ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Гранулирование из "Технология минеральных удобрений Издание 6" Гранулированием назы ают превращение материала в грану-лят, т. е. в более или менее однородные по размеру зерна — гранулы. Водорастворимые минеральные удобрения в гранулированном виде обладают лучшими физическими свойствами — они лучше сохраняют сыпучесть, не пылят, легко рассеваются на почву, с большей эффективностью используются растениями, так как медленнее вымываются почвенными водами и в меньшей мере деградируют вследствие меньшей поверхности контакта с компонентами почвы. Гранулированные удобрения выпускают с размерами гранул 1—6 мм, чаще 1—4 мм. За рубежом для удобрения лесных посадок применяют гранулы с размерами 10 мм и больше. Нерастворимые в воде удобрения лучше используются растениями в виде порошков, а не гранул. В производстве смешанных удобрений предпочитают гранулировать их смеси, так как смешивание гранулированных удобрений в силу различия физических свойств приводит к их последующей сегрегации. [c.60] Важнейшей характеристикой качества гранул является их статическая прочность, определяемая усилием (в МПа), вызываю-ш,им разрушение при одноосном сжатии между двумя параллельными плоскостями и отнесенным к площади поперечного сечения гранулы. [c.61] Грануляты получают из мелкокристаллических порошков, из растворов и суспензий и из жидких плавов. Процесс гранулирования порошков обычно состоит из формирования гранул путем структурирования увлажненного материала и их высушивания для придания прочности. Иногда обе эти стадии совмещают в одном аппарате. При перемешивании порошка во вращающемся, встряхивающем или другом устройстве в результате беспорядочного слипания частиц возникают комочки, которые при обкатывании могут приобрести сферическую форму. [c.61] В тонкопылевидном материале (с частицами мельче 1 мкм) заметно проявляются вандерваальсовы силы сцепления частиц, под действием которых они агломерируются. Этому способствует и электростатический заряд частиц, приобретаемый при измельчении или перемешивании. В процессах структурирования гранул минеральных удобрений молекулярные силы и электростатический заряд действуют лишь как дополнительные факторы, так как размеры исходных частиц значительно превышают 1 мкм. Основной же причиной и средством агломерирования порошков и сохранения гранулами прочности является образование между частицами жидких или твердых перемычек — мостиков. [c.61] Присутствие в порошкообразном материале некоторого количества жидкой фазы — гигроскопической влаги, межкристального маточного раствора или специально добавленных жидкостей, например воды, солевых растворов, вязких связующих веществ — обеспечивает необходимую для агломерирования пластичность материала, т. е. способность изменять форму под воздействием внешних сил и сохранять ее после прекращения их действия. При малом количестве жидкости она образует отдельные мостики-перемычки между твердыми частицами в местах их контакта, при большем ее количестве она может полностью заполнить поры. В обоих случаях действуют капиллярные силы сцепления, обеспечивающие структурирование гранул. При еще большей влажности жидкость полностью обволакивает гранулу, которая сохраняется под влиянием поверхностного натяжения и представляет собой как бы каплю жидкости, плотно заполненную твердыми частицами. В этом случае получается липкий комкую-щийся граиулят. [c.61] Прочность образовавшейся гранулы обеспечивается силами адгезии (сцеплением жидкости с твердой поверхностью) и когезии (взаимным притяжением молекул жидкости). Жидкость может иметь значительную подвижность, но эти силы препятствуют разрушению гранулы — жидкие мостики лишь перемещаются при деформации гранул, но не разрываются. Влияние этих сил особенно возрастает, если жидкость имеет большую вязкость. [c.62] Наибольшую прочность гранулам придают твердые перемычки между частицами — фазовые контакты, образующиеся в результате кристаллизации вещества из жидкой фазы гранул при их высушивании или вследствие химических реакций между порошком и внесенной в него добавкой, а также из-за спекания, полиморфных превращений и высыхания клеящих добавок. [c.62] Здесь Р — разрушающее напряжение, Па к — коэффициент, зависящий от природы и величины сил сцепления и от числа точек приложения этих сил а — степень пористости гранулы (доля пустот) с1—средний линейный размер частиц, образующих гранулу, м. [c.62] Часто гранулирование порошковидного удобрения совмещают с обработкой его водным, жидким или газообразным аммиаком, концентрированными растворами солей или их плавами, серной или фосфорной кислотами и др. При этом возникают экзотермические реакции, теплоты которых иногда достаточно для удаления из образующихся гранул избыточной влаги. [c.62] Концентрированные растворы и суспензии, получаемые в процессах производства сложных удобрений, гранулируют, смешивая их с ретуром, т. е. с возвращаемой в процесс частью готового продукта, для превращения их из текучих в полусухие массы, из которых при движении через гранулятор образуются гранулы. После окончательного высушивания гранулы рассеивают и фракции, не отвечающие по размерам зерен техническим условиям на продукт (с более мелкими и более крупными зернами), используют в качестве ретура, причем крупную фракцию предварительно измельчают. Подобным же образом можно гранулировать и жидкие плавы, смачивая ими ретурируемый гранулят. [c.62] Кратность ретура, т. е. отношение его количества к количеству выпускаемого гранулированного продукта, в многоретур-ных схемах достигает 10—12, а в малоретурных — 0,5—-1,5. Безретурных схем практически не существует, так как всегда приходится возвращать в процесс часть продукта, некондиционную по размерам частиц. [c.62] Для получения гранулятов из растворов и суспензий с одновременной их сушкой в потоке газа-теплоносителя можно использовать и аппараты КС. В них же можно гранулировать плавы в потоке холодного воздуха. Газ или воздух подаются под решетку, на которой поддерживается кипящий слой гранул (в без-решеточных аппаратах с фонтанирующим слоем — непосредственно в слой), а гранулируемая жидкая фаза диспергируется над кипящим слоем или впрыскивается внутрь его и отверждается на поверхности гранул в результате высушивания или застывания. [c.63] Для комбинирования распылительной сушки растворов и суспензий с последующим получением гранул в кипящем слое предложен аппарат РКСГ (распылительная сушилка-гранулятор). Диспергируемая в верхней части аппарата суспензия высушивается в потоке топочного газа, а окончательное досушивание с образованием гранулята происходит в кипящем слое, находящемся на решетке в нижней части аппарата. [c.63] Гранулирование порошков прессованием, применявшееся раньше только для сухих мелкокристаллических веществ, не поддающихся формированию в прочные гранулы другими способами, теперь все чаще используют и для гранулирования удобре-ний. Этот метод прост и экономичен. Он позволяет путем изменения давления прессования регулировать прочность получаемых гранул и изменять скорость их растворения в почве. Прессование производят сжатием материала между двумя горизонтальными валками. Спрессованная плитка (лента) поступает в дробилку, затем куски размалываются до нужных размеров. [c.63] Распространенным методом гранулирования горячих плавов Является диспергирование их в капли, затвердевающие при охлаждении в газообразной или жидкой тепловоспринимающей среде, например в потоке воздуха или в слое масла, воды. Так, жидкий шлак из фосфорных печей с температурой 1500 °С гранулируют, подавая его струю вместе со струей воды в грануляционный барабан с водой. Образующийся из воды пар разрывает струю шлака на капли, охлаждающиеся и затвердевающие в зерна. [c.64] Для получения из плавов гранулированных минеральных удобрений — нитрата аммония, карбамида, нитроаммофоса и других — широко используют приллирование — разбрызгивание плавов в башнях с восходящим потоком воздуха. Получаемые этим методом гранулы (прилли) достаточно однородны по размерам. Диспергирование плавов осуществляют с помощью центробежных, статических и вибрационных грануляторов, помещенных под потолком башни. На старых заводах используют центробежные грануляторы — вращающиеся конические оболочки (корзины) из перфорированной тонкой стали (диаметр отверстий 0,7—1,8 мм). Вытекающие из отверстий струи плава разрываются на капли, которые распределяются по сечению башни и падают вниз. Диаметр башни выбирают таким, чтобы капли не достигали стенок. Применение центробежных грануляторов требует использования башен с очень большим диаметром (12—16 м). [c.64] Статические грануляторы — это сопла, дырчатые трубы или емкости с горизонтальными дырчатыми днищами. На современных заводах применяют наиболее совершенные вибрационные грануляторы — это емкости с перфорированными днищем и боковой поверхностью, снабженные колеблющейся мембраной с гидравлическим или электродинамическим приводом или резонансной пластиной с акустическим импульсом, а также медленно вращающиеся грануляторы леечного типа. Здесь на струи плава накладываются колебательные импульсы, что приводит к образованию капель практически одинакового размера при значительной плотности орошения. Это позволяет применять башни значительно меньшего диаметра, чем при использовании центробежных грануляторов. [c.64] Рабочая высота башен (высота падения капель-гранул) иногда достигает 70 м. Она должна обеспечить достаточное охлаждение и затвердевание гранул. На современных предприятиях воздух подают в башню через расположенный в нижней ее части (или рядом) кипящий слой гранул, в котором происходит их охлаждение. При этом температура гранул в конце их падения может быть более высокой, и высота башни уменьшается. [c.64] Вернуться к основной статье