СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГРАНУЛИРОВАННЫХ ТУКОСМЕСЕЙ Российский патент 2004 года по МПК C05C9/00 C05G1/00 

Изобретение относится к способу получения гранулированных тукосмесей.

Преимуществом производства тукосмесей перед простыми и комплексными удобрениями является возможность выпуска очень широкого ассортимента удобрений с любыми соотношениями питательных элементов, удовлетворяющих разнообразные потребности растениеводства. При этом наиболее предпочтителен выпуск гранулированных тукосмесей, т.к. порошкообразные тукосмеси подвержены сегрегации, слеживанию, гигроскопичны, их трудно хранить, транспортировать, вносить почву.

Известен способ получения минеральных тукосмесей в барабанных грануляторах-сушилках (аппаратах БГС) [1]. Этот способ позволяет значительно уменьшить объем аппаратов и получать широкий ассортимент удобрений. К недостаткам данного способа относится его высокая энергозатратность, т.к. проводится гранулирование пульп с высоким содержанием воды - 15-25 мас.%, высокая кратность ретура - 2, а также сильное налипание влажных пульп на стенки барабана, что приводит к частым остановкам оборудования.

Известен способ получения органоминеральных удобрений гранулированием в башнях с воздушным охлаждением расплава карбамида, или аммофоса, или сульфата аммония, или нитрата аммония, или диаммонийфосфата, содержащих 0,15-1,0 мас. % гумата калия или натрия [2]. Недостатком способа является то, что им получают только азотные или азотно-фосфорные удобрения. Такие продукты, как диаммонийфосфат, сульфат аммония, нитрат аммония при температуре плавления заметно разлагаются, что приводит к потерям азота и фосфора, к загазованности, т.к. при их разложении выделяются аммиак, оксиды фосфора, серы и азота, что ведет к дополнительным затратам сырья и ухудшению условий труда. Для получения расплавов вышеуказанных веществ требуется большое количество тепла, т. к. они имеют высокие температуры плавления: >190^oС; >350^oС и 169,6^oС соответственно, что обусловливает высокую энергозатратность способа и также является недостатком способа.

Известен способ получения гранулированных азотно-фосфорных и азотно-фосфорно-калийных тукосмесей прессованием в валковом грануляторе смесей, содержащих в своем составе два и более действующих веществ, выбранных из ряда: карбамид, аммофос, нитрат аммония, сульфат аммония и другие азот-, фосфор- и калийсодержащие компоненты при влажности смеси 0,5-4 мас.% и температуре 50-110^oС в зависимости от состава смеси, наиболее близкого по технической сущности к заявляемому. Спрессованные плиты толщиной 25-50 мм дробят в зубчатой валковой дробилке и дополнительно в вибрационной мельнице, проводят рассев, отбирая фракцию нужного размера, выход которой составляет 35-40 мас. % [3].

Недостатком способа является высокая энергозатратность, т.к. он включает две стадии дробления спрессованных плит и низкий выход целевой фракции.

К недостаткам можно также отнести то, что при дроблении выделяется много пыли, что ухудшает условия труда.

Сущность предлагаемого изобретения - способ получения гранулированных азотно-фосфорно-калийных или азотно-фосфорных тукосмесей минеральных и органоминеральных, водорастворимых и пролонгированного действия, с микроэлементами и без микроэлементов, с введением и без введения упрочняющей и гидрофобизирующей добавок, включающий смешение сухих исходных компонентов в заданном соотношении, отличающийся тем, что в соотношение N:P₂O₅:K₂O в смесях - (I) - (15-25):(9-17):(9-17) мас.%, соотношение N:P₂O₅ в смесях (II) - (11-45): (0,03-45) мас.%, в состав всех смесей входит карбамид в количестве 0,1-99,9 мас.%; увлажнение смеси до 1,0-3,0 мас.%; гранулирование в типовом ГФР-грануляторе (роторный гранулятор формования); рассев гранул.

Поставленная цель достигается тем, что в качестве исходных компонентов используют сырье, указанное в таблицах 1, 2 и 3 в соответствии с заданной рецептурой.

Сухие исходные компоненты в соответствии с заданной рецептурой подают в ленточный смеситель с помощью тензометрических конвейерных весов. Расход компонентов непрерывно измеряется в преобразователе весов, откуда сигнал поступает в регулирующий блок, где истинный расход сравнивается с заданным значением. В регулирующем блоке отклонение расхода от заданного значения обрабатывается в соответствии с алгоритмом управления, сигнал с регулирующего устройства поступает на управляемый привод конвейера и регулирует расход, изменяя скорость движения конвейерной ленты. Из ленточного смесителя смесь подается с помощью шнекового питателя в гранулятор типа ГФР. Скорость дозирования смеси в гранулятор регулируется установкой необходимой частоты тока на электроприводе гранулятора с помощью преобразователя частоты типа FR-500. Гранулятор представляет собой двухроторную машину, смонтированную вместе с приводом на жесткой раме, состоит из перфорированного ротора-матрицы, двух водил, насаженных на центральный вал, и валков, сидящих на подшипниках в водилах и совершающих вращение вокруг своей оси, загрузочного бункера, ножа для удаления гранул. В крышку матрицы подведена форсунка для подачи пара для увлажнения смеси и впрыска при необходимости гидрофобизирующей добавки. Смесь из смесителя подается в пространство между валком и матрицей, где подхватывается вращающимися валками и втирается в отверстия матрицы. При этом в смеси развиваются большие центробежные силы и силы трения, давление и температура смеси поднимаются. В присутствии влаги карбамид, содержащийся в смеси, расплавляется при более низкой температуре: 50-100^oС в зависимости от состава смеси, образуется пластичная суспензия, хорошо продавливающаяся через отверстия. На выходе из матрицы жгуты срезаются ножом и транспортером подаются на рассев в типовой виброгрохот. После гранулирования содержание воды в гранулах 0,3-1,0%. Гранулометрический состав определяется диаметром отверстий матрицы и расстоянием между ножом и матрицей.

Соли, входящие в состав смесей, имеют высокую растворимость в расплаве карбамида, в связи с чем расплав обладает высокой склеивающей способностью. Суспензия выходит из матрицы под высоким давлением, в результате получаются высокопрочные гранулы: статическая прочность гранул 2,3-2,9 МПа без введения упрочняющих добавок и 3,1-3,9 МПа при использовании добавок, гранулы не слеживаются, не пылят, рассыпчатость - 100%.

При введении гидрофобизирующей добавки ГКЖ-94 гигроскопическая точка удобрений одинакового состава повышается на 1,0-2,4% (см. примеры 1-7, 18, 19 табл. 5) в зависимости от температуры и состава смеси, т.е. гигроскопичность продукта снижается. Способ прост, безотходен, менее энергоемкий по сравнению с прототипом: исключается стадия нагрева смеси. Выход гранул заданного размера составляет 85-88%.

Способ позволяет получать удобрения заданного состава в зависимости от потребностей сельского хозяйства с содержанием основных элементов питания 38-60%.

Определение массовой доли общего азота (амидного и аммонийного) проводили по ГОСТ 30181.1-94 методом, заключающимся в минерализации амидного азота до аммиачного с последующей отгонкой аммиака; нитратный азот определяли по ГОСТ 30181.2-94 по методу, основанному на восстановлении нитратного азота солью Мора. Органический азот определяли по методу Кьельдаля.

Массовую долю общего фосфора определяли фотометрическим методом после извлечения фосфат-ионов раствором азотной кислоты 1:2 по ГОСТ 20851.2-75.

Массовую долю калия определяли атомно-абсорбционным методом по ГОСТ 20851.3-75.

Содержание микроэлементов определяли по "МУ по определению микроэлементов в почвах, кормах и растениях методом атомно-абсорбционной спектроскопии" М. ЦИНАО, 1985 г.

Статическую прочность гранул определяли по ГОСТ 21560.1-82, массовую долю воды - по ГОСТ 20851.4-75, рассыпчатость - по ГОСТ 21560.5-82. Гигроскопические свойства оценивали, определяя гигроскопическую точку - относительную влажность воздуха, %, при которой вещество при данной температуре не поглощает и не теряет влагу (см. примеры 1-7, 18, 19 табл. 5).

Нормы загрузки сырья на гранулирование приведены в примерах 1-26 таблицы 4, физико-химические свойства гранулированных тукосмесей приведены в примерах 1-26 табл. 5.

Способ безотходен, позволяет получать высококонцентрированные гранулированные тукосмеси заданного состава с хорошими физико-механическими свойствами, малоэнергоемкий: исключает стадию нагрева, сушки, ретур - не более 15%, экологически чист.

Источники информации
1. Ю. Н. Кочетков. Фосфоросодержащие удобрения. Справочник. М.: Химия. 1982 г., с. 242.

2. Патент РФ 2001118244/12, кл. 7 C 05 G 1/00, C 05 F 11/02, опубл. в БИ 19 2002 г.

3. В. Н. Кочетков. Гранулированные минеральные удобрения. -М.: Химия, 1975 г., с.25-26 (прототип).

Способ получения гранулированных азотно-фосфорно-калийных (I) и азотно-фосфорных (II) тукосмесей смешением карбамида с одним или несколькими минеральными или минеральными и органическим удобрениями, выбранными из ряда аммиачная селитра, сульфат аммония, аммофос, диаммонийфосфат, хлорид и сульфат калия, фосфоритная мука, биогум, гумат калия, торф при содержании карбамида в смесях 0,1-99,9 мас.% и соотношении N:Р₂О₅:К₂О в смесях (I) (15-25):(9-17): (9-17) и N:Р₂О₅ в смесях (II) (11-45):(0,03-45) мас.%, соответственно возможно также введение в смеси одного или нескольких микроэлементов, упрочняющей добавки: талька, или перлита, или углерода в количестве 0,1-0,3 мас. %, гидрофобизирующей добавки - полиметилгидроксилоксановой эмульсии ГКЖ-94 в количестве 0,04-0,4 мас.% с последующим увлажнением смесей до содержания воды 1,0-3,0 мас.%, гранулированием в типовом промышленном роторном грануляторе формования, рассевом гранул. Гранулированные тукосмеси имеют хорошие физико-механические характеристики: статическая прочность гранул без упрочняющей добавки 2,3-2,9 МПа, с упрочняющей добавкой 3,1-3,9 МПа, рассыпчатость 100%, гранулы не слеживаются, не пылят. Введение ГКЖ-94 снижает гигроскопичность гранул: гигроскопическая точка повышается на 1,0-2,4%. Выход гранул заданного размера 85-88%. 3 з.п. ф-лы, 5 табл.

1. Способ получения гранулированных тукосмесей азотно-фосфорно-калийных (I) или азотно-фосфорных (II), включающий смешение сухих исходных компонентов, содержащих карбамид и одно или несколько минеральных или минеральных и органических удобрений, выбранных из ряда: аммиачная селитра, сульфат аммония, аммофос, диаммонийфосфат, сульфат калия, хлорид калия, фосфоритная мука, биогум, гумат калия, торф, отличающийся тем, что содержание карбамида в смеси составляет 0,1-99,9 мас.%, соотношение N:Р₂О₅:К₂О в смеси (I) составляет (15-25):(9-17):(9-17) мас.% а соотношение N:Р₂О₅ в смеси (II) составляет (11-45):(0,03-45) мас.%, увлажнение смеси ведут до содержания воды 1,0-3,0 мас.% с последующим гранулированием в роторном грануляторе формования и рассевом гранул.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при введении в сухую смесь дополнительно одного или нескольких микроэлементов их содержание в смеси может меняться в пределах, мас.%:

Магний (МgО) 1,0-2,0

Бор 0,005-0,325

Марганец 0,005-0,5

Кобальт 0,005-0,1

Медь 0,001-0,5

Железо 0,002-0,2

Цинк 0,004-0,21

Молибден 0,005-0,153

Никель 0,001-0,1

Хром 0,003-0,1