СПОСОБ ГРАНУЛИРОВАНИЯ ФЛОТАЦИОННОГО ХЛОРИСТОГО КАЛИЯ Российский патент 2022 года по МПК C01D3/04 C01D3/22 B01J2/28 

Изобретение относится к технологии получения калийных удобрений и может быть использовано в химической промышленности для повышения качества продукта, в частности упрочнения гранул флотационного хлористого калия.

Известен способ получения гранулированного флотационного хлористого калия (АС СССР №1468890 А1), включающий обработку мелкозернистого хлористого калия (с целью повышения прочности гранул) связующей добавкой полиакриламидом, модифицированном формальдегидом совместно с полиакриловой кислотой при соотношении полиакриламид: полиакриловая кислота 0,5-2,0:1 при расходе связующего 0,1-1,0% от массы хлористого калия.

Недостатком способа является использование дорогостоящих токсичных для человека, животных и почвы веществ, поражающих нервную систему, печень и почки.

Известен способ получения гранулированного калийного удобрения (патент RU №2357943) путем смешивания мелкозернистого хлористого калия со связующим в смесителе. 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. Причем смешение мелкозернистого хлористого калия со связующим ведут до влажности гранулируемого материала 7-15%.

Недостатками способа являются использование дорогостоящих токсичных веществ, дополнительные затраты на сушку гранул из-за высокой влажности гранулируемого материала, невысокая статическая прочность гранул из-за низкой степени уплотнения тукосмеси в барабанном грануляторе, сложность равномерного распределения связующего в тукосмеси, а также наличие на поверхности хлористого калия остаточного количества флотореагентов. Все это приводит к их разрушению в процессе транспортировки и перевалки продукта в морских портах.

Известен способ получения влагостойких прессованных удобрений (патент RU №2181112) путем прессования в валковом пресс-грануляторе сухих мелкодисперсных солей в чешуйки и последующего размалывания и просеивания, причем к сухим солям перед процессом прессования равномерным дозированием добавляют сухой оксид магния и/или оксид кальция с получением гомогенной смеси. При этом доля добавки в сухом грануляте составляет 0,2-2,0%, предпочтительно - 1,0-1,5%, оксид кальция является предпочтительно негашеной известью, а смесь оксид кальция/оксид магния является предпочтительно жженым доломитом.

Недостатком способа является невысокая статическая прочность гранул из-за отсутствия связующей добавки, что приводит к их разрушению в процессе транспортировки и перевалки продукта в морских портах.

Известен продукт на основе хлорида калия (МОР продукт) и способ его гранулирования (патент RU №2607105), полученный из уплотненной МОР композиции, где композиция содержит: хлорид калия с содержанием калия от 48,0 мас.% до 62,0 мас.% в пересчете по K₂O и источник бора в количестве, при котором содержание бора в МОР продукте составляет от 0,001 до 1,0 мас.%, а также дополнительный источник питательных микроэлементов или второстепенных питательных веществ, где источник выбирают из группы, включающей Zn, Mn, Мо, Ni, Fe, Cu, S в ее элементной форме, серу в ее окисленной сульфатной форме (SO₄), второй источник бора (В) и их комбинации. Причем МОР композиция дополнительно содержит связующий агент, выбранный из группы, включающей гексаметафосфат натрия, тетранатрийпирофосфат, тетракалийпирофосфат, тринатрийполифосфат, диаммонийфосфат, моноаммонийфосфат, гранулированный моноаммонийфосфат, силикат калия, силикат натрия, крахмал, декстран, лигносульфонат, бентонит, монтмориллонит, каолин и их комбинации. Способ гранулирования осуществляют путем уплотнения методом валкового прессования тукосмеси и последующего дробления прессата.

Недостатком способа является сложность обеспечения равномерного распределения источника питательных элементов при его внесении в мелкокристаллический хлористый калий и гранулировании тукосмеси. А также невысокая статическая прочность полученных гранул, что приводит к их разрушению в процессе транспортировки и перевалки продукта в морских портах.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является способ гранулирования флотационного хлористого калия (RU 2422363), включающий структурную агломерацию отфильтрованного хлористого калия в турболопастном смесителе-грануляторе, сушку и прессование агломерированного продукта, размол прессата и отделение классификации товарной фракции. Структурную агломерацию хлористого калия ведут совместно с добавкой мелких частиц потока гранулирования, полученных после классификации размола прессата, при нагрузке на турболопастной смеситель-гранулятор не менее 400 т/м² его поперечного сечения, с продолжительностью агломерации не менее 15 с.

Недостатком способа является невысокая статическая прочность гранул в связи со сложностью агломерации мелких классов частиц, претерпевающих деформации кристаллической решетки в турболопастном смесителе-грануляторе, без внесения связующих компонентов, а также в связи с наличием на поверхности остаточных флотореагентов, препятствующих созданию агломератов.

Достигаемым техническим результатом заявляемого способа является упрочнение гранул хлористого калия при использовании нетоксичной и недорогостоящей добавки.

Указанный технический результат достигается тем, что известном способе гранулирования флотационного хлористого калия, включающем смешивание сухого хлористого калия с добавкой, нагревание и прессование тукосмеси при повышенной температуре, дробление полученной плитки прессата с получением гранул, согласно изобретению в качестве добавки используют суспензию глинисто-карбонатного шлама, а нагревание тукосмеси проводят с подачей «острого» пара. При этом расход добавки суспензии глинисто-карбонатного шлама составляет не менее 2 мас % на 1 т тукосмеси , температура острого пара составляет не меньше температуры нагретой тукосмеси, а расход пара составляет 4,0-6,0 кг на 1 т исходной тукосмеси.

Подача острого пара в количестве 4,0-6,0 кг/т тукосмеси на стадии нагревания тукосмеси способствует отгонке остаточного количества аминов из флотационного хлористого калия, которые блокируют образование прочных агрегатов КС1 на стадии прессования и снижают прочность прессованной плитки и гранул КС1. При меньшем количестве подаваемого острого пара чем 4,0 кг/т тукосмеси прочность гранул КС1 снижается, а при большем количестве чем 6,0 кг/т тукосмеси расход пара нецелесообразен, поскольку его повышение практически не увеличивает прочность гранул, а энергозатраты на процесс гранулирования возрастают.

Подача на стадию смешивания сухого хлористого калия добавки - суспензии глинисто-карбонатного шлама, содержащей хлористый калий, примеси сульфатов и карбонатов кальция, магния, с расходом не менее 2 мас % на 1 т тукосмеси, температура острого пара не меньше температуры нагретой тукосмеси способствуют упрочнению получаемых гранул хлористого калия.

Примеры осуществления способа

Пример 1

Способ гранулирования хлористого калия осуществляют следующим образом. К сухому порошку флотационного хлористого калия, полученного при высушивании обезвоженного на фильтре флотоконцентрата КС1, добавляют 3,0 % масс глинисто-солевого шлама в виде суспензии, перемешивают до равномерного распределения связующего в тукосмеси. В состав твердой фазы глинисто-карбонатного шлама входят (% масс.): KCl-6.5, NaCl-7.9, MgCl₂-0.34, CaSO₄-7.0, нерастворимый остаток-77. В состав жидкой фазы входят (% масс.): KCl-10.5, NaCl-19,0, MgCl₂-0.50, CaSO₄-0.5, Н₂О-69,4. Отношение жидкой фазы к твердой - 2.1, плотность суспензии 1.394 г/см³. Полученную смесь высушивают в печи при температуре 200°С, а затем подают на обработку паром с целью удаления с поверхности флотационного хлористого калия остаточных флотореагентов с расходом 4,8 кг на 1 т мелкокристаллического хлорида калия. Причем температура пара составляет 200°С, т.е. не ниже температуры мелкокристаллической флотационной соли. Гранулирование мелкокристаллического хлорида калия осуществляют методом прессования с усилием сжатия 10 МПа на лабораторном прессе. Полученный в виде таблеток гранулят сушат и измеряют его статическую прочность, которая составила 181,2 Н/гранула. Полученный результат является средним арифметическим 15 параллельных измерений прочности полученных таблеток (см. таблицу).

Пример 2

Способ гранулирования хлористого калия осуществляют аналогично примеру 1. Отличием является то, что расход острого пара составляет 6,0 кг на 1 т мелкокристаллического хлорида калия. При этом статическая прочность полученных таблеток составила 188,8 Н/гранула (см. таблицу).

Пример 3

Способ гранулирования хлористого калия осуществляют аналогично примеру 1. Отличием является то, что добавку суспензии глинисто-солевого шлама вводят в количестве 6,0 % масс от массы хлористого калия. При этом статическая прочность полученных таблеток составила 197,1 Н/гранула (см. таблицу).

Пример 4

Способ гранулирования хлористого калия осуществляют аналогично примеру 1, с тем отличием, что добавку суспензии глинисто-солевого шлама вводят в количестве 6,0 % масс, а расход острого пара составляет 6,0 кг на 1 т мелкокристаллического хлорида калия. При этом статическая прочность полученных таблеток составила 197,9 Н/гранула (см. таблицу).

Пример 5

Способ гранулирования хлористого калия осуществляют таким же образом, как в примере 1. Отличием является то, что количество суспензии глинисто-солевого шлама, внесенной в качестве связующей добавки, составляет 2,0 % масс на 1 т мелкокристаллического хлорида калия. При этом статическая прочность полученных таблеток составила 177,5 Н/гранула (см. таблицу).

Пример 6

Способ гранулирования хлористого калия осуществляют таким же образом, как в примере 1. Отличием является то, что расходом пара составляет 4,0 кг на 1 т мелкокристаллического хлорида калия. Статическая прочность гранул составила 179,6 Н/гранула (см. таблицу).

Пример 7

Способ гранулирования хлористого калия осуществляют согласно прототипу без добавки суспензии глинисто-карбонатного шлама и без обработки паром. При этом статическая прочность полученных таблеток составила 95,0 Н/гранула (см. таблицу).

№ Содержание добавки, % масс. Расход острого пара, кг/т Статическая прочность гранул, Н/гранула Коэффициент упрочнения гранулята 1 3,0 4,8 181,2 1,91 2 3,0 6,0 188,8 1,99 3 6,0 4,8 197,1 2,07 4 6,0 6,0 197,9 2,09 5 2,0 4,8 177,5 1,87 6 3,0 4,0 179,6 1,89 7 0 0 95,0 -

Из анализа данных таблицы следует, что осуществление заявляемого способа гранулирования флотационного хлористого калия за счет введения экологически-чистой добавки - суспензии глинисто-солевого шлама и острого пара согласно примерам 1-6 позволяет получить прочные гранулы флотационного КС1, имеющие высокую статическую прочность 177,5-197,9 Н/гранула.

Изобретение относится к технологии получения калийных удобрений и может быть использовано в химической промышленности для повышения качества продукта, в частности упрочнения гранул флотационного хлористого калия. Способ гранулирования флотационного хлористого калия включает смешивание сухого хлористого калия с добавкой, нагревание и прессование тукосмеси при повышенной температуре, дробление полученной плитки прессата с получением гранул. В качестве добавки используют суспензию глинисто-карбонатного шлама в количестве не менее 2 мас.%. Нагревание тукосмеси проводят с подачей «острого» пара с расходом 4,0-6,0 кг на 1 т исходной тукосмеси. Обеспечивается повышение прочности гранул хлористого калия при использовании нетоксичной и недорогостоящей добавки. 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 7 пр.

1. Способ гранулирования флотационного хлористого калия, включающий смешивание сухого хлористого калия с добавкой, нагревание и прессование тукосмеси при повышенной температуре, дробление полученной плитки прессата с получением гранул, отличающийся тем, что в качестве добавки используют суспензию глинисто-карбонатного шлама в количестве не менее 2 мас.%, а нагревание тукосмеси проводят с подачей «острого пара» с расходом 4,0-6,0 кг на 1 т исходной тукосмеси.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что температура «острого» пара составляет не меньше температуры нагретой тукосмеси.