительно 70°F (21°C) до приблизительно 170°F (77°C), когда реагент присутствует в форме воды, содержащей или нет эффективные сельскохозяйственные и/или препятствующие пылеобразованию добавки.
В качестве альтернативы, одну или несколько эффективных в сельском хозяйстве и/или препятствующих пылеобразованию добавок наносят на поверхность гранул отдельно от водного кондиционирующего реагента (с добавками или без них). Одну или несколько добавок можно вводить одновременно или последовательно с водным кондиционирующим реагентом.
Как упоминается выше, водный кондиционирующий реагент может необязательно содержать одну или несколько эффективных в сельском хозяйстве и/или препятствующих пылеобразованию добавок, таких как, например, но не ограничиваясь этим, одно или несколько подкисляющих веществ (например, но не ограничиваясь этим, лимонная кислота, серная кислота, фосфорная кислота, сульфаминовая кислота и их сочетания), одно или несколько высушивающих веществ (например, но не ограничиваясь этим, кукурузный крахмал и/или пшеничный крахмал), и/или одно или несколько хелатообразующих веществ (например, но не ограничиваясь этим, этилендиаминтетрауксусная кислота (EDTA), полиэтиленимин (PEI)), или их сочетания, в количестве, составляющем от приблизительно 0,01 мас.% до приблизительно 99,99 мас.% по отношению к массе раствора (соотношение массы растворенного вещества и массы раствора), и, более конкретно, от приблизительно 0,01 мас.% до приблизительно 20 мас.% по отношению к массе раствора для некоторых применений, от приблизительно 20 мас.% до приблизительно 50 мас.% по отношению к массе раствора для других применений и от приблизительно 50 мас.% до приблизительно 99,99 мас.% для следующих применений.
Согласно альтернативному варианту осуществления настоящего изобретения, в качестве дополнения или в качестве альтернативы к добавкам, перечисленным выше, водный кондиционирующий реагент может содержать одну или несколько эффективных сельскохозяйственных добавок, в качестве которых выбираются единственное или любое сочетание из вторичных питательных веществ и/или питательных микроэлементов в количестве, составляющем от приблизительно 0,01 мас.% до приблизительно 99,99 мас.% по отношению к массе раствора, и, более конкретно, от приблизительно 20 мас.% до приблизительно 50 мас.% по отношению к массе раствора. Вторичные питательные вещества могут включать соединения серы, кальция и/или магния, а питательные микроэлементы может включать железа, марганца, цинка, меди, бора, молибдена и/или хлора. Питательные микроэлементы и/или вторичные питательные вещества могут добавляться в раствор в форме соответствующих элементов или их соединений, таких как соли.
Согласно следующим вариантам осуществления, в качестве дополнения или в качестве альтернативы к добавкам, перечисленным выше, водный кондиционирующий реагент может содержать одну или несколько из эффективных сельскохозяйственных добавок, выбранных из одного или любого сочетания гербицидов и/или пестицидов.
3
12
6
9
В качестве дополнения или в качестве альтернативы к добавкам, перечисленным выше, согласно другим вариантам осуществления, водный кондиционирующий реагент может содержать одну или несколько эффективных сельскохозяйственных добавок, выбранных из одного или любого сочетания биологических материалов. Согласно некоторым аспектам, биологические материалы или "биологические средства" могут включать, например, один или несколько биологических веществ, химических реагентов, растительных и других экстрактов, микробиологических агентов и/или других живых организмов. Согласно некоторым вариантам осуществления, биологический материал может включать микроорганизмы, в том числе, но не ограничиваясь этим, бактерии, такие как бациллы (Bacillus), клубеньковые бактерии (Rhizobium), азобактерии (Azobacter) и азоспириллы (Azospirillum), грибы, такие как аспергиллы (Aspergillus), микоризы (Mycorhizae), боверия (Beauveria), метаризия (Metarhizium) и триходерма (Trichoderma), и/или дрожжи, такой как сахаромицеты (Saccharomyces), шизосахаромицеты (Schizosaccharomyces), спороболомицеты (Sporobolomyces), кандида (Candida), трихоспорон (Trichosporon) и родоспоридиум (Rhodosporidium). В других случаях водный кондиционирующий реагент может включать биологические материалы, которые представляют собой, например, композиции на основе низкомолекулярных соединений и пептидов, в том числе, но не ограничиваясь этим, метаболиты, пептиды, липопептиды, гормоны, пептидные гормоны, сидерофоры, гликопептиды, гуматы, поверхностно-активные вещества, витамины, ферменты, аминокислоты и производные аминокислот, и нуклеиновые кислоты и производные нуклеиновых кислот. Согласно некоторым вариантам осуществления, биологические средства, которые содержит водный кондиционирующий реагент согласно вариантам осуществления, можно наносить на удобрения или гранулированные удобрения в конечной концентрации, составляющей от приблизительно 10 до приблизительно 10 колониеобразующих единиц (КОЕ) на 1 г, и, более конкретно, от приблизительно 10 до приблизительно 10 КОЕ/г. Биологические средства, наносимые соответствующим образом, обладают потенциалом ускорения роста и развития растений, а также лечения болезней растений.
Гранулы, содержащие один или несколько нанесенных водных кондиционирующих реагентов, затем необязательно подвергаются воздействию механической энергии, например, в форме переворачивания или перемешивания, в кондиционирующем резервуаре, чтобы индуцировать желательные взаимодействия между частицами. Согласно альтернативному варианту осуществления, гранулы и водный кондиционирующий реагент вводятся в реактор с псевдоожиженным слоем таким образом, что поверхность каждой отдельной гранулы подвергается поверхностному кондиционированию, как описано выше, без необходимости осуществления взаимодействия между частицами или воздействия механической энергии. Согласно еще одному альтернативному варианту осуществления, на гранулы воздействуют в сочетании взаимодействие между частицами (например, переворачивание или перемешивание) и введение в реактор с псевдоожиженным слоем в любой последовательности или в любой комбинации.
Добавленная влага из водного кондиционирующего реагента удаляется из гранул естественным путем или посредством приложения энергии. Это может осуществляться в самом кондиционирующем резервуаре в процессе необязательного переворачивания и/или после переворачивания гранул. Высушивание может осуществляться как высушивание посредство сухого воздушного потока (нагретого или ненагретого), такого как аэрозольный воздушный поток для удаления водяного пара, пыли, с помощью нагреваемой воздушной сушилки, такой как воздуходувка, до достижения конечного влагосодержания, составляющего от приблизительно 0 мас.% до приблизительно 6,5 мас.% более конкретно, от приблизительно 0,5 мас.% до приблизительно 3,0 мас.%, и даже, более конкретно, от приблизительно 0,5 мас.% до приблизительно 1,5 мас.% по отношению к массе гранул, и в результате этого получается кондиционированное гранулированное удобрение.
Процесс кондиционирования может осуществляться на производственной линии после гранулирования и/или высушивания гранулированного удобрения, или в отдельном месте, т.е. вне производственной линии. Например, процесс кондиционирования может осуществляться на складе, в отдельном технологическом помещении, на участке транспортировки или в любом из разнообразных помещений.
Кондиционирование гранулированных удобрений посредство обработки водой обеспечивает уменьшение количества средств, применяемых для подавления пылеобразования, таких как описанные выше покрытия на углеводородной основе, в результате этого уменьшается стоимость исходного материала. Кроме того, в результате уменьшения пылеобразования в процессе транспортировки от производителя до потребителя улучшаются условия промышленной гигиены для производителей, транспортировщиков, потребителей и/или сотрудников потребителей, и, следовательно, сокращаются расходы и оборудование, которые в других условиях потребовались бы для решения потенциальных проблем промышленной гигиены. Наконец, когда вводятся эффективные сельскохозяйственные добавки, кондиционированные гранулы могут приобретать повышенную сельскохозяйственную эффективность по сравнению с некондиционированными гранулами.
Способы и системы кондиционирования, которые описаны выше, не ограничиваются обработкой гранулированных удобрений. Согласно вариантам осуществления, эти способы и системы можно использовать в отношении любого гранулированного или зернистого материала, который обладает склонностью к образованию нежелательной или летучей пыли. Другие применения могут включать, например, кондиционирование угля, пищевых продуктов, таких как пищевые добавки или гранулы, переработку пищевых продуктов, горнодобывающие операции, включая руды и отвалы, отвержденный или высушенный цемент, грязь, гравий или песок, отходы, асбест, или любые из разнообразных применений.
Приведенное выше краткое представление разнообразных представительных варианты осуществления настоящего изобретения не предназначается для описания каждого проиллюстрированного варианта осуществления или каждого воплощения настоящего изобретения.
Напротив, варианты осуществления выбраны и описаны таким образом, что специалисты в данной области техники могут оценивать и понимать принципы и практику настоящего изобретения. Чертежи в подробном описании, которое представлено ниже, иллюстрируют эти варианты осуществления в качестве примеров.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 представляет собой технологическую схему способа кондиционирования согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
Подробное описание чертежей
Фиг. 1 представляет неограничительный примерный вариант осуществления системы и способа кондиционирования гранулированного удобрения для улучшенного подавления пылеобразования и/или повышения сельскохозяйственной эффективности, согласно которому, как правило, присутствует источник множества гранул удобрений, обозначенный номером 102. Гранулированное удобрение может быть некондиционированным, или оно может иметь исходное состояние, в котором дополнительное кондиционирование является желательным или необходимым. Гранулы не ограничиваются гранулированным удобрением и могут представлять собой любые из разнообразных гранулированных или зернистых материалов.
Согласно данному неограничительному варианту осуществления, гранулированное удобрение может представлять собой удобрение любого из многочисленных типов, в том числе, но не ограничиваясь этим неорганические удобрения, включая удобрения на основе азота (например, нитрат аммония или карбамид), удобрения на основе фосфора (например, фосфатные удобрения, включая однозамещенный фосфат аммония и двухзамещенный фосфат аммония), удобрения на основе калия (например, карбонат калия или хлорид калия), а также любые из разнообразных комплексных удобрений на основе соединений N, P, K, в которых присутствуют или отсутствуют вторичные питательные вещества, такие как сера или соединения серы, кальция и магния, и/или питательные микроэлементы, такие как железо, марганец, цинк, медь, бор, молибден и хлор. Согласно одному неограничительному варианту осуществления, гранулированные удобрения изготавливаются с использованием способов гранулирования, описанных в патенте США № 6544313, озаглавленном "Содержащее серу комплексное удобрение и способ его изготовления", который во всей своей полноте включается в настоящую заявку посредством ссылки. Согласно еще одному неограничительному варианту осуществления, гранулированные удобрения изготавливаются с использованием способов гранулирования, описанных в патенте США № 7497891, озаглавленном "Способ изготовления удобрения с питательными микроэлементами", который во всей своей полноте включается в настоящую заявку посредством ссылки.
В зависимости от желательной температуры и влагосодержание гранулированного удобрения перед применением водного кондиционирующего реагента может оказаться необходимым или желательным необязательное применение нагревания и/или воздуха 104. Например, тепловое инфракрасное излучение, газовая горелка или любой из разнообразных источников тепла могут воздействовать на множество гранул удобрений в целях высушивания и/или нагревания гранул до заданного уровня температуры поверхности а и/или влагосодержания перед применением водного кондиционирующего реагента на стадии 108. Согласно одному варианту осуществления, заданная температура поверхности гранул составляет от приблизительно 50°F (10°C) до приблизительно 250°F (121°C) и, более конкретно, от приблизительно 130°F (54°C) до приблизительно 200°F (93°C), а заданное влагосодержание составляет от приблизительно 0 до приблизительно 6,5 массовых процентов (мас.%), более конкретно, от приблизительно 0,5 мас.% до приблизительно 3 мас.% и, более конкретно, от приблизительно 0,5 мас.% до приблизительно 1,5 мас.%.
Когда гранулы доводятся до заданного уровня температуры и влагосодержания, они помещаются в кондиционирующий резервуар 106, такой как вращающийся барабан или слой, лопастный барабан или слой, или псевдоожиженный слой для применения одного или нескольких водных кондиционирующих реагентов. Согласно одному варианту осуществления, кондиционирующий резервуар включает один или несколько распылителей или форсунок для распылительного нанесения одного или нескольких водных кондиционирующих реагентов на стадии 108, с введением или без введения эффективных сельскохозяйственных и/или препятствующих пылеобразованию добавок. Как обсуждается выше, водный кондиционирующий реагент может включать воду или раствор на водной основе, в форме жидкости, пара и/или перегретого пара, с введением или без введения эффективных сельскохозяйственных и/или препятствующих пылеобразованию добавок. Водный кондиционирующий реагент вводится при температуре, составляющей от приблизительно 32°F (0°C) до приблизительно 800°F (427°C) в зависимости от формы реагента и, более конкретно, от приблизительно 70°F (21°C) до приблизительно 170°F (77°C), когда реагент присутствует в форме жидкой воды или раствора на водной основе, с введением или без введения эффективных сельскохозяйственных и/или препятствующих пылеобразованию добавок.
Как упоминается выше, водный кондиционирующий реагент может необязательно содержат одну или несколько эффективных в сельском хозяйстве и/или препятствующих пылеобразованию добавок, таких как, например, подкисляющие вещества, высушивающие вещества, хелатообразующие вещества, питательные микроэлементы, вторичные питательные вещества, биологические материалы, пестициды и гербициды.
Подкисляющие вещества могут включать, но не ограничиваются этим, лимонную кислоту, серную кислоту, фосфорную кислоту, сульфаминовую кислоту, а также их сочетания. Высушивающие вещества могут включать, но не ограничиваются этим, кукурузный крахмал и/или пшеничный крахмал. Хелатообразующие вещества могут включать, но не ограничиваются этим, этилендиаминтетрауксусную кислоту (EDTA), полиэтиленимин (PEI) или их сочетания. Любое из веществ может добавляться в количестве, составляющем от приблизительно 0,01 мас.% до приблизительно 99,99 мас.% по отношению к массе раствора и, более конкретно, от приблизительно 0,01 мас.% до приблизительно 20 мас.% по отношению к массе раствора для некоторых применений, от приблизительно 20 мас.% до приблизительно 50 мас.% по отношению к массе раствора для других применений и от приблизительно 50 мас.% до приблизительно 99,99 мас.% для следующих применений.
В качестве дополнения или в качестве альтернативы к добавкам, перечисленным выше, водный кондиционирующий реагент может содержать одну или несколько эффективных сельскохозяйственных добавок, выбранных из одного или любого сочетания вторичных питательных веществ и/или питательных микроэлементов количестве, составляющем от приблизительно 0,01 мас.% до приблизительно 99,99 мас.% по отношению к массе раствора и, более конкретно, от приблизительно 20 мас.% до приблизительно 50 мас.% по отношению к массе раствора. Вторичные питательные вещества могут включать, например, соединения серы, кальция и/или магния, а питательные микроэлементы могут включать, например, железо, марганец, цинк, медь, бор, молибден и/или хлор.
В качестве дополнения или в качестве альтернативы к добавкам, перечисленным выше, водный кондиционирующий реагент может содержать одну или несколько эффективных сельскохозяйственных добавок, выбранных из одного или любого сочетания биологических материалов. В некоторых случаях биологические материалы или "биологические средства" могут включать микроорганизмы, в том числе, но не ограничиваясь этим, бактерии, такие как Bacillus, Rhizobium, Azobacter и Azospirillum, грибы, такие как Aspergillus, Mycorhizae, Beauveria, Metarhizium и Trichoderma, и/или дрожжи, такие как Saccharomyces, Schizosaccharomyces, Sporobolomyces, Candida, Trichosporon и Rhodosporidium. В других случаях водный кондиционирующий реагент может включать биологические средства, которые представляют собой не микроорганизмы, но, в том числе, но не ограничиваясь этим, композиции на основе низкомолекулярных соединений и пептидов, таких как метаболиты, пептиды, липопептиды, гормоны, пептидные гормоны, сидерофоры, гликопептиды, гуматы, поверхностно-активные вещества, витамины, ферменты, аминокислоты и производные аминокислот, а также нуклеиновые кислоты и производные нуклеиновых кислот.
3
12
6
9
12
15
Согласно некоторым вариантам осуществления, биологические средства, предусмотренные согласно вариантам осуществления водного кондиционирующего реагента, могут содержаться в удобрениях или гранулированных удобрения в конечной концентрации, составляющей от приблизительно 10 до приблизительно 10 колониеобразующих единиц (КОЕ) на 1 г, и, более конкретно, от приблизительно 10 до приблизительно 10 КОЕ/г. Например, 4,1 мл водного раствора, включающего биологические средства, можно добавлять в 1 фунт (454 г) удобрения, или от приблизительно 10 до приблизительно 10 КОЕ/л можно добавлять в жидкое удобрение для достижения вышеупомянутой заданной концентрации. В некоторых случаях биологические средства, содержащиеся в водном кондиционирующем реагенте согласно вариантам осуществления, могут применяться при температуре, составляющей от приблизительно 70°F (21°C) до приблизительно 210°F (99°C), или, более конкретно, от приблизительно 70°F (21°C) до приблизительно 180°F (82°C), или, более конкретно, от приблизительно 70°F (21°C) до приблизительно 160°F (71°C). Биологические средства, применяемые соответствующим образом, обладают потенциалом ускорения роста и развития растений, а также лечения болезней растений.
Согласно альтернативному варианту осуществления, одна или несколько из эффективных сельскохозяйственных и/или препятствующих пылеобразованию добавок, которые описаны выше, необязательно наносятся на стадии 111 на поверхность гранул отдельно от водного кондиционирующего реагента (с добавками или без них). Одна или несколько эффективных в сельском хозяйстве и/или препятствующих пылеобразованию добавок могут добавляться одновременно или последовательно (например, до и/или после) по отношению к водному кондиционирующему реагенту, например, посредством распыления, в кондиционирующем резервуаре на стадии 106.
Согласно одному неограничительному варианту осуществления, водный кондиционирующий реагент добавляется на стадии 108 в количестве, составляющем от приблизительно 0,1 до приблизительно 10 мас.% по отношению к полной массе удобрения и, более конкретно, от приблизительно 2,0 до приблизительно 4,0 мас.% по отношению к полной массе удобрения. Это можно осуществлять, например, посредством добавления водного кондиционирующего реагента в количестве, составляющем от приблизительно 0 до приблизительно 22 галлонов (83 л) на тонну гранулированного удобрения, и, более конкретно, приблизительно от 5 до 10 галлонов (от 19 до 38 л) на тонну гранулированного удобрения, в зависимости от состава или концентрации водного кондиционирующего реагента и желательного количества водного кондиционирующего реагента в расчете на одну гранулу.
Согласно одному варианту осуществления, одновременно или после применения водного кондиционирующего реагента на стадии 108, на гранулы необязательно воздействует механическая энергия на стадии 110 в форме перемешивания, в том числе посредством встряхивания и/или переворачивания, внутри кондиционирующего резервуара на стадии 106, чтобы усиливать или индуцировать механическое взаимодействие между гранулами. Кондиционирующий резервуар может необязательно включать дополнительное перемешивающее оборудование, такое как ленточный смеситель, лопастный смеситель, перегородки, и/или может он включать вращающийся барабан, таким образом, что применяемый водный кондиционирующий реагент равномерно распространяется на поверхности гранул, и дополнительно индуцируется механическое взаимодействие между гранулами.
Согласно альтернативному варианту осуществления, гранулы и водный кондиционирующий реагент вводятся в реактор с псевдоожиженным слоем таким образом, что поверхности гранул подвергаются поверхностному кондиционированию, как описано выше, без обязательного осуществления взаимодействия между частицами или воздействия механической энергии. Необязательно одна или несколько эффективных в сельском хозяйстве и/или препятствующих пылеобразованию добавок может вводиться в псевдоожиженный слой отдельно от водного кондиционирующего реагента (содержащего или не содержащего добавки).
В процессе и/или после необязательного приложения энергии на стадии 110 избыточная влага от применения водного кондиционирующего реагента удаляется на стадии 112. Согласно одному варианту осуществления, удаление влаги на стадии 112 может осуществляться без дополнительного оборудования и/или обработки. Например, предварительно установленный воздушный поток, такой как вентиляционное устройство или канал для удаления летучей пыли и водяного пара, или другое вентиляционное устройство, такое как сушилка с псевдоожиженным слоем, перемещает воздух, который является достаточно сухим, через резервуар 106, чтобы удалять добавленную влагу.
Согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения, один или несколько газов поступает или перемещается через резервуар на стадии 114, чтобы удалять добавленную влагу из гранул. Один или несколько газов могут представлять собой, например, рециркулирующий и/или свежий воздух, и/или инертный газ, такой как аргон или азот. Газ может быть полностью сухим или иметь низкое или пренебрежимо малое влагосодержание. Согласно конкретному варианту осуществления, газ включает одну или несколько эффективных в сельском хозяйстве и/или препятствующих пылеобразованию добавок или реагентов, которые описаны выше, для нанесения на поверхность гранул.
Согласно еще одному варианту осуществления, скрытая теплота гранулированного удобрения является достаточной, чтобы высушивать гранулы посредством испарения влаги в окружающую атмосферу резервуара 106. Воздух из резервуара 106 удаляется и вытесняется по мере необходимости. Согласно еще одному варианту осуществления, гранулы подвергаются воздействию сухого воздуха и/или нагреванию в отдельном сушильном резервуаре, не представленном на чертеже, таком как сушилка с псевдоожиженным слоем. Согласно каждому из вариантов осуществления, добавленная влага удаляется до тех пор, пока не достигается конечное влагосодержание, составляющее от приблизительно 0 до приблизительно 6,5 массовых процентов (мас.%), более конкретно, от приблизительно 0,5 мас.% до приблизительно 3 мас.% и, более конкретно, от приблизительно 0,5 мас.% до приблизительно 1,5 мас.% по отношению к массе гранул, и в результате этого получается кондиционированное гранулированное удобрение.
Кондиционированное гранулированное удобрение, которое выводится на стадии 116, затем помещается на хранение и/или передается конечным потребителям, или подвергается повторному кондиционированию или дополнительному кондиционированию или обрабатывается по мере необходимости.
Как обсуждается выше, кондиционирование гранулированных удобрений посредством обработки водой обеспечивает уменьшение применяемого количества препятствующих пылеобразованию реагентов, таких как покрытия на углеводородной основе, и в результате этого уменьшаются расходы на исходные материалы и/или производственные расходы. Кроме того, в результате уменьшения пылеобразования в процессе транспортировки от производителя до потребителя улучшаются условия промышленной гигиены для производителей, транспортировщиков, потребителей и/или сотрудников потребителей, и, следовательно, сокращаются расходы и оборудование, которые в других условиях потребовались бы для решения потенциальных проблем промышленной гигиены.
Приведенная ниже таблица представляет результаты уменьшения пылеобразования в массовых процентах путем сравнения кондиционированного гранулированного удобрения, изготовленного с применением водного кондиционирующего реагента в форме воды, и некондиционированного гранулированного удобрения. В данном примере основное удобрение представляло собой однозамещенный фосфат аммония, причем измерялось разрушение гранул.
В частности, ускоренная процедура измерения качества, используемая для получения этих результатов, состояла из следующих стадий: (1) исходные необработанные гранулы удобрения расщепляются (с помощью напильника) для получения сопоставимых измеримых долей; (2) контрольные гранулы не обрабатываются водным кондиционирующим реагентом, в то время как на остальные гранулы наносится покрытие посредством различной экспериментальной обработки различными количествами водного кондиционирующего реагента; (3) покрытые образцы хранятся в регулируемых условиях окружающей среды, которые соответствуют возможным условиям транспортировки и хранения продукта; и (4) эффективность подавления пылеобразования измеряется через несколько (2, 4, 6, 8) недель. Для измерения эффективности подавления пылеобразования, образцы извлекаются из моделирующей окружающую среду камеры и подвергаются воздействию поступающей энергии, которая моделирует операции с продуктом. Затем выделяются пылевидные частицы из каждого образца, и уровень пыли определяется как разность массы. Процентное уменьшение вычисляется как процентное изменение (в данном случае уменьшение) пылеобразования по сравнению с контрольными образцами.
Таблица 1Результаты уменьшения пылеобразования
Добавка кондиционирующего реагента (% по отношению к массе удобрения)
Типичное уменьшение пылеобразования
Оптимальное уменьшение пылеобразования
2%
30%
55%
3,5%
55%
80%
5%
60%
85%
Согласно другим вариантам осуществления, в результате таких видов поверхностной обработки и/или введения добавок или реагентов вышеупомянутыми способами может уменьшаться склонность к агломерации посредством ингибирования химических и/или физических взаимодействий между гранулами в процессе хранения, транспортировки или в иных условиях.
Хотя настоящее изобретение может быть изменено посредством разнообразных модификаций и альтернативных форм, его специфические признаки представлены в примерах на чертежах и подробно описаны. Однако следует понимать, что не предусматривается ограничение настоящего изобретения конкретными описанными вариантами осуществления. С другой стороны, предусматривается распространение настоящего изобретения на все модификации, эквиваленты и альтернативы, которые находятся в пределах его идеи и объема, как определяет прилагаемая формула изобретения.