Спосіб одержання складного мінерального добрива

Реферат: Спосіб одержання складного мінерального добрива здійснюють шляхом розкладання фосфатної сировини сірчаною та фосфорною кислотою при співвідношенні P 2O5/SO3=2,9-3,3, Р2О5/СаО=4,4-4,8, з одержанням кислої пульпи розкладання, подальшою нейтралізацією пульпи аміаком до рН не менше 3,8, грануляцією та сушінням. Пульпу перед грануляцією попередньо випарюють до вмісту вологи 43 % та розпилюють до розміру краплі 0,1-0,15 мм. UA 73534 U (54) СПОСІБ ОДЕРЖАННЯ СКЛАДНОГО МІНЕРАЛЬНОГО ДОБРИВА UA 73534 U UA 73534 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до виробництва складних мінеральних добрив. Відомий спосіб одержання складного мінерального добрива, що включає розкладання фосфатної сировини сірчаною та фосфорною кислотою при співвідношенні P 2O5/SO3=2,9-3,3; Р2О5/СаО=4,4-4,8 з одержанням кислої пульпи розкладання, подальшу нейтралізацію пульпи аміаком до рН не менше 3,8, грануляцію та сушіння ( патент UA на корисна модель N 30688, МПК С05В1/00). Цей спосіб дозволяє одержувати продукцію з високим вмістом поживних речовин, але при цьому вихід товарної фракції на виході з гранулятора знаходиться на рівні 60 %, що призводить до необхідності стадії класифікації та переробки некондиційної продукції. Цей спосіб являється найближчим по технічній сутності та одержуваному результату, тому й вибраний як прототип. В основу корисної моделі поставлена задача значного збільшення товарної фракції на виході із гранулятора, що дозволить значно знизити затрати на класифікацію та переробку некондиційної продукції. Поставлена задача вирішується тим, що у способі одержання складного мінерального добрива шляхом розкладання фосфатної сировини сірчаною та фосфорною кислотами при співвідношенні P2O5/SO3=2,9-3,3, Р2О5/СаО=4,4-4,8, з одержанням кислої пульпи розкладання, подальшої нейтралізації пульпи аміаком до рН не менше 3,8, грануляції та сушіння і, згідно з корисною моделлю, пульпу перед грануляцією попередньо випарюють до вмісту вологи 43 % та розпилюють до розміру каплі 0,1-0,15 мм, а грануляцію та сушіння здійснюють при температурі 100-101 °C на виході з апарата. Процес сушіння ведуть при розрідженні 0,01-0,02 кПа. Суть способу полягає в наступному. Після одержання кислої пульпи розкладання відбувається додаткове упарювання її з 51 % до 43 %, шляхом установки в другий реактор кип'ятильника, а потім упарена пульпа подається на стадію грануляції та сушіння в апарат БГС (барабанний гранулятор-сушарка). Пульпа в апарат надходить через пневматичну форсунку, встановлену по осі барабана. Для диспергування пульпи використовують стиснене повітря при тиску 0,2-0,4 МПа. Гранулювання відбувається при взаємодії крапель пульпи з "завісою", що складається з частинок готового продукту. Частина крапель відкладається на поверхні частинок завіси, а інша частина утворює самостійні частки завіси. Поряд з гранулюванням в апараті БГС відбувається сушіння пульпи топковими газами при температурі 100-101 °С на виході з апарата та наявністю розрядження 0,01-0,02 кПа, яке створюється хвостовим вентилятором. Заявлена вологість пульпи являється оптимальною. При веденні процесу з вологість менше 43 % знижується інтенсивність перемішування і реакції розкладання і амонізація проходять не до кінця. При збільшенні вологості більше 43 % відбувається процес агломерацій гранул в грануляторі за рахунок великих сил зчеплення. Основним параметром, який характеризує якість розпилу є діаметр краплі, який в свою чергу залежить від тиску стисненого повітря та конструкції форсунки. Оптимальний діаметр краплі дорівнює 0,1-0,15 мм, що досягається тиском 0,35 МПа і використанням форсунки з завихрювачем. При подальшому зменшенні діаметра краплі треба збільшити тиск повітря на розпил понад 0,35 Мпа, що призводить до пробивання завіси і забиванні насадки пульпою. При збільшенні краплі більше 0,15 мм зменшується інтенсивність видалення рідини, збільшується зростання гранул і на практиці гранули стають більше товарних, таким чином, чим більше крапля, тим менше інтенсивність видалення рідини, тим більш вірогідне зростання гранул на її поверхні. Оптимальним параметром на етапі гранулювання є температура 100-101 °C газів на виході з БГС. При збільшенні температури вище 101 °С відбувається плавлення продукту і забивання насадки. При зменшенні температури нижче 100 °С відбувається процес зростання гранул більше діаметра товарної фракції. Це відбувається через те, що з пониженням температури гранули не встигають прогріватися на всю товщину і розколюючі напруги, що виникають в ній недостатні, щоб роздрібнити її тому спостерігається процес зростання. Обов'язковою умовою процесу сушіння топковими газами в апараті БГС є наявність розрядження, створюваного хвостовим вентилятором. Оптимальним значенням є 0,01-0,02 кПа, при якому не відбувається винесення часток розміром 0,1-0,15 мм і менше в систему пилогазоочистки. При збільшенні розрядження більше 0,02 кПа відбувається збільшення швидкості в апараті більше швидкості витання часток 0,1 мм, тому буде відбуватися винесення великої кількості вологих часток від зони подачі теплоносія, що призводить до того, що в зоні контакту теплоносія 1 UA 73534 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 з незрошуваних частиною завіси внаслідок відсутності вологи відбувається перегрів матеріалу і можливе його плавлення і розкладання. При зменшенні розрідження менше 0,01 кПа відбувається нестабільне горіння полум'я в топці. Даний спосіб реалізується наступним чином. Отримання пульпи здійснюється в двох реакторах з пристроями, що перемішують. У перший реактор одночасно подаються екстракційна фосфорна кислота, фосфатна сировина і сірчана кислоти в співвідношенні P2O5/SO3=2,9-3,3, Р2О5/СаО=4,4-4,8, що забезпечують необхідний вміст поживних речовин в готовому продукті. Відразу при утворенні контакту розчинів кислот з поверхнею фосфатного сировини починається процес її розкладання. Після закінчення процесу розкладання фосфатного сировини отримана пульпа подається у другий реактор, в який одночасно подається аміак (у вигляді аміачної води). Введення аміаку проводиться з приведенням до необхідної норми масового співвідношення Р2О5/N=3,8-4,2, що забезпечує вміст азоту амонійній форми в готовому продукті не менше 10 %; значення водневого показника рН при цьому має становити не менше 3,8 од. рН - необхідна умова відсутності вільної кислоти в готовому продукті. В реакторі 2-го ступеня відбувається додаткова упарювання пульпи з 51 % до 43 % шляхом установки в нього кип'ятильника. Далі отримана пульпа необхідних параметрів подається на стадію грануляції i сушіння в апараті БГС (барабанний гранулятор сушарка). Пульпа в апарат надходить через пневматичну форсунку, встановлену по осі барабана. Для диспергування пульпи використовують стиснене повітря при тиску 0,2-0,4 МПа. Гранулювання та сушіння відбувається при взаємодії крапель пульпи діаметр 0,1-0,15 мм з "завісою", при температурі 100-101 °C газів на виході з БГС при розріджені 0,01-0,02 кПа. Приклад за прототипом. 1000 кг фосфатної сировини, що містить 290 кг Р2О5 та 482 кг СаО розкладають фосфорною кислотою у кількості 7518,5 кг, що містить 2030 кг Р2О5, 112,8 кг SO3, 22,6 кг СаО та сірчаною кислотою у кількості 1112,3 кг, що містить 778,61 кг моногідрату чи 635,6 кг SO3. При цьому масові співвідношення становлять: P2O5/SO3=3,1; P2O5/CaO=4,6 - оптимальні значення, що заявляються. Підготовлену пульпу в кількості 9600 кг амонізують в реакторі-нейтралізаторі, шляхом введення аміачної води в кількості 2829,2 кг, що містить 707,3 кг аміаку. Масове співвідношення P2O5/N становить 4,0, водневий показник - 4,0 - оптимальні значення, що заявляються. Амонізовану пульпу в кількості 11600 кг з вологістю 51 % гранулюють та висушують в апараті СГБ при наступних параметрах діаметр краплі 0,3 мм, температура топкових газів на виході із БГС 95 °С, розрідження 0,06 кПа. Після сушіння отримують 5800 кг готового продукту NPS складу (10,0:40,0:5,16), вільна кислотність відсутня з наступним гранулометричним складом: фракція 1,5-4 мм - 60 %, більше 4 мм - 38 %, менше 1,5 мм - 2 %. Далі продукт розсіюється товарна фракція йде на склад, крупна і мілка повертається на переробку. Приклад 1 (по заявленому способу). 1000 кг фосфатної сировини, що містить 290кг Р2О5 та 482 кг СаО розкладають фосфорною кислотою у кількості 7518,5 кг, що містить 2030 кг Р2О5, 112,8 кг SO3, 22,6 кг СаО та сірчаною кислотою у кількості 1112,3 кг, що містить 778,61 кг моногідрату чи 635,6 кг SO 3. При цьому масові співвідношення становлять: P2O5/SO3=3,1; Р2О5/СаО=4,6 - оптимальні значення, що заявляються. Підготовлену пульпу в кількості 9600 кг амонізують в реакторі-нейтралізаторі, шляхом введення аміачної води в кількості 2829,2 кг, що містить 707,3 кг аміаку. Масове співвідношення P2O5/N становить 4,0, водневий показник - 4,0 - оптимальні значення, що заявляються. Амонізовану пульпу в кількості 11600 кг з вологістю 43 % гранулюють та висушують в апараті СГБ при наступних параметрах діаметр краплі 0,1 мм, температура топкових газів на виході із БГС 100 °C, розрідження 0,01 кПа. Після сушіння отримують 6679 кг готового продукту NPS складу (10,0:40,0:5,16), вільна кислотність відсутня з наступним гранулометричним складом: фракція 1,5-4 мм - 97 %, більше 4 мм - 2 %, менше 1,5 мм - 1 %. Далі продукт йде на склад без додаткового розсіювання. Приклад 2 1000 кг фосфатної сировини, що містить 290 кг Р2О5 та 482 кг СаО розкладають фосфорною кислотою у кількості 7518,5 кг, що містить 2030 кг Р2О5, 112,8 кг SO3, 22,6 кг СаО та сірчаною кислотою у кількості 1112,3 кг, що містить 778,61 кг моногідрату чи 635,6 кг SO3. При цьому масові співвідношення становлять: P2O5/SO3=3,1; P2O5/CaO=4,6 - оптимальні значення, що заявляються. Підготовлену пульпу в кількості 9600 кг амонізують в реакторі-нейтралізаторі, шляхом введення аміачної води в кількості 2829,2 кг, що містить 707,3 кг аміаку. Масове співвідношення P2O5/N становить 4,0, водневий показник - 4,0 - оптимальні значення, що 2 UA 73534 U 5 заявляються. Амонізовану пульпу в кількості 11600 кг з вологістю 43 % гранулюють та висушують в апараті СГБ при наступних параметрах діаметр краплі 0,15 мм, температура топкових газів на виході із БГС 101 °C, розрідження 0,02 кПа. Після сушіння отримують 6679 кг готового продукту NPS складу (10,0:40,0:5,16), вільна кислотність відсутня з наступним гранулометричним складом: фракція 1,5-4 мм - 98 %, більше 4 мм - 1 %, менше 1,5 мм - 1 %. Далі продукт йде на склад без додаткового розсіювання. Таким чином впровадження даного способу дозволить одержувати товарну фракцію 1,5-4 мм на рівні 98 % необхідного хімічного складу, що забезпечить зниження витрат на класифікацію та переробку продукту, тим самим знизити собівартість добрива. 10 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 20 1. Спосіб одержання складного мінерального добрива шляхом розкладання фосфатної сировини сірчаною та фосфорною кислотами при співвідношенні P2O5/SO3=2,9-3,3, Р2О5/СаО=4,4-4,8, з одержанням кислої пульпи розкладання, подальшою нейтралізацією пульпи аміаком до рН не менше 3,8, грануляцією та сушінням, який відрізняється тим, що пульпу перед грануляцією попередньо випарюють до вмісту вологи 43 % та розпилюють до розміру краплі 0,1-0,15 мм. 2. Спосіб одержання складного мінерального добрива за п. 1, який відрізняється тим, що грануляцію та сушіння ведуть при температурі 100-101 °С на виході з апарата. 3. Спосіб одержання складного мінерального добрива за п. 1, який відрізняється тим, що сушіння ведуть при розрідженні 0,01-0,02 кПа. Комп’ютерна верстка В. Мацело 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