СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГРАНУЛИРОВАННОГО КАЛИЙНОГО УДОБРЕНИЯ Российский патент 2009 года по МПК C05D1/02 

Изобретение относится к технологии переработки сильвинитов флотационным и галургическим способами. Может быть использовано на калийных предприятиях, связанных с получением гранулированного удобрения и возникающих при этом мелкодисперсных и пылевидных фракций продукции, ухудшающих физико-механические свойства товарного продукта.

В процессе добычи руды, ее дробления, классификации и последующих переделов образуются мелкодисперсные фракции (-0,25 мм), содержание которых после сушки составляет до 30% и более. При сушке в барабанных сушилках или печах "кипящего слоя" эти фракции выносятся с дымовыми газами и при их сухой очистке улавливается в циклонах.

Чтобы не снижать степень извлечения полезного компонента из руды, эти фракции смешивают с основным продуктом и гранулируют.

Для повышения качества получаемых гранул хлористого калия используют химические способы.

Известен способ получения гранулированного калийного удобрения путем грануляции мелкозернистой калийной соли в присутствии добавок. В качестве связующего вещества используют известь, жидкое стекло, фосфаты натрия и кальция, хлористые и сернокислые соли меди, железа, цинка, алюминия или (и) высокомолекулярные органические соединения, например карбоксиметилцеллюлозу, полиакриламид (ПАА), крахмал, соли гуминовых кислот, мочевиноформальдегидную смолу, сульфитно-бардяной концентрат [1].

Недостатком способа является пониженное содержание хлористого калия в гранулах товарного продукта из-за использования значительного количества галопелитового шлама в составе связующего.

Известен способ получения гранулированного хлористого калия путем смешения мелкокристаллической соли последнего со связующей жидкостью, представляющей собой раствор сульфитно-дрожжевой бражки (СДБ) и хлористого калия (5-30%). Затем полученную смесь гранулируют и сушат. Общий расход СДБ составляет 1-5% от массы удобрения [2].

Недостатками данного способа являются повышенный расход связующего, а также низкий выход гранул товарного размера (-4)-(+2 мм), что обуславливает необходимость повторного гранулирования значительных количеств продуктов.

Известен способ получения агломерированного хлористого калия из мелкодисперсного хлористого калия, включающий введение во влажный концентрат циклонной пыли, уловленной на стадии сухой очистки дымовых газов сушильного аппарата, и реагента, способствующего агломерации, смешивание шихты и ее сушку в сушильном аппарате. В качестве агломерирующего реагента вводят фосфаты и сульфаты натрия и аммония, вступающие в реакцию с хлористым калием с образованием двойных солей. Перед сушкой шихту пропускают через турболопастной смеситель-гранулятор для гомогенизации шихты по гранулометрическому составу, влажности, механоактивации частичек KCl с получением гранул, последние подают в виброформователь для уплотнения и окатывания [3].

Способ характеризуется высоким расходом агломерирующего реагента (5% на тонну абсолютно сухого хлористого калия).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является способ получения гранулированного хлористого калия, включающий предварительное смешение сухого мелкокристаллического хлористого калия с 0,5-10% расчетного количества сульфитно-дрожжевой бражки, взятой в виде 0,5-5,0%-ного раствора, в двухвальном шнековом смесителе. При этом влажность полученной смеси должна составлять 1,0-5,0%. На второй стадии увлажненный материал подают в барабанный или тарельчатый гранулятор, где происходит его смешение с оставшимся количеством сульфитно-дрожжевой бражки, имеющей концентрацию 10,0-30,0% и подаваемой при помощи форсунки, и смесь гранулируют. Полученные гранулы сушат в сушильном барабане при 250°С и классифицируют по размерам. Товарную фракцию (-4)-(+1 мм) направляют на склад, а крупные и мелкие гранулы возвращают в производственный цикл [4] - прототип.

Недостатком данного способа является низкий выход гранул товарного размера (-4)-(+2 мм), что вызывает необходимость повторного гранулирования больших количеств исходного сырья. Кроме того, повышенный расход связующего не обеспечивает высокой прочности гранул товарного продукта из-за низкой связующей способности реагента.

Задача, решаемая данным изобретением, заключается в увеличении выхода товарной фракции и повышении прочности гранул.

Поставленная задача достигается способом получения гранулированного калийного удобрения путем смешения мелкозернистого хлористого калия со связующим в смесителе, последующего окатывания в барабанном грануляторе, сушки и классификации. В качестве связующего используют водные эмульсии карбамидоформальдегидных смол (КФС) и лигносульфонатов (ЛС) или полиакриламида при соотношении компонентов 1:1-2 и 1:0,017-0,02 соответственно в количестве 0,2-1,0% от массы хлористого калия. При этом влажность шихты, подаваемой на грануляцию, должна составлять 7-15%.

Водные эмульсии на основе карбамидоформальдегидных смол и лигносульфонатов или полиакриламида характеризуются высокими связующими свойствами. Компоненты эмульсии содержат в своем составе функциональные группы, способные при определенных условиях взаимодействовать друг с другом и с поверхностью частиц КС1 с образованием полимерного каркаса, имеющего высокие прочностные характеристики.

Оптимальные соотношения компонентов в полимерных комплексах определены условиями получения гранул высокой прочности.

Карбамидоформальдегидные смолы и лигносульфонаты при соотношении компонентов 1:1-2 образуют полимерный комплекс с максимальной прочностью пространственной структуры и максимальной устойчивостью в солевой среде. При содержании смолы выше оптимальных значений усиливаются процессы ее поликонденсации, приводящие к снижению растворимости образующегося комплекса, и, как следствие, к снижению смачивающей способности его водных растворов. При избытке лигносульфонатов снижается реакционная способность связующего, что сказывается на прочностных свойствах готового продукта.

Для полимерного комплекса на основе аминоальдегидной смолы и полиакриламида оптимальными соотношениями компонентов являются 1:0,017-0,02. При содержании ПАА выше оптимальных значений из-за высаливающего действия KCl на макромолекулы ПАА снижается смачивающая способность связующего, что приводит к ухудшению режима смешения и последующего окатывания. При содержании полиакриламида менее оптимальных величин снижаются связующие свойства реагента из-за недостаточного количества поликомплекса; прочность таких гранул составляет 3,2 МПа.

Выбор расхода связующего (0,2-1,0% от массы гранулируемого материала) продиктован необходимостью достижения максимального эффекта при гранулировании хлористого калия. Уменьшение расхода связующего менее 0,2% приводит к неравномерному распределению связующего в массе смеси, что сказывается на последующем процессе окатывания (низкий выход товарной фракции); увеличение его свыше 1,0% не дает дополнительных преимуществ и связано с повышением расхода реагента и в то же время ведет к снижению содержания KCl в готовом продукте, которое регламентировано.

Эффективное окатывание мелкозернистого хлористого калия протекает при влажности шихты 7-15%. При влажности менее 7% из-за неравномерного распределения влаги в массе шихты значительная часть мелкозернистых частиц не окатывается (выход товарной фракции составляет 17,8%). Переувлажнение шихты свыше 15% приводит к образованию крупных гранул, возрастает неравномерность гранулометрического состава готового продукта.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

Мелкозернистый хлористый калий подается в смеситель, где обрабатывается при помощи оросительных форсунок водной эмульсией связующего, расход которого составляет 0,2-1,0 мас.% от нагрузки на смеситель. После смешения шихта подается в барабанный гранулятор и окатывается. Полученные гранулы подвергаются сушке в сушильном барабане при температуре 110-120°С и классифицируются по размерам. Крупные частицы (+4 мм) подвергаются измельчению и с частицами менее 2 мм возвращаются в производственный цикл, товарная фракция (-4)-(+2 мм) направляется на склад готовой продукции.

Пример известный (прототип)

1000 кг мелкозернистого хлористого калия подается в смеситель и смешивается с 0,5% расчетного количества сульфитно-дрожжевой бражки (СДБ 0,05 кг), взятого в виде 0,5%-ного раствора, до влажности смеси 10%.

Полученный материал (1010 кг) подается в барабанный гранулятор, где смешивается с оставшимся количеством сульфитно-дрожжевой бражки, подаваемым через форсунку в виде 10%-ного раствора, и гранулируется. Гранулы высушиваются при температуре 250°С.

В таблице в примерах №№1-3 общее количество связующего (СДБ) варьируется от 1,0 до 2,7 мас.%. Выход гранул товарной фракции (-4)-(+2 мм) составляет 170-500 кг соответственно.

Пример 1 осуществления способа

1000 кг мелкозернистого хлористого калия подается в смеситель и смешивается с водной эмульсией связующего, содержащего 3,75 кг карбамидоформальдегидной смолы (КФС) и 3,75 кг лигносульфонатов (ЛС) (1:1) из расчета 0,75% от нагрузки на смеситель и окатывается в барабанном грануляторе. Полученные гранулы высушиваются в сушильном барабане при температуре 120°С. Выход товарной фракции (-4)-(+2 мм) готового продукта составляет 600 кг.

Пример 2 осуществления способа

1000 кг мелкозернистого хлористого калия подается в смеситель и смешивается с водной эмульсией связующего, содержащего 7,35 кг карбамидоформальдегидной смолы (КФС) и 0,15 кг полиакриламида (ПАА) (1:0,020) из расчета 0,75% от нагрузки на смеситель, и окатывается в барабанном грануляторе. Полученные гранулы высушиваются в сушильном барабане при температуре 120°С. Выход товарной фракции (-4)-(+2 мм) готового продукта составляет 601 кг.

Остальные примеры осуществления процесса гранулирования аналогичны примерам 1 и 2. Результаты опытов получения гранулированного калийного удобрения по предлагаемому способу приведены в таблице.

Физико-механические свойства гранулированного калийного удобрения № примера Наименование связующего Соотношение компонентов
связующего Расход связующего, мас.% Влажность шихты, % Выход товарной фракции (-4)-(+2 мм), % Прочность гранул, МПа 1
2
3 Сульфитно-дрожжевая бражка прототип
-”-
-”- -
- 1,0
1,8
2,7 10
10
10 17,0
25,1
50,0 2,1
2,5
2,9 4
5
6
7
8 Карбамидоформальдегидная смола + лигносульфонаты
-”-
-”-
-”-
-”- 1:0,25
1:0,50
1:1
1:2
1:4 0,75
-”-
-”-
-”-
-”- 12
-”-
-”-
-”-
-”- 30,2
41,1
60,0
48,1
38,2 2,1
3,2
4,5
4,0
2,5 9
10
11
12
13
14 -”-
-”-
-”-
-”-
-”-
-”- 1:1
-”-
-”-
-”-
-”-
-”- 0,1
0,2
0,5
0,75
1,0
1,1 12
-”-
-”-
-”-
-”-
-”- 9,8
36,8
46,7
60,0
61,4
56,1 2,7
3,5
4,2
4,5
4,6
4,6 15
16
17
18
19
20 -”-
-”-
-”-
-”-
-”-
-”- 1:1 0,75 6
7
9
12
15
16 17,8
34,7
57,6
60,0
41,3
15,4 2,7
4,0
4,4
4,5
4
3,2 21
22
23
24
25 Карбамидоформальдегидная смола + полиакриламид
-”-
-”-
-”-
-”- 1:0,013
1:0,017
1:0,020
1:0,025
1:0,033 0,75
-”-
-”-
-”-
-”- 12
-”-
-”-
-”-
-”- 37,2
48,3
60,1
50,9
49,7 3,2
3,8
4,2
3,2
2,7

Результаты опытов, приведенные в таблице, показывают, что при осуществлении процесса гранулирования по предлагаемому способу достигается увеличение выхода гранул товарной фракции с 50% до 60,0-61,4%. Использование в качестве связующего водной эмульсии на основе карбамидоформальдегидной смолы и лигносульфонатов или полиакриламида способствует повышению прочности гранул с 2,9 до 4,2-4,6 МПа при значительно меньших расходах связующего 0,75-1,0 мас.%.

Библиографические источники

1. А.с. 648555 СССР, МПК² C05D 1/04; B01J 2/28. Способ получения гранулированных калийных удобрений.

2. А.с. 952830 СССР, МПК² C05D 1/02. Способ получения гранулированного хлористого калия.

3. Патент 2213078 Российской федерации, МПК⁷ C05D 1/02, C01D 3/04. Способ получения агломерированного хлористого калия.

4. А.с. 1068409 СССР, МПК³ C05D 1/02; B01J 2/28. Способ получения гранулированного хлористого калия. - Прототип.

Изобретение относится к технологии переработки сильвинитов флотационным и галургическим способами. Способ получения гранулированного калийного удобрения включает смешение мелкозернистого хлористого калия со связующим в смесителе, последующее окатывание в барабанном грануляторе, сушку и классификацию. В качестве связующего используют водные эмульсии карбамидоформальдегидных смол и лигносульфонатов или полиакриламида при соотношении компонентов 1: 1-2 и 1: 0,017-0,02 соответственно в количестве 0,2-1,0% от массы хлористого калия. Влажность шихты, подаваемой на грануляцию, составляет 7-15%. Способ характеризуется повышенным выходом гранул товарного размера (-4)-(+2 мм) - более 60%, обладающих высокой механической прочностью (4,2-4,6 МПа). Способ позволяет увеличить выход товарной фракции и повысить прочность гранул. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Способ получения гранулированного калийного удобрения путем смешения мелкозернистого хлористого калия со связующим в смесителе, отличающийся тем, что в качестве связующего используют водные эмульсии карбамидоформальдегидных смол и лигносульфонатов или полиакриламида при соотношении компонентов 1: 1-2 и 1: 0,017-0,02 соответственно в количестве 0,2-1,0% от массы хлористого калия с последующим окатыванием в барабанном грануляторе.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что смешение мелкозернистого хлористого калия со связующим ведут до влажности гранулируемого материала 7-15%.