PL234281B1

PL234281B1 - Sposób wytwarzania granulowanego nawozu organiczno-wapniowego

Info

Publication number: PL234281B1
Application number: PL423735A
Authority: PL
Inventors: Tomasz Olejnik; Andrzej Obraniak; Stanisław Brzeziński; Elżbieta Sobiecka; Andrzej Baryga
Original assignee: Politechnika Lodzka
Priority date: 2017-12-05
Filing date: 2017-12-05
Publication date: 2020-01-31
Also published as: PL423735A1

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania granulowanego nawozu organiczno-wapniowego.

Znane są sposoby wytwarzania granulowanych nawozów mineralnych wapniowych z mączek dolomitowych, wapiennych, kredy, gipsu oraz mieszanin w/w składników w drodze granulacji tych składników w granulatorach talerzowych i bębnowych, z użyciem wody lub wodnych roztworów melasy do nawilżania granulowanych składników pylistych.

Błoto posaturacyjne, zwane inaczej błotem defekosaturacyjnym, błotem saturacyjnym, osadem saturacyjnym, szlamem defekacyjnym, szlamem saturacyjnym, jest produktem odpadowym z cukrowni, powstającym w ilości 8-12% masy przerabianych buraków. Zawiera ono 50% suchej masy, z czego 63-77,4% stanowi CaCOs, 7,4% MgCOs, 11,7% substancje organiczne, 0,3-0,4% azot i do 0,5% P2O5. Błoto posaturacyjne jest dotychczas składowane na pryzmach.

W polskim zgłoszeniu wynalazku P.417844 ujawniony jest sposób wytwarzania nawozu mineralnego wapniowego z błota posaturacyjnego w granulatorze talerzowym o pracy okresowej. Sposób ten wiąże się jednak z małą wydajnością produkcji wynikającą z okresowego napełniania i opróżniania granulatorów. Dużą wadą tej technologii jest brak możliwości pełnej automatyzacji procesu produkcji oraz brak możliwości płynnego sterowania parametrami technologicznymi. Dodatkowym problemem jest konieczność zapewnienia licznej obsługi linii technologicznych, która narażona jest na oddziaływanie pyłów podczas załadunku materiałów pylistych.

Celem wynalazku jest opracowanie sposobu wytwarzania granulowanych nawozów organiczno-wapniowych z błota posaturacyjnego, zapewniającego większą wydajność procesu, możliwość sterowania procesem, płynnego powiązania go z kolejnymi procesami technologicznymi takimi jak suszenie, klasyfikacja, chłodzenie i pakowanie oraz pozwalającego na produkcję nawozu o korzystnych właściwościach wszystkich granul przy znacząco mniejszej ilości osób obsługujących linię technologiczną i mniejszym oddziaływaniu pyłów na obsługę instalacji.

Sposób wytwarzania granulowanego nawozu organiczno-wapniowego, z materiału sypkiego, w postaci błota posaturacyjnego, na drodze granulacji, z użyciem wodnego roztworu melasu do jego nawilżania podczas granulacji, według wynalazku polega na tym, że jako materiał sypki stosuje się błoto posaturacyjne o wilgotności do 0,5 i o uziarnieniu do 2,5 mm, przy czym granulację prowadzi się w talerzu granulatora obracającym się z prędkością 8-25 obr/min, do którego wprowadza się w sposób ciągły, ze stałą wydajnością, błoto posaturacyjne z jednoczesnym nawilżaniem złoża błota posaturacyjnego za pomocą zestawu dysz 10-70% wodnym roztworem melasu o temperaturze 15-55°C, wprowadzanym w postaci kropel o średnicy do 6 mm lub w postaci strugi, pod ciśnieniem 10-30 kPa, w ilości takiej, że wydajność przepływu cieczy nawilżającej wynosi 0,125-0,3 wydajności dostarczanego błota, następnie wytworzone granule przesypuje się grawitacyjnie, w sposób ciągły, poprzez nachyloną burtę talerza granulatora, w którym prowadzi się granulację do obracającego się z prędkością 6-20 obrotów na minutę talerza granulatora, w którym prowadzi się proces pudrowania, gdzie na przesypujące się wilgotne i zgranulowane złoże nanosi się w sposób ciągły, błoto posaturacyjne z wydajnością wynoszącą 0,15-0,55 ilości złoża dostarczanego do talerza granulatora, w którym prowadzi się proces pudrowania z talerza granulatora, w którym odbywa się granulowanie, otrzymane w trakcie pudrowania suche powierzchniowo, niezlepiające się granulki przesypuje się w sposób ciągły z talerza granulatora przez pochyloną burtę, przy czym stosuje się granulatory talerzowe o pracy ciągłej pochylone do poziomu pod kątem 41-49°, a talerz granulatora, w którym prowadzi się pudrowanie ma objętość 1,5-2 razy większą od objętości talerza granulatora, w którym następuje granulacja.

Korzystnie proces nawilżania rozpoczyna się gdy objętość złoża materiału surowca w talerzu granulatora wyniesie 0,15-0,3 jego objętości. Z kolei pudrowanie warto rozpocząć po wypełnieniu przez złoże dostarczane grawitacyjnie z talerza granulatora, w którym prowadzi się proces granulacji 0,10-0,25 objętości talerza drugiego granulatora.

Granulowane w talerzu granulatora złoże korzystnie nawilża się z wydajnością wynoszącą 0,15-0,25 wydajności dostarczanego błota posaturacyjnego, co zapewnia uzyskanie odpowiednich właściwości wytrzymałościowych granul, przy jednoczesnym zapewnieniu szybkiego uwalniania składników wapniowych do gleby. Pozwala to także na ograniczenie kosztów zakupu melasu oraz kosztów suszenia otrzymanego nawozu.

PL 234 281 B1

Błoto posaturacyjne korzystnie dostarcza się do talerza granulatora, w którym następuje proces pudrowania, z wydajnością, wynoszącą 0,2-0,4 wydajności dostarczanego z talerza granulatu, zapewnia to optymalne przyleganie sypkiego materiału pudrującego do wilgotnych powierzchni utworzonych wcześniej granul, co pozwala na minimalizację czasu trwania procesu pudrowania przy jednoczes nym zachowaniu wymaganych właściwości wytworzonego produktu. Dodatkową porcję błota posaturacyjnego dostarcza się korzystnie za pomocą przenośnika talerzowego, śrubowego lub taśmowego.

Korzystnie stosunek objętości talerza granulatora, w którym odbywa się proces pudrowania do objętości talerza granulatora, w którym zachodzi proces granulacji wynosi 1,7-1,8, co pozwala na minimalizację kosztów zakupu aparatury wytwórczej.

Korzystnie kąt pochylenia talerza granulatora, w którym zachodzi proces pudrowania jest o 2-3 stopnie mniejszy niż talerza granulatora, w którym następuje granulacja, co zapewnia płynny ruch cyrkulacyjny opudrowanego materiału i skraca czas niezbędny na przylgnięcie suchych ziaren pudru do wilgotnych powierzchni granulek zanim produkt opuści talerz przez jego nachyloną burtę.

Sposób według wynalazku umożliwia prowadzenie procesu w sposób ciągły, z większą wydajnością w porównaniu z okresową metodą granulowania błota posaturacyjnego w aparatach talerzowych. Pozwala on także na sterowanie wydajnością dostarczanych surowców, a tym samym daje możliwość automatyzacji procesu wytwarzania granulatu i zmniejszenia ilości osób obsługujących instalację. Ciągłe dostarczanie pylistych komponentów do talerza granulatora wyraźnie zmniejsza również niekorzystne oddziaływanie pyłów na zdrowie osób pracujących przy obsłudze granulatora. Praktycznie równomierne dostarczanie surowców pylistych i cieczy nawilżającej za pomocą zestawu dysz umieszczonych bezpośrednio nad powierzchnią talerza, wpływa również na mniejszą ekspozycję pyłów, gdyż te są od razu wiązane przez dostarczaną ciecz wewnątrz granulatora. Co więcej produkcja nawozów według wynalazku pozwala na płynne i ciągłe powiązanie tego procesu z kolejnymi niezbędnymi operacjami technologicznymi takimi jak suszenie, przesiewanie, chłodzenie i konfekcjonowanie produktu.

Sposób według wynalazku umożliwia wykorzystanie produktu odpadowego - błota posaturacyjnego składowanego dotychczas na pryzmach. Sposobem według wynalazku otrzymuje się nawóz mineralno-organiczny zawierający związki wapniowe o dobrej jakości i składzie, zawierający ponadto różne składniki mineralne. Wprowadzanie do talerza granulatora, w którym prowadzi się proces pudrowania, sypkiego błota posaturacyjnego powoduje pokrycie materiałem drobnoziarnistym przewilżonych powierzchni wcześniej utworzonych aglomeratów, przez co zapewnia uzyskanie granul tworzących nie zbrylające się złoże o sypkości pozwalającej na swobodny transport granulatu do kolejnych operacji technologicznych. Nawilżanie wodnym roztworem melasu poprawia wytrzymałość granul i wzbogaca nawóz o składniki organiczne. Nawóz organiczno-wapniowy otrzymany sposobem według wynalazku może być z powodzeniem stosowany zamiast dotychczas stosowanych nawozów wapniowych, w szczególności do odkwaszania gleby.

Sposób według wynalazku ilustrują poniższe przykłady oraz rysunek, na którym Fig. 1 przedstawia schematyczny układ stosowanych granulatorów talerzowych o pracy ciągłej.

P r z y k ł a d 1

Pochylony pod kątem 45° talerz granulatora 1 o średnicy 500 mm i wysokości burt 130 mm wprawiono w ruch obrotowy z prędkością 13 obrotów/minutę, po czym rozpoczęto dostarczanie do niego, ze stałą wydajnością wynoszącą 55 kg/h, przesianego na sicie o średnicy oczek 2,5 mm błota posaturacyjnego o wilgotności równej 0,38. W wyniku wprowadzenia talerza granulatora 1 w ruch obrotowy, złoże w wyniku pochylenia talerza i jego ruchu obrotowego zaczęło cyrkulować. Gdy ustalono, że materiał surowca wypełnia ok. 0,2 objętości talerza rozpoczęto zwilżanie go w sposób ciągły za pomocą zestawu dysz umieszczonych bezpośrednio nad talerzem 10% wodnym roztworem melasu, o temperaturze 15°C, wprowadzanym kroplami o średnicy ok. 4,5 mm, przez zespół dysz, pod ciśnieniem 15 kPa, z wydajnością wynoszącą 11,0 kg/h. Średnica wylotowa dysz wynosiła 1,2 mm. W wyniku ciągłego dostarczania surowca i cieczy nawilżającej, mieszania ich i ruchu cyrkulacyjnego nastąpiło granulowanie zawartego w talerzu granulatora 1 błota posaturacyjnego. Zwiększyła się wówczas objętość granulowanego złoża w talerzu nr 1 i w wyniku tego znajdujące się na powierzchni złoża granule zaczęły przesypywać się w sposób ciągły do obracającego się z prędkością 11 obr/min, znajdującego się poniżej, pochylonego pod kątem 41 ° talerza granulatora 2 o średnicy 700 mm a następnie rozpoczęły w wyniku jego obrotów ruch cyrkulacyjny. Gdy dostarczany w sposób ciągły do talerza granulatora 2 granulat wypełnił objętość równą ok. 0,15 objętości talerza granulatora 2, do tak utworzonego złoża rozpoczęto dostarczanie również w sposób ciągły do wnętrza aparatu, za pomocą przenośnika talerzowego, z wydajnością wynoszącą 30 kg/h sypkiego błota posaturacyjnego o uziarnieniu do 2,5 mm i wilgotności

PL 234 281 B1

0,38, kontynuując przy tym ciągłe dostarczanie wilgotnych granul z talerza granulatora 1. Dostarc zane w sposób ciągły do talerza granulatora 2 błoto posaturacyjne przyłączało się do wilgotnych powierzchniowo dostarczanych również w sposób ciągły z talerza granulatora 1 granul błota posaturacyjnego, a utworzone w taki sposób aglomeraty uzyskały zagęszczoną strukturę. W wyniku, oddziaływania sił bezwładnościowych oraz ruchu cyrkulacyjnego opudrowane granule znajdowały się na powierzchni cyrkulującego złoża i w wyniku wzrostu jego objętości opuszczały w sposób ciągły talerz granulatora 2 w wyniku przesypywania się przez jego nachyloną burtę.

Po wysuszeniu uzyskanego złoża w suszarce laboratoryjnej otrzymano nawóz w postaci granulatu, nie pylącego się i nie zbrylającego się, cechującego się dużą sypkością. Otrzymany nawóz zawierał 90% właściwej frakcji ziaren o granulacji 2-10 mm. Wytrzymałość mechaniczna określona w pomiarach odporności na ściskanie dla granul o wymiarach 4 mm osiągała wartość nie mniejszą niż 15 N, co zapewniało trwałość nawozu podczas transportu i dozowania. Stopień rozpadu granul otrzymanego nawozu w wilgotnym środowisku gleby zawierał się w granicach 90-100% masy użytego do pomiarów nawozu w czasie do 12 godzin.

P r z y k ł a d 2

Pochylony pod kątem 48° talerz granulatora 1 o średnicy 700 mm i wysokości burt 200 mm wprawiono w ruch obrotowy z prędkością 10 obrotów/minutę, po czym rozpoczęto dostarczanie do niego, ze stałą wydajnością wynoszącą 100 kg/h, przesianego na sicie o średnicy oczek 2,5 mm błota posaturacyjnego o wilgotności równej 0,38. W wyniku wprawienia talerza granulatora 1 w ruch obrotowy, złoże w wyniku pochylenia talerza i jego ruchu obrotowego zaczęło cyrkulować. Gdy ustalono, że w wyniku ciągłego dostarczania błota materiał surowca wypełnia ok. 0,25 objętości talerza granulatora 1 rozpoczęto również w sposób ciągły zwilżanie złoża błota posaturacyjnego za pomocą zestawu dysz umieszczonych bezpośrednio nad talerzem 60% wodnym roztworem melasu, ogrzanym w odrębnym zbiorniku ciśnieniowym do temperatury 55°C, wprowadzanym strugą, przez zespół dysz, pod ciśnieniem 30 kPa, z wydajnością wynoszącą 22 kg/h. Ciągłe dostarczanie cieczy odbywało się od tej chwili równocześnie z ciągłym dostarczaniem błota do talerza granulatora 1. Średnica wylotowa dysz wynosiła 1,5 mm. W wyniku ciągłego dostarczania surowca (błota) i cieczy nawilżającej, mieszania ich podczas ruchu cyrkulacyjnego w czasie którego nastąpiło granulowanie zawartego w nim błota posaturacyjnego, zwiększyła się objętość granulowanego złoża i w wyniku tego znajdujące się na jego powierzchni granule zaczęły przesypywać się w sposób ciągły, przez burtę obracającego się talerza granulatora 1 do obracającego się z prędkością 8 obr/min, znajdującego się poniżej, pochylonego pod kątem 45° talerza granulatora 2 (o średnicy 1 m) i rozpoczęły w wyniku jego obrotów ciągły ruch cyrkulacyjny. Gdy dostarczany w sposób ciągły do talerza granulatora 2 granulat błota wypełnił objętość równą 0,2 objętości talerza granulatora 2, do tak utworzonego złoża rozpoczęto równocześnie w sposób ciągły dostarczanie do wnętrza aparatu, za pomocą przenośnika śrubowego, z wydajnością wynoszącą 50 kg/h sypkiego błota posaturacyjnego o uziarnieniu do 2,5 mm i wilgotności 0,38 i kontynuowano mieszanie złoża. Ciągłe dostarczanie do talerza granulatora 2 błota posaturacyjnego odbywało się równocześnie z ciągłym przesypywaniem się do tego talerza mokrych granul błota z talerza granulatora 1. Dostarczane w sposób ciągły błoto posaturacyjne przyłączało się powierzchniowo do granul błota posaturacyjnego. Utworzone w taki sposób aglomeraty uzyskały zagęszczoną strukturę, były suche powierzchniowo, nie zlepiały się i w wyniku oddziaływania sił bezwładnościowych oraz ruchu cyrkulacyjnego znalazły się na powierzchni przesypującego się w talerzu granulatora 2 złoża, a następnie w wyniku wzrostu objętości materiału w talerzu granulatora 2, opuściły talerz przesypując się przez jego nachyloną burtę.

Po wysuszeniu uzyskanego złoża w suszarce laboratoryjnej otrzymano nawóz w postaci granulatu, niepylącego się i niezbrylającego się, cechującego się dużą sypkością. Otrzymany nawóz zawierał 90% właściwej frakcji ziaren o granulacji 2-10 mm. Wytrzymałość mechaniczna określona w pomiarach odporności na ściskanie dla granul o wymiarach 4 mm osiągała wartość nie mniejszą niż 15 N, co zapewniało trwałość nawozu podczas transportu i dozowania. Stopień rozpadu granul otrzymanego nawozu w wilgotnym środowisku gleby zawierał się w granicach 90-100% masy użytego do pomiarów nawozu w czasie do 12 godzin.

PL 234 281 B1

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób wytwarzania granulowanego nawozu organiczno-wapniowego, z materiału sypkiego, w postaci błota posaturacyjnego, na drodze granulacji, z użyciem wodnego roztworu melasu do jego nawilżania podczas granulacji, znamienny tym, że jako materiał sypki stosuje się błoto posaturacyjne o wilgotności do 0,5 i o uziarnieniu do 2,5 mm, przy czym granulację prowadzi się w talerzu granulatora (1) obracającego się z prędkością 8-25 obr/min, do którego wprowadza się w sposób ciągły, ze stałą wydajnością, błoto posaturacyjne z jednoczesnym nawilżaniem złoża błota posaturacyjnego za pomocą zestawu dysz 10-70% wodnym roztworem melasu o temperaturze 15-55°C, wprowadzanym w postaci kropel o średnicy do 6 mm lub w postaci strugi, pod ciśnieniem 10-30 kPa, w ilości takiej, że wydajność przepływu cieczy nawilżającej wynosi 0,125-0,3 wydajności dostarczanego błota, następnie wytworzone granule przesypuje się grawitacyjnie, w sposób ciągły, poprzez nachyloną burtę talerza granulatora (1) do obracającego się z prędkością 6-20 obrotów na minutę talerza granulatora (2), gdzie prowadzi się proces pudrowania, w czasie którego na przesypujące się wilgotne i zgranulowane złoże nanosi się w sposób ciągły, błoto posaturacyjne z wydajnością wynoszącą 0,15-0,55 ilości złoża dostarczanego do talerza granulatora (2) z talerza granulatora (1), po czym otrzymane w trakcie pudrowania suche powierzchniowo, niezlepiające się granulki przesypuje się w sposób ciągły z talerza granulatora (2) przez pochyloną burtę, przy czym stosuje się granulatory talerzowe o pracy ciągłej pochylone do poziomu pod katem 41-49°, przy czym objętość talerza granulatora (2) jest 1,5-2 razy większa od objętości talerza granulatora (1).
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że proces nawilżania rozpoczyna się gdy objętość złoża surowca w talerzu granulatora (1) wyniesie 0,15-0,3 jego objętości.
3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że pudrowanie rozpoczyna się po wypełnieniu przez złoże dostarczane grawitacyjnie z talerza granulatora (1) 0,10-0,25 objętości talerza granulatora (2).
4. Sposób według zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienny tym, że granulowane w talerzu granulatora (1) złoże nawilża się z wydajnością wynoszącą 0,15-0,25 wydajności dostarczanego błota posaturacyjne.
5. Sposób według dowolnego z zastrz. 1 do 4, znamienny tym, że dodatkowe porcje błota posaturacyjnego dostarcza się do talerza granulatora (2) z wydajnością wynoszącą 0,2-0,4 ilości złoża dostarczanego do talerza granulatora (2).
6. Sposób według dowolnego z zastrz. 1 do 5, znamienny tym, że stosunek objętości talerza granulatora (2) do objętości talerza granulatora (1) wynosi 1,7-1,8.
7. Sposób według dowolnego z zastrz. od 1 do 6, znamienny tym, że kąt pochylenia talerza granulatora (2) do poziomu jest o 2-3 stopnie mniejszy niż talerza granulatora (1).
8. Sposób według dowolnego z zastrz. do 1 do 7, znamienny tym, że dodatkowe porcje błota posaturacyjnego dostarcza się do talerza granulatora (2) za pomocą przenośnika talerzowego, śrubowego lub taśmowego.
9. Sposób według dowolnego z zastrz. od 1 do 8, znamienny tym, że błoto posaturacyjne wprowadza się na talerz granulatora (1) za pomocą przenośnika talerzowego, śrubowego lub taśmowego.

PL 234 281 Β1