СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА ГРАНУЛИРОВАНИЯ ФОСФОРСОДЕРЖАЩИХ УДОБРЕНИЙ
METHOD OF REGULATING PROCESS OF GRANULATION 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, описанного в патенте РФ №2455228, кл. С01В 25/28, опубл. 10.07.2012,  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. В01J 2/12, опубл. 20.05.2012, регулирование процесса гранулирования ведут, изменяя плотность завесы ретура на стадиях напыления пульпы, окатывания 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). М.: «Химия»,  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.
В книге «Технология минеральных удобрений». М.Е. Позин, Ленинград: «Химия», 1983 г., стр.294, при описании процесса получения гранулированного аммофоса указано, что после гранулирования, охлаждения и разделения (рассеивания) продукта на грохоте мелкую фракцию с размером частиц менее 1 мм возвращают в гранулятор в качестве ретура, туда же возвращают и некоторую часть товарного продукта (стандарта), крупную фракцию измельчают и также возвращают в процесс. Возврат части товарной фракции в ретур просто необходим, т.к. выход товарной фракции после гранулирования составляет 50-85%, а кратность ретура (ретурность) в большинстве процессов от 2 до 6 (В.Н. Кочетков. «Гранулирование минеральных удобрений». М.: «Химия», 1975, с.89-91).
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.
Поставленная задача решена и достигнут необходимый технический результат в предложенном способе регулирования процесса гранулирования фосфорсодержащих удобрений, включающем стадию разделения гранулированной шихты на мелкую, товарную и крупную фракции с измельчением крупной фракции и возвратом мелкой фракции, измельченной крупной фракции и части товарной фракции в процесс в качестве ретура. Нами предложено возвращаемую в ретур часть товарной фракции делить на два потока и один из них измельчать, причем поток на измельчение отбирают в количестве, необходимом для получения шихты с заданным эквивалентным диаметром частиц.
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.
В обычных схемах производства фосфорсодержащих удобрений приходится часть товарной (стандартной) фракции возвращать в ретур для сохранения кратности ретура (ретурности процесса, т.е. отношения количества внешнего ретура к количеству готового продукта). Это следует из таблицы 10 (В.Н. Кочетков. «Гранулирование минеральных удобрений». М.: «Химия», 1975, с.89-91). Для всех продуктов выход товарной фракции после гранулирования составляет 50 и более процентов (графа 10 таблицы 10), в то время как кратность ретура (графа 4) в большинстве случаев составляет величину более 1,0. Простой арифметический расчет показывает, что если из шихты после гранулирования и сушки вывести всю товарную часть (т.е. более половины), то оставшейся части не хватит, чтобы обеспечить необходимую ретурность. Поэтому в реальности в действующих производствах часть товарной фракции вместе с мелочью и измельченной крупной фракцией подается в ретур, чтобы обеспечить необходимую ретурность, а в готовый продукт выводится в пределах того количества, что вводится с реагентами на стадии гранулирования. Такой способ позволяет поддерживать гранулирование в требуемых интервалах только при строгом соблюдении всех технологических параметров.
При гранулировании и сушке удобрений может происходить периодическое изменение гранулометрического состава шихты (измельчение - укрупнение), а также связанное с этим изменение количества ретура и готового продукта.
Для уменьшения этих колебаний, выравнивания процессов гранулирования, стабилизации качества и свойств продукта 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 процесс регулирования гранулирования достигается тем, что часть товарной фракции, поступающей в ретур, делят на две части, одна из которых идет непосредственно в ретур, а вторая - на измельчение. Количество второй части при этом должно быть таким, чтобы шихта имела заданный эквивалентный диаметр частиц. Величина эквивалентного диаметра для каждой марки удобрения определяется экспериментально и должна быть такой, чтобы готовый продукт обладал хорошими физическими свойствами. Кроме того, от эквивалентного диаметра зависит ретурность процесса.
Предложенный способ реализуется на технологической схеме, приведенной на чертеже 1, состоящей из: 1 - барабанный гранулятор-сушилка, 2 - элеватор, 3 - конвейер ленточный ретура, 4/1, 4/2 -виброраспределитель, 5/1, 5/2 - виброгрохот, 6/1, 6/2 - дробилка, 7 - конвейер ленточный готового продукта, 8 - автоматический анализатор грансостава, 9/1, 9/2, 10/1, 10/2 - шибер (заслонка) с дистанционным управлением, 11 - ретурные весы.
Способ осуществляется следующим образом. Шихта после гранулирования и сушки из БГС (или СБ) 1 с помощью элеватора 2 через виброраспределители 4/1, 4/2 подается на рассев на двухситные виброгрохоты 5/1 и 5/2, где происходит разделение на три фракции. Мелкая фракция поступает в ретур на ленточный конвейер 3; крупная фракция после измельчения в дробилках 6/1, 6/2 подается туда же. Часть товарной фракции, соответствующая нагрузке по исходным реагентам, выводится в качестве готового продукта на ленточный конвейер 7 и следует на охлаждение и кондиционирование. Другая часть товарной фракции направляется в ретур с помощью шиберов с дистанционным управлением 9/1, 9/2. Таким образом поддерживают заданное значение ретура, измеряемое ретурными весами 11, установленными на ленточном конвейере ретура 3. В свою очередь часть товарной фракции, направляемая в ретур, делится на 2 потока, один из которых предварительно измельчается в дробилках 6/1, 6/2 вместе с крупной фракцией, а другой поток поступает в ретур без предварительного измельчения. Соотношение между двумя этими потоками регулируется с помощью шиберов с дистанционным управлением 10/1, 10/2 таким образом, чтобы поддерживать неизменным заданное значение эквивалентного диаметра гранул шихты, измеряемого с помощью автоматического анализатора грансостава 8, установленного на выходе из БГС (или СБ).
Пример использования способа.
50 т/час пульпы диаммоний фосфата (ДАФ) распыляется в БГС на завесу шихты. В БГС поступает также 150 т/час внешнего ретура. В результате образуется 195 т/час шихты, содержащей 60% товарной, 20% крупной и 20% мелкой фракции. Шихта рассеивается на двухситных грохотах с получением 115 т/час продукта, содержащего 98% фракции 2-5 мм и по 1% фракции менее 2 мм и 5-6 мм. Из этого количества 45 т/час выведено в качестве готового продукта, а в ретур вернулось 70 т/час товарной фракции.
Экспериментально установлено, что для этого удобрения необходимо иметь шихту с эквивалентным диаметром частиц 3,2 мм. В соответствии с этим поток части товарной фракции, возвращаемой в ретур, делят в следующем соотношении: 25 т/час направляют на дробление, а остальное - направляют непосредственно в ретур.
В результате получают ДАФ марки 18-46. Процесс гранулирования стабильный. Продукт не слеживается, пылимость - менее 30 мг/кг, прочность гранул более 5 МПа.