Способ обработки гранулированных удобрений

Способ обработки гранулированных удобрений

Реферат

Изобретение относится к производству удобрений, а именно к способам получения гранулированных удобрений, в частности азотных и сложных удобрений, и может быть использовано при получении гранулированных удобрений с улучшенными свойствами.

Удобрения обычно получают в виде гранул. В связи с широким использованием способов перевозки насыпью потребители удобрений предъявляют особые требования к таким свойствам гранулированных удобрений, как прочность и слеживаемость гранул. Особенно остро проблема обеспечения этих свойств стоит для удобрений, гранулируемых путем разбрызгивания расплава в охлаждающей газовой (воздушной) или жидкой среде. Этот способ гранулирования, называемый также приллированием, широко используется в промышленности, в частности в производстве большей части выпускаемых в мире карбамида и нитрата аммония (аммиачной селитры). Однако получаемые таким образом гранулы имеют более низкую прочность по сравнению с гранулами, полученными путем гранулирования с агломерацией и последующим скатыванием при перемешивании (в кипящем слое, во вращающихся барабанах и т.п.).

Известны многочисленные способы обработки гранулированных удобрений (в частности, карбамида), включающие нанесение на поверхность гранул различных веществ, в основном с целью предотвращения слеживания гранулированного продукта (Горловский Д.М. и др. Технология карбамида, Л.: Химия, 1981, с.203-204).

Известны, в частности, способы обработки гранулированных удобрений, включающие нанесение на поверхность гранул длинноцепных алифатических соединений при температуре, превышающей температуру их плавления (DE 1227444, С 07 с, 1966; US 3535376, С 07 с 127/00, 1970; RU 2121991, С 05 G 3/00, С 05 С 1/02, В 01 J 2/28, 1998), неионогенных и/или ионогенных поверхностно-активных веществ (ПАВ) при обычной или несколько повышенной температуре (GB 1201817, С 07 с 127/00, 1970; SU 474128, С 05 с 1/02, 1975). В результате обработки снижается склонность гранул к слеживанию, однако на прочность гранул такая обработка влияния не оказывает.

Известен способ обработки гранулированных удобрений (карбамида), включающий последовательное нанесение на поверхность гранул при 25-60°С пленкообразующего вещества (поливинилового спирта) и порошкообразного инертного твердого неорганического вещества - бентонита (SU 937435, С 05 С 9/00, 1982). Наряду со снижением склонности гранул к слеживанию такая обработка приводит к увеличению прочности гранул, по-видимому, благодаря «армированию» полимерной пленки на поверхности гранул твердыми частицами.

Наиболее близким к предложенному способу по технической сущности является известный способ обработки гранулированных удобрений, включающий нанесение на поверхность гранул удобрения (карбамида) смеси ПАВ (алкилбензол- или алкансульфонат натрия, алкилсульфат натрия или триэтаноламина, алкилфосфат калия или натрия) с пленкообразующим веществом (натриевая соль карбоксиметилцеллюлозы) в водной среде (водном растворе) при обычной температуре (SU 1570255, С 05 С 9/00, 1992). В результате обработки снижается склонность гранул к слеживанию, причем резко сокращается расход добавки по сравнению с применением одного только ПАВ (0,005-0,025 мас.% по сравнению с ˜1 мас.%). Сведения о влиянии такой обработки на прочность гранул отсутствуют.

Для улучшения свойств удобрения предложен способ обработки гранулированных удобрений, включающий нанесение на поверхность гранул удобрения смеси поверхностно-активного вещества с пленкообразующим веществом в водной среде, отличающийся тем, что смесь в количестве 0,01-0,06% в пересчете на сухой остаток от массы удобрения наносят на поверхность гранул, имеющих температуру от 45 до 100°С.

Обработка гранул при температуре 45-100°С смесью пленкообразующего вещества и ПАВ, взятой в столь малом количестве, как 0,01-0,06% от массы гранул, позволяет повысить прочность гранул на 40-60%. При этом повышение температуры обработки гранул с помощью малых количеств только пленкообразующего вещества или только ПАВ приводит к мало значимому (менее 7%) повышению прочности гранул, так что достигаемый результат имеет синергетический характер. При температурах менее 45°С обработка не оказывает влияния на прочность гранул; обработка гранул при температурах выше 100°С не приводит к дальнейшему увеличению их прочности.

Для обработки гранул удобрений по предложенному способу могут быть использованы самые различные, в частности, промышленные ПАВ, как ионогенные, например, щелочные или (алкил)аммонийные соли алкилсульфокислот или моноалкиловых (алкоксиалкиловых) эфиров серной кислоты, галогеноводородные соли аминов, соли тетраалкиламмония, так и неионогенные, например, различные эфиры олиго- и полиалкиленоксидов, а также смеси различных ПАВ и т.п. В качестве пленкообразующих веществ могут быть использованы самые различные, в частности, промышленные продукты, например, аминоформальдегидные смолы (в частности, карбамидные и/или меламиновые), эпоксидные смолы, поливинилацетат (ПВА), животный клей, их смеси и т.п.

Смесь, используемую для обработки гранул по предложенному способу, вводят в массу обрабатываемых гранул в достаточно малых количествах (предпочтительно 0,01-0,06 мас.%), существенно не отличающихся от количества смеси, вводимой по известному способу.

Обработке по предложенному способу можно подвергать различные удобрения, например карбамид, нитрат аммония, хлорид аммония, нитрофоску и др.

Сущность предложенного способа иллюстрируется приведенными ниже примерами. Составы смесей, использованных для обработки гранул, приведены в массовых процентах.

Пример 1. Гранулы карбамида (фракция размером от 1,5 до 2,5 мм) в количестве 2 кг помещают в фарфоровый барабан объемом 20 дм³ и диаметром 25 см, вращающийся со скоростью 0,5 сек^-1. 2 г водной дисперсии, содержащей 5% ПВА и 20% C₈-C₁₀алкилсульфата натрия, при различных температурах от 30 до 100°С наносят на поверхность гранул путем напыления через форсунку после достижения гранулами заданной температуры. После обработки гранулы охлаждают и определяют статическую прочность гранул по ГОСТ 21560.2-82*. Результаты испытаний по примерам 1-10 приведены в таблице 1.

Пример 2. Обработку проводят аналогично примеру 1 с тем отличием, что для обработки используют 2 г дисперсии, содержащей 20% ПВА и 5% алкилсульфата натрия.

Пример 3. Обработку проводят аналогично примеру 1 с тем отличием, что для обработки используют 2 г дисперсии, содержащей 12,5% ПВА и 12,5% алкилсульфата натрия.

Пример 4. Обработку проводят аналогично примеру 1 с тем отличием, что для обработки используют 2 г водного раствора, содержащего 5% карбамидоформальдегидной смолы (КФС) и 20% олигоалкиленоксида (ОАО), полученного из 1 моль C₇-C₉алканола и 2 моль этиленоксида.

Пример 5. Обработку проводят аналогично примеру 4 с тем отличием, что для обработки используют 2 г водного раствора, содержащего 20% КФС и 5% ОАО.

Пример 6. Обработку проводят аналогично примеру 4 с тем отличием, что для обработки используют 2 г водного раствора, содержащего 12,5% КФС и 12,5% ОАО.

Пример 7. Обработку проводят аналогично примеру 1 с тем отличием, что для обработки используют 2 г водного раствора, содержащего 5% карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ) и 20% ОАО, полученного из 1 моль С₉-С₁₁алканола и 3 моль пропиленоксида.

Пример 8. Обработку проводят аналогично примеру 7 с тем отличием, что для обработки используют 2 г водного раствора, содержащего 20% КМЦ и 5% ОАО.

Пример 9. Обработку проводят аналогично примеру 7 с тем отличием, что для обработки используют 2 г водного раствора, содержащего 12,5% КМЦ и 12,5% ОАО.

Пример 10. Обработку проводят аналогично примеру 1 с тем отличием, что для обработки используют 2 г дисперсии, содержащей по 4,15% ПВА, КМЦ, КФС, алкилсульфата натрия, ОАО, полученного из 1 моль С₇-С₉алканола и 2 моль этиленоксида и ОАО, полученного из 1 моль С₉-С₁₁алканола и 3 моль пропиленоксида.

Пример 11. Обработке аналогично примеру 1 подвергают гранулы хлорида аммония, используя 1 г водного раствора, содержащего 10% эпоксидной смолы и 40% триэтаноламиновой соли моноэфира серной кислоты с ОАО, полученным из 1 моль C₇-C₉алканола и 2 моль этиленоксида. Результаты испытаний по примерам 11-20 приведены в таблице 2.

Пример 12. Обработку проводят аналогично примеру 11 с тем отличием, что для обработки используют 1 г водного раствора, содержащего 40% эпоксидной смолы и 10% триэтаноламиновой соли моноэфира серной кислоты с ОАО.

Пример 13. Обработку проводят аналогично примеру 11 с тем отличием, что для обработки используют 1 г водного раствора, содержащего 25% эпоксидной смолы и 25% триэтаноламиновой соли моноэфира серной кислоты с ОАО.

Пример 14. Обработку проводят аналогично примеру 11 с тем отличием, что для обработки используют 2 г водного раствора, содержащего 7,5% меламиноформальдегидной смолы (МФС) и 30% ОАО, полученного из 1 моль С₇-С₉алкилфенола и 2 моль этиленоксида.

Пример 15. Обработку проводят аналогично примеру 14 с тем отличием, что для обработки используют 2 г водного раствора, содержащего 30% МФС и 7,5% ОАО.

Пример 16. Обработку проводят аналогично примеру 14 с тем отличием, что для обработки используют 2 г водного раствора, содержащего 18,75% МФС и 18,75% ОАО.

Пример 17. Обработку проводят аналогично примеру 11 с тем отличием, что для обработки используют 2 г водного раствора, содержащего 5% столярного (животного) клея и 10% ОАО, полученного из 1 моль С₉-С₁₁алкилфенола и 3 моль пропиленоксида.

Пример 18. Обработку проводят аналогично примеру 17 с тем отличием, что для обработки используют 2 г водного раствора, содержащего 10% столярного клея и 5% ОАО.

Пример 19. Обработку проводят аналогично примеру 17 с тем отличием, что для обработки используют 2 г водного раствора, содержащего 7,5% столярного клея и 7,5% ОАО.

Пример 20. Обработку проводят аналогично примеру 11 с тем отличием, что для обработки используют 1,5 г водного раствора, содержащего 8,3% эпоксидной смолы, 6,25% МФС, 2,5% столярного клея, 8,3% триэтаноламиновой соли моноэфира серной кислоты с ОАО, полученным из 1 моль C₇-C₉алканола и 2 моль этиленоксида, 6,25% ОАО, полученного из 1 моль C₇-C₉алкилфенола и 2 моль этиленоксида, и 2,5% ОАО, полученного из 1 моль С₉-С₁₁алкилфенола и 3 моль пропиленоксида.

Пример 21. Обработке аналогично примеру 1 подвергают гранулы нитрата аммония, используя 2 г водного раствора, содержащего 10% КФС и 40% ОАО, полученного из 1 моль С₁₂-С₁₄алканола, 2 моль этиленоксида и 1 моль пропиленоксида. Результаты испытаний по примерам 21-26 приведены в таблице 3.

Пример 22. Обработку проводят аналогично примеру 21 с тем отличием, что для обработки используют 2 г водного раствора, содержащего 40% КФС и 10% ОАО.

Пример 23. Обработку проводят аналогично примеру 21 с тем отличием, что для обработки используют 2 г водного раствора, содержащего 25% КФС и 25% ОАО.

Пример 24. Обработку проводят аналогично примеру 21 с тем отличием, что для обработки используют 2 г водного раствора, содержащего 10% МФС и 30% полиалкиленоксида (ПАО), полученного из 1 моль C₇-C₁₂алканола, 10 моль пропиленоксида и 15 моль этиленоксида.

Пример 25. Обработку проводят аналогично примеру 24 с тем отличием, что для обработки используют 2 г водного раствора, содержащего 30% МФС и 10% ПАО.

Пример 26. Обработку проводят аналогично примеру 24 с тем отличием, что для обработки используют 2 г водного раствора, содержащего 20% МФС и 20% ПАО.

Пример 27. Обработке аналогично примеру 1 подвергают гранулы нитрофоски, используя 2 г водного раствора, содержащего 10% КФС и 30% гидрохлорида октадециламина. Результаты испытаний по примерам 27-32 приведены в таблице 4.

Пример 28. Обработку проводят аналогично примеру 27 с тем отличием, что для обработки используют 2 г водного раствора, содержащего 30% КФС и 10% гидрохлорида октадециламина.

Пример 29. Обработку проводят аналогично примеру 27 с тем отличием, что для обработки используют 2 г водного раствора, содержащего 20% КФС и 20% гидрохлорида октадециламина.

Пример 30. Обработку проводят аналогично примеру 27 с тем отличием, что для обработки используют 2,5 г водного раствора, содержащего 10% МФС и 40% бромида додецил-триметиламмония.

Пример 31. Обработку проводят аналогично примеру 27 с тем отличием, что для обработки используют 2,5 г водного раствора, содержащего 40% МФС и 10% бромида додецил-триметиламмония.

Пример 32. Обработку проводят аналогично примеру 27 с тем отличием, что для обработки используют 2,5 г водного раствора, содержащего 25% МФС и 25% бромида додецил-триметиламмония.

Пример 33 (сравнительный). Гранулы карбамида (фракция размером от 1,5 до 2,5 мм) в количестве 2 кг помещают в фарфоровый барабан объемом 20 дм³ и диаметром 25 см, вращающийся со скоростью 0,5 сек^-1, и нагревают до заданной температуры, а затем охлаждают и определяют статическую прочность гранул по ГОСТ 21560.2-82*. Результаты испытания приведены в таблице 1.

Пример 34 (сравнительный). Гранулы хлорида аммония (фракция размером от 1,5 до 2,5 мм) в количестве 2 кг помещают в фарфоровый барабан объемом 20 дм³ и диаметром 25 см, вращающийся со скоростью 0,5 сек^-1, и нагревают до заданной температуры, а затем охлаждают и определяют статическую прочность гранул по ГОСТ 21560.2-82*. Результаты испытания приведены в таблице 2.

Пример 35 (сравнительный). Гранулы нитрата аммония (фракция размером от 1,5 до 2,5 мм) в количестве 2 кг помещают в фарфоровый барабан объемом 20 дм³ и диаметром 25 см, вращающийся со скоростью 0,5 сек^-1, и нагревают до заданной температуры, а затем охлаждают и определяют статическую прочность гранул по ГОСТ 21560.2-82*. Результаты испытания приведены в таблице 3.

Пример 36 (сравнительный). Гранулы нитрофоски (фракция размером от 1,5 до 2,5 мм) в количестве 2 кг помещают в фарфоровый барабан объемом 20 дм³ и диаметром 25 см, вращающийся со скоростью 0,5 сек^-1, и нагревают до заданной температуры, а затем охлаждают и определяют статическую прочность гранул по ГОСТ 21560.2-82*. Результаты испытания приведены в таблице 4.

Таблица 1Обработка гранул карбамида
№ примера	Содержание добавки по отношению к карбамиду (в пересчете на сухой остаток), мас.%	Статическая прочность гранул, кгс/гранулу, после обработки при температуре, °С.
30	45	60	75	90	100
1	0,0125	0,60	0,64	0,69	0,72	0,75	0,75
2	0,0125	0,60	0,65	0,71	0,76	0,78	0,77
3	0,0125	0,61	0,65	0,71	0,75	0,77	0,78
4	0,0125	0,60	0,63	0,69	0,71	0,75	0,74
5	0,0125	0,59	0,68	0,81	0,92	0,96	0,94
6	0,0125	0,60	0,66	0,75	0,83	0,87	0,87
7	0,0125	0,60	0,63	0,67	0,69	0,71	0,72
8	0,0125	0,59	0,66	0,72	0,77	0,79	0,79
9	0,0125	0,60	0,65	0,70	0,74	0,77	0,76
10	0,0125	0,60	0,65	0,73	0,78	0,80	0,81
33	0	0,60	0,59	0,60	0,60	0,59	0,60
Таблица 2Обработка гранул хлорида аммония
№ примера	Содержание добавки по отношению к хлориду аммония (в пересчете на сухой остаток), мас.%	Статическая прочность гранул, кгс/гранулу, после обработки при температуре, °С.
30	45	60	75	90	100
11	0,025	0,70	0,75	0,79	0,82	0,84	0,84
12	0,025	0,69	0,81	0,91	0,98	1,01	1,00
13	0,025	0,70	0,79	0,86	0,93	0,96	0,97
14	0,0375	0,71	0,74	0,76	0,78	0,81	0,81
15	0,0375	0,70	0,78	0,99	0,96	0,99	0,98
16	0,0375	0,70	0,76	0,81	0,86	0,89	0,87
17	0,015	0,71	0,73	0,76	0,78	0,81	0,82
18	0,015	0,69	0,75	0,81	0,84	0,87	0,86
19	0,015	0,70	0,74	0,78	0,80	0,84	0,84
20	0,0258	0,70	0,76	0,82	0,87	0,90	0,89
34	0	0,70	0,70	0,69	0,70	0,70	0,70

Таблица 3Обработка гранул нитрата аммония
№ примера	Содержание добавки по отношению к нитрату аммония (в пересчете на сухой остаток), мас.%	Статическая прочность гранул, кгс/гранулу, после обработки при температуре, °С.
30	45	60	75	90	100
21	0,025	0,68	0,70	0,73	0,74	0,76	0,75
22	0,025	0,68	0,75	0,85	0,91	0,94	0,94
23	0,025	0,69	0,73	0,79	0,82	0,86	0,87
24	0,02	0,68	0,71	0,74	0,75	0,78	0,47
25	0,02	0,67	0,75	0,84	0,92	0,95	0,95
26	0,02	0,68	0,73	0,81	0,83	0,85	0,84
35	0	0,69	0,68	0,68	0,68	0,69	0,68
Таблица 4 Обработка гранул нитрофоски
№примера	Содержание добавки по отношению к нитрофоске (в пересчете на сухой остаток), мас.%	Статическая прочность гранул, кгс/гранулу, после обработки при температуре, °С.
30	45	60	75	90	100
26	0,02	0,82	0,84	0,88	0,90	0,91	0,90
27	0,02	0,83	0,89	0,98	1,11	1,25	1,12
28	0,02	0,82	0,87	0,94	0,98	1,01	1,01
29	0,02	0,81	0,84	0,85	0,85	0,87	0,86
30	0,02	0,81	0,88	0,94	1,10	1,12	1,11
31	0,02	0,83	0,86	0,92	0,96	0,98	0,97
36	0	0,82	0,83	0,82	0,82	0,82	0,82

1. Способ обработки гранулированных удобрений, включающий нанесение на поверхность гранул удобрения смеси поверхностно-активного вещества с пленкообразующим веществом в водной среде, отличающийся тем, что смесь в количестве 0,01-0,06% в пересчете на сухой остаток от массы удобрения наносят на поверхность гранул, имеющих температуру от 45 до 100°С.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что пленкообразующее вещество выбрано из группы, включающей аминоформальдегидные и эпоксидные смолы, поливинилацетат и животные клеи.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что удобрение выбрано из группы, включающей карбамид, нитрат аммония, хлорид аммония, сложные NPK удобрения.