CZ20003832A3 - Způsob vytváření granulí mokrou granulací - Google Patents

Abstract

Vynález se týká mokré granulace hnojiv a jiných materiálů. Způsob spočívá v tom, že vstupní materiál má na počátku rozměrové složení částic, odpovídající maximální velikosti do 104 mm s 90 nebo více procenty částic odpovídajícím maximální velikosti 74mm, přičemž se udržuje vlhkost, 1,5 až 11 %. Připraví se vazebný materiál a spojuje se se vstupním materiálem v množství 4 až 8% hmotu, načež se takto vytvořený materiál granuluje.

Description

Způsob vytváření granulí mokrou granulací

Oblast techniky

Vynález se týká pánvové granulační metody, pro granulací se vznikem pelet nebo granulí, zejména pak se vynález týká metody, resp. způsobu mokré granulace pro výrobu granulovaného hnojivá, ale i pro zpracování jiných materiálů se vznikem průmyslově použitelných pelet nebo granulí.

Dosavadní stav techniky

Vynález řeší problémy v oblasti, kde v současnosti největší nedostatky metod granulace spočívají vtom, že známé procesy vyžadují činidlo, resp. aktivátor krystalizace, vytvářející vhodné podmínky pro usazování, resp. shlukování částic k vytváření pelet či granulí. Při použití krystalizačních aktivátorů, resp. iniciačních center granulace, je tvar granulí ovlivněn ve dvou klíčových směrech, a sice v zaoblení granulí a v uniformitě průřezu. Typické bývá, že částice iniciačního > materiálu nejsou kulovité, takže podle jejich vzorového tvaru se také v nepravidelném tvaru shlukuje, resp. ukládá další materiál, a tak ukládání materiálu pokračuje nepravidelně, resp. vytváří se částice nekulatého, resp. nekulovitého tvaru. Další nevýhoda, která je následkem popsané situace, spočívá v nepravidelné hustotě částic.

Požadavkem tedy je vytvořit metodu tvorby granulí, která probíhá při absenci iniciačního materiálu, ale vede ke granulím s kulovitým tvarem, s přesně vytvořeným, uniformním a homogenním průřezem, a u kteréžto metody lze eliminovat rizika, provázející obvykle výrobu granulí hnojivá.

Jedním z nejnověji vydaných patentů v oboru, kterého se týká předkládaný vynález, je US patent č.5460765 (původce: Derdall a kol., vydáno 24.10.1995). Zde se presentuje způsob pánvové granulace určitého materiálu. Podle citovaného patentu je výsledné rozměrové rozložení částic, dosažené právě prováděním metody podle vynálezu, v rozmezí velikosti částic ze síta o rozměru oka od asi 1/10 do asi 1/5 palce. V případě citovaného patentu (Derdall a kol.) se, za účelem iniciace procesu, tento procesu omezuje na zavádění iniciačního materiálu typicky • ·

v rozměrovém rozpětí velikosti částic ze síta o velikosti oka od asi 1/28 do asi 1/14 palce. To se požaduje pro řízení růstu granulí a, jak se uvádí v citovaném patentu, iniciační materiál zde minimalizuje vzájemnou aglomeraci a výsledkem je vysoká výtěžnost. Citovaný patent dále uvádí, že správná volba rozměru u iniciačního materiálu je rozhodující pro průběh procesu granulace, má-li se dosahovat u konečného produktu výtěžnost přesahující 90%. Dále se zde uvádí, že má-li se dosáhnout stabilního stavu a udržet uniformní rozměrové rozložení v rozmezí ze síta s oky od 1/8 do 1/6 palce, požaduje se jádro iniciačního materiálu v rozmezí rozměrů ze síta o velikosti oka od 1/35 do 1/14 palce.

Citovaný proces (Derdall a kol.) , přestože se jedná o jinak významný a hodnotný proces, neuvádí meze užití iniciačního činidla, nebo potřebu kontroly tvorby prachu během granulace, což není jen problém vzniku prostředí nezdravého pro pracovníky u této výroby, ale také problém vzniku potenciálně výbušného prostředí, což je problém ještě závažnější. Je to patrné z citovaného spisu, zejména ze sloupce 3, od začátku řádky 24, kde se konstatuje: „ Udržet granulaci stabilní může být obtížné s jemným iniciačním materiálem, s rozměrem odpovídajícím sítu s rozměrem oka 1/35 palce a menším“. Problémem, který se řeší u citovaného spisu, je tzv. cyklování, což je problém typický pro pánvovou granulaci. Jestliže totiž rozměrové rozložení iniciačního činidla není konstantní, proces není stabilizován a ve skutečnosti „cykluje“, jak je také známo odborníkům z oboru. Výsledkem pak je, že granule vytvořené do větších rozměrů skutečně ničí na granulační pánvi částice s menšími rozměry. Toto pak pochopitelně narušuje základní cíl pánvové granulace, tedy tvorbu částic. Dále pak, na řádku 36 ve sloupci 3, se uvádí: „Lze užít i jemných iniciačních materiálů, odpovídajících sítu soky pod 1/35 palce, ale mezního momentu je dosaženo, objevuje-li se zřetelně přebytek iniciačního materiálu, a následkem je zde snížení výtěžnosti konečného produktu“. Též ve sloupci 3, ze začátku řádky 45, se uvádí: „Iniciační materiál s rozměrem ze síta s oky 1/20 palce je nejlepším východiskem pro řízení procesu i pro dosažení uniformity rozměrového rozložení výsledného produktu...“.

Jak je známo, s rostoucí číselnou hodnotou „mesh“ se zmenšuje rozměr takovou hodnotou charakterizovaných částic. Zde v předchozím textu byly uváděny hodnoty právě dle velikosti oka takového síta. Následující tabulka uvádí převod rozměrů „mesh“ (počet ok síta na délkový palec) na přibližný rozměr částic v mikronech.

• ·· · • · · · · o

Rozměr „mesh“	Rozměr v m
12	1680
16	1190
20	840
30	590
40	420
100	149
200	74

Podle citovaného spisu (Derdall a kol.) materiál s hodnotou „mesh“ přes 35 způsobuje potenciální nukleační problémy a má za následek snížení výtěžnosti konečného produktu. V popisu citované technologie se dále uvádí zjištění, že při použití jemného prášku, charakterizovaného hodnotou „mesh“ od 150 do 35, se dosahuje tvorby výsledného produktu s vrcholnou kvalitou a s vysokým výtěžkem, přesahujícím 90%. Zvážíme-li význam uvedených pasáží z citovaného spisu, je zřejmé, že „Derdall a kol.“ si protiřečí v tom, co zde uvedená technologie vlastně považuje za zvláště výhodné.

V předkládaném vynálezu je rozměrové rozložení iniciačního materiálu takové, že odpovídá rozpětí hodnoty „mesh“ od 150 do 35, což odpovídá rozměru v rozmezí od 105 do 590 mikronů. Pro tento případ se v rámci současného stavu techniky uvádí iniciační činidlo s takovým rozměrovým rozložením jako vhodné · pro tvorbu uniformních granulí v rozměrovém rozložení charakterizovaném rozpětím hodnoty „mesh“ od 8 do 4. Takovému procesu se připisují výhody , z nichž jedna z nejvýznamnějších je, že granule či pelety mají mimořádnou pevnost, resp. odolnost proti rozdrcení, přičemž se dosahuje hodnot v rozsahu od 1 do 4 kg, nebo i vyšších.

V citovaném spise (Derdall a kol.), ve sloupci 3, v řádku 33, se uvádí: „Iniciační materiál s většími rozměry tvoří granule s velmi malou pevností“. Jestliže toto konstatování se bere v úvahu v souvislosti s tamtéž uvedeným rozměrem nukleačního, resp. iniciačního činidla, pak to, co se připouští v popisu citovaného spisu, by stálo proti prohlášení o použití iniciačního činidla v rozměrovém rozložení, které jasně vyplývá ze spisu Derdall a kol. Instrukce v tomto spise označuje jako ideální rozměr pro iniciační činidlo ten, který odpovídá hodnotě „mesh“ 20 (viz výše),

zatímco ve zde předkládané přihlášce se používá prášek s rozměry částic 1,75 až

7,5 krát menšími, než užívá Derdall a kol., a přesto se dosahuje žádoucích výsledků.

V publikaci Statutory Invention Registration H1070, Harrisson a kol., 07.07.1992, je popsán způsob granulace draselných sloučenin. Způsob obsahuje konverzi zrnitého síranu draselného nebo chloridu draselného aglomerací, s použitím běžného rotačního bubnového granulátoru, pánvového granulátoru nebo jiného běžného granulačního zařízení.

V popisu u tohoto dokumentu nejsou žádné specifické údaje o eliminaci či omezujících podmínkách pro iniciační činidlo, pro rozměry vstupního materiálu, nebo údaje o dalších důležitých faktorech se vztahem křížení procesu tak, aby se vytvářely granule nejvyšší kvality, komerčně realizovatelné. Navíc tento proces je čistě aglomeračním procesem. Je známo, že při aglomeraci se jedná o agregaci koloidních částic, suspendovaných v kapalině, do formy shluků nebo vloček. Tyto shluky nebo vločky mají různý stupeň vytvoření mezer a jsou volně ohraničeny (Hawley’s Condensed Chemical Dictionary, eleventh edition, 1987).

V dřívější publikaci přihlašovatele předkládaného vynálezu, WO 97/39826, se provádí granulační proces, kde se používá nukleačního činidla, a to za účelem působení jako iniciátoru pro vyvolání granulace. Co se týče nyní předkládaného vynálezu, kde jedná o mokrý proces, pro dosažení růstu částic není třeba žádného iniciačního či nukleačního činidla. K růstu částic může docházet na základě kontaktu s vazebním materiálem a s přidávaným materiálem.

Zvláštní výhodou u předkládaného vynálezu je, že zde předkládaná metoda usnadňuje granulaci síry. Se vstupem předpisů na ochranu ovzduší v pjatnost, stalo se nyní nutností doplňovat do půdy síru, s ohledem na její nedostatek z jiných zdrojů. Jak je obecně známo v oblasti zemědělských věd, sirné přihnojování zvyšuje množství i kvalitu úrody a také ovlivňuje zpracování dusíku u rostlin. Toto zpracování má také vztah k syntéze proteinů, fixaci dusíku, fotosyntéze a k odolnosti proti onemocnění rostlin.

Běžně se peletizace nebo granulace síry provádí metodou suché syntézy. Takový proces je vysoce nebezpečný, neboť síra, a zejména pak sirný prach, jsou výbušné a obtížně se s nimi manipuluje. Ve světle popsaných nevýhod pak je jasně patrná potřeba bezpečného granulačního procesu. Předkládaná technologie představuje nerizikový způsob granulace síry, který produkuje částice přiměřených požadovaných rozměrů a také umožňuje adici látek či materiálů tak, že vznikají • · 4 4 · · 4

44 4 44444

4 4 4 · 4 4 •444 444 444 ·44 41 částice se sírou, která se může pomalu uvolňovat, s účinkem mimo jiné i pesticidálním , herbicidálním a antibekteriálním.

Mokrá granulace je již svojí podstatou komplikovaná, neboť je v principu obtížné řídit nepravidelnou krystalografii příslušných částic. Mokrý prášek není uniformní a to vede k nepravidelnému ukládání materiálu, k nadměrné nukleaci, nebo případně i k přerušení celého procesu. Z uvedených, ale z jiných důvodů, nedošlo k praktickému využívání takového postupu pro mokrou granulaci.

Boeglin a kol. v US patentu č.3853490 popisuje granulační metodu, pro granulaci síranu draselného. Tato metoda zde zahrnuje užití výchozího materiálu s velkými částicemi, a sice s hodnotami „mesh“ od 65 do 6 (50%), do „mesh“ 200 (10 až 30%) a zbytek s velikostí části odpovídající hodnotě „mesh“ v rozmezí 200 až 65.

V popisu se také konstatuje, že granulace probíhá v obvyklém granulačním zařízení, ale není zde řečeno nic o problémech s řízením procesu pánvové granulace takového produktu. Ze spisu „Derdall a kol.“ je známo, že s udržováním stability granulačního procesu jsou podstatné problémy dokonce s iniciačním materiálem s rozměry odpovídajícími hodnotě „mesh“ již od 35 a výše. Největším problémem je kontrola „cyklování“, při kterém větší částice likvidují menší částice. Spis „Boeglin a kol.“ se tedy jeví jako zaměřený pouze na proces bubnové granulace, kde se komplikace provázející pánvovou granulaci neprojevují.

V patentu US č.3711254 (Gowan a kol.) se jedná o proces granulace draslíku.

V popisu zde je jen zběžná informace o granulaci a týká se jak pánvové, tak bubnové granulace pro tentýž proces.

Kurtz, v patentu US č. 5322532, popisuje expanzní media s obsahem hydrouhličitanu sodného. Tato media obsahují aglomerát hydrouhiičitanu sodného a seskvikarbonátu sodného. V tomto spise se neuvádějí další podrobnosti, týkající se jiného procesu tvorby částic, než je aglomerace, a také chybějí jakékoli informace o případném dalším materiálu pro růst částic.

Další patentové spisy s nižším stupněm relevance jsou následující US patenty: 4371481, 4131668, 4264543, 5108481, 3206508, 3206528, 4344747 a 5124104.

Dosavadní stav techniky, ať již jsou citované spisy uvažovány samostatně nebo ve vzájemné kombinaci, neobsahuje žádný jasně definovaný postup, co se týče přípravy granulí hnojivá, trhavin, deodorantu nebo změkčovadla vody, kde granule by měly následující obchodní a technické výhody:

a) uniformní průřez,

b) dobře zhutněný výchozí materiál,

c) absenci zrnitého či krystalického jádra,

d) zvýšenou pevnost vůči dosud běžným hodnotám,

e) v celém průřezu granule dobrou materiálovou homogenitu,

f) zvýšené množství, resp. podíl výchozího materiálu v každé granuli.

Již delší dobu existuje významná potřeba granulí, které by měly uvedené vlastnosti a potřeba metody efektivní syntézy takového produktu. Předkládaný vynález si klade za cíl vyhovět těmto požadavkům, a to elegantním a účinným způsobem.

Podstata vynálezu

Nevýhody dosavadního stavu techniky v této oblasti se v podstatné míře řeší předkládaným vynálezem, kde předmětem je zlepšený způsob vytváření různých průmyslově použitelných částic nebo granulí, kde tyto částice nemají nevýhody, vyskytující se u současných částic.

Dalším předmětem vynálezu je způsob provádění mokré granulace pro granulaci výchozího materiálu do granulí, a to v následujících krocích. Připraví se výchozí materiál s asi 99,9% částic s rozměrem odpovídajícím hodnotě „mesh“ do 150, kde z těchto 99,9% částic s rozměrem odpovídajícím hodnotě „mesh“ do 150 je asi 90% částic s rozměrem odpovídajícím hodnotě „mesh“ do 200, a připraví se vazební materiál v množství hmotnostně mezi 6 a 8% směsi, načež se na pánvovém granulátoru spojuje výchozí materiál s vazebním materiálem, a to za mokra, kde obsah vlhkosti na pánvi je hmotnostně mezi 1,5 a 11% hmotnostními, načež se na pánvi vytvoří granule, přímo z výchozího materiálu, bez zrn či nukleačního materiálu.

U předkládaného vynálezu působí při výrobě udržování určitého stupně zvlhčení na pánvi i v konečném produktu jako účinná prevence tvorby prachu. Toto lze podpořit, resp. účinek lze zvýšit přidáváním oleje, např. minerálního, rostlinného, semínkového, syntetického, atd., do konečného produktu. Jako další součást mohou granule obsahovat výživu rostlin, růstové regulátory, minerály, kompozice pro časově • · · · · ·>

řízené uvolňování komponentů a vhodné bakterie. Co se týče výživy rostlin, příkladem vhodných prvků je dusík, fosfor a draslík, jako růstové regulátory mohou být užity herbicidy, pesticidy, hormony. Minerály se aplikují v závislosti na povaze půdy a dalších součástí okolního prostředí, ale mohou příkladně zahrnovat měď, bór a jiné kovy. Kompozice pro časově řízené uvolňování komponentů mohou být voleny pro uvolňování síry pouze ve vybraných časových úsecích během růstového cyklu rostliny, plodiny, apod. Bakterie se pak mohou volit z mnoha druhů, podle specifických požadavků konečného uživatele. Tak např. lze volit bakterie oxidující síru, bakterie potlačující onemocnění plodin, pro redukci jejich zranitelnosti v tomto ohledu, apod.

Další výhodné užití vynálezu je možné tak, že předkládaná technologie se snadno aplikuje pro granulaci pelet či granulí i mimo zemědělské obory. Jednou takovou oblastí je oblast šumivých materiálů. V tomto oboru je dobře známo užití hydrouhličítanu sodného jako vhodného bublinkotvorného média, jehož užití přináší mnoho výhod. Tento hydrouhličitan je sice užitečný, ale jeho krystaly mají takovou povahu, že vysoká účinnost v odpoutávání povlaku ze substrátu není vždy praktická. Předkládaná technologie usnadňuje granulaci hydrouhličítanu s dalšími krystalickými materiály, ke zvýšení abrazivnosti granule.

Důležitým záměrem předkládaného vynálezu je dosažení schopnosti vytváření částic či granulí bez přítomnosti činidla povahy iniciačních zrn granulace. Takto může být předkládaný způsob v určitém smyslu považován za pánvový nukleační proces, který probíhá obecně jako krystalizace, tedy tak, že v nukleačním místě se ukládá na sebe obklopující materiál. Při předkládané technologii pak rotace pánve a přítomnost vazebního materiálu napomáhají při ukládání materiálu okolo nukleačního místa a tak se vytváří pevně zhutněná granule s vysokým obsahem výchozího materiálu.

Přehled obrázků na výkrese

V dalším, po tom co byl popsán předkládaný vynález, bude nyní vynález blíže objasněn pomocí příkladů, ve spojení s následujícími obrázky, kde obr.1 ilustruje schéma způsobu podle vynálezu, obr.2 je fotografií granule síry v řezu, vytvořené aplikací jednoho ze způsobů v rámci dosavadního stavu techniky, obr.3 je pak fotografií granule síry dle obr.2, obr.4 je fotografií granule síry v řezu, vytvořené « v

aplikací jednoho ze způsobů podle předkládaného vynálezu, obr.5 je fotografií granule síry podle obr.4, obr.6 je fotografií granule chloridu draselného, vytvořené jedním ze způsobu v rámci dosavadního stavu techniky, obr.7 je fotografií granulí červeného chloridu draselného, v řezu, vytvořených jedním ze způsobů v rámci dosavadního stavu techniky, obr.8 je fotografií granulí chloridu draselného, v řezu, vytvořených způsobem podle předkládaného vynálezu, obr.9 je fotografií granulí chloridu draselného podle obr.8 a konečně obr. 10 je fotografií granulí chloridu draselného s obsahem síry, vytvořených způsobem podle předkládaného vynálezu.

Příklady provedení vynálezu

Způsob granulace podle vynálezu bude dále objasněn na příkladných provedeních, přičemž nejprve budiž předložena tabulka s uvedením přehledu vlastností sloučenin a materiálů, které mohou být užity ke granulaci.

Tabulka I - všeobecné vlastnosti

SLOUČENINA	KRYSTALY ROZPUST. B.TÁNÍ(C)	B.VARU(C) NEBEZPEČÍ
Dusičnan amonný-NH4NO3	bezbarvé	rozpustné ve vodě, v alkoholu a v alkáliích	169,6	rozklad při 210	může explodovat za vysoké teploty v omez.prostoru
Síran amonný (NH4)2SO4	hnědobílé až šedé	rozp. ve vodě	513		žádné
Chlorid draselný KCI	bezbarvé nebo bílé	rozp. ve vodě.část.v alkoholu	772	1500 sublimace	žádné

(pokračování) >··9 999

9 • · 9 9

SLOUČENINA	KRYSTALY	ROZPUST. B.TÁNÍ(C)	B.VARU(C) NEBEZPEČÍ
Dusičnan draselný transparent.,	rozp.ve vodě 337	400-rozklad oheň či vý-
KNO3	bezbarvé či	nebo glycero-	buch při
	bílé, prášek	lu, částeč. v	nárazu či
	či krystaly	alkoholu	teple,či po kontaktu s organickými materiály
Síran draselný K2SO4	bezbarvé či bílé tvrdé krystaly či prášek	rozp.ve vodě 1072	žádné
Síra - S	forma alfa-	část.rozp. alfa cca 94,5	hořlavá,
	rhombické,	v alkoholu beta cca 119	u jemné
	oktaedrální	a éteru,rozp.	formy mož-
	krystaly žlu-	v sirouhlíku,	nost ohně
	té,forma be-	tetrachloru a	či výbuchu
	ta-monokli-	benzenu

nické.prismatické,bledě žluté krystaly

Močovina CO(NH2)2	bílé krystaly rozp.ve vodě, 132,7 rozkládá se žádné
nebo prášek	alkoholu či benzenu
Hydrouhličitan	bílý prášek	rozp.ve vodě	uvolňuje	žádné
sodný	či krystalické		CO2 při 270
	shluky

* * * * 9 9 9 ♦ • · · · «*·»·« « · · 9 9 9 9 9

99 9 9 9 9 99 9 ·9 9 9 9 9 9

Nyní bude popsáno příkladné provedení způsobu podle vynálezu, a to s pomocí schématu na obr.1.

Zařízení provádějící tento způsob je popsáno jako okruh dimenzovaný na zpracování množství 10 tun za hodinu. Vstupem 10 se zavádí vstupní materiál, kterým může být jakýkoli vhodný materiál, příkladně některý z těch, které byly shora uvedeny. Zde uváděný způsob pak umožňuje tvorbu většiny granulovaných produktů, včetně různých síranů, sodného popela, síry, draslíku, kaolinu, magnésia, chloridů draselných, sodných i amonných, atd.

Vsázka se může zavádět rychlostí 9,8 t/hod., spolu s vhodným vazebním materiálem, jak již bylo dříve uvedeno. Vsázkový materiál a vazební materiál se zavádí do rozmělňovacího zařízení 1_2, kde dojde k rozmělnění materiálů tak, že produkt má zrnitost odpovídající hodnotě „mesh“ do 150 pro 99,9% a do 200 pro alespoň 90% materiálu. Rozmělňovací zařízení 12 může být provedeno jako klasifikační rozmělňovač nebo jako rozmělňovač se vzduchovým tříděním, nebo jako jakýkoli jiný vhodný rozmělňovač, v oboru běžný a známý. Jakmile je materiál rozmělněn, výstupní proud 14 tohoto materiálu se zavádí do uzavřené násypky 16, která je opatřena pouzdrem 18 pro zachycování prachu. Násypka 16 je opatřena ventilem 20 pro odměřování prášku do zásobníku 22. Zásobník 22 se montuje nad dvěma dopravníky 24,26, které rozdělují materiál ze zásobníku 22 na dva proudy, kde první proud postupuje činností prvního dopravníku 26 k mokrému mixeru, zde neznázorněnému, a dále k prvnímu, velkému pánvovému granulátoru 28, v množství pro tento příklad 7,6 t/hod., zatímco druhý dopravník 24 přesouvá druhý proud do lopatkového nebo tyčového mixeru, zde neznázorněného, a dále .do druhého pánvového granulátoru 30, který je menší než první granulátor 28. Množství dodávané do druhého granulátoru 30 je v tomto příkladě 2,8 t/hod., což odpovídá zmíněné kapacitě tohoto cyklu 10 t/hod. V každém mixeru je směs vstupního a vazebního materiálu se zvlhčovadlem, přidávaném v množství od 4 do asi 8% hmotnostních. Materiál postupující od mixerů k pánvím je tak zvlhčen, a tak se zabraňuje během dalšího procesu tvorbě prachu. Množství zvlhčovadla ve vazebním materiálu je proměnným faktorem a je závislé na povaze vazebního materiálu, a sice na poměru pevné a mokré složky v tomto materiálu. Je pochopitelné, že vazební materiál s vyšším podílem vlastní vlhkosti nevyžaduje tak velký přídavek zvlhčovadla do mixeru, vyjádřeno v hmotnostním podílu, jako bude vyžadovat vazební materiál s menší vlastní vlhkostí.

» ·

Pánev, resp. pánvový granulátor 30, v příkladném provedení, je opatřen malým ukládacím prostorem 32 pro zachycování suchého hrubšího podílu ze vstupního materiálu, se zrnitostí odpovídající hodnotě „mesh“ do 35. Ukládací prostor 32 je vybaven seřiditelným odměřovacím zařízením, zde nezobrazeným. Materiál z ukládacího prostoru 32 se dodává dopravníkem a jako surový suchý vstupní materiál se zavádí na pánev, resp. pánvový granulátor 30. Toto je vyžadováno pro suché procesy, ale není to potřeba pro mokré procesy. Jak je v tomto oboru známo, pánvové granulátory 28 a 30 obsahují horní a dolní stěrky či škrabky 34,36 a 38,40. V tomto příkladném provedení se nastavuje produkční množství pro pánev 30 na 3 t/hod., s rozměrovým rozložením částic, kde asi 80% produktu odpovídá hodnotě „mesh“ mezi 8 a 20. Bylo zjištěno, že toho lze dosáhnout kombinací hrubšího vstupního materiálu s prachem v poměru počtu částic od 1:20 do 1:100. Jako zvláště výhodné se ukazuje použití atomizovaného horkého vazebního roztoku, v jakékoli pozici od polohy „12 hodin“ do polohy „5 hodin“. Jestliže se aplikuje správné množství volné vlhkosti, obecně mezi 1,5 a 11%, stabilizuje se první pánev do podmínek činnosti v rovnovážném stavu. Za takových podmínek se granule tvoří na pánvi, resp. na pánvovém granulátoru, přímo, i bez přítomnosti nukleačního činidla, resp. činidla na bázi zrnitého materiálu.

Postupem jak shora uvedeno vzniká na pánvi produkt, kde typická velikost 50 až 80% částic odpovídá hodnotě „mesh“ do 8. Produkt odchází z granulátoru a suší se v sušicím zařízení 39. Sušicí zařízení 39 lze volit příkladně jako sušičku Carrier, plochou sušičku, nebo jako rotační mřížovou sušičku. Produkt vytvářený na velkém pánvovém granulátoru 28 se dále přesouvá k sušicímu zařízení 39 vhodným dopravníkem 41.

Produkt postupující od sušicího zařízení 39 jako výstupní proud 42 je dále tříděn soustavou sít 44 na frakce o velikosti částic odpovídající postupně hodnotě „mesh“ 4, 8 a 20. Podíl částic s velikostí podle hodnoty „mesh“ mimo meze 4 až 20 postupuje, s cílem recyklace, zpět do vlastního zařízení, a to recyklačním proudem 46 do rozmělňovacího zařízení 12. Podíl s velikostí podle hodnoty „mesh“ 4 až 8 je konečným produktem a vystupuje ze soustavy sít 44 finálním výstupním proudem 48, jako hotový a konečný produkt. Podíl s velikostí podle hodnoty „mesh“ 8 až 20 vychází jako výstupní proud 50 směrem k násypce, opatřené vážícím pásovým dopravníkem 52. Materiál dále postupuje z vážícího pásového dopravníku 52 do pánvového granulátoru 28, kde se zpracovává zaváděním vazebního materiálu a přídavného prachu na konečný produkt charakteru granulí. Toto je volitelný krok, závislý na tom, zda se požaduje pro tento podíl na stávající částice další ukládání vstupního materiálu. Podíl zbytkového prachu, který se může vyskytovat v sušicím zařízení 39, se může z tohoto zařízení odvádět jako výstupní proud 54 do zásobníku 56 a tento zde uskladněný materiál může buď postupovat výstupním proudem 58 do pouzdra 18, nebo může· postupovat jako výstupní proud 60 do vstupu W vstupního materiálu. Jemný materiál nebo prach, jinak vstupující do pouzdra 18, může být přídavně odváděn pro pomocné operace, např. pro mokré čištění, kterýžto postup je zde, na obr. 1, znázorňován obecně jako výstupní proud 60. Ještě jiné podobné možnosti či varianty postupu jsou pochopitelně nasnadě pro odborníky z oboru. Podíl částic s velikostí o hodnotě „mesh“ 8 až 20, potřebný pro vstup do pánvového granulátoru 28 při stabilním režimu, byl shledán pro popisovaný systém jako vhodný v množství 1:10 až 2:5, s optimem na hodnotě 1:5. Proces na pánvi granuíátoru 28 se za těchto podmínek rychle stabilizuje a dosahuje se výtěžku většího než 95% pro částice o velikosti dle hodnoty „mesh“ 8 až 4. Výtěžek procesu z celého okruhu, jak byl popsán, přesahuje 90%. Jak již bylo výše zmíněno, zbývajících 10% hmotnostních podílu částic s velikostí odpovídající hodnotě „mesh“ do 20 a přes 4, a také prach ze sušicího zařízení, mohou být recyklovány a tak zvýšena efektivnost a produktivita metody, takže se vyrábí s maximálním výtěžkem při velmi nízkých nákladech.

Co se týče pánví granulátorů 28 a 30, je možno, jak známo, tyto seřizovat jak v úhlu náklonu, tak v rychlosti rotace, a to tak, že vznikají granule pouze v rozpětí velikostí odpovídajících hodnotám „mesh“ od 8 do 4. Dále bylo zjištěno, že je výhodné pro zvýšení účinnosti granulačního procesu nejen měnit horizontální dispozici pánví, ale i pánve bočně naklánět. Konkrétní úhel náklonu a horizontální úhel bude závislý na rychlosti rotace a na požadované velikosti granulí, které mají být produkovány. Podle popsaného nastavování lze nastavením úhlu náklonu a nastavením úhlové rychlosti pánve či pánví produkovat granule v rozsahu rozměrového rozložení s velikostí částic odpovídající hodnotě „mesh“ od 10 do 100.

Významné je u popisovaného způsobu granulace, že jej lze provádět jako samostatnou operaci, nebo tento způsob lze začlenit jako jednu operaci do série jiných operací. Takové začlenění bude závislé na konkrétních požadavcích uživatele.

Dále může být výhodné, seskupí-li se více pánví do systému, kde granule pak mohou být ukládáním dalšího materiálu ještě postupně zvětšovány. Takový proces je « » ovšem přerušovatelný, takže jej lze upravovat podle požadavku zákazníka a vyrábět tak granule s různým počtem vrstev materiálu a vyrábět tak vlastně velké množství, resp. sortiment, hodnotných granulí. Pro odborníky v tomto oboru je zřejmé, že tento proces je efektivní pro výrobu mnoha různých druhů hnojiv a jeho výhodné použití vyniká zejména u výroby vysoce účinných hnojiv pro golfové dráhy, pro hnojivá s časově odstupňovaným uvolňováním účinné látky, apod.

Co se týče vazebního materiálu, lze příkladně užít lignosol, cukry, saturované soli a proteiny, vodu, síran vápenatý, síran sodný, chlorid draselný, suché lepky, zrna pšenice, ječmene či rýže, nebo fosforečnan vápenatý, případně i jiné materiály. Volba vazebního materiálu bude závislá na požadovaných vlastnostech granule, takže právě uvedené materiály jsou skutečně jen příkladným a nikoli vyčerpávajícím výčtem. Pro případy, kdy materiál, který má být granulován, je nebezpečný, nebo z jeho povahy vyplývá existence výbušného prachu, může směs vazivového materiálu obsahovat vysoký podíl vlhkosti, obecně mezi 30 a 60%, ale i více, ve vztahu ke směsi s obsahem též pevné složky. Jako vazební materiály přicházejí v úvahu také nejen samotné látky, ale i jejich směsi.

Co se týče výchozího materiálu a vazebního materiálu, pak při vyšším podílu mokré složky nemusí být nutné použití atomizéru, který jinak rozprašuje vlhkost na pánve granulátoru 28 a/nebo 30. V jiné variantě lze dodávat výchozí materiál a vazební materiál na pánev či pánve současně.

Co se týče fotografií, pak obr.2 ukazuje vygranulované pelety síry na jádru ze síranu amonného, vytvořené postupem v rámci dosavadního stavu techniky, popsaným ve spise „Derdall a kol.“. Pelety zřetelně vykazují přítomnost· rozměrného jádra, které zabírá velký podíl v objemu částice. Je též zřejmé, že průřez částice není uniformní a někdy v některých místech jsou i dutiny. Navíc částice nejsou sférické, ale spíše podstatně nesférické. Tyto všechny vlastnosti snižují kvalitu a průmyslovou použitelnost takových částic.

Obr.3 ukazuje celé granulované sírové pelety, vytvořené technologií dle spisu „Derdall a kol“. Jak je patrné z obrázku, povrch granule vykazuje jen zřídka zrnitou texturu. Takový nedostatek ve stupni konsolidace materiálu vede k vytváření prachu, který pak působí vážné komplikace při manipulaci a především zvyšuje pravděpodobnost exploze.

Naproti tomu obr.4 a 5 ukazují vysoce kvalitní částice, vytvořené technologií podle předkládaného vynálezu. Zvláště významná je skutečnost, že částice, resp.

granule, vůbec nevykazují žádné jádro či zrno, ale jsou celé uniformní, s kontinuálním průřezem a pevnou konzistencí. Obr.5 ukazuje granule vcelku. Zde je jasně patrné, že granule mají odlišný vzhled povrchu oproti granulím vyrobeným dosavadní technologií, a též je patrné, že v okolí granulí je méně prachu a zrnek. Částice jsou zřetelně více zpevněné, tvrdší, do tuha zhutněné a obsahují oproti dosavadním granulím větší množství vstupního materiálu, konkrétně přes 95% hmotnostně. Výhody zde uvedené jsou patrné nejen z vyobrazení, ale jsou i v praxi reálné a ověřené.

Na obr.6 a 7 jsou granule chloridu draselného, vyrobené technologií podle spisu „Derdall a kol.“. Obrázky ilustrují dva různé tvary sestavy granule a opět se zde potvrzuje přítomnost zrna jako kritického faktoru tvorby částic.

Obr.8 a 10 ukazuje částice chloridu draselného, vytvořené způsobem podle předkládaného vynálezu. Jak je zde patrné, částice jsou v podstatě sférické, nemají žádné jádro a nevykazují povrchovou zrnitost, jaká je viditelná u částic na obr.6. Částice dle obr.8 a 10 obsahují i podíl síry.

Obr.9 ukazuje granule hydrouhličitanu sodného, granulovaného zde popisovanou, novou metodou. Za pozornost zde stojí sférický tvar a pevný, konsolidovaný tvar částice.

Zde předkládaným způsobem podle vynálezu se dosahuje významného pokroku v průmyslové i obchodní aplikovatelnosti u granulace, kde lze, mimo jiné, dobře přizpůsobovat chemický obsah pelet podle potřeby.

Vynález je zde popsán na příkladech provedení, ale neomezuje se jen na tato provedení a pro odborníky z oboru je zřejmé, že lze aplikovat různé varianty, které by spadaly do rozsahu ochrany tohoto vynálezu, pokud by se nelišily svým zaměřením, provedením či účelem od toho, co je v předkládaném vynálezu nárokováno.

Průmyslová využitelnost

Předkládaný vynález má použití především v oblasti průmyslu pro výrobu hnojiv.

Claims (21)

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Způsob vytváření granulí mokrou granulací, kde se postupuje od vstupního materiálu ke granulím, vyznačený tím, že nejprve se připraví vstupní materiál s asi 99,9% částic odpovídajících rozměrově hodnotě „mesh“ do 150, kde z těchto 99,9% částic o rozměru odpovídajícím hodnotě „mesh“ do 150 asi 90% obsahuje částice o rozměru odpovídajícím hodnotě „mesh“ do 200, dále se připraví vazební materiál v množství mezi 4 a 8% hmotnostními, načež se na pánvovém granulátoru spojuje vstupní materiál s vazebním materiálem, a to za mokra, kde obsah vlhkosti na pánvi je mezi 1,5 a 11% hmotnostními, a následně se tvoří na pánvi granule, a to přímo ze vstupního materiálu, bez přítomnosti iniciačních zrn či krystalů, nebo nukleačního materiálu.

2. Způsob vytváření granulí, podle nároku 1, vyznačený tím, že obsah vlhkosti je mezi 1,5 a 10,5%.

3. Způsob vytváření granulí, podle nároku 2, vyznačený tím, že obsah vlhkosti je 8%.

4 4 4 4 444» •444 444 444 ·♦· 44 44

4 44 4 44444«

4 444 44 44 4 4« « *4 4 4 444·

4. Způsob vytváření granulí, podle nároku 1, vyznačený tím , že granule mají rozměr v rozsahu odpovídajícím hodnotě „mesh“ od 10 do 100.

5. Způsob vytváření granulí, podle nároku 4, vyznačený tím, že výtěžnost metody je nejméně 90%.

6. Způsob vytváření granulí, podle nároku 1, vyznačený tím , že do postupu je dále zařazen krok, kde granule postupují na druhý pánvový granulátor.

7. Způsob vytváření granulí, podle nároku 1, vyznačený tím , že vstupní materiál je volen ze skupiny, zahrnující hydrouhličitan sodný, síran draselný, chlorid draselný, dusičnan draselný, síran amonný a síru.

• 4

8. Způsob vytváření granulí, podle nároku 1, vyznačený tím, že vazební materiál obsahuje mezi 30 a 60% vlhkosti a od 70 do 40% pevného materiálu.

9. Způsob vytváření granulí, podle nároku 1, vyznačený tím, že vazební materiál je suchý a obsah vlhkosti je vytvářen vodou, přidávanou na pánev.

10. Způsob vytváření granulí, podle nároku 6, vyznačený tím, že vstupní materiál pro druhou pánev obsahuje mezi 20 a 35% produktu v rozsahu rozměrů, odpovídajícím hodnotě „mesh od 10 do 100.

11. Způsob vytváření granulí, podle nároku 10, vyznačený tím , že produkt ze druhé pánve obsahuje granule v rozsahu rozměrů, odpovídajícím hodnotě „mesh“ od 4 do 8.

12. Způsob vytváření granulí, podle nároku 1, vyznačený tím, že do postupu je dále zařazen krok, kdy se přidává k vytvarovaným granulím olej, a to pro omezení prašnosti před dalším zpracováním.

13. Způsob vytváření granulí, podle nároku 12, vyznačený tím , že jako olej se volí některý z olejů z rozsahu kanolový olej, rostlinný olej, minerální olej.

14. Způsob vytváření granulí mokrou granulaci, kde se p.ostupuje od vstupního materiálu ke granulím, vyznačený tím , že se připraví vstupní materiál s asi 99,9% částic o rozměru odpovídajícím hodnotě „mesh“ do 150, kde z těchto 99,9% části s rozměrem odpovídajícím hodnotě „mesh“ do 150 je 90% s rozměrem částic odpovídajícím hodnotě „mesh“ do 200, připraví se vazební materiál s obsahem vlhkosti mezi 30 a 60% a s obsahem pevného materiálu mezi 70 a 40%, obojí v procentech hmotnostních, načež se na pánvovém granulátoru spojuje vstupní materiál s vazebním materiálem, a to za mokra, kde obsah vlhkosti na pánvi je mezi 1,5 a 11% hmotnostně, a následně se na pánvi tvoří granule v rozměrovém rozložení odpovídajícím hodnotě „mesh“ v rozmezí od 10 do 100, a to přímo ze vstupního materiálu, bez přítomnosti iniciačních zrn či krystalů, nebo nukleačního materiálu materiálu.

15. Granule hnojivá, vyznačená tím , že je vyrobena způsobem podle nároku 1.

16. Granule hnojivá, podle nároku 15, vyznačená tím , že tato granule obsahuje síran amonný.

17. Granule hnojivá, podle nároku 15, vyznačená tím , že tato granule obsahuje dusičnan amonný.

18. Granule hnojivá, podle nároku 15, vyznačená tím, že tato granule obsahuje síran draselný.

19. Granule hnojivá, podle nároku 15, vyznačená tím , že tato granule obsahuje chlorid draselný.

20. Granule hnojivá, podle nároku 15, vyznačená tím , že tato granule obsahuje síru.

21. Granule, podle nároku 15, uniformní a homogenní průřez. vyznačená t i m , že tato granule má 22. Granule, podle nároku 17, uniformní a homogenní průřez. vyznačená tím, že tato granule má 23. Granule, podle nároku 18, uniformní a homogenní průřez. vyznačená t i m , že tato granule má 24. Granule, podle nároku 19, uniformní a homogenní průřez. vyznačená tím , že tato granule má