Гранулирование

Влияние параметров окатывания на качество продукта

Анализ уравнений (2.42).

(2.43) показывает, что основны­ми параметрами, влияющими на качество продукта, получаемого с использованием грануляторов барабанного типа, являются вла- госодержание слоя, его темпера­тура и время пребывания мате­риала в грануляторе. Как ука­зывалось выше, для гранулиро­вания методом окатывания характерна очень узкая область оптимальных отношений жидкой и твердой фаз. Оптимальный диапазон влажности гранулируемого материала зависит от хи­мического состава и температуры слоя. На рис. 2.7 в качестве примера приведены зависимости выхода товарной фракции от влажности шихты (при постоянной температуре слоя на выходе из гранулятора) для ряда удобрений.

Как видно из рисунка, по мере увлажнения шихты выход товарной фракции увеличивается, достигая максимального значения, а при дальней­шем увлажнении шихты происходит уменьшение выхода товарной фракции. Такой характер зависимости выхода товарной фракции от влажности объ­ясняется тем, что при постоянной температуре гранулируемой шихты коэф­фициент диффузии влаги имеет постоянное значение, поэтому недостаточное увлажнение слоя не обеспечивает равномерного и однородного агломери­рования порошка. Прв достижении необходимого увлажнения шихты проис­ходит равномерное агломерирование частиц порошка с последующим окаты­ванием в гранулы преимущественно одинакового размера, т. е. обеспечива­ется максимальный выход товарной фракции. Значительное переувлажнение шихты приводит к так называемому массовому гранулированию, когда в ба­рабане образуются отдельные крупные гранулы.

Оптимальная влажность, соответствующая максимальному выходу товарной фракции, изменяется в зависимости от темпе­ратуры гранулируемого слоя. На рис. 2.8 представлена зависи­мость изменения оптимальной влажности от температуры слоя в барабане. Из рис. 2.8 видно, что с увеличением температуры .шихты оптимальная для процесса гранулирования влажность уменьшается. Характер этой зависимости объясняется увеличе­нием эффективности гранулообразования вследствие выравни­вания поля температур внутри гранул и уменьшения переноса влаги внутрь гранулы за счет перепада температур. Известно, что с увеличением температуры возрастает растворимость мине­ральных удобрений. Следовательно, увеличение температуры гранулируемой шихты должно привести к увеличению прочно­сти гранул.

Этот вывод положен в основу разработки технических ре­шений по повышению качества суперфосфата. Разработан и
внедрен новый способ гранулирования [60], сущность которо­го заключается в подогреве шихты в процессе ее гранулирова­ния. Опытно-промышленные испытания нового способа грану­лирования суперфосфата проведены в два этапа: без подогре­ва и с подогревом слоя материала в грануляторе паром.

Проектная производительность технологической линии по готовому продукту—15,4 т/ч. Средние показатели работы за период промышленных исследований (табл. 2.2) свидетельству­ют о том, что при производительности технологической линии по готовому продукту 14,4 т/ч он не соответствует требованиям ГОСТа (влажность — 5,63, по ГОСТу — не более 3%; проч­ность гранул — 0,07 МПа, по ГОСТу — не менее 20 МПа).

На втором этапе промышленных исследований в процессе гранулирования суперфосфата температуру слоя в грануляторе поддерживали в диапазоне 63—64 °С. Подогрев суперфосфата в процессе гранулирования позволил увеличить производитель­ность технологической линии до 16—18 т/ч с получением гото­вого продукта, соответствующего по всем показателям требо­ваниям ГОСТа.

Таким образом, на основании промышленных исследований установлено, что подогрев шихты в процессе гранулирования до температуры 63—64 °С позволяет увеличить производитель­ность технологической линии по готовому продукту на 20% с одновременным увеличением прочности гранул.

Оптимальное содержание жидкой фазы изменяется в зави­симости от фракционного состава исходного сырья. С уменьше­нием тонины помола снижаются порозность материала и коли­чество жидкости, необходимой для заполнения пор. Экспери-

Рис. 2.8. Зависимость оптимальной влажности W гранулируемого аммофоса

от его температуры t

ментально установлено, что с увеличением удельной поверхно­сти на 104 м2/кг оптимальная влажность существенно уменьша­ется— на 1,45%.

Большое значение для процесса гранулирования имеет со­стояние поверхности частиц. Поверхность частиц тонкоизмель - ченного материала имеет неупорядоченное расположение моле­кул, аморфна и активна в отношении явлений адгезии. Поверх­ностная активность снижается в присутствии примесей, во вре­мя сушки или длительного хранения. При одинаковой влажно­сти шихты размер гранул зависит от равномерности распреде­ления связующего. Локальное переувлажнение шихты приводит к образованию крупных гранул и комков, в то время как часть шихты выгружается в виде порошка, т. е. возрастает неравно­мерность гранулометрического состава.

На равномерность увлажнения в большой мере влияет ме­тод распыливания жидкости. При грубом диспергировании об­разуются крупные капли, вокруг которых возникают комки. При интенсивном перемешивании и мелкодисперсном распили­вании жидкости происходит равномерная гомогенизация ших­ты, что обеспечивает узкий гранулометрический состав продук­та. Иногда, в отсутствие центров гранулообразования на на­чальной стадии процесса, увлажнение ведут крупными каплями до влажности, на 3—4% меньшей оптимальной, а остальную часть влаги распределяют по длине барабана или подают на мелкую фракцию при гранулировании на тарелке.