Производство простого суперфосфата (Особенности процесса гранулирования).

Особенности процесса гранулирования. В процессе гранулирования порошковидного суперфосфата его смешивают с ретуром и известняком в определенном соотношении, при котором готовый продукт отвечал бы стандарту. При неправильном дозировании процесс гранулирования нарушается. Процесс стараются вести таким образом, чтобы свести до минимума добавку ретура и обеспечить максимальный выход товарной фракции. В настоящее время в этом отношении достигнуты значительные успехи — содержание ретура в шихте, поступающей на гранулирование, составляет всего примерно 15—30%.

При перемешивании порошковидного суперфосфата, в результате механического воздействия жидкая фаза из частиц суперфосфата выступает наружу — происходит принудительный синерезис геля. При этом мельчайшие кусочки суперфосфата склеиваются на поверхности выступившей жидкой фазой, вследствие чего образуются более крупные гранулы. Так, постепенно, происходит окатка или гранулирование суперфосфата до тех пор, пока эти комочки не приобретут форму шарика. В ходе процесса из пор комочков удаляется воздух и выжимается связующая жидкость. Образующаяся оболочка увлекает сухие частички и гранула увеличивается до тех пор, пока ее поверхность остается влажной. Изучение механизма и кинетики гранулирования показывает, что процесс редко относится только к сухому или влажному типу. Часто этот процесс включает различные стадии, начиная от образования зародыша в капле связующей жидкости до последней стадии окатывания, когда содержание влаги становится оптимальным и дальнейшее наслоение порошка на поверхность гранулы происходит за счет Ван-дер-Ваальсовых сил.

Поэтому наилучшим способом гранулирования является гранулирование при повышенной влажности материала в начале процесса и с добавкой порошка при его продолжении. Обычно для нормального ведения процесса гранулирования суперфосфат из апатитового концентрата дополнительно увлажняют до 16—18%; суперфосфат из фосфоритов Каратау — до 12—13%. При такой влажности суперфосфат приобретает пластические свойства, т. е. способность окатываться в шарики различных размеров. С повышением содержания ретура в шихте оптимальная ее влажность снижается. Степень увлажнения шихты в грануляторе и способ распыления подаваемой воды оказывает большое влияние на размер гранул. При недостаточной подаче воды получаются мелкие гранулы, при попадании крупных капель воды гранулы получаются крупнее, чем требуется. При слишком быстрой подаче воды и при плохом ее распылении образуются очень крупные гранулы.

Частицы возврата, так же как и распыленная вода, являются центрами гранулирования порошковидного суперфосфата. При высоком содержании возврата (ретура) в шихте и недостатке порошковидного продукта частицы не достигают требуемой величины, и материал выходит из гранулятора неокатанным, а при увеличенной подаче воды становится тестообразным.

Чтобы выход гранул требуемых размеров был возможно больше, необходимо точно дозировать воду, добавляемую при гранулировании, и обеспечить ее тонкодисперсное распыление.

Только для свежего суперфосфата или содержащего большой процент жидкой фазы (а следовательно, и влаги) не требуется дополнительного введения воды. К вызревшему суперфосфату с относительно низким содержанием жидкой фазы добавляют 2—4% воды от массы суперфосфата, в противном случае гранулирование происходит очень медленно или гранулы совсем не образуются. Из рис. 34 видно, насколько резко уменьшается время, требуемое

для получения гранул заданной крупности, с повышением влажности суперфосфата. В процессе окатки происходит постепенное укрупнение гранул. Вначале мелкие частицы образуют не вполне сцементированные конгломераты, слипающиеся в плотные, более крупные зерна, из которых получаются конгломераты еще большего размера. Такой многостадийный процесс укрупнения частиц суперфосфата в процессе гранулирования приводит к образованию смеси октанных гранул самого различного диаметра. Следовательно, процесс гранулирования можно охарактеризовать лишь по среднему размеру полученных гранул или путем построения кривой распределения частиц по крупности, аналогично характеристике работы размольных установок.

Большое значение имеет также продолжительность гранулирования и коэффициент заполнения гранулятора материалом. Для того чтобы успело произойти окатывание частиц и образовались нормальные гранулы, требуется 10—12 мин. Заполнение гранулятора не должно превышать 25% его объема. В случае налипания значительного слоя шихты на стенки рабочий объем гранулятора снижается, и поэтому необходимо уменьшить его загрузку. Скорость гранулятора подбирается в зависимости от угла наклона барабана и от производительности гранулятора.

Гранулы на выходе из гранулятора содержат 14—18% влаги и обычно обладают настолько низкой механической прочностью, что рассыпаются при надавливании пальцем. Поэтому они подвергаются сушке. По мере удаления влаги происходит дополнительная кристаллизация солей и цементация гранул. Изменение прочности гранул в зависимости от влажности показано на рис. 34, б. Достаточной механической прочностью обладают гранулы, содержащие не более 5% влаги.

Качество гранулированного суперфосфата и производительность оборудования в значительной степени зависят от соблюдения режима процесса гранулирования. Суперфосфат, поступающий на гранулирование, не должен содержать комков, так как это препятствует полной нейтрализации свободной кислоты мелом или известняком. Необходимо строго следить за правильностью составления шихты и ее дозированием в гранулятор. При недостаточной подаче нейтрализующей добавки получается продукт с повышенной свободной фосфорной кислотой. При излишнем количестве известняка или мела затрудняется гранулирование и снижается содержание Р₂О₅ в гранулированном суперфосфате. Существенное влияние на прочность гранул оказывают степень нейтрализации суперфосфата, интенсивность и продолжительность окатывания, температурный режим сушки. Продолжительность окатывания суперфосфата изменяется в зависимости от влажности шихты; при высокой влажности шихты на окатывание требуется меньше времени, чем при низкой влажности. Увеличение продолжительности окатывания против нормы вызывает чрезмерный рост гранул.

При повышенном содержании влаги в гранулированном суперфосфате после сушки затрудняется его просев (замазываются сита). И, наоборот, излишнее удаление влаги ведет к пересушиванию материала, в результате чего возрастает унос суперфосфатной пыли с отходящими топочными газами.

При правильной подготовке шихты, нормальном ведении процессов гранулирования и сушки продукт, выходящий из сушильного барабана, содержит 80—84% гранул размером от 1 до 4 мм. Отклонение от норм технологического режима ведет к снижению выхода товарной фракции и увеличению ретура. Увеличение содержания крупных гранул вызывает повышенную нагрузку на грохота и дробилки. При дроблении крупных гранул часть из них чрезмерно измельчается, что ведет к еще большему увеличению ретура в технологический цикл. При повышенном выходе мелочи также происходит перегрузка грохота и снижается выход товар ной фракции. Только при точной дозировке сырья, ретура и нейтрализующей добавке, правильном ведении процессов гранулирования и сушки достигаются хорошие выходы гранулированного суперфосфата. Это возможно при достаточно четком обслуживании гранулятора, которое заключается в непрерывном и равномерном питании гранулятора шихтой заданного состава, регулировании подачи воды и степени ее распыления. Подачу воды регулируют с помощью вентилей на водопроводной линии. О влажности материала и необходимости увеличения или уменьшения ее подачи судят по внешнему виду суперфосфата, окатываемого в грануляторе, для чего требуется определенный опыт. Для лучшего наблюдения за процессом гранулирования суперфосфата внутреннее пространство гранулятора освещается со стороны выхода материала сильной лампой с рефлектором. Нельзя допускать зависания шихты в бункерах перед ленточными дозаторами. Время от времени следует прочищать течку, по которой окатанный материал из гранулятора должен свободно поступать в сушильный барабан.

Схема производства гранулированного суперфосфата показана на рис.35. По этой схеме созревший порошковидный суперфосфат смешивают с нейтрализующей добавкой, мелом или молотым известняком. Суперфосфат грейферным краном 1 подают в бункер 2, из которого он поступает па ленточный питатель 5. Известняк из бункера 3 шнековом дозирующим питателем 4 подается также на ленточный питатель 5. При ссыпании с питателя на грохот бив процессе грохочения происходит смешение суперфосфата с известняком. Комки, не прошедшие через грохот, измельчаются в валковой дробилке 7. Нейтрализованный суперфосфат поступает в бункер 9 и далее ленточным питателем 10 подается в гранулятор барабанного типа 11, куда через форсунки 12 вбрызгивается вода. Смоченный в грануляторе суперфосфат окатывается в гранулы различной величины. Из гранулятора продукт поступает в сушильный барабан 13, обогреваемый топочными газами. Высушенный продукт элеватором 18 подается на грохот 19 для рассева на двух последовательно установленных ситах. Гранулы размером более 4 мм задерживаются на первом сите и направляются в дробилку 20, откуда дробленый материал снова возвращается на рассев. Материал, прошедший первое сито, но задержанный вторым, состоит из гранул размером от 1 до 4 мм, который направляется на расфасовку и упаковку. Мелкий продукт, прошедший через второе сито грохота 19 и состоящий в основном из частиц размером менее 1 мм, шнеком 21 возвращается в гранулятор 11. При желании ретур может быть использован в качестве товарного продукта— высушенного порошковидного суперфосфата.