Введение к работе
з
Актуальность проблемы. Россия является одним из немногих в мире производителей калийных удобрений, производство которых основано на базе Верхнекамского месторождения калийных солей.
Исторически сложилось так, что доля гранулированного хлористого калия в общем объеме выпускаемых в бывшем СССР калийных удобрений была невелика, а его технология несовершенна. Явно недостаточен был и объем научных исследований по гранулированию хлористого калия.
Настоящая диссертация посвящена физико-химическому исследованию промышленного процесса гранулирования хлористого калия методом прессования в валковых прессах. Этот процесс широко используется в мировой практике и, в частности, в АО "Сильвинит" (г. Соликамск), где производительность оборудования составляет около 50% проектного уровня и технология требует существенной доработки.
В работах, выполненных в НИУИФ в 70-х годах была рассмотрена теория прессования солевых смесей и разработаны способы его применения для сложных фосфорсодержащих удобрений. Однако для совершенствования процесса прессования хлористого калия с его особенностями кристаллической структуры, химического состава и физико-механических свойств известных данных было недостаточно, публикации по этому вопросу были разрознены, недостаточно увязаны с общей теорией гранулирования удобрений и носили эмпирический характер; это затрудняло разработку практических рекомендаций. С учетом сказанного тема диссертации является весьма актуальной.
Решение важной практической задачи - интенсификации процесса гранулирования хлористого калия и устранения его слеживаемости возможно лишь на основе фундаментальных исследований прессования сильвина, в частности, изучения механизма гранулообразования и свойств как готового продукта, так и исходных материалов.
Целью настоящей диссертации является разработка физико-химических основ гранулирования флотационного хлористого калия из Верхнекамского сильвинита методом прессования и рекомендаций по совершенствованию технологического процесса.
Достижение этой цели связано с поиском оптимальных значений параметров гранулирования, с исследованием влияния на них естественных и технологических примесей и с изучением механизма агломерации кристаллов КС 1. В свою очередь, решение этих задач обусловлено разработкой ряда методических проблем, главные из которых - усовершенствование методик гранулируемости и гигроскопичности хлорида калия. Разработка новой методики определения гранулируемости удобрений вызвана необходимостью выбора достаточно полной, физико-химически обоснованной, цифровой характеристики процесса, необходимой для получения зависимостей в графическом и аналитическом виде. Особое внимание, уделенное нами гигроскопичности, вызвано тем, что, во-первых, увлажнение продукта при хранении и транспортировке (в частности, морским транспортом) приводит к ослаблению фазовых контактов между кристалликами и разрушению гранул под действием упругих сил, а во-вторых, как было нами установлено, важнейшим фактором, определяющим процесс гранулирования, является степень дефектности кристаллической решетки, величина которой может быть оценена гигроскопичностью образцов.
Научная новизна работы. В процессе исследования получены следующие результаты, обладающие научной новизной:
разработана методика количественного измерения гигроскопичности солей и удобрений;
разработана методика количественного измерения гранулируемости солевых систем;
выявлены зависимости гранулируемости и гигроскопичности хлористого калия от температуры и времени предварительной обработки шихты, ее гранулометрического состава, влажности и температуры при гранулировании;
- выявлены зависимости гранулируемости, гигроскопичности и
слеживаемости КС1 от присутствия в шихте примесей хлоридов магния, кальция,
натрия; нерастворимого остатка; ПАВ и парафинистого мазута;
получены новые представления о механизме гранулирования хлористого калия прессованием;
разработаны новые параметры технологического процесса прессования КС1 по влажности, температуре и гранулометрическому составу шихты, а также по содержанию примесей;
разработана усовершенствованная технологическая схема с включением аппаратов: подпрессовщика, смесителей и системы дозирования мелкой фракции и воды.
Практическая полезность. Исследования, результаты которых представлены в настоящей диссертации, проводились по заказу АО "Сильвинит" (г. Соликамск). В соответствии с этими результатами, в 1994 году нами были переданы АО "Сильвинит" рекомендации по усовершенствованию технологического процесса, позволяющие повысить производительность узла гранулирования.
Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались на научно-методической конференции МГОУ, техническом совете АО "Сильвинит", секции Ученого совета НИУИФ.
Публикации. По результатам исследования опубликовано 8 печатных работ.
Объём работы. Диссертация состоит из введения, трёх частей, 15 разделов, рекомендаций АО "Сильвинит", общих выводов, библиографического списка, включающего 63 ссылки на опубликованные статьи. Работа изложена на 135 страницах машинописного текста, содержит 16 таблиц и 36 рисунков.
