СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА ГРАНУЛИРОВАНИЯ ФОСФОРСОДЕРЖАЩИХ УДОБРЕНИЙ
METHOD OF CONTROLLING GRANULATION PROCESS OF PHOSPHORUS-CONTAINING FERTILISERS

Изобретение относится к производству гранулированных фосфорсодержащих удобрений, таких, например, как суперфосфат, фосфаты аммония и др.
Общая тенденция развития техники гранулирования химических продуктов, в том числе фосфорсодержащих удобрений, направлена на повышение эффективности производства и качества выпускаемой продукции, в частности к получению заданного гранулометрического состава и максимально возможному выходу готового продукта - так называемой «товарной фракции».
В связи с этим стадия гранулирования часто является определяюще важной в процессе производства минеральных удобрений.
Получение готового продукта в гранулированном виде - это технологический процесс, который включает стадии наслаивания жидкой фазы (в основном пульпы) на поверхность мелких частиц, (так называемого ретура) в грануляторе, стабилизацию структуры гранул (сушкой или охлаждением), разделение гранулированной шихты на грохотах, отделение гранул требуемого размера (товарной фракции), дробления крупной и возврат полученной мелкой фракции в гранулятор в виде ретура.
В процессе гранулирования минеральных удобрений обычно на выходе из гранулятора получают гранулы различного размера, причем некоторые размеры гранул оказываются за пределами требуемого интервала размеров (товарная фракция). Гранулы с размерами, превышающими требуемые, называют «крупной фракцией», а гранулы малого размера - «мелкой фракцией».
В случае ужесточения требований к качеству продукта и его выхода следует изыскивать приемы и методы, позволяющие влиять на гранулирование продукта.
В связи с этим, важной задачей становится регулирование гранулометрического состава с целью получения стабильных гранул, как по размеру, так и по физико-химическим свойствам. Процесс гранулирования зависит от многих факторов, таких как состав пульпы, температура, плотность орошения, соотношение массы пульпы и ретура и т.д. В настоящее время регулирование гранулометрического состава фосфорсодержащих удобрений ведут, в основном, за счет изменения определенных технологических параметров.
Так, например, при получении гранулированного фосфата аммония, описанном в патенте РФ №2455228, кл. С01В 25/28, опубл. 10.07.2012 г., для проведения стадии гранулирования в режиме, позволяющем получать готовый продукт с максимальным выходом товарной фракции, подбирают определенные технологические показатели (проведение гранулирования в две стадии с определенной влажностью пульпы) и таким образом регулируют процесс гранулирования.
В способе получения гранулированных фосфатов аммония, описанном в патенте РФ №2450854, кл. B01J 2/12, опубл. 20.05.2012 г., регулирование процесса гранулирования ведут, изменяя плотность завесы ретура на стадиях напыления пульпы, скатывания шихты и времени пребывания шихты на этих стадиях.
В способе получения гранулированного диаммонийфосфата, описанном в Евразийском патенте №016144, кл. С01В 25/28, С05В 7/00, опубл. 28.02.2012, для получения продукта со стабильным гранулометрическим составом контролируется состав пульпы.
В приведенных патентах, в примерах осуществления не рассмотрен полностью процесс получения гранулированного продукта, а рассмотрен только процесс осуществления его в грануляторе. Дальнейшая переработка шихты до получения конечного продукта не представлена, т.к. этапы этой переработки проводятся известными приемами и повсеместно применяются в промышленности минеральных удобрений. Такая переработка проводится известным способом и повсеместно применяется в промышленности минеральных удобрений. Эти приемы описаны в книге «Суперфосфат» (перевод с английского), издательство «Химия», М., 1969 г. Способ TVA с вращающимися барабанами, с.162-163, рис.VI-8.
Охлажденный гранулированный материал передается на грохот для разделения на фракции: мелкую, товарную и крупную. Крупную фракцию дополнительно измельчают и вместе с мелкой фракцией возвращают в процесс в качестве ретура.
Приведенные способы дают положительный эффект и позволяют получить требуемый гранулированный продукт при строгом соблюдении описанных технологических параметров. При многотоннажном производстве происходят неминуемые сбои в технологическом процессе, связанные с поступающим сырьем, работой оборудования. Для того чтобы отрегулировать гранулометрический состав готового продукта необходимо менять технологические параметры процесса.
Нами поставлена задача создать способ регулирования процесса гранулирования с целью получения стабильного качества готового продукта, не затрагивая основные технологические параметры, т.к. любое изменение их вызовет осложнение в проведении процесса, что скажется на качестве готового продукта, производительности и экологии. Одновременно ставится задача упрощения процесса разделения шихты за счет уменьшения поверхности рассева грохотов.
Поставленная задача решена и достигнут необходимый технический результат в предложенном способе регулирования процесса гранулирования фосфорсодержащих удобрений, включающем стадию разделения гранулированной шихты на грохотах на мелкую товарную и крупную фракции с измельчением крупной фракции, возвратом мелкой фракции и измельченной крупной фракции в процесс в качестве ретура, в котором шихту, поступающую на разделение, делят на два потока. Соотношение их определяется получением заданного количества товарной фракции, причем первый поток разделяют по границам диапазона размеров товарной фракции, и заданное количество товарной фракции выводят из процесса из первого потока. Второй поток разделяют только по верхней границе товарной фракции, при этом поддерживают удельную нагрузку на грохоты, через которые пропускают второй поток, такой, чтобы поддерживать стабильным эквивалентный размер гранул шихты.
Сущность способа заключается в следующем. В настоящее время практически все фосфорсодержащие удобрения выпускают в гранулированном виде, в связи с чем, процесс гранулирования является основным для получения товарного продукта с требуемыми свойствами. Требования к удобрениям в зависимости от марки и желания потребителя меняются. Так, может регламентироваться размер гранул товарного продукта, он варьируется по размерам гранул: 1-4 мм, 1-5 мм, 2-4 мм, 2-5 мм, 1-6 мм. Меняется также требуемая производительность процесса.
Для достижения технического результата во всех случаях и был разработан предложенный способ регулирования, который позволяет стабилизировать процесс гранулирования в целом и получать стабильный готовый продукт без изменения технологических параметров производства.
Способ основан на изменении проведения стадии разделения шихты. При постоянных технологических параметрах влияние на процесс гранулирования достигается регулированием эквивалентного по поверхности диаметра гранул шихты. Состав шихты подвергают экспресс анализу и определяют содержание в ней каждой фракции.
Шихта, поступающая на разделение, содержит три фракции: крупную, товарную и мелкую. В первый поток отбирают такое количество шихты, чтобы после разделения ее по границам диапазона размеров товарной фракции можно было выделить из процесса заданное количество товарной фракции.
2
2
Первый поток рассеивают на грохотах по двум границам разделения, соответствующим допустимому диапазону размеров товарной фракции (например, 2 и 5 мм). Удельные нагрузки на грохот 2,5-4,5 т/мч обусловлены тем, что при нагрузке менее 2,5 уменьшается производительность, а следовательно, и эффективность процесса; при увеличении нагрузки свыше 4,5 т/мч содержание подситового продукта (менее 2 мм) в товарной фракции превышает 5%, что по существующим стандартам на удобрения недопустимо. Товарная фракция поступает на охлаждение и выводится из процесса.
2
2
2
2
Второй поток рассеивают только по верхней границе (например, 5 мм) с удельной нагрузкой 8-18 т/мч. Соотношение потоков зависит от содержания в шихте товарной фракции и заданной производительности. После рассева нижний продукт обоих потоков возвращается в процесс в качестве ретура. Туда же после дробления поступает и верхний продукт. В крупном продукте второго потока, поступающем на дробление, содержится не только фракция более 5 мм, но и не прошедшая через сито часть фракции менее 5 мм. Ее количество зависит от удельной нагрузки на сито: чем она больше, тем больше товарной фракции поступает на дробление, больше дробленой (мелкой) фракции в ретуре и тем меньше эквивалентный диаметр гранул шихты. Удельные нагрузки при размере товарной фракции 2-5 мм предлагается изменять в диапазоне 8-18 т/мч. Нагрузка менее 8 т/мч не желательна из-за уменьшения производительности. При нагрузке более 18 т/мч возможны механические повреждения грохота.
Таким образом, регулируя удельную нагрузку второго потока на сито за счет дробления части товарной фракции, можно изменять гранулометрический состав шихты, т.е. поддерживать постоянным эквивалентный диаметр гранул шихты и, в конечном итоге, продукта. Применяя рассев второго потока шихты только по верхней границе разделения, т.е. исключая рассев товарной фракции, направляемой в ретур, можно в 1,5-1,7 раза уменьшить поверхность рассева, т.е. упростить процесс.
2
2
2
Экспериментальные исследования показали, что при рассеве по границе 5 мм содержание фракции менее 5 мм в крупном продукте составляет при нагрузке 8-10 т/мч до 5%, при 11-15 т/мч - 5-7%, при 18 т/мч - более 30%.
2
2
Пример использования способа. 74 т/ч пульпы NPKS - удобрения распыливают во вращающийся барабан на 252 т/ч ретура и гранулируют методом кристаллизации и сушки. Полученные 315 т/ч шихты, содержащей 50% товарной и 20% крупной фракции, делят на два потока. Первый поток в количестве 130 т/ч рассеивают на двухситных грохотах при удельной нагрузке 4,5 т/мч с получением 63 т/ч продукта, содержащего 95% фракции 2-5 мм и 5% фракции менее 2 мм. Второй поток в количестве 185 т/ч при удельной нагрузке 15 т/мч рассеивают на односитном грохоте по границе 5 мм с получением 46 т/ч крупной фракции, содержащей 37 т/ч фракции более 5 мм и 9 т/ч товарной фракции. Таким образом, в ретур ушло только 83,5 т/ч товарной фракции, а 9 т/ч ее попало туда после дробления. Это позволило уменьшить средний диаметр гранул шихты с 2 до 1,7 мм, что замедлило образование крупных частиц и стабилизировало процесс гранулообразования.
Параметры использования предложенного способа в других условиях видны из таблиц.
Таблица 1
Параметры рассева первого потока шихты
Уд. нагрузка, т/м<sup>2</sup>ч
Содержание в продукте фракции 2-5 мм, %
Содержание в продукте фракции менее 2 мм, %
2,0
97
3
2,5
96
4
3,5
95
5
4,5
95
5
5,0
93
7
Таблица 2
Параметры рассева второго потока
Уд. нагрузка, т/м<sup>2</sup>ч
Содержание в шихте фракции более 5 мм
Сод. в шихте фр. 2-5 мм
Сод. в крупном продукте фр. 2-5 мм
Средний размер гранул шихты, мм
7
20
50
1
2,1
8
20
40
5
2,0
13
25
40
7
1,7
18
25
45
30
1,6
19
30
50
-
-