Спосіб одержання гранульованого сульфату алюмінію

Спосіб одержання гранульованого сульфату алюмінію, шляхом розпилення його плаву в грануляторі на завісу оборотного продукту, грануляційну кристалізацію до одержання готових гранул з наступним їх охолодженням та направленням їх частини як оборотний продукт, який відрізняється тим, що для розпилення в грануляторі використовують плав сульфату алюмінію з рН=2,6-3,1, з якого в процесі грануляційної кристалізації відводять у вигляді парів 15-75 кг води на тону плаву, а масове співвідношення оборотного продукту до кількості розпиленого плаву сульфату алюмінію підтримують у межах (0,9-3,5):1. (19) (21) 98052734 (22) 26.05.1998 (24) 16.10.2000 (33) UA (46) 16.10.2000, Бюл. № 5, 2000 р. (72) Лапін Євген Васильович, Трет'як Євген Володимирович, Голубов Олексій Григорович, Кононенко Микола Петрович, Вакал Сергій Васильович, Філонов Анатолій Павлович, Карпович Едуард Олександрович, Холін Борис Георгійович, Степаненко Михайло Дмитрович, Заречєний Володимир Григорович, Шабалін Валерій Іванович, Акуленко Анатолій Данилович, Селівоненко Микола Михайлович, Дудка Володимир Олексійович, Хохлов Лев Анатолійович, Бєднов Валентин Костянтинович (73) Лапін Євген Васильович, Трет'як Євген Володимирович, Голубов Олексій Григорович, Кононенко Микола Петрович, Вакал Сергій Васильович, Філонов Анатолій Павлович, Карпович Едуард 29347 ка оборотного продукту, а це означає підвищити продуктивність гранулятору. Поставлене завдання вирішується таким чином, що у відомому способі одержання гранульованого сульфату алюмінію, шляхом розпилення його плаву в грануляторі на завісу оборотного продукту, грануляційної кристалізації до одержання готових гранул з наступним їх охолодженням та направленням частини як оборотний продукт, згідно винаходу, для розпилення в грануляторі використовують плав сульфату алюмінію з рН=2,6-3,1, з якого в процесі грануляційної кристалізації відводять у вигляді парів 15-75 кг води на тону плаву, а масове співвідношення оборотного продукту до кількості розпиленого плаву сульфату алюмінію, підтримують у межах (0,9-3,5):1. Використання способу, у сукупності з усіма суттєвими ознаками, разом з відмінними, а саме, використання плаву сульфату алюмінію з рН=2,6-3,1 дозволяє за рахунок невеликої в'язкості плаву скоротити час розтікання його по поверхні частинок оборотного продукту, а за рахунок більш низького рівня переохолодження його скоротити час знаходження плаву у рідкому стані при переохолодженні. Це, у свою чергу, сприяє покращенню умов кінетики процесу гранулоутворення та збільшенню кількості плаву, який мають змогу прийняти частинки оборотного продукту. Окрім цього, при такому веденні процесу, стало можливим відводити з цієї стадії частину тепла у вигляді парів 15-75 кг води на тону плаву, шляхом послідуючого її використання на випарювання частини води, яка вноситься з потоком плаву, що скоротило час, необхідний для кристалізації плаву та дозволило зменшити кількість тепла, яке повинен прийняти на себе оборотний продукт. Таким чином, за рахунок удосконалення кінетики відводу тепла кристалізації також покращується процес гранулоутворення та збільшується кількість плаву, що мають прийняти частинки оборотного продукту. Підтримання масового співвідношення оборотного продукту до кількості розпиленого плаву сульфату алюмінію у межах (0,9-3,5):1 є значно нижчим у порівнянні з прототипом, що дозволяє за рахунок створення оптимальних умов кінетики виділення теплоти кристалізації та поглинання її частинками оборотного продукту, порівняно швидко формувати гранули сульфату алюмінію, виключаючи створення агломератів з частинок оборотного продукту. При подачі плаву сульфату алюмінію в гранулятор на завісу з оборотного продукту з рН менше 2,6, погіршуються умови розподілу плаву по поверхні частинок оборотного продукту та його кристалізації, що призводить до зменшення кількості плаву, який можуть прийняти частинки оборотного продукту без зриву процесу гранулоутворення, що зменшує продуктивність гранулятору. При подачі плаву сульфату алюмінію на стадію грануляційної кристалізації з рН більше 3,1 також збільшується час, необхідний для розподілу плаву по поверхні частинок оборотного продукту та його кристалізації, що призводить до зменшення кількості плаву, який мають приймати частинки оборотного продукту без зриву процесу гранулоутворення, внаслідок чого зменшується продуктивність гранулятору. При відводі з плаву сульфату алюмінію, який прийшов на стадію грануляційної кристалізації, у вигляді парів менш 15 кг води на тону плаву знижується відведення тепла від частинок оборотного продукту, що приводить до збільшення теплового навантаження на гранули оборотного продукту, наявності на їх поверхні рідкої плівки, та, як наслідок, приводить до погіршення умов гранулоутворення та зменшення продуктивності гранулятору. У цьому випадку реалізація даного способу близька за своїми параметрами до способу, який був прийнятий за прототип. При відведенні з плаву сульфату алюмінію, який прийшов на стадію грануляційної кристалізації, у вигляді парів більше 75 кг води на тону плаву, накладає обмеження процес відведення парів води від частинок оборотного продукту, що також приводить до зменшення продуктивності гранулятору. При подачі на стадію грануляційної кристалізації менше 0,9 частинок оборотного продукту на одну частину плаву підвищується температура процесу гранулоутворення в грануляторі, що призводить до утворення на поверхні частинок незакристалізованної плівки плаву сульфату алюмінію, агломерації частинок оборотного продукту, що також призводить до зменшення продуктивності гранулятору. При подачі на стадію грануляційної кристалізації більше 3,5 частин оборотного продукту на одну частину плаву знижується температура процесу гранулоутворення в грануляторі, що призводить до погіршення умов розподілу плаву сульфату алюмінію по поверхні частинок оборотного продукту, утворення агломератів. Все це приводить до зменшення частини плаву, які мають прийняти на себе частинки оборотного продукту, що також призводить до зменшення продуктивності гранулятору. Проведений заявником аналіз рівня техніки дозволив встановити, що аналоги, які характеризуються сукупністю ознак, тотожних усім ознакам способу одержання гранульованого сульфату алюмінію, відсутні. Таким чином, винахід відповідає критерію "новизна". Результати пошуку відомих рішень у даній та суміжних областях техніки для виявлення ознак, що співпадають з відмінними від прототипу ознаками способу, показали, що вони не слідують явним чином з рівня техніки. З виявленого заявником рівня техніки не виявлена відомість впливу, передбачених суттєвими ознаками пропонованого винаходу, переутворень на досягнення указаного технічного результату. Таким чином, винахід відповідає критерію "винахідницький рівень". Спосіб одержання гранульованого сульфату алюмінію демонструють наступні приклади. Приклад 1 Для проведення дослідів був виготовлений плав сульфату алюмінію, шляхом розкладу водної суспензії гідрату оксиду алюмінію сірчаною кислотою при температурі 95°С, вміст оксиду алюмінію в плаві складає 15,7%, рН=2,8. Наважку плаву у кількості 350 кг розпилюють пневматичною форсункою у грануляторі барабанного типу. Швидкість обертання барабану 10 об/хв., діаметр 0,5 м, дов 2 29347 жина 1,5 м. Тиск плаву перед пневматичною форсункою складає 1,1 атм, тиск повітря 1,7 атм. Швидкість подачі плаву - 180 кг/год. Сюди у гранулятор з швидкістю 200 кг/год подають оборотний продукт з діаметром частинок переважно (2-5)·10-3 м та температурою 20°С. Масове співвідношення оборотного продукту до кількості розпиленого плаву 1,11:1. Розпилений плав наносять на оборотний продукт і при цьому відбувається грануляційна кристалізація. У процесі грануляційної кристалізації з плаву відводять у вигляді парів 53 кг води на тону плаву шляхом взаємодії диспергіруємої речовини з ненасиченими парами води повітрям. Пари води з повітрям з установки гранулювання відводять в систему очищення. Грануляційну кристалізацію ведуть до одержання готових гранул з фракційним складом (2-10)·10-3 м. У процесі одержання гранул частинки оборотного продукту нагріваються до середньої температури поверхневого шару 65°С. Одержаний гранулят у кількості 380 кг/год виводять на стадію охолодження, де вони охолоджуються до температури 25°С. 200 кг/год отриманого продукту повертають на стадію грануляційної кристалізації, де їх дозовано подають до барабанного гранулятору. Залишок грануляту відводять як готовий продукт. Одержані готові гранули сульфату алюмінію мають міцність 4,5 МПа, питома продуктивність гранулятору - 611,5 кг/м2.год, співвідношення плав : ретур = 1:1,11. Приклад 2 Плав сульфату алюмінію виготовляють шляхом розкладу водної суспензії гідрату оксиду алюмінію сірчаною кислотою при температурі 95°С, вміст оксиду алюмінію в плаві складає 15,7%, рН=2,8. Наважку плаву у кількості 350 кг розпилюють комбінованою форсункою у грануляторі тарілчастого типу. Швидкість обертання тарілки 12 об/хв., діаметр 0,5 м, висота борту 0,1 м. Тиск плаву перед пневматичною форсункою складає 2,0 атм, тиск повітря 1,4 атм. Швидкість подачі плаву - 145,4 кг/год. Сюди у тарілку з швидкістю 159,5 кг/год подають оборотний продукт з діаметром частинок переважно (2-5)·10-3 м та температурою 20°С. Масове співвідношення оборотного продукту до кількості розпилюємого плаву 1:1,1. Розпилений плав наносять на оборотний продукт і при цьому відбувається грануляційна кристалізація. В процесі грануляційної кристалізації з плаву відводять у вигляді парів 55 кг води на тону плава шляхом взаємодії диспергіруємої речовини з ненасиченими парами води повітрям. Пари води з повітрям з установки гранулювання відводять в систему очищення. Грануляційну кристалізацію ведуть до одержання готових гранул з фракційним складом (2-10)·10-3 м. У процесі одержання гранул частинки оборотного продукту нагріваються до середньої температури поверхневого шару 65°С. Одержаний гранулят у кількості 304,9 кг/год виводять на стадію класифікації, яку проводять на грохоті. З стадії класифікації балансову кількість гранулята з розміром частинок переважно (5-10)·10-3 м та температурою 60°С виводять як готовий продукт, а ретурну частину (оборотний продукт) у вигляді гранул з розміром переважно (2-5)·10-3 м направляють в апарат повітряного охолодження, де їх охолоджують до температури 25°С, та повертають на стадію розпилу. Одержані готові гранули сульфату алюмінію мають міцність 4,5 МПа, питома продуктивність гранулятора - 738,9 кг/м2·год, співвідношення плав:ретур = 1:1,1. Результати дослідів приведені у табл. 1, 2. Таким чином, як видно з таблиць, тільки таке проведення процесу одержання гранульованого сульфату алюмінію з умовами, що обумовлені сукупністю усіх суттєвих ознак, дозволило досягти підвищення питомої продуктивності гранулятору. Спосіб випробуваний в дослідно-промислових умовах. Одержання даного технічного результату підтвердили наведені приклади. Таким чином, даний винахід відповідає критерію "промислова приємлемість". 3 29347 Таблиця 1 № п/п 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 вміст % Аl2О3 15,7 15,7 18,2 20,3 15,8 15,7 15,7 15,7 15,7 15,7 15,7 15,7 14,2 14,2 14,2 14,2 15,7 15,7 Дозування оборотного Плав сульфату алюмінію продукту кг/год рН Дозування плаву, кг/год 2,8 180 200 2,8 145,4 159,5 2,8 94,5 122,9 2,8 84,2 126,3 2,6 79,1 87,0 3,1 78,9 86,8 2,5 70,9 78,0 3,2 70,6 77,7 2,8 76,5 68,9 2,8 80,7 282,5 2,8 71,0 49,7 2,8 71,4 264,2 2,8 76,0 83,6 2,8 76,0 83,6 2,8 68,7 75,6 2,8 69,9 76,9 66,0 396,0 63,8 255,2 Таблиця 2 № п/п Співвідношення плав:ретур К 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 1:1,11 1:1,1 1:1,3 1:1,5 1:1,1 1:1,1 1:1,1 1:1,1 1:0,9 1:3,5 1:0,7 1:3,7 1:1,1 1:1,1 1:1,1 1:1,1 1:6 1:4 Кількість відведеної у Питома продуктивність вигляді парів води, G кг по плаву кг/м2год Н2О/т плаву 53 611,5 55 738,9 30 481,5 21 429,0 42 403,1 41 402,0 34 361,3 33 359,8 49 389,8 31 411,2 22 363,8 75 387,3 15 387,3 80 350,0 10 356,1 336,3 325,0 Примітка Оптимум -"-"-"рН=рНmin рН=рНmax рНрНmin К=Кmax К=Кmin К>Kmax К>Кmin G=Gmax G=Gmin G>Gmax G