Спосіб одержання гранульованих комплексних добрив

Реферат: Винахід належить до виробництва гранульованих мінеральних добрив, що додатково містять мікроелементи. Заявлено cпосіб одержання гранульованих комплексних азотно-фосфорнокалійних добрив, що включає змішування твердих компонентів у змішувачі, зволоження водою та/або водяною парою, грануляцію, сушіння, фракціонування і повернення тонкої фракції у змішувач, а також кондиціювання, в якому а) під час змішування твердих компонентів добрива з вологими компонентами, одержаними з трубчастого реактора, розміщеного в нижній частині змішувача, додають сечовину та/або інший лужний компонент і здійснюють змішування протягом від 1 до 10 хвилин та нейтралізують суміш сірчаною кислотою та/або іншими мінеральними кислотами, b) температуру суміші підвищують до 140 °C, при якій завдяки рівномірному змішуванню сечовини і компонентів добрива одержують гомогенну масу, с) одержану гомогенну масу гранулюють шляхом розпилювання з використанням підкисленої води та/або водяної пари, d) одержують гранульовану сполуку з високим вмістом азоту. UA 106519 C2 (12) UA 106519 C2 UA 106519 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Галузь техніки Цей винахід стосується тукової промисловості і може бути використаний для одержання гранульованих комплексних азотно-фосфорно-калійних (АФК) добрив з вторинними поживними речовинами і мікроелементами для рослин. Рівень техніки Відомим є спосіб одержання комплексних добрив, за яким добрива виготовляються з окремих твердих вільно текучих компонентів шляхом їх змішування, зволоження водою та/або водяною парою і додавання певної кількості змеленої глини (патент США № 5749936 з пріоритетом від 07.06.1996 року, опублікований в 1998 році). При застосуванні цього способу вихід товарної фракції збільшується, а якість продукту підвищується. Однак він передбачає приготування спеціальної суспензії глини, а концентрація глини як баласту до 5 мас. % зменшує кількість поживних матеріалів у добриві. Найближчим відомим технічним рішенням є спосіб одержання комплексних добрив, за яким компоненти твердих добрив змішуються з продуктом взаємодії мінеральних добрив і аміаку в грануляторі, після чого суміш гранулюють, сушать і ділять (патент Литви № 4720 з пріоритетом від 29.11.1999 року, опублікований в 2000 році). Недоліком цього способу є те, що концентрація азоту в продукті є недостатньо високою, кількість тонкої фракції, яка має йти на рециркуляцію, досягає 30-35 мас. %, що знижує ефективність гранулятора. Суть винаходу Спосіб одержання гранульованих комплексних добрив за даним винаходом включає змішування вільно текучих, твердих компонентів добрива впродовж від 1 до 10 хвилин з вологими компонентами, одержаними з трубчастого реактору, розміщеного в нижній частині змішувача, де лужні компоненти добрива нейтралізуються мінеральними кислотами; підвищення температури суміші до 140C; грануляцію шляхом розпилювання з використанням підкисленої води та/або водяної пари; сушку, фракціонування і повернення тонкої фракції гранульованого продукту у змішувач. Після змішування лужного компоненту з кислотним компонентом в трубчастому реакторі відбувається екзотермічна хімічна реакція. Лужний компонент являє собою водні розчини аміаку, що містять нітрат амонію, сечовину, сульфат амонію, нітрат кальцію, нітрат магнію або їх суміші, гідроокис калію або солі калію або їх суміші. Кислотний компонент складається з азотної, фосфорної або сірчаної кислот. Молярне співвідношення лужного і кислотного компонентів є наступним: NH3: H3PO4=1-3: 1, або NH3: H2SO4=0,9-2: 1, або NH3: HNO3=0,9-1: 1. Кількість і співвідношення всіх компонентів обираються такими, щоб гранульований продукт містив від 5 до 25 мас. % азоту і до 15 мас. % сірки. Мінерали кальцію, магнію і бору або їх суміші можуть домішуватись до твердих компонентів добрива. Гранульовані комплексні добрива виготовляються так, як показано на технологічній схемі (Фіг. 1). Докладний опис винаходу Вільно текучі, тверді компоненти, призначені для виготовлення добрива, з бункерів (1) зважують на терезах (2) і подають за допомогою механічних завантажувачів (3, 5) і елеватору (4) у змішувач (6), де вони змішуються з вологими компонентами, одержаними з трубчастого реактору, розміщеного в нижній частині змішувача, де лужні компоненти добрива з контейнеру (7) нейтралізуються мінеральними кислотами з контейнеру (8) і починають гранулюватись. Грануляція продовжується і завершується в грануляторі (9). Одержане добриво висушують в сушильному апараті (10) газоподібними продуктами згоряння з печі (11). Гранульоване добриво піднімають елеватором (12) на перше сито (13) грохота, звідки тонка фракція продукту повертається у змішувач (6), а решта охолоджується в холодильнику (14), після чого фракціонується на другому ситі (15) грохота. Товарну частину продукту поміщають на зберігання або перед зберіганням кондиціонують матеріалами, що поліпшують якість. Тонку фракцію повертають у змішувач (6), а частки більшого розміру подрібнюють у дробарці (16) і знову фракціонують на ситі (15) грохота. Коли до добрив бажано додати мінерали кальцію, магнію і бору або їх суміші, їх завантажують в бункери (1). Концентрація поживних речовин в гранульованому комплексному добриві, а також фізикохімічні і товарні властивості добрива визначались стандартними методами тестування. Суть даного винаходу ілюструється наступними прикладами. Приклад 1 200 кг/год. розчину, що містить 12 мас. % аміаку, 42,5 мас. % сечовини і 45,5 мас. % води, нейтралізують в трубчастому реакторі пілотної установки, використовуючи 72 кг/год. сірчаної кислоти з концентрацією 98 %, при молярному відношенні NH3: H2SO4=1,95: 1. Одержаний шлам змішують у змішувачі зі 109 кг діамофосу, що містить 18 % азоту і 46 % пентоксиду фосфору, 1 UA 106519 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 430 кг сульфату амонію, що містить 21 % азоту, 200 кг нітрату амонію, що містить 34 % азоту, і з 83 кг хлориду калію, що містить 60 % оксиду калію. Такі добрива гранулюють, висушують при 0 температурі 80 C, після чого фракціонують за розміром часток. Одержані АФК добрива належать до 24:5:5 класу. Вихід товарної фракції (1-5 мм в діаметрі) становить 91 %. Міцність гранул (3 мм) при здавлюванні становить 3520 г/гран. Приклад 2 100 кг/год. розчину суміші лужних компонентів того ж складу, що й в Прикладі 1, нейтралізують в трубчастому реакторі пілотної установки, використовуючи 35 кг/год. сірчаної кислоти з концентрацією 98 %, при молярному відношенні NH3: H2SO4=2:1. Одержаний шлам змішують у змішувачі з 265 кг сульфату амонію, що містить 21 % азоту, 79 кг сечовини, що містить 46 % азоту, 292 кг діамофосу, що містить 18 % азоту, 50 кг амофосу, що містить 12 % азоту, і 52 % пентоксиду фосфору, а також з 267 кг хлориду калію, що містить 60 % оксиду калію. В подальшому добрива обробляють так само, як в Прикладі 1. Одержані АФК добрива належать до 16:16:16 класу. Вихід товарної фракції (1-5 мм в діаметрі) становить 93 %. Міцність гранул (3 мм) при здавлюванні становить 3320 г/гран. При одержанні гранульованих комплексних добрив за способом даного винаходу в трубчастому реакторі відбувається екзотермічна реакція нейтралізації лужних компонентів кислотами, і цей термічний ефект прискорює формування гранул у змішувачі, зменшує приблизно на 20 % кількість тонкої фракції продукту, що йде на рециркуляцію, зменшує споживання енергії на одиницю продукту і збільшує товарну фракцію продукту до 93 %. Міцність гранул при здавлюванні підвищується до 3200-3500 г/гран. Добрива, одержані у такий спосіб, мають високу концентрацію поживних речовин для рослин (приблизно 50 % АФК і до 25 % азоту). Крім того, такі добрива збагачені важливим вторинним поживним для рослин елементом - сіркою (до 15 %). Добрива, одержані способом за цим винаходом, можуть містити поживні речовини для рослин в різних кількостях і різних співвідношеннях. Це розширює можливості вибору добрив і сферу їх застосування. Технологічний процес одержання добрив за цим винаходом є дешевшим, більш ефективним і екологічно чистим. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 1. Спосіб одержання гранульованих комплексних азотно-фосфорно-калійних (АФК) добрив, що включає змішування твердих компонентів у змішувачі, зволоження водою та/або водяною парою, грануляцію, сушіння, фракціонування і повернення тонкої фракції у змішувач, а також кондиціювання, який відрізняється тим, що а) під час змішування твердих компонентів добрива з вологими компонентами, одержаними з трубчастого реактора, розміщеного в нижній частині змішувача, додають сечовину та/або інший лужний компонент і здійснюють змішування протягом від 1 до 10 хвилин та нейтралізують суміш сірчаною кислотою та/або іншими мінеральними кислотами, b) температуру суміші підвищують до 140 °C, при якій завдяки рівномірному змішуванню сечовини і компонентів добрива одержують гомогенну масу, с) одержану гомогенну масу гранулюють шляхом розпилювання з використанням підкисленої води та/або водяної пари, d) одержують гранульовану сполуку з високим вмістом азоту. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що вихід гранул становить до 91-93 %. 3. Спосіб за п. 1 або 2, який відрізняється тим, що міцність при здавлюванні одержуваних гранул становить до 3200-3500 г/гран. 4. Спосіб за будь-яким з пп. 1-3, який відрізняється тим, що лужним компонентом є водний розчин аміаку, що містить нітрат амонію, сечовину, сульфат амонію, нітрат кальцію, нітрат магнію або їх суміші, гідроокис калію або солі калію або їх суміші, тоді як кислотний компонент являє собою азотну, фосфорну або сірчану кислоти при молярному відношенні NH3:Н3РО4=13:1, або NH3:H2SO4=0,9-2:1, або NH3:HNO3=0,9-1:1 та при молярному відношенні NH3:CO(NH2)2=1:3,5-10,0. 5. Спосіб за будь-яким з пп. 1-4, який відрізняється тим, що гранульований продукт містить від 5 до 25 мас. % азоту і до 15 мас. % сірки. 6. Спосіб за будь-яким з пп. 1-5, який відрізняється тим, що до компонентів гранульованого добрива додають мінерали кальцію, магнію і бору або їх суміші. 2 UA 106519 C2 Комп’ютерна верстка Л. Бурлак Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3