RU2821906C1 - Сложное удобрение с наполнителем из фосфогипса - Google Patents
Сложное удобрение с наполнителем из фосфогипса Download PDFInfo
- Publication number
- RU2821906C1 RU2821906C1 RU2023129290A RU2023129290A RU2821906C1 RU 2821906 C1 RU2821906 C1 RU 2821906C1 RU 2023129290 A RU2023129290 A RU 2023129290A RU 2023129290 A RU2023129290 A RU 2023129290A RU 2821906 C1 RU2821906 C1 RU 2821906C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- granules
- filler
- phosphogypsum
- binder
- coating
- Prior art date
Links
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 title claims abstract description 103
- 239000000945 filler Substances 0.000 title claims abstract description 89
- PASHVRUKOFIRIK-UHFFFAOYSA-L calcium sulfate dihydrate Chemical compound O.O.[Ca+2].[O-]S([O-])(=O)=O PASHVRUKOFIRIK-UHFFFAOYSA-L 0.000 title claims abstract description 63
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 title abstract description 13
- 239000008187 granular material Substances 0.000 claims abstract description 152
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims abstract description 70
- 235000013379 molasses Nutrition 0.000 claims abstract description 57
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims abstract description 53
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 52
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 51
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 51
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 claims abstract description 45
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 34
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 24
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 claims abstract description 21
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims abstract description 16
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims abstract description 11
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000002440 industrial waste Substances 0.000 claims description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 19
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 17
- 239000002689 soil Substances 0.000 abstract description 16
- 239000002699 waste material Substances 0.000 abstract description 14
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 238000003860 storage Methods 0.000 abstract description 3
- 235000013877 carbamide Nutrition 0.000 abstract 7
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000005469 granulation Methods 0.000 description 9
- 230000003179 granulation Effects 0.000 description 9
- 229910052602 gypsum Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000010440 gypsum Substances 0.000 description 8
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 8
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 8
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 description 8
- OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L calcium sulfate Chemical compound [Ca+2].[O-]S([O-])(=O)=O OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 7
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 7
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 7
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 6
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 6
- 239000000047 product Substances 0.000 description 6
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 6
- PAWQVTBBRAZDMG-UHFFFAOYSA-N 2-(3-bromo-2-fluorophenyl)acetic acid Chemical compound OC(=O)CC1=CC=CC(Br)=C1F PAWQVTBBRAZDMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 5
- 241000209094 Oryza Species 0.000 description 5
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 description 5
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 5
- -1 calcium sulfate anhydride Chemical class 0.000 description 5
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 5
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 5
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 description 5
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 240000000111 Saccharum officinarum Species 0.000 description 4
- 235000007201 Saccharum officinarum Nutrition 0.000 description 4
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 4
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 4
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 230000002906 microbiologic effect Effects 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 3
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 3
- OTYBMLCTZGSZBG-UHFFFAOYSA-L potassium sulfate Chemical compound [K+].[K+].[O-]S([O-])(=O)=O OTYBMLCTZGSZBG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 229910052939 potassium sulfate Inorganic materials 0.000 description 3
- 235000011151 potassium sulphates Nutrition 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 3
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 3
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 3
- ZSLUVFAKFWKJRC-IGMARMGPSA-N 232Th Chemical compound [232Th] ZSLUVFAKFWKJRC-IGMARMGPSA-N 0.000 description 2
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M Potassium chloride Chemical compound [Cl-].[K+] WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 150000004996 alkyl benzenes Chemical class 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 2
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 2
- ZOMBKNNSYQHRCA-UHFFFAOYSA-J calcium sulfate hemihydrate Chemical compound O.[Ca+2].[Ca+2].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O ZOMBKNNSYQHRCA-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 2
- 239000008199 coating composition Substances 0.000 description 2
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 2
- 238000010410 dusting Methods 0.000 description 2
- 235000011187 glycerol Nutrition 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 2
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 2
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000002018 neem oil Substances 0.000 description 2
- 230000008635 plant growth Effects 0.000 description 2
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 2
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 2
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 2
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 2
- OBSZRRSYVTXPNB-UHFFFAOYSA-N tetraphosphorus Chemical compound P12P3P1P32 OBSZRRSYVTXPNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 244000215068 Acacia senegal Species 0.000 description 1
- 241000219310 Beta vulgaris subsp. vulgaris Species 0.000 description 1
- 229920000084 Gum arabic Polymers 0.000 description 1
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 description 1
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 1
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 241001671983 Pusa Species 0.000 description 1
- 229930006000 Sucrose Natural products 0.000 description 1
- CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N Sucrose Chemical compound O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@@]1(CO)O[C@@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O1 CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N 0.000 description 1
- 235000021536 Sugar beet Nutrition 0.000 description 1
- 229910052776 Thorium Inorganic materials 0.000 description 1
- GSEJCLTVZPLZKY-UHFFFAOYSA-N Triethanolamine Chemical compound OCCN(CCO)CCO GSEJCLTVZPLZKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052770 Uranium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920001807 Urea-formaldehyde Polymers 0.000 description 1
- 241000219094 Vitaceae Species 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000010489 acacia gum Nutrition 0.000 description 1
- 239000000205 acacia gum Substances 0.000 description 1
- 239000004480 active ingredient Substances 0.000 description 1
- 239000013543 active substance Substances 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 1
- 229960000892 attapulgite Drugs 0.000 description 1
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000014633 carbohydrates Nutrition 0.000 description 1
- 150000001720 carbohydrates Chemical class 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 150000003841 chloride salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000005352 clarification Methods 0.000 description 1
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 1
- 239000007931 coated granule Substances 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 1
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 230000004720 fertilization Effects 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 150000002222 fluorine compounds Chemical class 0.000 description 1
- 235000021021 grapes Nutrition 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 239000003673 groundwater Substances 0.000 description 1
- 230000012010 growth Effects 0.000 description 1
- 239000004021 humic acid Substances 0.000 description 1
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000126 latex Polymers 0.000 description 1
- 239000004816 latex Substances 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000000618 nitrogen fertilizer Substances 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 229920001542 oligosaccharide Polymers 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 229920000620 organic polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 229910052625 palygorskite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 1
- 238000005453 pelletization Methods 0.000 description 1
- 239000000546 pharmaceutical excipient Substances 0.000 description 1
- 235000021317 phosphate Nutrition 0.000 description 1
- 239000002367 phosphate rock Substances 0.000 description 1
- 150000003013 phosphoric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- OJMIONKXNSYLSR-UHFFFAOYSA-N phosphorous acid Chemical class OP(O)O OJMIONKXNSYLSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 230000001863 plant nutrition Effects 0.000 description 1
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 description 1
- ODGAOXROABLFNM-UHFFFAOYSA-N polynoxylin Chemical compound O=C.NC(N)=O ODGAOXROABLFNM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002689 polyvinyl acetate Polymers 0.000 description 1
- 239000011118 polyvinyl acetate Substances 0.000 description 1
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 1
- 229940072033 potash Drugs 0.000 description 1
- XAEFZNCEHLXOMS-UHFFFAOYSA-M potassium benzoate Chemical compound [K+].[O-]C(=O)C1=CC=CC=C1 XAEFZNCEHLXOMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L potassium carbonate Substances [K+].[K+].[O-]C([O-])=O BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 235000015320 potassium carbonate Nutrition 0.000 description 1
- 239000001103 potassium chloride Substances 0.000 description 1
- 235000011164 potassium chloride Nutrition 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000002285 radioactive effect Effects 0.000 description 1
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 235000010413 sodium alginate Nutrition 0.000 description 1
- 239000000661 sodium alginate Substances 0.000 description 1
- 229940005550 sodium alginate Drugs 0.000 description 1
- 239000005720 sucrose Substances 0.000 description 1
- 150000003467 sulfuric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- JFALSRSLKYAFGM-UHFFFAOYSA-N uranium(0) Chemical compound [U] JFALSRSLKYAFGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005550 wet granulation Methods 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
Abstract
Изобретение относится к области сельского хозяйства, а именно к сложным удобрениям на основе карбамида с наполнителем из фосфогипса, являющегося отходом производства, а также к способу получения таких удобрений. Сложное удобрение на основе карбамида с наполнителем содержит ядро, которое представляет собой гранулу карбамида, и нанесенный на поверхность ядра слой покрытия, который включает наполнитель, представляющий собой порошкообразный фосфогипс, и связующее, представляющее собой водный раствор патоки с концентрацией 40-50% масс. Расход связующего равен 0,30-0,50 мл/г, количество наполнителя составляет 50-70% от массы исходных гранул карбамида, а доля покрытия находится в диапазоне от 30 до 35% от массы гранул сложного удобрения. Фракционный состав готовых гранул сложного удобрения находится в диапазоне от 1 до 6 мм с содержанием фракции 4-6 мм не менее 50% масс. Способ получения сложного удобрения на основе карбамида с наполнителем включает послойное наращивание на поверхности ядра слоя покрытия с чередованием стадий: нанесение раствора патоки в качестве связующего, нанесение порошкообразного фосфогипса в качестве наполнителя и сушка нанесенного слоя покрытия. Предлагаемое сложное удобрение на основе карбамида с наполнителем имеет высокую статическую прочность гранул, а предлагаемый способ получения сложного удобрения на основе карбамида с наполнителем повышает качество поверхности гранул, позволяет избежать значительных потерь сложных удобрений при их транспортировке, хранении и внесении в почву. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 4 ил., 4 табл.
Description
Изобретение относится к области сельского хозяйства, а именно к сложным удобрениям на основе карбамида с наполнителем из фосфогипса, являющегося отходом производства, а также к способу получения таких удобрений.
Применение гранулированных минеральных удобрений с улучшенными качественными характеристиками, такими как: укрупнённый гранулометрический состав, повышенная статическая прочность, низкая слёживаемость, замедленная скорость растворения питательных веществ и др., позволяет уменьшить потери удобрений при их транспортировке, хранении, внесении в почву, а также повысить доступность питательных веществ для растений.
Одним из способов повышения качества гранулированных удобрений является использование наполнителей, под которыми понимают вещества, вносимые в раствор/плав минерального удобрения, смешиваемые с исходными или измельчёнными удобрениями, или наносимые на поверхность гранул минеральных удобрений, обычно в количестве 5-25% масс. или более.
При нанесении наполнителей на поверхность гранул обычно используют методы окатывания в тарельчатом или барабанном грануляторе, а также гранулирование в псевдоожиженном слое. Для эффективного гранулирования требуется использование подходящих связующих, позволяющих наслаивать частицы наполнителя на исходные гранулы удобрения и обеспечивающих их сцепление.
Использование наполнителей позволяет получать новые сложные удобрения на основе традиционных, при этом, в зависимости от подобранных в качестве наполнителя и связующего веществ, можно воздействовать как на качество гранулированного удобрения, так и на рост растений, биоценоз почвы и экосистему в целом.
Использование отходов производств в качестве наполнителя, а также и связующего, представляется перспективным с точки зрения утилизации невостребованных отходов и вовлечения в производственный цикл веществ, занимающих большие площади и оказывающих негативное влияние на окружающую среду.
Одним из отходов, который может выступать в качестве наполнителя, является фосфогипс, представляющий собой дигидрат сульфат кальция (CaSO4⋅2H2O). Фосфогипс - это побочный продукт, получения экстракционной фосфорной кислоты и фосфорсодержащих удобрений при переработке апатитов и фосфоритов. В зависимости от сырья и принятой технологии на 1 т продукта образуется от 2 до 7 т фосфогипса. Ежегодное в мире образуется более 200 млн. тонн фосфогипса, из которых 10-15 млн. тонн получают в РФ, при чём количество уже накопленных отходов фосфогипса в России оценивается в 300 млн. тонн. Несмотря на то, что фосфогипс относится к малоопасным веществам (4-й класс опасности) значительные отвалы фосфогипса приводят к загрязнениям почв, водоёмов и грунтовых вод, содержащимися в его составе фосфатами, сульфатами, фторидами, хлоридами и соединения редкоземельных металлов, а также представляют радиоактивную опасность из-за содержащихся радионуклидов уранового (238U) и ториевого (232Th) рядов. Таким образом вовлечение невостребованного фосфогипса в различные производства, в частности, в производство удобрений, является важной задачей для защиты окружающей среды.
В рамках данной заявки на изобретение необходимо разграничить понятия фосфогипс и гипс. По химическому составу они идентичны и представляют собой дигидрат или полугидрат сульфат кальция. Однако гипс, в отличие от фосфогипса, является природной формой сульфата кальция, добываемой из гипсовой руды. Таким образом известные из уровня техники решения по использованию природного гипса в качестве одного из компонентов удобрения не решают задачи вовлечения отходов производств в процесс получения удобрений для снижения экологической нагрузки.
Такие решения раскрываются, например, в заявке на изобретении WO1997014665A1, 1996, в котором удобрение, содержащее нитрат аммония и сульфат кальция получают путём нанесения на предварительно увлажнённые водой гранулы нитрата аммония мелкодисперсного порошка полностью или частично обезвоженного гипса в количестве от 6% до 50% масс. В результате удаётся получить взрывобезопасное удобрение. Также в изобретении RU2332392 C2, 2003 раскрывается удобрение, содержащее сердцевину, состоящую из азота, фосфора и/или калия в качестве питательного вещества (в частности гранулы нитрата аммония или карбамида), покрытую связующим веществом на основе органического полимера и покрывающим агентом, представляющим из себя неорганическое вещество. Неорганическим веществом является полугидрат сульфата кальция и/или химически активный ангидрид сульфата кальция, а связующим - вещество на основе мочевиноформальдегида, поливинилацетата или латекса, или смеси таких связующих веществ, составляющее от 0,2% до 15% от массы покрытых гранул. Техническим результатом является снижение склонности к слеживанию, пылеобразованию, снижение гигроскопичности гранул, увеличение размера гранул, повышение механической стойкости гранул удобрения.
Фосфогипс широко используют в сельском хозяйстве в качестве мелиоранта для улучшения свойств почвы, для этого его либо непосредственно вносят в почву, либо получают смесь из измельчённого фосфогипса и других минеральных и/или органических компонентов (CN105131965A, 2015; CN105107836A, 2015). В результате удаётся снизить засоление почвы, улучшить структуру, влагоёмкость, плотность и водно-воздушный режим почвы, увеличить содержание гуминовых кислот, обеспечить снабжение почвы кальцием, магнием, серой, азотом, фосфором, физиологически активными веществами в растворимой и усвояемой растениями форме, исключить вымывание их и других питательных элементов из почвы, а также повысить урожайность сельскохозяйственных культур.
Известны варианты применения фосфогипса в качестве одного из компонентов составных неорганических (CN101580409A, 2008; CN101544518A, 2009; CN101195551A, 2007; US2006010949A1, 2005, CN101723731A, 2009), органических (CN106083478A, 2016) и органоминеральных удобрений (BG51295A1, 1985, CN1198427A, 1997, CN104045487A, 2014, CN104692877, 2015, CN109438141A, 2019), в которых фосфогипс смешивают с порошкообразным удобрением (-ми) в процессе гранулирования, получая гранулы составного удобрения. Также имеются решения (CN101434495, 2007; CN113860953A, 2021), в которых порошок фосфогипса смешивают с водным раствором удобрения с последующим гранулированием и сушкой полученных гранул.
Заявленными плюсами таких решений являются улучшение структуры и свойств почвы, замедленная скорость растворения полученных удобрений, повышение урожайности культур. Тем не менее такие решения не позволяют получать гранулы удобрения с повышенными физико-механическими свойствами.
Существуют решения, в которых фосфогипс наносится на поверхность готовых гранул в качестве наполнителя. Так в заявке на патент CN108424290A, 2018 раскрывается удобрение с замедленным высвобождением, используемое для выращивания сахарного тростника, и способ его приготовления, заключающийся в получении сложного минерального ядра и нанесении на ядро суспензии, состоящей из олигосахарида альгината натрия, связующего, сополимера глицерина с эфиром, фосфогипса и воды, при чём связующим веществом является смесь поливинилового спирта и аттапульгитовой глины. В результате удаётся замедлить высвобождение питательных веществ из удобрения и повысить урожайность сахарного тростника.
В данном решении в качестве составных веществ для покрытия, помимо фосфогипса, используются химически синтезированные вещества, не являющиеся отходами производств. Также использование суспензии в качестве покрывающего слоя требует сложного оборудования для её распыления, т.к. твёрдые частицы засоряют сопло форсунки. Кроме того, полученное удобрение не является универсальным, а используется исключительно для выращивания сахарного тростника.
В исследовании (Vashishtha M., Dongara P., Singh D. Improvement in properties of urea by phosphogypsum coating // International Journal ChemTech Research, 2010, 2 (1), pp. 36-44), гранулы карбамида покрывали в псевдоожиженном слое мокрым и сухим способами суспензией, состоящей из фосфогипса, масла нима и линейного алкилбензола (ПАВ). Было показано, что при мокром способе гранулирования с содержанием фосфогипса 10% масс. удаётся получить более однородное и ровное покрытие, снизить скорость растворения и пылеобразование и повысить прочность готовых гранул.
Однако использование масла нима в качестве связующего вещества из-за гидрофобных свойств неэффективно без использования, подходящего ПАВ, а использование дополнительных химически синтезированных веществ (линейного алкилбензола) оказывает нежелательную нагрузку на экосистему. Кроме того, в данной статье покрытие также наносится в виде суспензии, распыл которой через форсунку затруднителен.
В заявке на изобретение CN109988048A, 2019 раскрывается гранулы специального удобрения для морского риса и способ производства такого удобрения, состоящий из следующих этапов: 1) увлажнение гранулированного карбамида водой путём тонкого распыла; 2) последующее нанесение измельчённого порошка кальцинированного фосфогипса, 3) просеивание и опудривание полученных гранул; 4) увлажнение гранул водным раствором фосфорной кислоты; 5) нанесение на увлажнённую поверхность порошкообразного хлорида калия; 6) просеивание, сушка и упаковка готового продукта. Массовое соотношение гранулы карбамида, слоя порошка фосфогипса и слоя порошка соли калия составляет (4-6):(1-1,5):(3-6). В результате удаётся получить удобрение для морского риса с высокой степенью эффективности использования и низкой стоимостью производства.
В данной заявке на стадии нанесения фосфогипса в качестве связующего используется вода, которая является ненадёжным связующим, не позволяющим получать прочное и однородное покрытие. Также данное удобрение используется исключительно для выращивания морского риса.
В изобретении RU2312846 C2, 2003 заявлен способ получения азотного удобрения, который включает обработку гранул приллированного нитрата аммония раствором химического реагента в качестве которого используют водный раствор сульфата калия, а затем на гранулы накатывают инертный компонент - фосфогипс с влажностью 2-3% и толщиной помола не более 30 мкм до содержания его в гранулах 1-20% масс. Технический результат заключается в сохранении высокой прочности гранул нитрата аммония при большем числе циклов теплосмен при температурах от 20 до 50°С и повышении термостойкости.
Однако водный раствор сульфата калия также не является хорошим связующим, обладающим требуемыми свойствами вязкости и липкости для прочного прикрепления порошкообразного наполнителя - фосфогипса. Кроме того, раствор сульфата калия не является отходом производства.
В работе (Shivay Y.S., Prasad R., Pal. M. Effect of Nitrogen Levels and Coated Urea on Growth, Yields and Nitrogen Use Efficiency in Aromatic Rice // Journal of Plant Nutrition., 2015, 36 (6), pp. 875-882) в барабанном грануляторе гранулы карбамида покрывали серой, или гипсом, или фосфогипсом с использованием в качестве связующего раствор гуммиарабика. В результате повысилась эффективность использования азота, а также урожайность риса (сорт Pusa 2511) на 12,08%, 6,78% и 6,14% соответственно.
В данной статье не приводятся данные по повышению физико-механических свойств полученных гранул, а исследуется только влияние нового удобрения на урожайность выбранной культуры, при этом для фосфогипса она оказалась наименьшей по сравнению с серой и гипсом.
Представляет интерес решение (CN108727107 A, 2018), в котором раскрывается гранула карбамида с покрытием на основе фосфогипса и способ получения карбамида с покрытием на основе фосфогипса, заключающийся в нанесении на гранулы карбамида размером 2-3 мм покрытия, состоящего из фосфогипса и гипса с использованием различных концентраций связующего. Схема проведения испытаний включает: 1) определение массового соотношения карбамида к материалу покрытия и выбор связующего; 2) определение и тестирование параметров процесса нанесения покрытия, таких как время нанесения и количество покрытия, температура, скорость вращения гранулятора; тестирование физико-химических свойств карбамида с покрытием, такие как прочность, скорость растворения, улетучивание аммиака и степень выщелачивания; анализ влияния карбамида с покрытием растения и почву. В результате получают эффективное гранулированное удобрение с замедленным высвобождением, являющееся экономичным и безвредным для окружающей среды, а также оказывающим положительное влияние на растения и почву.
Однако в данной заявке на изобретение не раскрываются конкретные составы связующего и используемые их количества, массовые соотношения гранул к материалу покрытия, данные по определению физико-химических свойств полученных гранул карбамида с покрытием. Следовательно, данная заявка не может рассматриваться как решение, обладающее совокупностью признаков, совпадающих с заявляемым решением.
Как уже было сказано, вторым необходимым компонентом для покрытия гранул удобрений наполнителем является связующий агент, который должен обладать подходящими для этих целей свойствами и который также может быть выбран из побочных продуктов производств с целью минимизации вовлекаемых в производство природных или синтетических источников. Одним из таких продуктов является патока (меласса), представляющая собой отход переработки сахарного тростника или сахарной свеклы в сахар. По своему составу патока на 58-60 % состоит из углеводов (в основном сахарозы), а по консистенции представляет из себя густую, липкую жидкость, растворимую в воде. Использование патоки в сельском хозяйстве, в качестве одного из вспомогательных веществ удобрений, может оказать положительное влияние на почву и растения благодаря веществам, входящими в её состав, такими как кальций, калий, магний, железо, марганец, цинк и т.д.
Обычно патока (в иностранной литературе - molasses - меласса) используется в качестве связующего вещества в процессе получения гранулированного удобрения из порошкообразного сырья. В патенте US10988419B2, 2017 раскрывается гранула удобрения, состоящая из поташа и связующего, в качестве которого может быть выбрана меласса. В заявке на патент WO2013035106A1, 2012 раскрывается способ производства композитного удобрения, включающий смешение порошкообразных активных ингредиентов, одним из которых указан карбамид, с добавлением к полученной массе одного связующего вещества, например, мелассы в количестве от 0,1% до 5%. В заявке на изобретение US5383952A, 1994 раскрывается способ предотвращения образования пыли во время загрузки или транспортировки гранулятов, включающий: добавление к указанным гранулятам связывающей пыль жидкой смеси, состоящей из мелассы и другой жидкости, выбранной из группы, состоящей из глицерина, полиэтиленгликоля, триэтаноламина и их смесей. В заявке на патент CN115551821А, 2021 раскрывается гранула удобрения, содержащая смесь полигалита и расплава карбамида, а также способ получения такого удобрения, заключающийся в добавлении полигалита в расплав карбамида в соотношении от 20% до 80% масс. и гранулировании в барабанном грануляторе. В одном из вариантов осуществления в смесь может добавляться связующее вещество такое как меласса в концентрации от 0,1% до до 5% по массе.
Существуют решения, в которых при получении удобрений используются как фосфогипс, так и патока. Например, в заявке на патент WO2022034578A1, 2021 раскрывается гранула, содержащая полигалит и фосфогипс в соотношении от 40:60 до 60:40 соответственно и способ получения такой гранулы, включающий смешивание полигалита с фосфогипсом в течение 1-10 минут с получением смеси; перенос указанной смеси во вращающийся барабан в течение 1-10 минут с получением гранул; и сушку указанных гранул. Согласно некоторым вариантам осуществления гранула может включать связующее вещество, например, мелассу, в концентрации между 1-5% по массе.
Однако, решения, связанные с получением гранулята из порошкообразного сырья, не отличаются высокими показателями качества по статической прочности и не приводят к получению нового удобрения на основе исходного.
Также патока используется в качестве финишного покрытия в виде тонкой плёнки для замедленного растворения удобрений в почве. Например, в заявке на изобретение CN106699393A, 2016 раскрывается способ приготовления специального удобрения для винограда, заключающийся в получении органо-минерального гранулированного ядра и нанесении на его поверхность мелассы.
В таких решениях на первый план выходит задача пролонгированного эффекта гранулированных удобрений, а не физико-механических свойств гранул.
Известны решения, где патока может использоваться в качестве связующего для нанесения порошкообразных наполнителей на исходные гранулы удобрения. Так в заявке на изобретение WO2017077350A1, 2015 раскрывается способ покрытия удобрений элементарной серой, где на исходные гранулы удобрения наносят связующее состоящее из раствора глицерина и патоки в соотношении 1:1 с последующим нанесением порошка элементарной серы. Такая обработка гранул поддерживает микробиологическое действие вокруг гранул, что способствует стимулированию роста растений. В заявке на патент CN105152781A, 2015 раскрывается способ получения биоминерального удобрения, по которому на гранулы с первичным покрытием, наносят вторичное покрытие из порошкообразной смеси микробиологической составляющей и карбоната кальция, посредством связующего, представляющего собой смесь белого масла и мелассы.
Однако в данных решениях в качестве порошкообразного наполнителя вносят минеральные или микробиологические вещества, не являющие отходами производств.
В уровне техники существуют решения, в которых на гранулы наносят порошкообразный отход производства с использованием в качестве связующего мелассы. Так в заявке на патент CN102276353A, 2011 раскрывается способ получения сложного удобрения с замедленным высвобождением, в котором на исходные гранулы удобрения наносят суспензию, состоящую из смеси измельчённого шлака из отходов производства желтого фосфора и мелассы в качестве вспомогательного средства для покрытия, при этом массовое соотношение шлака из желтого фосфора : составное удобрение : меласса = 0,8~1,2:8~12:0,01, а толщина покрытия составляет 0,2 ~ 0,5 мм.
Недостатками данного решения является нанесении в качестве покрытия суспензии, содержащей твёрдые частицы шлака, а также небольшая финишная доля покрытия (~ 10%), позволяющая, как и заявлено, добиться пролонгированного эффекта, но не позволяющая получать гранулы с высокими статической прочностью и укрупнённым гранулометрическим составом.
Ближайшим аналогом заявленного изобретения является изобретение CN103497022В, 2013, в котором раскрывается составное удобрение с замедленным высвобождением, содержащее ядро и слой покрытия, нанесенный на поверхность ядра. Ядро представляет собой гранулы сложного удобрения, а слой покрытия состоит из побочного продукта производства фосфорной кислоты методом мокрой обработки и вспомогательного вещества. При этом одним из заявленных побочных продуктов производства фосфорной кислоты выступает фосфогипс, а одним из возможных вспомогательных веществ выступает меласса. Массовая доля побочного продукта производства фосфорной кислоты находится в диапазоне 0,1-30% от массы составного удобрения, а массовая доля вспомогательного вещества составляет 0,1-20% от массы удобрения, при этом 50%-99,8% от массы составного удобрения составляет ядро, а 0,2%-50% - составляется слой покрытия, при этом диаметр гранул составляет 3-5 мм. Также заявлен способ производства такого составного удобрения с замедленным высвобождением, заключающийся в получении ядра сложного удобрения, получении состава покрытия, включающий смешение побочного продукта в количестве 0,1-30% масс., вспомогательного вещества в количестве 0,1-20% масс. и 2-12% масс. воды, и нанесение подготовленного состава покрытия на гранулы сложного удобрения. В результате удаётся снизить скорость высвобождения питательных веществ.
В приведённом ближайшем аналоге отсутствую сведения о физико-механических свойствах готовых гранул, кроме достигнутого гранулометрического состава 3-5 мм, т.к. задача, которую решают авторы заключается в пролонгированном эффекте растворения полученных гранул. Тем не менее указанный диапазон доли покрытия (0,2%-50% масс.), состоящего из фосфогипса и мелассы, является необоснованно широким с точки зрения достижения высоких физико-механических свойств гранул и требует уточнения. При малых долях покрытия (~0,2%-20%) из-за недостаточной толщины покрывающего слоя не удаётся достигнуть значительных улучшений физико-механических свойств гранул (статической прочности и гранулометрического состава), а при больших долях покрытия (~35-50% масс.) образованный толстый слой покрытия будет плохо прилегать к поверхности самой гранулы и при испытаниях на прочность будет разрушаться в первую очередь, являясь причиной недостаточно высоких показателей прочности. Также при указанных количествах компонентов в самом покрытии (0,1-30% масс. фосфогипса, 0,1-20% масс. мелассы и 2-12% масс. воды), с учётом вязкости мелассы, в ближайшем аналоге предполагается использование очень вязкого раствора, который при нанесении на поверхность гранул не обеспечит равномерного и гладкого покрытия, а значит и других повышенных физико-механических свойств гранул. Также необходимо располагать значениями расхода покрывающего слоя, который обеспечивал бы равномерность и гладкость покрытия гранул, которые отсутствуют в ближайшем аналоге. Кроме того, использование суспензии в качестве покрывающего слоя усложняет процесс распыления покрывающего слоя через форсунку из-за присутствия в нём твёрдых частиц фосфогипса.
Техническая проблема состояла в значительных потерях сложных удобрений на основе карбамида с наполнителем из фосфогипса, являющегося отходом производства, при их транспортировке, хранении и внесении в почву из-за недостаточно высоких физико-механических показателей качества готовых гранул.
Технический результат заключался в повышении физико-механических показателей качества гранул сложного удобрения на основе карбамида с наполнителем из фосфогипса, являющегося отходом производства, а именно улучшении качества поверхности, укрупнении гранулометрического состава и повышении статической прочности. Кроме того, техническим результатом является упрощение нанесения покрытия из фосфогипса, являющего отходом производства, на гранулы сложного удобрения на основе карбамида с наполнителем.
Техническая задача осуществлялась, а технический результат достигался в настоящем изобретении. Предложено сложное удобрение на основе карбамида с наполнителем, содержащее ядро, которое представляет из себя гранулу карбамида, и нанесенный на поверхность ядра слой покрытия, который состоит из отходов производств и включает наполнитель, представляющий собой порошкообразный фосфогипс, и связующее, представляющее собой водный раствор патоки, отличающееся тем, что концентрация используемого водного раствора патоки составляет 40%-50% масс., расход связующего равен 0,30-0,50 мл/г, а доля покрытия находится в диапазоне от 30% до 35% от массы гранул сложного удобрения.
В одном из частных случаев заявленного удобрения фракционный состав гранул находится в диапазоне от 1 до 6 мм с содержанием фракции 4-6 мм не менее 50 % масс.
В одном из частных случаев заявленного удобрения статическая прочность гранул составляет не менее 60 Н/гранулу.
Также заявлен способ получения такого сложного удобрения, включающий послойное наращивание поверхности ядра, представляющего собой гранулу карбамида, слой покрытия, состоящий из отходов производств, отличающийся тем, что наращивание слоя покрытия происходит с чередованием стадий:
- нанесения раствора патоки с концентрацией в диапазоне 40%-50% масс. и расходом равным 0,30-0,50 мл/г в качестве связующего;
- нанесения порошкообразного фосфогипса в качестве наполнителя, при чём общее количество используемого наполнителя составляет 50%-70% от массы исходных гранул карбамида;
- сушка нанесённого слоя покрытия,
при чём доля покрытия полученных гранул сложного удобрения находится в диапазоне от 30% до 35% от массы гранул сложного удобрения.
На фиг.1 представлена схема тарельчатого гранулятора со следующими обозначениями:
1 - тарельчатый гранулятор; 2 - червячный мотор-редуктор; 3 - устройство регулировки угла наклона; 4 - диспергирующее устройство; 5 - емкость для приготовления связующего с мешалкой; 6 - воздуховод с кожухом; 7, 8 - ТЭНы; 9 - тепловая пушка, 10, 11 - компрессоры; 12 - шнековый бункер питатель мелкодисперсного наполнителя; I - гранулы; II - раствор связующего; III - наполнитель; IV - воздух.
На фиг. 2 представлена зависимость доли покрытия гранул от количества вносимого наполнителя с использованием в качестве связующего: светлые - 40% р-р патоки; тёмные - 50% р-р патоки.
На фиг. 3 представлена зависимость потерь наполнителя от количества вносимого наполнителя с использованием в качестве связующего: светлые - 40% р-р патоки; тёмные - 50% р-р патоки.
На фиг.4 представлена зависимость статической прочности гранул от количества вносимого наполнителя с использованием в качестве связующего: светлые - 40% р-р патоки; тёмные - 50% р-р патоки; без заливки - без покрытия.
Для осуществления изобретения было необходимо исследовать возможность нанесения на гранулы карбамида порошка фосфогипса с помощью водного раствора патоки с получением максимально возможной доли покрытия, при которой полученные гранулы сложного удобрения обладали бы повышенными физико-механическими показателями. Для этого был поставлен ряд задач:
1. Определить технологические параметры проведения процесса на тарельчатом грануляторе;
2. Определение рабочей концентрации связующего;
3. Определение расхода связующего;
4. Определение доли покрытия полученных гранул и потерь наполнителя;
5. Определение качества поверхности полученных гранул;
6. Определение гранулометрического состава готового продукта;
7. Определение статической прочности гранул.
Для решения поставленных задач проводилась серия опытов, в которых на 100 г исходных гранул карбамида наносили в качестве наполнителя порошкообразный фосфогипс в количествах: 30 г, 50 г, 70 г и 90 г, используя водный раствор патоки в качестве связующего.
1. Устройство грануляционной тарелки для получения гранул удобрения с наполнителем
Для осуществления изобретения использовался гранулятор (см. фиг. 1), представляющий собой грануляционную тарелку 1, вращающуюся с помощью мотора-редуктора 2 и подогреваемую посредством тепловой пушки 9 с тепловым электрическим нагревателем 8 и компрессором 10. Угол наклона тарелки регулируется с помощью устройства 3. В начале процесса исходные гранулы карбамида I вращаются на тарелке до достижения заданной температуры в слое гранул. Затем на пересыпающийся слой гранул из ёмкости 5 распыляют связующее II через диспергирующее устройство (форсунку) 4, снабжённое ТЭНом 7, воздуховодом 6 и компрессором 11. Далее на смоченную поверхность гранул наносят наполнитель III из бункера 12. Посредством скребка гранулы перемешивались с наполнителем и после их подсыхания на тарелке операция нанесения связующего и наполнителя повторялась пока весь наполнитель не будет израсходован. После выгрузки гранулы взвешивались и направлялись на досушивание в сушильный шкаф при температуре 55°С до постоянной массы.
Были определены рабочие параметры гранулятора: количество оборотов тарелки - 30±5 об/мин; угол наклона тарелки - 40°; температура на тарелке - 60±1°С; температура в слое гранул - 50±1°С; температура на форсунке - 21±1°С; характер распыла на форсунке - тонкий распыл.
2. Определение рабочей концентрации связующего
Для подбора рабочей концентрация связующего были исследованы 4-е варианта концентраций патоки: 30% масс., 40% масс., 50% масс., 60% масс. Для каждого раствора были определены физические свойства, такие как вязкость и плотность (см. табл. 1), потери связующего при его нанесении на гранулы без наполнителя (см. фиг. 2), а также учитывались технологические аспекты использования, в том числе возможность тонкого распыла связующего через форсунку.
| Таблица 1. | ||||
| № | Раствор патоки | Вязкость при 20°С, мПа*с | Плотность, кг/м 3 | Потери, % масс. |
| 1. | 30% масс. | 4,98 | 1158 | 50% |
| 2. | 40% масс. | 11,0 | 1224 | 35% |
| 3. | 50% масс. | 18,2 | 1252 | 32% |
| 4. | 60% масс. | 24,6 | 1291 | 43% |
Было выявлено, что распыл связующего с 60%-ой концентрацией происходит крупными каплями, что ведёт к неравномерному покрытию слоя гранул на тарелке и склеиванию гранул удобрения между собой, а при использовании раствора с 30%-ой концентрацией требуется большее время на просушивание гранул перед повторным нанесением связующего, чем для других вариантов. Наименьшие потери связующего наблюдаются для 40%-го и 50%-го раствора патоки, которые и были использованы в дальнейших опытах с учётом полученных потерь.
3. Определение расхода связующего
Достаточный расход связующего (мл связующего/г наполнителя) это такой расход, при котором полученные гранулы удобрения с наполнителем имеют относительно равномерное покрытие и при этом в ходе процесса не прилипают к поверхности грануляционной тарелки и не слипаются между собой. Экспериментально были выявлены достаточные расходы связующего при увеличении количества внесённого фосфогипса от 30 г до 90 г на 100 г исходных гранул карбамида (см. табл. 2).
| Таблица 2. | ||
| Количество наполнителя, г | Расход связующего, мл/г | |
| 40% раствор | 50% раствор | |
| 30 | 0,63 | 0,40 |
| 50 | 0,50 | 0,36 |
| 70 | 0,44 | 0,31 |
| 90 | 0,46 | 0,30 |
По таблице видно, что расход связующего при использовании 50% раствора патоки немного ниже, чем при использовании 40%-го раствора, что связано с его более высокой вязкостью. При внесении фосфогипса в количестве 50-70 г расход для обоих вариантов связующего в среднем составляет 0,30-0,50 мл связующего/г наполнителя.
4. Определение доли покрытия гранул и потерь наполнителя
Было определено, что доля покрытия для обоих вариантов связующего (40%-й и 50%-й раствор) возрастает при увеличении количества вносимого наполнителя и находится приблизительно на одном уровне (см. фиг. 2). При использовании 30 г наполнителя доля покрытия составляет около 22% от массы полученных гранул; для 50 г наполнителя - около 30% масс.; для 70 г наполнителя - около 35% масс. и для 90 г наполнителя - около 42% масс.
Так как в опытах используется порошкообразный наполнитель - фосфогипс - для производителей важно располагать данными о потерях наполнителя в ходе процесса окатывания гранул, возникающих из-за его пылимости и прилипания к бортам и дну грануляционной тарелки. Такие данные могут оказывать решающее значение при выборе того или иного наполнителя, а также количества используемого наполнителя.
При определении потерь фосфогипса было отмечено (см. фиг. 3), что при использовании 40%-й раствор патоки в качестве связующего потери наполнителя не зависели от количества вносимого наполнителя и составляли около 30% масс., при использовании 50%-й раствор патоки в качестве связующего потери фосфогипса немного возрастали по мере увеличения количества вносимого наполнителя, однако в среднем составляли около 25%.
Анализируя совместно фиг 2. и фиг 3. можно сделать вывод, что при использовании обоих вариантов связующего можно получить гранулы с долей покрытия в диапазоне 22%-42% масс. при этом потери наполнителя будут составлять 30% масс. - для 40% раствора патоки и 25% масс. - для 50% раствора патоки. 5. Определение качества поверхности гранул
Качество поверхности гранул оценивали визуально посредством оптического микроскопа с увеличением 56Х. Критериями качества поверхности являлись: однородность покрытия по всему объёму гранул, гладкость и липкость покрытия, сферическая форма гранул (см. табл. 3).
| Таблица 3. | ||||||||
| Критерии | 40% р-р патоки | 50% р-р патоки | ||||||
| количество наполнителя, г | количество наполнителя, г | |||||||
| 30 | 50 | 70 | 90 | 30 | 50 | 70 | 90 | |
| однородность | - | + | + | + | - | + | + | + |
| гладкость | + | + | + | - | + | + | + | - |
| липкость | + | + | + | + | + | + | + | + |
| сфер. форма | - | + | + | - | - | + | + | - |
Было обнаружено, что при использовании 30 г фосфогипса для обоих вариантов концентраций связующего наблюдается заметная неравномерность покрытия гранул, а также недостаточная сферичность гранул. При использовании 90 г наполнителя на поверхности значительной доли гранул наблюдаются неровности в виде вкраплений наполнителя. Гранулы, полученные при использовании 50 г и 70 г наполнителя для обоих вариантов концентраций связующего обладают ровной и гладкой поверхностью и равномерным покрытием по всему объёму гранул. Кроме того, было отмечено, что все полученные в опытах гранулы сложного удобрения обладают липкой поверхностью и требуют финишной обработки опудривающими добавками, обычно используемыми на производствах по получению гранулированных минеральных удобрений.
Таким образом наилучшие результаты с точки зрения качества покрытия обладают гранулы удобрения, полученные при нанесении фосфогипса в качестве наполнителя в количестве 50% и 70% от массы исходных гранул при использовании в качестве связующего 40%-й или 50%-й раствор патоки.
6. Определение гранулометрического состава
Гранулометрический состав определяли с помощью набора сит по ГОСТ 21560.1-82. По итогу было рассчитано процентное содержание каждой фракции гранул, полученных в опытах (см. табл. 4).
| Таблица 4. | |||||||||
| Фракция, мм | Доля фракции, % масс. | ||||||||
| Исходные гранулы | 40% р-р патоки | 50% р-р патоки | |||||||
| количество наполнителя, г | количество наполнителя, г | ||||||||
| 30 | 50 | 70 | 90 | 30 | 50 | 70 | 90 | ||
| > 6 | - | 0,1 | 0,3 | 1,0 | 1,5 | 0,1 | 0,2 | 0,6 | 1,9 |
| 5-6 | - | 7,7 | 8,9 | 8,0 | 8,1 | 5,4 | 8,0 | 13,1 | 17,1 |
| 4-5 | 38,0 | 46,0 | 46,5 | 48,7 | 60,6 | 53,5 | 49,6 | 49,9 | 48,8 |
| 3-4 | 42,0 | 37,6 | 36,1 | 33,0 | 23,5 | 34,1 | 34,0 | 30,3 | 28,7 |
| 2-3 | 19,6 | 8,5 | 8,1 | 9,2 | 6,2 | 6,7 | 8,1 | 6,0 | 3,4 |
| 1-2 | 0,40 | 0,1 | 0,1 | 0,1 | 0,1 | 0,2 | 0,1 | 0,1 | 0,1 |
Видно, что доля гранул с размером 4-5 мм при внесении наполнителя увеличивается в сравнении с исходными гранулами, а доля гранул с размером 1-2 мм, 2-3 мм, 3-4 мм напротив уменьшается. Кроме того, при использовании наполнителя появляются гранулы с размером фракции 5-6 мм, а также гранулы с размером больше 6 мм, представляющие из себя склеенные агломераты, которые в дальнейшем отбраковываются.
Таким образом, можно сказать, что использование фосфогипса в качестве наполнителя и водного раствора патоки (как 40%-го, так и 50%-го) при получении гранул сложного удобрения позволяет увеличивать их гранулометрический состав, что, как известно, положительно влияет на статическую прочность гранул и удобство внесения удобрений. При чём доля фракции с размером 4-6 мм при получении сложного удобрения с наполнителем из фосфогипса составляет не менее 50 % масс. для обоих вариантов связующего.
7. Определение статической прочности
Статическую прочность определяли с помощью измерителя прочности ИПГ-1М по ГОСТ 201560.2-82. В результате было обнаружено, что во всех случаях статическая прочность с наполнителем больше, чем у гранул карбамида без наполнителя (см. фиг. 4). Наибольшие значения статической прочности наблюдаются у гранул, полученных при внесении 50 г и 70 г фосфогипса для обоих вариантов связующего и находятся в диапазоне от 62 до 68 Н/гранулу, т.е. не менее 60 Н/гранулу. При внесении 30 г фосфогипса более низкие значения прочности связаны с неравномерностью покрытия гранул, а при внесении 90 г имеет место меньшая адгезией слоёв оболочки покрытия к грануле удобрения, чем друг к другу.
Отдельно хотелось бы отметить, что полученные гранулы сложного удобрения не показали значительных результатов по скорости растворения, а значит не обладают пролонгированных эффектом.
На основании совокупного анализа качественных показателей полученных гранул и потерь наполнителя можно сделать вывод, что наилучшим вариантом получения сложного удобрения на основе карбамида с наполнителем является использование порошкообразного фосфогипса в качестве наполнителя в количестве 50%-70% от массы исходных гранул, а в качестве связующего использование водного раствора патоки с концентрацией в диапазоне 40%-50% масс. и расходом, равным 0,3-0,5 мл на грамм используемого наполнителя, при чём доля покрытия полученных гранул будет находиться в диапазоне 30%-35% от массы гранул с наполнителем, а потери наполнителя будут составлять 25-30% масс.
При таких количествах удаётся получать гранулы с гладкой и ровной поверхностью покрытия, равномерным покрытием по всему объёму гранул, допустимыми потерями наполнителя, увеличенным размером гранул и повышенной в сравнении с непокрытыми гранулами статической прочностью.
Использование для покрытия гранул карбамида фосфогипса и патоки, являющихся отходами производств, позволяет решить проблему утилизации невостребованных отходов, загрязняющих окружающую среду и сэкономить ресурсы. Поскольку фосфогипс является отходом предприятий по производству удобрений, то вовлечение его в процесс получения удобрений нового вида, не требует решения сложных логистических и аппаратурных задач. Способ получения на тарельчатом грануляторе с послойным наращиванием покрытия гранул является простым с точки зрения реализации и аппаратурного оформления, мобильности и гибкости производства. Полученные по заявленному изобретению гранулы обладают повышенными физико-механическими свойствами, что будет способствовать уменьшению потерь удобрений при их обращении, а значит снизит нагрузку на экосистему и себестоимость конечного продукта.
Claims (7)
1. Сложное удобрение на основе карбамида с наполнителем, содержащее ядро, которое представляет собой гранулу карбамида, и нанесенный на поверхность ядра слой покрытия, который состоит из отходов производств, характеризующееся тем, что слой покрытия включает наполнитель, представляющий собой порошкообразный фосфогипс, и связующее, представляющее собой водный раствор патоки, при этом концентрация используемого водного раствора патоки составляет 40-50% масс., расход связующего равен 0,30-0,50 мл/г, количество наполнителя составляет 50-70% от массы исходных гранул карбамида, а доля покрытия находится в диапазоне от 30 до 35% от массы гранул сложного удобрения.
2. Сложное удобрение по п. 1, отличающееся тем, что фракционный состав готовых гранул находится в диапазоне от 1 до 6 мм с содержанием фракции 4-6 мм не менее 50% масс.
3. Сложное удобрение по п. 1, отличающееся тем, что статическая прочность гранул составляет не менее 60 Н/гранулу.
4. Способ получения сложного удобрения на основе карбамида с наполнителем, включающий послойное наращивание на поверхности ядра, представляющего собой гранулу карбамида, слоя покрытия, состоящего из отходов производств, характеризующийся тем, что наращивание слоя покрытия происходит с чередованием стадий:
- нанесения раствора патоки с концентрацией в диапазоне 40-50% масс. и расходом, равным 0,30-0,50 мл/г, в качестве связующего;
- нанесения порошкообразного фосфогипса в качестве наполнителя, причем общее количество используемого наполнителя составляет 50-70% от массы исходных гранул карбамида;
- сушки нанесенного слоя покрытия, причем доля покрытия полученных гранул сложного удобрения находится в диапазоне от 30 до 35% от массы гранул сложного удобрения.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2821906C1 true RU2821906C1 (ru) | 2024-06-27 |
Family
ID=
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1498744A1 (ru) * | 1987-07-22 | 1989-08-07 | Белорусский технологический институт им.С.М.Кирова | Способ получени сложного медленнорастворимого удобрени |
| RU2312846C2 (ru) * | 2003-08-11 | 2007-12-20 | Открытое акционерное общество "Минерально-химическая компания "ЕвроХим" (ОАО "МХК "ЕвроХим") | Способ получения азотного удобрения |
| WO2013035106A1 (en) * | 2011-09-07 | 2013-03-14 | Indo Gulf Fertilizers | A process for manufacturing a composite fertilizer |
| CA2872706A1 (fr) * | 2014-11-27 | 2016-05-27 | Agro-100 Ltee | Compositions d'agent fixatif, granules d'engrais, et procedes de fabrication et leurs utilisations |
| CN103497022B (zh) * | 2013-10-14 | 2017-07-11 | 四川大学 | 缓释复混肥及其制备方法 |
| CN108727107A (zh) * | 2018-07-05 | 2018-11-02 | 阜阳职业技术学院 | 一种基于磷石膏的包膜尿素及其制备方法 |
| RU2677047C1 (ru) * | 2018-02-19 | 2019-01-15 | Общество с ограниченной ответственностью "Гибридные удобрения" | Способ переработки фосфогипса на сложное удобрение, содержащее азот, кальций и серу |
| WO2022034578A1 (en) * | 2020-08-13 | 2022-02-17 | Icl Europe Cooperatief U.A. | Granules of polyhalite and phosphogypsum and a process for the production thereof |
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1498744A1 (ru) * | 1987-07-22 | 1989-08-07 | Белорусский технологический институт им.С.М.Кирова | Способ получени сложного медленнорастворимого удобрени |
| RU2312846C2 (ru) * | 2003-08-11 | 2007-12-20 | Открытое акционерное общество "Минерально-химическая компания "ЕвроХим" (ОАО "МХК "ЕвроХим") | Способ получения азотного удобрения |
| WO2013035106A1 (en) * | 2011-09-07 | 2013-03-14 | Indo Gulf Fertilizers | A process for manufacturing a composite fertilizer |
| CN103497022B (zh) * | 2013-10-14 | 2017-07-11 | 四川大学 | 缓释复混肥及其制备方法 |
| CA2872706A1 (fr) * | 2014-11-27 | 2016-05-27 | Agro-100 Ltee | Compositions d'agent fixatif, granules d'engrais, et procedes de fabrication et leurs utilisations |
| RU2677047C1 (ru) * | 2018-02-19 | 2019-01-15 | Общество с ограниченной ответственностью "Гибридные удобрения" | Способ переработки фосфогипса на сложное удобрение, содержащее азот, кальций и серу |
| CN108727107A (zh) * | 2018-07-05 | 2018-11-02 | 阜阳职业技术学院 | 一种基于磷石膏的包膜尿素及其制备方法 |
| WO2022034578A1 (en) * | 2020-08-13 | 2022-02-17 | Icl Europe Cooperatief U.A. | Granules of polyhalite and phosphogypsum and a process for the production thereof |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110198779B (zh) | 杂卤石制粒方法 | |
| US5653782A (en) | Process for the manufacture of sulfur-containing fertilizers | |
| EP3638641B9 (en) | Compacted polyhalite and potash mixture and a process for the production thereof | |
| US10450239B2 (en) | Spherical fertilizers and process for the production thereof | |
| US6936087B2 (en) | Soil conditioning agglomerates containing calcium | |
| US6749659B1 (en) | Controlled release rate fertilizers and methods of making same | |
| EP2542514B1 (en) | Fertilizer composition containing micronutrients and methods of making same | |
| US4154593A (en) | Process for granulating ammonium phosphate containing fertilizers | |
| PL231027B1 (pl) | Sposób wytwarzania granulowanego nawozu wapniowego i/ lub wapniowo-magnezowego pojedynczego lub wieloskładnikowego | |
| US10865158B2 (en) | Granular fertilizers comprising macronutrients and micronutrients, and processes for manufacture thereof | |
| US6325836B1 (en) | Soil conditioning agglomerates containing calcium | |
| WO2020105057A1 (en) | Polyhalite and potash granules | |
| JPH02289479A (ja) | 粒状緩効性窒素肥料の製造方法 | |
| US5366534A (en) | Granular potassium sulfate preparation and process for production thereof | |
| AU2017203167A1 (en) | Granular fertilizer and soil conditioning formulations | |
| RU2821906C1 (ru) | Сложное удобрение с наполнителем из фосфогипса | |
| WO2004000759A1 (en) | Coated fertiliser particles | |
| US20050126238A1 (en) | Plant nutrient and method of making | |
| JP3816870B2 (ja) | 粒状肥料及びその製造方法 | |
| CA3035682C (en) | Procedure for the manufacture of potassium chloride granulate using an alkali metal carbonate and a hyrdogen phosphate | |
| US3077395A (en) | Method of producing granulated fertilizer | |
| US3427145A (en) | Method of agglomerating potassium chloride using hydrofluoric acid or metallic fluoride | |
| EP0719748A2 (en) | Process for the manufacturing of sulfur-containing fertilizers | |
| WO2023067591A1 (en) | A granule of kieserite and a process for the production thereof | |
| JPH10316484A (ja) | 抗凝結性固体材料 |