PL236496B1 - Sposób wytwarzania granulowanego nawozu gipsowego - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania granulowanego nawozu gipsowego z odpadowego materiału gipsowego, dostarczającego wapń oraz siarkę w uprawach roślin, a także poprawiającego strukturę gleby i przeznaczonego dla rolnictwa, ogrodnictwa i sadownictwa.

Odpadowy gips mineralny, stanowiący dwuwodny siarczan wapnia CaSO4-2H2O, jest wytwarzany w dużych ilościach jako produkt uboczny, w szczególności w procesach odsiarczania spalin w elektrowniach spalających węgiel - jako syntetyczny reagips. Jego wilgotność jest najczęściej rzędu 16%-17% wilgoci. Odpadowy gips zawierający znaczące ilości odżywczego wapnia (ok. 40% w przeliczeniu na CaO) i siarki (ok. 28% w przeliczeniu na SO3) niezbędnych dla wzrostu roślin uprawnych jest cennym składnikiem nawozów mineralnych, poprawiającym także właściwości fizyczne gleb - w szczególności strukturę gleb gliniastych.

Większość syntetycznego gipsu otrzymywanego z odsiarczania spalin ma rozmiar cząstek mniejszy niż 500 mikronów (um) i często obejmuje cząstki o rozmiarach poniżej 200 mikronów (um). Celem efektywniejszego wykorzystania drobnych cząstek gipsu stosowane są sposoby granulacji mające za zadanie zwiększenie ich rozmiarów do utworzenia większych cząstek w postaci granulek, które łatwo jest rozprowadzić urządzeniami rolniczymi do gleby. Pożądane rozmiary cząstek gipsu jako gotowego produktu w postaci granulatu mają rozmiary o średnicy granul od 1 do 10 mm. Ponieważ w wyniku granulacji samego gipsu otrzymuje się granulat o niskiej wytrzymałości mechanicznej - do jego granulacji stosuje się środki wiążące zapewniające lepszą wytrzymałość na zgniatanie granulatu gipsowego. Wymagania w zakresie granulowanych nawozów na bazie gipsu mineralnego (odpadowego lub naturalnego) dotyczą w szczególności takich parametrów jak:

- dostateczna wytrzymałość mechaniczna granulki podczas transportu, magazynowania i wysiewu maszynami rolniczymi, oraz

- szybkość rozpadu - jak najkrótszy czas rozpadu granulki gipsu w glebie w kontakcie z wilgocią gleby.

Jako najczęściej stosowane sposoby granulacji stałych substancji nawozowych z udziałem gipsu wymienia się:

- granulację ciśnieniową - gdzie suche składniki nawozu po wymieszaniu lub przecieraniu z nawilżającym środkiem wiążącym wytłaczane są ciśnieniowo za pomocą wytłaczarek (pras lub specjalnych walców) w postaci peletek nawozowych, a także:

- granulację bezciśnieniową na mokro - gdzie suche (lub nawilżone wstępnie) składniki nawozu natryskuje się płynnym środkiem wiążącym, którym może być woda lub roztwory zawierające środki wiążące stanowiące lepiszcze powodujące aglomerację stałych składników nawozu.

Znane sposoby granulacji mokrej dla stałych substancji - mineralnych składników nawozowych zawierających wapń - polegają na granulacji z użyciem substancji płynnej powodującej aglomerację cząstek stałych. Składnik mineralny wapniowy w granulowanym nawozie jest korzystnie wybrany z grupy obejmującej minerał wapienny, dolomitowy lub gipsowy. Jako substancję płynną stosuje się wodę lub roztwory zawierające środek wiążący stałe substancje (składniki) nawozowe. Środek wiążący zawiera rozpuszczalne w wodzie spoiwo - lepiszcze które zawiera lub stanowi jedną lub więcej z wybranych substancji na przykład: z grupy składającej się z piwowarskich zagęszczonych substancji rozpuszczalnych, lignosulfonianu, ligniny, węglanu sodu, melasy trzcinowej, syropu buraczanego, melasy buraczanej, melasy buraków cukrowych, serwatki skrobi, pochodnych skrobi, rozpuszczalne w soi melasy trzcinowe, hydrolizowany kolagen, roztwory aminokwasów, pochodne celulozy lub polimerowe środki wiążące na bazie celulozy.

Rozwiązania te realizowane są najczęściej w układach urządzeń technologicznych zawierających zasobniki substratów (składników nawozowych i środka wiążącego), współpracujące z urządzeniami dozująco-podającymi oraz urządzeniami granulującymi jak bęben, talerz, czy misa, a uzyskane z nich granule suszy się, oddziela frakcje granulatu o rozmiarach 1-10 mm w urządzeniach sortujących i pakuje wytworzony granulat nawozowy.

W literaturze patentowej opisano wiele sposobów granulacji nawozów na bazie gipsu z udziałem środków wiążących jako roztworów wodnych zawierających substancje organiczne z g rupy lignosulfonianu lub melasy, stanowiących lepiszcze dla nawozowego składnika gipsowego.

W zgłoszeniu US 4954134A wskazano sposób aglomerowania fosfogipsów i sulfogipsów, w którym stwierdzono, że fosfogipsy granulują się łatwo w każdym typie granulatora poprzez dostarczenie do nich roztworu lignosulfonianu wapnia lub amonu. Natomiast by zgranulować sulfogipsy uzyskane

PL 236 496 B1 z procesu odsiarczania spalin konieczne jest uprzednie wymieszanie ich z naturalnym wapieniem (wapnem rolniczym) w proporcjach 9:1, a następnie nawilżanie 25% wodnym roztworem lignosulfonianem wapnia lub amonu, mieszanym w proporcjach 1:1 lub 3:1.

W zgłoszeniu patentowym US 4954134A opisano sposób granulowania materiałów gipsowych, wapienia lub ich mieszanin z użyciem środka wiążącego, który jest wybrany z grupy stanowiącej rozpuszczalną w wodzie sól metalu lub amonu kwasu lignosulfonowego, wskazując jako korzystne spoiwo dla tych materiałów wodny roztwór lignosulfonianu amonu lub wodny roztwór lignosulfonianu wapnia, którego ilość wprowadzona do granulatora powinna wynosić 10% - do 20% wagowych roztworu środka wiążącego, do całkowitej ilości granulowanego materiału, co ma zapewnić aby średnia wytrzymałość na zgniatanie granulek produktu o średnicy 2,38-3,36 mm wynosiła co najmniej około 3 funty na granulkę. W przykładach realizacji opisano rozdrobnione: fosfogips, sulfogips, gips naturalny lub mineralny lub ich mieszaniny i wapień zwykły (rolniczy) oraz ich mieszaniny zawierające około 85 do 95 części gipsu odpadowego lub naturalnego i około 5 do 15 części kamienia wapiennego poddane granulacji korzystnie w granulatorze bębnowym i natryskiwane wodnym roztworem mieszaniny 48% lignosulfonianu amonu (wapnia) i wody, o proporcjach wagowych (lignosulfonian : woda) od 1 : 3 do 3 : 1 i jak wskazano otrzymany sypki granulat wykazuje średnią wytrzymałość na zgniatanie próbki granulek o średnicy 1-4 mm około 4 do 7 funtów. W opisie podano że fosfogipsy granulują się łatwo w każdym typie granulatora poprzez dostarczenie do nich roztworu lignosulfonianu wapnia lub amonu. Natomiast by zgranulować sulfogipsy uzyskane z procesu odsiarczania spalin konieczne jest uprzednie wymieszanie ich z naturalnym wapieniem (wapnem rolniczym) korzystnie w proporcjach 9:1.

Zgłoszenie US 2001042494A przedstawia granulację syntetycznego gipsu sposobem polegającym na uprzednim wymieszaniu go w celu uzyskania właściwej gęstości nasypowej i poprawienia zdolności do granulacji z wybranym lekkim dodatkiem (lepiszcze stałe) w postaci ekspandowanej krzemionki, popiołu lotnego, wapna hydratyzowanego, mąki pszennej, mąki drzewnej, słomy pszenic znej, celulozy i mąki sojowej. Składnik mineralny w granulowanej mieszaninie jest korzystnie wybrany z grupy obejmującej dolomit, wapień i gips, a spoiwo może korzystnie stanowić jeden lub więcej materiałów wybranych z grupy składającej się z piwowarskich skondensowanych substancji rozpuszczalnych, lignosulfonianu wapnia lub sodu, ligniny węglanu sodu, melasy trzcinowej, syropu buraczanego, melasy buraczanej, melasy buraków cukrowych, serwatki, skrobi, pochodnych skrobi, zhydrolizowanego kolagenu, roztworu aminokwasów, pochodnych celulozy lub oparte na celulozie spoiwa polimerowe. Wytworzona kompozycja granulowanego substratu według niniejszego wynalazku zawiera jeden lub więcej składników mineralnych, jeden lub więcej lekkich dodatków i jeden lub więcej środków wiążących. Dodanie lekkich składników stałych jako lepiszcza do syntetycznego gipsu obniża gęstość nasypową granulowanej mieszaniny do zakresu 642-882 kg/m³, co umożliwia według wskazanego w zgłoszeniu sposobu, granulację takiej mieszaniny, a zarazem współtworzącego ją gipsu syntetycznego.

W zgłoszeniach: US 20160052831A i powiązanych z nim zgłoszeniu US 20160332925 A1, US 20150027181 A1 oraz US 9873638 B2 - przedstawiono sposób granulacji (US 2016332925A) gipsu syntetycznego określanego jako gips z odsiarczania spalin (FGD), gdzie siarczan wapnia ma bardzo drobny rozmiar cząstek poniżej 100 mikronów. Sposób wytwarzania nawozu gipsowego obejmuje: podawanie syntetycznego gipsu do urządzenia formującego, dostarczanie kompozycji wiążącej zawierającej lignosulfonian mający 18% do 40% substancji stałych do urządzenia formującego. Urządzenie formujące stanowi wytłaczarkę, w której następuje formowanie materiału w postaci peletek o rozmiarach od około 1 do około 5 mm, przy czym otrzymany granulowany syntetyczny gips ma wytrzymałość na zgniatanie od około 2 funtów do około 12 funtów, (0,9:5,4 kg) / (8,9:53,4 N).

W opisie wskazano także podawanie suszonego syntetycznego gipsu i kompozycji wiążącej do mieszalnika, gdzie z mieszaniny wysuszonego do 1 % wilgotności gipsu, i dodatków wybranych z grupy obejmującej węglan wapnia, glinki kaolinowe, cynk, mangan, żelazo, miedź, bor, węgiel, chrom, wapno i kwas humusowy oraz środka wiążącego - lignosulfonianu wapnia o zawartości części stałych w granicach 18-48%, dostarczonej z mieszalnika do peletyzatora, wytłacza się pod ciśnieniem 35 psi do 55 psi (241:379 kPa) peletki o wilgotności 4-12%, które suszy się aby usunąć nadmiar wilgoci. Jako środki wiążące wskazano także, że kompozycja wiążąca zawiera rozpuszczalne w wodzie spoiwo, które zawiera lub stanowi jedną lub więcej z grupy składającej się z piwowarskich zagęszczonych substancji rozpuszczalnych, lignosulfonianu, ligniny, węglanu sodu, melasy trzcinowej, syropu buraczanego, melasy buraczanej, melasy buraków cukrowych, serwatki, skrobi, pochodne skrobi, rozpuszczalne w soi melasy trzcinowe, hydrolizowany kolagen, roztwory aminokwasów, pochodne celulozy lub polimerowe środki wiążące na bazie celulozy. Opisany w zgłoszeniach sposób jest metodą granulacji ciśnieniowej

PL 236 496 B1

- w wytłaczarce, która wymaga dostarczenia dużych nakładów energetycznych na realizację procesu. Granuluje się w niej - peletyzuje mieszankę w skład której wchodzą dodatki i syntetyczny gips wstępnie podsuszany, co podraża koszty procesu.

Zgłoszenie KR 20050105357A - przedstawia sposób wytwarzania granulowanego nawozu gipsowego z udziałem wodnego roztworu melasy jako środka wiążącego. Gips poddaje się rozdrobnieniu i suszeniu do osiągnięcia 5% lub mniej wilgoci, a melasę rozpuszcza się w wodzie z dodatkiem kwasu siarkowego, amoniaku do uzyskania odpowiedniej lepkości, pH. Zgromadzony w silosie (zbiorniku) proszek gipsowy wprowadza się do granulatora i spryskuje 5-50% wag. roztworem melasy z innymi składnikami i prowadzi granulację. Uzyskane granule poddaje się suszeniu w temperaturze 100-350°C do uzyskania wilgotności 3% lub mniej, oddziela granule o wielkości 1-5 mm, chłodzi i pakuje otrzymany granulowany nawóz gipsowy.

Natomiast ze zgłoszenia JPS 5874781A znany jest sposób wytwarzania odżywki do gleby w granulatorze bębnowym z mieszaniny składającej się fosfo i sulfogipsów (80-98%) zmieszanych z czarną melasą (w ilości 2-20%), sproszkowaną słomą, kwasem fosforowym, cukrem, związkami azotu, gdzie cieczą nawilżającą jest woda. Uzyskana odżywka po wysuszeniu jest w postaci proszku lub pudru.

Przedmiotem zgłoszenia PL P.417029 jest sposób wytwarzania granulatu nawozowego gipsowego z pulpy, który polega na tym, że do urządzeń mieszająco-dozujących wprowadza się dwuwodny siarczan wapnia (CaSO4-2H2O), a następnie bentonit w ilości 2 do 15% masy (CaSO4-2H2O) i wodę w ilości 2 - do 25% masy (CaSO4-2H2O) i po wymieszaniu powstałą pulpę wprowadza się do granulatora gdzie następuje proces granulacji.

W zgłoszeniu PL P.417688 przedstawiono wytwarzanie granulowanego nawozu siarkowo-wapniowego na bazie mieszaniny reagipsu i innych składników.

Sposób polega na tym, że granulowaniu poddaje się kompozycję zawierającą co najmniej 60% wag. reagipsu w postaci proszku o średniej wielkości cząstek poniżej 100 μm oraz o wilgotności do 9% w temperaturze 50°C, co najmniej 10% wag. mikronizowanego siarczanu amonu o średniej wielkości cząstek poniżej 60 μm, przy czym co najmniej 80% tych cząstek ma wielkość 10-50 μm, do 10% wag. siarki koloidalnej o średniej wielkości cząstek poniżej 65 μm, z ewentualnym dodatkiem barwnika, którą to kompozycję po homogenizacji zwilża się wodą podczas mieszania, a po uformowaniu granul i podzieleniu ich na frakcje, suszy się frakcję właściwą 1-6 mm w temp. do 100°C.

W zgłoszeniu patentowym PL P.415361 opisano sposób wytwarzania granulowanego nawozu wapniowego i/lub wapniowo-magnezowego pojedynczego lub wieloskładnikowego, z rozdrobnionych materiałów wyjściowych ze skał wapiennych i/lub dolomitowych, w procesie granulacji z użyciem cieczy wiążącej w postaci 0,1-60% melasy lub cukru w roztworze wodnym, polegający na tym, że do granulatora bębnowego lub talerzowego dostarcza się składniki tworzące nawóz pojedynczy lub wieloskładnikowy wybrane z sypko-pylistego materiału, którym jest mączka wapienna, mączka dolomitu, mączka kredy, gips, następnie na przesypujący się w bębnie lub w talerzu materiał natryskuje się wodny roztwór melasy lub cukru, przy zachowaniu stosunku masowego natężenia dostarczania roztworu do masowego natężenia dostarczania do bębna lub talerza składników materiału sypko-pylistego w granicach 0,10-0,20 kg cieczy/kg materiału sypko-pylistego i prowadzi granulację, a wytworzony granulat odbiera do leja wysypowego, i po podsuszeniu do uzyskania 0,1-0,5% wilgotności, oddziela się frakcję właściwą o średnicy granul w zakresie 1-10 mm, stanowiącą produkt gotowy, a frakcje pozawymiarowe zawraca się do procesu. Sposób realizuje się w dwóch odmianach w procesie ciągłym lub okresowym.

Ponieważ produkcja syntetycznego gipsu wzrasta, wymuszona coraz wyższymi wymaganiami w zakresie ochrony środowiska naturalnego - istnieje potrzeba zwiększenia korzystnych zastosowań powstającego z odsiarczania spalin reagipsu - w szczególności w postaci granulatu dla potrzeb rolnictwa. Wiadomym jest, że gips stanowiący dwuwodny siarczan wapnia jest dostarczycielem wapnia oraz siarki - kluczowych, łatwo przyswajalnych składników odżywczych dla roślin. Z uwagi na małe rozmiary cząstek gipsu, łatwość zatrzymywania wilgoci, koniecznym jest poszukiwanie jak najefektywniejszych metod jego granulacji, aby można go było skutecznie rozprowadzić jako produkt rolny. Ponadto na rynku poszukiwane są wciąż granulaty nawozów zawierających wapń, nasyconych składnikiem odżywczym dla roślin, które wykazywałyby się wysokimi parametrami jakościowymi determinującymi ich przydatność dla wzrostu nawożonych upraw jak i postacią granulatu, który powinien być sypki, niezbrylający się i łatwy podczas magazynowania oraz rozsiewania w urządzeniach rozsiewających.

Celem niniejszego wynalazku jest opracowanie prostego, bardziej efektywnego sposobu granulacji gipsu odpadowego - reagipsu wzbogaconego składnikami odżywczymi wspomagającymi wzrost

PL 236 496 B1 roślin uprawnych i o polepszonych właściwościach fizycznych granul gipsu, nadanych udziałem środków wiążących zapewniających otrzymanie niezbrylającego się produktu o trwałych, wysoko wytrzymałych na ściskanie granulkach oraz wysokich parametrach jakościowych, dotyczących w szczególności czasu rozkładu granul i związanej z nim reaktywności chemicznej, niezbędnej do zmiany kwasowości w środowisku nawożonej gleby. Wykorzystanie do nawożenia gleby środków wiążących wybranych z grupy obejmującej lignosulfonian i melasę buraczaną, stanowiących odpady produkcyjne oraz gipsu odpadowego - reagipsu stanowiącego odpad z procesu odsiarczania spalin, przyczyni się do poprawy środowiska naturalnego. Lignosulfoniany są to pochodne ligniny - polifenolowego biopolimeru, powstające jako produkt uboczny przy produkcji celulozy z drewna. Pod względem chemicznym lignosulfoniany są to sole zasadowe kwasów lignosulfonowych (np. wapnia, sodu, magnezu, amonu), natomiast melasa buraczana w postaci ciemnobrunatnego syropu stanowi produkt uboczny przy produkcji cukru.

Istotą wynalazku jest sposób wytwarzania granulowanego nawozu gipsowego z odpadowego materiału gipsowego, polegający na jego granulacji z użyciem środka wiążącego wybranego z grupy obejmującej wodny roztwór rozpuszczalnej w wodzie soli metalu kwasu lignosulfonowego i wodny roztwór melasy lub cukru, w ilości 0,08-0,20 kg roztworu środka wiążącego/kg materiału, następnie odbiorze wytworzonego granulatu, a po wysuszeniu wydzieleniu produktu gotowego o średnicy granul 1-10 mm i zawróceniu frakcji poza wymiarowych do procesu, charakteryzujący się tym, że jako odpadowy materiał gipsowy stosuje się otrzymany z odsiarczania spalin reagips o uziarnieniu poniżej 500 μm i wilgotności do 17,0%, wprowadzany w sposób ciągły do obracającego się granulatora, a na przesypujący się w bębnie lub talerzu reagips jednocześnie w sposób ciągły natryskuje się środek wiążący, zaś jako środek wiążący stosuje się zamiennie wodny roztwór lignosulfonianu magnezowego o stężeniu 5:60%, o temperaturze 10-65°C, lub wodny roztwór melasy lub cukru o stężeniu 1 : 60%, o temperaturze 10-65°C, podany do granulatora za pomocą dysz pod ciśnieniem 10:100 kPa i granuluje się w procesie ciągłym.

Według wynalazku odmiana druga sposobu wytwarzania granulowanego nawozu gipsowego z odpadowego materiału gipsowego, polegająca na jego granulacji z użyciem środka wiążącego wybranego z grupy obejmującej wodny roztwór rozpuszczalnej w wodzie soli metalu kwasu lignosulfonowego i wodny roztwór melasy lub cukru, w ilości 0,08-0,20 kg roztworu środka wiążącego/kg materiału, następnie odbiorze wytworzonego granulatu, a po wysuszeniu, wydzieleniu produktu gotowego o średnicy granul 1-10 mm i zawróceniu frakcji poza wymiarowych do procesu, charakteryzuje się tym, że jako odpadowy materiał gipsowy stosuje się otrzymany z odsiarczania spalin reagips o uziarnieniu poniżej 500 μm i wilgotności do 17,0%, wprowadzany w sposób okresowy do granulatora, a po uruchomieniu mieszania na przesypujący się w bębnie lub talerzu reagips w sposób okresowy natryskuje się środek wiążący, zaś jako środek wiążący stosuje się zamiennie wodny roztwór lignosulf onianu magnezowego o stężeniu 5:60%, o temperaturze 10:65°C lub wodny roztwór melasy lub cukru o stężeniu 1:60%, o temperaturze 10:65°C, i granuluje się przez 4:15 minut.

Korzystnie w odmianie pierwszej i w odmianie drugiej sposobu według wynalazku, stosuje się 0,10-0,14 kg roztworu środka wiążącego/kg reagipsu.

Korzystnie w odmianie pierwszej i w odmianie drugiej sposobu według wynalazku stosuje się wodny roztwór lignosulfonianu magnezowego lub wodny roztwór melasy lub wodny roztwór cukru o stężeniu 10-40%.

Opracowane zgodnie z wynalazkiem rozwiązanie pozwala w sposób ciągły lub okresowy wytwarzać granulowany reagips odpadowy dla którego jako środek wiążący zastosowano zamiennie wodny roztwór lignosulfonianu magnezu o stężeniu od 5:60%, lub wodny roztwór melasy buraczanej lub wodny roztwór cukru spożywczego o stężeniu 1 - do 60%, użyte w określonych stosunkach wagowych do masy reagipsu, co umożliwia otrzymanie produktu nawozowego o dobrej jakości i zbliżonych - porównywalnych parametrach w postaci trwałych, odpornych na zgniatanie granul, o korzystnych wartościach parametru reaktywności chemicznej oraz parametru szybkości rozpadu (rozpuszczalności) w kwaśnym, wilgotnym środowisku gleby.

Przedstawiony w odmianie pierwszej sposób ciągły wytwarzania granulowanego gipsu odpadowego i dobór stosunku masowego natężenia dostarczania roztworu środka wiążącego zawierającego wodny roztwór lignosulfonianu magnezu lub wodny roztwór melasy lub cukru i masowego natężenia dostarczania materiału gipsowego stanowiącego odpadowy reagips w ilości 0,08:0,20 kg roztworu środka wiążącego na/kg odpadowego materiału gipsowego, pozwala na płynną realizację procesu granulacji reagipsu odpadowego w procesie ciągłym, co przekłada się na zwiększoną sprawność i wydaj

PL 236 496 B1 ność produkcji granulatu o pożądanych właściwościach. Ponadto wskazany zgodnie z wynalazkiem dobór masowego natężenia dostarczania do granulatora materiału gipsowego i roztworu środka wiążącego zapewnia sterowanie przebiegiem procesu granulacji dla uzyskania cząstek produktu o najkorzystniejszym składzie granulometrycznym, mieszczącym się w zakresie 83:98% właściwej frakcji ziaren w przedziale 1 do 10 mm.

W odmianie drugiej przedstawiono sposób wytwarzania granulatu w okresowo realizowanym procesie granulacji reagipsu odpadowego, który natryskuje się w granulatorze wybranym środkiem wiążącym zawierającym wodny roztwór lignosulfonianu magnezowego lub wodny roztwór m elasy lub cukru.

Jako środek wiążący zastosowano lignosulfonian magnezowy o stężeniu 5 - do 60% w roztworze wodnym lub melasę buraczaną lub cukier spożywczy o stężeniu 1 - do 60% w roztworze wodnym. Lignosulfonian magnezowy występuje w postaci ciemnobrunatnej cieczy o zawartości suchej masy ok. 45%, zaś melasa stanowi syrop o zawartości suchej masy na poziomie 70:80% i zawartości sacharozy około 50%.

Użycie w rozwiązaniu według wynalazku materiału gipsowego, którym jest otrzymany z procesów odsiarczania spalin reagips o zawartości wapnia ok. 40% w przeliczeniu na CaO oraz siarki ok. 28% w przeliczeniu na SO3 i natryskiwanie go, przy zachowaniu stosunku masowego natężenia dostarczania wybranego środka wiążącego, którym jest roztwór wodny lignosulfonianu magne zu lub melasy lub cukru, do masowego natężenia dostarczania reagipsu w ilości 0,08:0,20 kg roztworu środka wiążącego na /kg reagipsu oraz udział w nawozie lignosulfonianu magnezowego lub melasy lub cukru jak wskazano w przykładach realizacji - na poziomie - 0,26%:do 7,5 % zapewnia, że uzyskany nawóz gipsowy wykazuje szczególnie korzystne wskaźniki jakościowe i właściwości fizyko-chemiczne. Otrzymane granule dla parametrów z korzystnego zakresu stężenia roztworu środka wiążącego o zawartości 10 do 40% lignosulfonianu magnezowego lub melasy lub cukru i korzystnego stosunku natężenia podawania roztworu środka wiążącego i reagipsu w ilości 0,10 do 0,14 kg roztworu na /kg reagipsu mają dużą wytrzymałość mechaniczną - w pomiarach dla granul o wymiarach 4 mm odporność na ściskanie jest nie mniejsza niż 15 Niutonów, dochodząc do wartości 40 Niutonów - co zapewnia, że są trwale, nie zlepiają się i nie ulegają łatwo zgniataniu i ścieraniu, zwłaszcza w urządzeniach rozsiewających.

Wytrzymałość granul otrzymanych przy nawilżaniu roztworem środka wiążącego o stężeniach z dolnego zakresu od 1 do 10% zawartości lignosulfonianu magnezu lub melasy lub cukru określona w pomiarach dla granul 4 mm (w przykładach realizacji) jest niższa o wartość 10:20 Niutonów, ale wystarczająca dla granulatów, które mogą być wysiewane ręcznie i stosowane np. w sadownictwie i ogrodnictwie. Granulat wytworzony przy stężeniach roztworu wiążącego o wartościach z górnego zakresu od 40 do 60% zawartości lignosulfonianu magnezu lub melasy lub cukru i wysokim stosunku masy roztworu środka wiążącego do masy reagipsu powyżej 0,15 kg roztworu/kg reagipsu, charakteryzuje się bardzo twardymi cząstkami - o odporności na ściskanie dla granul 4 mm do 60 Niutonów - co w większości przypadków nie jest wymagane. W praktycznym stosowaniu zakłada się, że granulat powinien zachować trwałość przynajmniej w 4 operacjach takich jak magazynowanie, pakowanie, transport, rozsiewanie i otrzymane sposobem według wynalazku granulaty gipsowe o odporności w zakresie 15 do 40 Niutonów spełniają ten wymóg. Stosowanie roztworów środków wiążących o zawartości powyżej 40% lignosulfonianu magnezu lub melasy lub cukru powoduje zwiększone zużycie lignosulfonianu magnezu lub melasy buraczanej lub cukru stosowanego jako cukier spożywczy - co podraża koszty wytwarzania i może być nieuzasadnione ekonomicznie. Odporność na ściskanie wytworzonych granul jest proporcjonalna do zawartości lignosulfonianu magnezu lub melasy lub cukru w granulacie.

Szczególnie istotnym dla jakości nawozu otrzymanego sposobem według niniejszego wynalazku, jest parametr właściwości reaktywności chemicznej oznaczony według normy PN-EN 13971:2008, a obrazujący zdolność do odkwaszenia - zmniejszenia zakwaszenia gleby, co daje możliwość zmniejszenia dawki nawozu w stosunku do zalecanej przez IUNG (Instytut Upraw Nawożenia i Gleboznawstwa). Im wyższa wartość tego parametru tym lepsze działanie odkwaszające nawozu.

Dobór materiału gipsowego, którym jest reagips z procesów odsiarczania spalin i użycie go w postaci odpadu o zawartości do 17% wilgoci i uziarnieniu poniżej 500 gm w procesie granulacji z lignosulfonianem magnezowym lub melasą lub cukrem umożliwia uzyskanie granulatu o wartości reaktywności chemicznej na poziomie 100%.

Ponadto stopień rozpadu granul gipsu odpadowego uzyskanego sposobem według wynalazku w wilgotnym środowisku gleby (wniknięcie w strukturę gleby) zawiera się w ilości od 90 do 100% masy

PL 236 496 B1 użytego gipsu w czasie do 12 godzin, co z bardzo wysokim parametrem reaktywności chemicznej zapewnia bardzo szybką regulację poziomu kwasowości - zmianę odczynu pH gleby, przyczyniając się do poprawy i wzrostu upraw.

Zastosowany w sposobie według wynalazku lignosulfonian magnezu (w porównaniu z melasą) umożliwia otrzymanie granul o lepszej wytrzymałości przy przechowywaniu, szczególnie w wilgotnych warunkach. Pod względem chemicznym lignosulfoniany są to sole zasadowe kwasów lignosulfonowych (np. wapnia, sodu, magnezu czy amonu), które bardzo dobrze rozpuszczają się w wodzie i jako naturalne związki chelatujące zmiękczają wodę. W porównaniu do innych lepiszczy, lignosulfoniany posiadają także właściwości dyspergujące, w efekcie powodując lepsze rozpadanie się granul w glebie. Lignosulfoniany nie powodują namnażania się mikroorganizmów (jak np. pleśnie) w granulach. Jako naturalny związek chelatujący, lignosulfonian magnezu zawiera jony Mg⁺⁺ w połączeniu ze strukturą organiczną, co powoduje zmiękczenie wody i przyczynia się do zwiększonej przyswajalności wapnia przez rośliny. Magnez jest pierwiastkiem deficytowym w większości gleb lżejszych. Jest to składnik podlegający łatwo wymywaniu nawet na glebach cięższych - w głębsze warstwy profilu glebowego. Dlatego należy stosować go regularnie. Lignosulfoniany mają własności biostymulujące, są stosowane w nawozach jako czynnik kompleksujący mikroelementy (są umieszczone w Rozporządzeniu WE 2003/2003) oraz jako źródło materii organicznej o właściwościach zbliżonych do kwasów fulwowych. Magnez jest niezbędnym składnikiem dla syntezy, transportu i magazynowania ważnych składników roślinnych (węglowodany, białka i tłuszcze).

Na rynku brak jest wielko tonażowej oferty handlowej granulowanych gipsów z udziałem lignosulfonianu magnezu lub melasy lub cukru. Niniejszy wynalazek pozwala otrzymać gipsowy granulat nawozowy z dużą wydajnością, zwłaszcza w procesie ciągłym i posiada dodatkową zaletę związaną z ochroną środowiska poprzez wykorzystanie odpadowego gipsu oraz odpadowego lignosulfonianu magnezu, odpadowej melasy z buraków cukrowych, które jako składniki organiczne uaktywniają pożyteczne mikroorganizmy w glebie i sprzyjają wzrostowi nawożonych upraw w rolnictwie, sadownictwie, a także w małych uprawach ogrodowych. Ponadto granulaty reagipsu z udziałem lignosulfonianu magnezowego wykazują dodatkowo polepszoną odporność na pleśnienie, które przy dłuższym przechowywaniu granulatu, zwłaszcza przy podwyższonej wilgotności obserwuje się na granulatach z udziałem melasy.

PRZYKŁADY:

Sposób wykonania wynalazku został zilustrowany w przykładach realizacji procesu granulacji w skali laboratoryjnej, półtechnicznej i technicznej, w którym odmiana pierwsza realizowana jest jako proces ciągły, a odmiana druga jako proces okresowy.

W przykładach wykonania opisano także etap przygotowawczy dla sposobu wytwarzania nawozu gipsowego w odmianie pierwszej, realizującej granulację w procesie ciągłym, poprzez dostarczanie w sposób ciągły materiału gipsowego - reagipsu i roztworu środka wiążącego do granulatora bębnowego lub talerzowego pracującego w trybie ciągłym z ustalonym stosunkiem natężenia podawania roztworu wiążącego i materiału gipsowego w kg roztworu na kg materiału gipsowego, polegający na tym, że roztwór wodny lignosulfonianu magnezu lub melasy lub cukru natryskuje się na reagips przesypujący się w granulatorze bębnowym lub talerzowym po 4:6 minutach dozowania materiału - reagipsu odpadowego, przy czym w granulatorze talerzowym zatrzymuje się dozowanie materiału i dostarczony wstępnie reagips natryskuje się przez 4:6 minut wodnym roztworem lignosulfonianu magnezu lub melasy lub cukru, po czym ponownie uruchamia się dostarczanie reagipsu i kontynuuje granulację w procesie ciągłym.

Etap przygotowania granulatora bębnowego lub talerzowego poprzez utworzenie warstwy materiału gipsowego w strefie nawilżania - jest jednorazową czynnością przed rozpoczęciem ciągłego dostarczania wodnego roztworu środka wiążącego i materiału gipsowego przy zachowaniu stosunku masowego natężenia dostarczania roztworu wiążącego do masowego natężenia dostarczania do granulatora materiału gipsowego w ilości 0,08:0,20 kg roztworu środka wiążącego/kg reagipsu i realizacji granulacji w procesie ciągłym.

Dostarczenie do granulatora bębnowego lub talerzowego w początkowym (rozruchowym) stadium procesu ciągłego samego materiału gipsowego dla wstępnego utworzenia w granulatorze warstwy materiału gipsowego - warstwy reagipsu w czasie 4 do 6 minut dozowania zapobiega natryskiwaniu roztworu środka wiążącego bezpośrednio na ścianki granulatora i ich oblepianiu granulowanym materiałem gipsowym, co może zakłócać początkowy przebieg procesu granulacji. W granulatorze talerzo

PL 236 496 B1 wym korzystnym jest nawilżenie wstępnie dostarczonej do talerza warstwy materiału gipsowego - reagipsu, roztworem środka wiążącego w czasie 4 do 6 minut dozowania, a następnie kontynuacja procesu w układzie ciągłym z zachowaniem stałego stosunku natężenia dostarczania materiału gipsowego i roztworu wiążącego.

Otrzymany według poniższych przykładów granulat z reagipsu odpadowego zawierał od 83 do 98% właściwej frakcji ziaren o wytrzymałości mechanicznej określonej w pomiarach odporności na ściskanie dla granul o wymiarach 4 mm, dla korzystnych zakresów stężenia roztworu wiążącego i korzystnym stosunku masy dodanego roztworu do masy reagipsu, osiągających wartości nie mniejsze niż 15 Niutonów i dochodzące do wartości 40 Niutonów, w zależności od procentowej zawartości lignosulfonianu magnezu lub melasy lub cukru w nawozie. Wzrost zawartości lignosulfonianu magnezu lub melasy lub cukru w nawozie powodował wzrost wytrzymałości otrzymanych granul, przy czym odporność na ściskanie granul otrzymanych przy takiej samej zawartości procentowej lignosulfonianu magnezu lub melasy lub cukru w nawozie jest porównywalna. Wzrost wartości stosunku masy dodanego roztworu wiążącego do masy materiału gipsowego wpływa również na wytworzenie granulatu o grubszych ziarnach (wzrost udziałów frakcji granul o większych wymiarach).

Stopień rozpadu granul nawozów otrzymanych według poniższych przykładów w wilgotnym środowisku gleby zawierał się w ilości od 90 do 100% masy użytego do pomiarów nawozu w czasie do 12 godzin, a parametr reaktywności chemicznej dla otrzymanych nawozów oznaczony według normy PN-EN 13971:2008, wynosił od 99,9% do 100%.

Przykłady realizacji wynalazku w warunkach procesu ciągłej granulacji.

P r z y k ł a d 1

W zespole produkcyjnym zawierającym zasobnik dozujący i granulator bębnowy, z zasobnika dozującego dostarczano przez 5 minut podajnikiem śrubowym w sposób ciągły z natężeniem masowym wynoszącym 850 kg/h odpadowy materiał gipsowy, którym jest otrzymany z odsiarczania spalin reagips - o uziarnieniu poniżej 500 μm, podsuszony do wilgotności 0,3% do bębna granulatora o średnicy d = 0,7 m, długości l = 4,5 m i kącie pochylenia osi do poziomu a = 1,5°, obracającego się dookoła osi z prędkością 10 obr./min, działającego w trybie ciągłym.

Po 5 minutach dostarczania reagipsu i wypełnieniu bębna w jego strefie nawilżania, na przesypujący się i przemieszczający osiowo w bębnie materiał rozpoczęto natryskiwanie środkiem wiążącym, którym był wodny roztwór lignosulfonianu magnezowego o stężeniu masowym równym 60%, ogrzany do temperatury 60°C w odrębnym zbiorniku ciśnieniowym z płaszczem grzejnym. Roztwór wiążący podawano za pomocą zestawu dysz o średnicy wylotowej 1,5 mm, rozmieszczonych liniowo w początkowym odcinku bębna na długości ld = 2,0 m, pod ciśnieniem 40 kPa, z natężeniem masowym 110 kg/h i przy zachowaniu stałego stosunku masowego natężenia dostarczania roztworu lignosulfonianu magnezowego do masowego natężenia dostarczania do bębna reagipsu, który wynosił 0,129 kg roztworu /kg reagipsu, realizowano granulację w procesie ciągłym. Podczas cyrkulacji i wzdłużnego przemieszczania się, nawilżony w strefie wlotowej bębna reagips, zawierający zarodki i granule, ulegał dalszemu wzrostowi aglomeracyjnemu do utworzenia zagęszczonych granul nawozu, które odbierano w końcowej części bębna do leja wysypowego, a stąd kierowany był do suszarki, gdzie suszono go w temperaturze 90°C do wilgotności 0,5%. Po wysuszeniu produkt podawano w przesiewaczu na zestaw sit, na którym wydzielono frakcję właściwą o rozmiarach ziaren 1:10 mm stanowiącą produkt gotowy, a występujące w minimalnej ilości frakcje poza wymiarowe zawrócono do procesu.

Otrzymany z reagipsu nawóz granulowany przy powyższych parametrach i w warunkach procesu ciągłego zawierał 95% właściwej frakcji ziaren o wytrzymałości mechanicznej określonej w pomiarach odporności na ściskanie dla granul o wymiarach 4 mm, osiągających wartości nie mniejsze niż 60 Niutonów i 3,47% lignosulfonianu magnezu w przeliczeniu na suchą masę.

P r z y k ł a d 2

Postępując jak w przykładzie 1 i stosując granulator bębnowy o parametrach jak w przykładzie 1, z zasobnika dozującego dostarczano przez 5 minut podajnikiem śrubowym w sposób ciągły z natężeniem masowym wynoszącym 820 kg/h materiał odpadowy stanowiący reagips o uziarnieniu poniżej 500 μm i wilgotności 16%.

Po 5 minutach dostarczania reagipsu i wypełnieniu bębna w jego strefie nawilżania, na przesypujący się i przemieszczający osiowo w bębnie materiał rozpoczęto natryskiwanie środka wiążącego, którym był wodny roztwór melasy o stężeniu masowym równym 50%, ogrzany do temperatury 50°C w odrębnym zbiorniku ciśnieniowym z płaszczem grzejnym. Roztwór melasy podawano za pomocą zestawu dysz o średnicy wylotowej 1,5 mm, rozmieszczonych liniowo w początkowym odcinku bębna na

PL 236 496 B1 długości ld = 2,0 m, pod ciśnieniem 45 kPa, z natężeniem masowym 82 kg/h i przy zachowaniu stałego stosunku masowego natężenia dostarczania roztworu melasy do masowego natężenia dostarczania do bębna reagipsu, który wynosił 0,10 kg roztworu /kg reagipsu, realizowano granulację w procesie ciągłym. Podczas cyrkulacji i wzdłużnego przemieszczania się, nawilżony w strefie wlotowej bębna reagips, zawierający zarodki i granule ulegał dalszemu wzrostowi aglomeracyjnemu do utworzenia zagęszczonych granul nawozu, które odbierano w końcowej części bębna do leja wysypowego, a stąd kierowany był do suszarki, gdzie suszono go w temperaturze 90°C do wilgotności 0,5%. Po wysuszeniu produkt podawano w przesiewaczu na zestaw sit, na którym wydzielono frakcję właściwą o rozmiarach ziaren 1: 10 mm stanowiącą produkt gotowy, a występujące w minimalnej ilości frakcje poza wymiarowe zawrócono do procesu.

Otrzymany z reagipsu nawóz granulowany przy powyższych parametrach i w warunkach procesu ciągłego zawierał 96% właściwej frakcji ziaren o wytrzymałości mechanicznej określonej w pomiarach odporności na ściskanie dla granul o wymiarach 4 mm, osiągających wartości nie mniejsze niż 46 Niutonów i 4,46% melasy w przeliczeniu na suchą masę.

P r z y k ł a d 3

W zespole produkcyjnym zawierającym zasobnik dozujący i granulator talerzowy z zasobnika dozującego dostarczano przez 5 minut podajnikiem śrubowym w sposób ciągły z natężeniem masowym wynoszącym 120 kg/h reagips o uziarnieniu poniżej 500 μm i wilgotności 5% do talerza granulatora o średnicy d = 1,0 m, wysokości burty h = 0,15 m oraz kącie pochylenia osi do poziomu a = 48°, obracającego się dookoła osi z prędkością 8 obr./min, działającego w trybie ciągłym.

Po 5 minutach zatrzymano dozowanie reagipsu i na przesypujący się i cyrkulujący w talerzu material rozpoczęto natryskiwanie środka wiążącego, którym był wodny roztwór lignosulfonianu magnezowego o stężeniu masowym równym 40%, ogrzany w odrębnym zbiorniku ciśnieniowym do temperatury 20°C, dostarczany za pomocą dysz o średnicy wylotowej 1,0 mm, pod ciśnieniem 20 kPa, z natężeniem masowym 13,2 kg/h. Po 5 minutach nawilżania materiału na talerzu włączono ponownie dostarczanie reagipsu z ustalonym wcześniej natężeniem i realizowano granulację w procesie ciągłym, przy zachowaniu stałego stosunku masowego natężenia dostarczania roztworu lignosulfonianu magnezowego do masowego natężenia dostarczania reagipsu, który wynosił 0,11 kg roztworu /kg reagipsu. Podczas cyrkulacji i przemieszczania się w talerzu nawilżonego złoża z zarodkami i granulami następowała granulacja aglomeracyjna i utworzenie zagęszczonych granul nawozu, które odbierano przez burtę talerza do leja wysypowego, a stąd uzyskany granulat kierowany był do suszarki, gdzie suszono go w temperaturze 90°C do wilgotności 0,5%. Po wysuszeniu produkt podawano w przesiewaczu na zestaw sit, na którym wydzielono frakcję właściwą o rozmiarach ziaren 1:10 mm stanowiącą produkt gotowy, a występujące w minimalnej ilości frakcje poza wymiarowe zawrócono do procesu.

Otrzymany z reagipsu nawóz granulowany przy powyższych parametrach i w warunkach procesu ciągłego zawierał 93% właściwej frakcji ziaren, o wytrzymałości mechanicznej określonej w pomiarach odporności na ściskanie dla granul o wymiarach 4 mm osiągających wartości nie mniejsze niż 39 Niutonów i 2,08% lignosulfonianu magnezu w przeliczeniu na suchą masę.

P r z y k ł a d 4

Postępując jak w przykładzie 3 i stosując granulator talerzowy o parametrach jak w przykładzie 3 i kącie pochylenia osi do poziomu a = 46°, działający w trybie ciągłym, dostarczano do niego w sposób ciągły z natężeniem masowym wynoszącym 125 kg/h reagips o uziarnieniu poniżej 500 μm i wilgotności 15% i po 5 minutach zatrzymano dostarczanie reagipsu, po czym w sposób ciągły natryskiwano wodnym roztworem lignosulfonianu magnezowego o stężeniu masowym wynoszącym 10%, ogrzanym do temperatury 22°C. Roztwór lignosulfonianu magnezowego podawano zestawem dysz pod ciśnieniem 30 kPa, z natężeniem masowym 12,5 kg/h i po 5 minutach nawilżania włączono ponownie dostarczanie reagipsu z ustalonym wcześniej natężeniem i realizowano granulację w procesie ciągłym przy zachowaniu stosunku masowego natężenia dostarczania roztworu lignosulfonianu magnezowego do masowego natężenia dostarczania do talerza reagipsu, który wynosił 0,10 kg roztworu /kg reagipsu. Wytworzony granulat jak w przykładzie 3 odbierano, suszono i wydzielono produkt gotowy.

Otrzymany z reagipsu nawóz przy powyższych parametrach i w warunkach procesu ciągłego zawierał 84% właściwej frakcji ziaren, o wytrzymałości mechanicznej określonej w pomiarach odporności na ściskanie dla granul o wymiarach 4 mm, osiągających wartości nie mniejsze niż 16 Niutonów i 0,53% lignosulfonianu magnezu w przeliczeniu na suchą masę.

P r z y k ł a d 5

PL 236 496 B1

Postępując jak w przykładzie 3 i stosując talerz granulatora o średnicy d = 0,5 m, wysokości burty h = 0,1 m oraz kącie pochylenia osi do poziomu a = 53°, obracający się dookoła osi z prędkością 14 obr./min, o działaniu ciągłym, dostarczano do niego w sposób ciągły z natężeniem masowym wynoszącym 16 kg/h, odpadowy materiał stanowiący reagips o uziarnieniu poniżej 500 μm oraz wilgotności 10% i po 5 minutach zatrzymano dostarczanie reagipsu, po czym w sposób ciągły natryskiwano wodnym roztworem lignosulfonianu magnezowego o stężeniu masowym wynoszącym 5%, ogrzanym do temperatury 20°C. Roztwór lignosulfonianu magnezowego podawano zestawem dysz pod ciśnieniem 20 kPa, z natężeniem masowym 2,16 kg/h i po 5 minutach nawilżania materiału na talerzu włączono ponownie dostarczanie reagipsu z ustalonym wcześniej natężeniem i realizowano granulację w procesie ciągłym przy zachowaniu stosunku masowego natężenia dostarczania roztworu lignosulfonianu magnezowego do masowego natężenia dostarczania do talerza reagipsu, który wynosił 0,135 kg roztworu /kg reagipsu. Wytworzony granulat jak w przykładzie 3 odbierano, suszono i wydzielono produkt gotowy.

Otrzymany z reagipsu nawóz przy powyższych parametrach i w warunkach procesu ciągłego zawierał 85% właściwej frakcji ziaren o wytrzymałości mechanicznej określonej w pomiarach odporności na ściskanie dla granul o wymiarach 4 mm, osiągających wartości nie mniejsze niż 11 Niutonów i 0,34% lignosulfonianu magnezu w przeliczeniu na suchą masę.

P r z y k ł a d 6

Postępując jak w przykładzie 3 i stosując talerz granulatora o średnicy d = 0.5 m, wysokości burty h = 0,1 m oraz kącie pochylenia osi do poziomu a = 50°, do obracającego się dookoła osi z prędkością 14 obr./min talerza o działaniu ciągłym, dostarczano w sposób ciągły z natężeniem masowym wynoszącym 15 kg/h reagips o uziarnieniu poniżej 500 μm oraz wilgotności 17% i po 5 minutach zatrzymano dostarczanie mączki, po czym w sposób ciągły natryskiwano wodnym roztworem cukru o stężeniu masowym wynoszącym 30%, ogrzanym do temperatury 30°C. Roztwór cukru podawano zestawem dysz pod ciśnieniem 25 kPa, z natężeniem masowym 2,4 kg/h i po 5 minutach nawilżania materiału na talerzu włączono ponownie dostarczanie reagipsu z ustalonym wcześniej natężeniem i realizowano granulację w procesie ciągłym przy zachowaniu stosunku masowego natężenia dostarczania roztworu cukru do masowego natężenia dostarczania do talerza reagipsu, który wynosił 0,16 kg roztworu /kg reagipsu. Wytworzony granulat jak w przykładzie 3 odbierano, suszono i wydzielono produkt gotowy.

Otrzymany z reagipsu nawóz przy powyższych parametrach i w warunkach procesu ciągłego zawierał 95% właściwej frakcji ziaren o wytrzymałości mechanicznej określonej w pomiarach odporności na ściskanie dla granul o wymiarach 4 mm, osiągających wartości nie mniejsze niż 54 Niutonów i 5,78% cukru w przeliczeniu na suchą masę.

P r z y k ł a d 7

Postępując jak w przykładzie 3 oraz stosując granulator talerzowy o działaniu ciągłym, o parametrach jak w przykładzie 6 i nachylony pod kątem 54°, dostarczano do niego w sposób ciągły z natężeniem masowym wynoszącym 15,8 kg/h reagips o uziarnieniu poniżej 500 μm oraz wilgotności 16% i po 5 minutach w sposób ciągły natryskiwano wodnym roztworem melasy o stężeniu masowym wynoszącym 5%, ogrzanym do temperatury 40°C. Roztwór melasy podawano zestawem dysz pod ciśnieniem 20 kPa, z natężeniem masowym 1,58 kg/h i po 5 minutach nawilżania materiału na talerzu włączono ponownie dostarczanie reagipsu z ustalonym wcześniej natężeniem i realizowano granulację w procesie ciągłym przy zachowaniu stosunku masowego natężenia dostarczania roztworu melasy do masowego natężenia dostarczania do talerza reagipsu, który wynosił 0,10 kg roztworu /kg reagipsu. Wytworzony granulat jak w przykładzie 3 odbierano, suszono i wydzielono produkt gotowy.

Otrzymany z reagipsu nawóz granulowany przy powyższych parametrach i w warunkach procesu ciągłego zawierał 86% właściwej frakcji ziaren o wytrzymałości mechanicznej określonej w pomiarach odporności na ściskanie dla granul o wymiarach 4 mm osiągających wartości nie niniejsze niż 16 Niutonów i 0,45% melasy w przeliczeniu na suchą masę.

P r z y k ł a d 8

Postępując jak w przykładzie 3 oraz stosując granulator talerzowy o działaniu ciągłym, o parametrach jak w przykładzie 6 i nachylony pod kątem 54°, dostarczano do niego w sposób ciągły z natężeniem masowym wynoszącym 15,5 kg/godzinę reagips o uziarnieniu poniżej 500 μm oraz wilgotności 16% i po 5 minutach w sposób ciągły natryskiwano wodnym roztworem melasy o stężeniu masowym wynoszącym 60%, ogrzanym do temperatury 65°C. Roztwór melasy podawano zestawem dysz pod ciśnieniem 60 kPa, z natężeniem masowym 1,705 kg/h i po 5 minutach nawilżania materiału na talerzu włączono ponownie dostarczanie reagipsu z ustalonym wcześniej natężeniem i realizowano granulację w procesie ciągłym przy zachowaniu stosunku masowego natężenia dostarczania roztworu melasy do

PL 236 496 B1 masowego natężenia dostarczania do talerza reagipsu, który wynosił 0,11 kg roztworu /kg reagipsu. Wytworzony granulat jak w przykładzie 3 odbierano, suszono i wydzielono produkt gotowy.

Otrzymany z reagipsu nawóz granulowany przy powyższych parametrach i w warunkach procesu ciągłego zawierał 84% właściwej frakcji ziaren o wytrzymałości mechanicznej określonej w pomiarach odporności na ściskanie dla granul o wymiarach 4 mm osiągających wartości nie niniejsze niż 55 Niutonów i 5,89% melasy w przeliczeniu na suchą masę.

Przykłady realizacji wynalazku w warunkach procesu okresowej granulacji.

P r z y k ł a d 9

W zespole produkcyjnym zawierającym zasobnik dozujący i granulator bębnowy, z zasobnika dozującego do poziomego bębna granulatora o średnicy wewnętrznej d = 0,5 m i długości l = 0,4 m dostarczono podajnikiem odpadowy materiał gipsowy, którym był reagips o uziarnieniu poniżej 500 μm, podsuszony do wilgotności 0,3%, i masie 7 kg, po czym włączono napęd granulatora i przy obrotach bębna dookoła osi z prędkością 0,33 obr./s podczas mieszania na przesypujący się materiał natryskiwano środek wiążący, którym był wodny roztwór lignosulfonianu magnezowego o stężeniu masowym 30%, w ilości 1,12 kg, ogrzany w odrębnym zbiorniku ciśnieniowym do temperatury 20°C. Roztwór wiążący podawano za pomocą dysz o średnicy wylotowej 1,0 mm, pod ciśnieniem 20 kPa z natężeniem masowym 0,17 kg/min. Stosunek masy dodanego roztworu lignosulfonianu magnezowego do masy reagipsu wynosił 0,16 kg roztworu/kg reagipsu. Tak nawilżone złoże poddano granulacji bębnowej przez 8 minut, w czasie których podczas cyrkulacji złoża z zarodkami granul następowała granulacja aglomeracyjna i utworzenie zagęszczonych granul nawozu. Następnie uzyskany granulat wprowadzono do suszarki i suszono w temperaturze 90°C do uzyskania wilgotności 5%, po czym podano w przesiewaczu na zestaw sit, na których wydzielono frakcję właściwą o rozmiarach ziaren 1:10 mm, stanowiącą produkt gotowy.

Otrzymany z reagipsu nawóz granulowany przy powyższych parametrach i realizacji procesu w trybie okresowym zawierał 93% właściwej frakcji ziaren o wytrzymałości mechanicznej w pomiarach odporności na ściskanie dla granul o wymiarach 4 mm osiągających wartości nie mniejsze niż 36 Niutonów i 2,17% lignosulfonianu magnezu w przeliczeniu na suchą masę.

P r z y k ł a d 10

Postępując jak w przykładzie 9 do poziomego bębna granulatora o parametrach jak w przykładzie 9 dostarczono podajnikiem reagips o uziarnieniu poniżej 500 μm, wilgotności 16% i masie 8 kg, następnie podczas mieszania na przesypujący się materiał natryskiwano wodny roztwór cukru o stężeniu masowym 60%, w ilości 0,84 kg, o temperaturze 60°C, za pomocą dysz pod ciśnieniem 55 kPa z natężeniem masowym 0,20 kg/min. Stosunek masy dodanego roztworu cukru do masy reagipsu wynosił 0,105 kg roztworu/kg reagipsu. Tak nawilżone złoże poddano granulacji bębnowej przez 6 minut, do utworzenia granul nawozu, a następnie po wysuszeniu, wydzielono produkt gotowy.

Otrzymany z reagipsu nawóz granulowany przy powyższych parametrach i realizacji procesu w trybie okresowym zawierał 97% właściwej frakcji ziaren o wytrzymałości mechanicznej określonej w pomiarach odporności na ściskanie dla granul o wymiarach 4 mm osiągających wartości nie mniejsze niż 54 Niutonów i 7,5% cukru w przeliczeniu na suchą masę.

P r z y k ł a d 11

Postępując jak w przykładzie 9 i stosując granulator jak w przykładzie 9, do poziomego bębna granulatora dostarczono reagips o uziarnieniu poniżej 500 μm, podsuszony do wilgotności 0,5% i masie 10 kg, następnie podczas mieszania na przesypujący się materiał natryskiwano wodny roztwór lignosulfonianu magnezowego o stężeniu masowym 45%, w ilości 1,8 kg, ogrzany do temperatury 45°C, za pomocą dysz o średnicy wylotowej 1,2 mm pod ciśnieniem 35 kPa z natężeniem masowym 0.30 kg/min. Stosunek masy dodanego roztworu lignosulfonianu magnezowego do masy reagipsu wynosił 0,18 kg roztworu/kg reagipsu. Tak nawilżone złoże poddano granulacji bębnowej przez 6 minut, do utworzenia granul nawozu, a następnie po wysuszeniu, wydzielono produkt gotowy.

Otrzymany z reagipsu nawóz granulowany przy powyższych parametrach i realizacji procesu w trybie okresowym zawierał 94% właściwej frakcji ziaren, o wytrzymałości mechanicznej określonej w pomiarach odporności na ściskanie dla granul o wymiarach 4 mm, osiągających wartości nie mniejsze niż 46 Niutonów i 3,66% lignosulfonianu magnezowego w przeliczeniu na suchą masę.

P r z y k ł a d 12

Postępując jak w przykładzie 9 i stosując granulator jak w przykładzie 9, do poziomego bębna granulatora dostarczono reagips o uziarnieniu poniżej 500 μm, wilgotności 16% i masie 10 kg, następnie

PL 236 496 B1 podczas mieszania na przesypujący się materiał natryskiwano wodny roztwór lignosulfonianu magnezowego o stężeniu masowym 6%, w ilości 0,80 kg, ogrzany do temperatury 20°C, za pomocą dysz o średnicy wylotowej 1,0 mm pod ciśnieniem 20 kPa z natężeniem masowym 0,2 kg/min. Stosunek masy dodanego roztworu lignosulfonianu magnezowego do masy reagipsu wynosił 0,08 kg roztworu /kg reagipsu. Tak nawilżone złoże poddano granulacji bębnowej przez 5 minut, do utworzenia granul nawozu, a następnie po wysuszeniu, wydzielono produkt gotowy.

Otrzymany z reagipsu nawóz granulowany przy powyższych parametrach i realizacji procesu w trybie okresowym zawierał 83% właściwej frakcji ziaren, o wytrzymałości mechanicznej określonej w pomiarach odporności na ściskanie dla granul o wymiarach 4 mm, osiągających wartości nie niniejsze niż 9 Niutonów i 0,26% lignosulfonianu magnezu w przeliczeniu na suchą masę.

P r z y k ł a d 13

Postępując jak w przykładzie 9 i stosując granulator jak w przykładzie 9, do poziomego bębna granulatora dostarczono reagips o uziarnieniu poniżej 500 μπ, wilgotności 16% i masie 9 kg, następnie podczas mieszania na przesypujący się materiał natryskiwano wodny roztwór melasy o stężeniu masowym 20%, w ilości 0,9 kg, ogrzany do temperatury 30°C, za pomocą dysz o średnicy wylotowej 1,2 mm pod ciśnieniem 40 kPa z natężeniem masowym 0,3 kg/min. Stosunek masy dodanego roztworu melasy do masy reagipsu wynosił 0,10 kg roztworu /kg reagipsu.

Tak nawilżone złoże poddano granulacji bębnowej przez 5 minut, do utworzenia granul nawozu, a następnie po wysuszeniu, wydzielono produkt gotowy.

Otrzymany z reagipsu nawóz granulowany przy powyższych parametrach i realizacji procesu w trybie okresowym zawierał 90% właściwej frakcji ziaren, o wytrzymałości mechanicznej określonej w pomiarach odporności na ściskanie dla granul o wymiarach 4 mm osiągających wartości nie mniejsze niż 26 Niutonów i 1,79% melasy w przeliczeniu na suchą masę.

P r z y k ł a d 14

W zespole produkcyjnym zawierającym zasobnik dozujący i granulator talerzowy o średnicy d = 1,0 m, wysokości burty h = 0,15 m oraz kącie pochylenia osi do poziomu a = 45°, z zasobnika dozującego do talerza dostarczono podajnikiem materiał gipsowy stanowiący reagips odpadowy o uziarnieniu poniżej 500 μπ, wilgotności 10% i masie 9 kg, po czym uruchomiono napęd granulatora i podczas mieszania przy ruchu obrotowym z prędkością 8 obr./min na przesypujący się reagips natryskiwano wodny roztwór cukru o stężeniu masowym 5%, w ilości 1,26 kg, ogrzany do temperatury 20°C w odrębnym zbiorniku ciśnieniowym.

Roztwór wiążący podawano za pomocą dysz o średnicy wylotowej 1,0 mm, pod ciśnieniem 20 kPa, z natężeniem masowym 0,25 kg/min. Stosunek masy dodanego roztworu cukru do masy reagipsu wynosił 0,14 kg roztworu /kg reagipsu. Tak nawilżone złoże poddano granulacji talerzowej przez 5 minut, w czasie których podczas cyrkulacji złoża z zarodkami granul następowała granulacja aglomeracyjna i utworzenie zagęszczonych granul nawozu. Następnie uzyskany granulat wprowadzono do suszarki i suszono w temperaturze 90°C do uzyskania wilgotności 0,5%, po czym podano w przesiewaczu na zestaw sit, na którym wydzielono frakcję właściwą o rozmiarach ziaren 1-10 mm, stanowiącą produkt gotowy.

Otrzymany z reagipsu nawóz granulowany przy powyższych parametrach i realizacji procesu w trybie okresowym zawierał 92% właściwej frakcji ziaren o wytrzymałości mechanicznej określonej w pomiarach odporności na ściskanie dla granul o wymiarach 4 mm osiągających wartości nie mniejsze niż 16 Niutonów i 0,78% cukru w przeliczeniu na suchą masę.

P r z y k ł a d 15

Postępując jak w przykładzie 14 i stosując granulator o parametrach jak w przykładzie 14, do talerza granulatora nachylonego pod kątem 50° do poziomu dostarczono podajnikiem reagips o uziarnieniu poniżej 500 μm, podsuszony do wilgotności 0,3% w ilości 10 kg i podczas mieszania na przesypujący się materiał natryskiwano wodny roztwór lignosulfonianu magnezowego o stężeniu masowym 33%, w ilości 1,80 kg o temperaturze 30°C, pomocą dysz o średnicy wylotowej 1,2 mm pod ciśnieniem 30 kPa z natężeniem masowym 0,35 kg/min. Stosunek masy dodanego roztworu lignosulfonianu magnezowego do masy reagipsu wynosił 0,18 kg roztworu/kg reagipsu. Tak nawilżone złoże poddano granulacji talerzowej przez 6 minut, do utworzenia granul nawozu, a następnie po wysuszeniu, wydzielano produkt gotowy.

Otrzymany z reagipsu nawóz granulowany przy powyższych parametrach i realizacji procesu w trybie okresowym zawierał 98% właściwej frakcji ziaren, o wytrzymałości mechanicznej określonej

PL 236 496 B1 w pomiarach odporności na ściskanie dla granul o wymiarach 4 mm osiągających wartości nie mniejsze niż 38 Niutonów i 2,68% lignosulfonianu magnezowego w przeliczeniu na suchą masę.

P r z y k ł a d 16

Postępując jak w przykładzie 14 i stosując granulator jak w przykładzie 14 do talerza granulatora nachylonego pod kątem 52° do poziomu dostarczono podajnikiem reagips o uziarnieniu poniżej 500 gm, podsuszony do wilgotności 0,3% w ilości 9 kg i podczas mieszania na przesypujący się materiał natryskiwano wodny roztwór cukru o stężeniu masowym 15%, w ilości 1,8 kg o temperaturze 30°C za pomocą dysz o średnicy wylotowej 1,0 mm, pod ciśnieniem 30 kPa z natężeniem masowym 0,35 kg minutę. Stosunek masy dodanego roztworu cukru do masy reagipsu wynosił 0,20 kg roztworu/kg reagipsu. Tak nawilżone złoże poddano granulacji talerzowej przez 6 minut, do utworzenia granul nawozu, a następnie po wysuszeniu, wydzielono produkt gotowy.

Otrzymany z reagipsu nawóz granulowany przy powyższych parametrach i realizacji procesu w trybie okresowym zawierał 92% właściwej trakcji ziaren o wytrzymałości mechanicznej określonej w pomiarach odporności na ściskanie dla granul o wymiarach 4 mm, osiągających wartości nie mniejsze niż 48 Niutonów i 3,0% cukru w przeliczeniu na suchą masę.

Claims (6)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób wytwarzania granulowanego nawozu gipsowego z odpadowego materiału gipsowego, polegający na jego granulacji z użyciem środka wiążącego wybranego z grupy obejmującej wodny roztwór rozpuszczalnej w wodzie soli metalu kwasu lignosulfonowego i wodny roztwór melasy lub cukru, w ilości 0,08-0,20 kg roztworu środka wiążącego/kg materiału, następnie odbiorze wytworzonego granulatu, a po wysuszeniu, wydzieleniu produktu gotowego o średnicy granul 1-10 mm i zawróceniu frakcji poza wymiarowych do procesu, znamienny tym, że jako odpadowy materiał gipsowy stosuje się otrzymany z odsiarczania spalin reagips o uziarnieniu poniżej 500 gm i wilgotności do 17,0 %, wprowadzany w sposób ciągły do obracającego się granulatora, a na przesypujący się w bębnie lub talerzu reagips jednocześnie w sposób ciągły natryskuje się środek wiążący, zaś jako środek wiążący stosuje się zamiennie wodny roztwór lignosulfonianu magnezowego o stężeniu 5:60%, o temperaturze 10-65°C, lub wodny roztwór melasy lub cukru o stężeniu 1:60%, o temperaturze 10-65°C, podany do granulatora za pomocą dysz pod ciśnieniem 10:100 kPa i granuluje się w procesie ciągłym.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się 0,10-0,14 kg roztworu środka wiążącego/kg reagipsu.
3. 3. Sposób według zastrz. 1 lub 2, znamienny tym, że stosuje się wodny roztwór lignosulfonianu magnezowego lub wodny roztwór melasy lub wodny roztwór cukru o stężeniu 10-40%.
4. 4. Sposób wytwarzania granulowanego nawozu gipsowego z odpadowego materiału gipsowego, polegający na jego granulacji z użyciem środka wiążącego wybranego z grupy obejmującej wodny roztwór rozpuszczalnej w wodzie soli metalu kwasu lignosulfonowego i wodny roztwór melasy lub cukru, w ilości 0,08-0,20 kg roztworu środka wiążącego/kg materiału, następnie odbiorze wytworzonego granulatu, a po wysuszeniu, wydzieleniu produktu gotowego o średnicy granul 1-10 mm i zawróceniu frakcji poza wymiarowych do procesu, znamienny tym, że jako odpadowy materiał gipsowy stosuje się otrzymany z odsiarczania spalin reagips o uziarnieniu poniżej 500 gm i wilgotności do 17%, wprowadzany w sposób okresowy do granulatora, a po uruchomieniu mieszania na przesypujący się w bębnie lub talerzu reagips w sposób okresowy natryskuje się środek wiążący, zaś jako środek wiążący stosuje się zamiennie wodny roztwór lignosulfonianu magnezowego o stężeniu 5:60%, o temperaturze 10:65°C lub wodny roztwór melasy lub cukru o stężeniu 1:60%, o temperaturze 10:65°C, i granuluje się przez 4:15 minut.
5. 5. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że stosuje się 0,10-0,14 kg roztworu środka wiążącego/kg reagipsu.
6. 6. Sposób według zastrz. 4 lub 5, znamienny tym, że stosuje się wodny roztwór lignosulfonianu magnezowego lub wodny roztwór melasy lub wodny roztwór cukru o stężeniu 10-40%.