Гранулирование — это совокупность физико-химических и физико-механических процессов, обеспечивающих формирование частиц определенных размеров, формы, структуры и физических свойств. В общем случае гранулирование включает в себя следующие технологические стадии: подготовку исходного сырья, дозирование и смешение компонентов; собственно гранулообразование (агломерация, наслаивание, окатывание, кристаллизация, уплотнение и др.); формирование структуры (сушка, термостатирование, полимеризация и др.); сортировка (разделение частиц по размерам) и дробление крупных фракций с последующим выделением товарного продукта.

Вследствие ограниченного объема невозможно рассмотреть особенности всех стадий переработки материалов в одной книге. Поэтому авторы сочли оправданным дать детальный анализ состояния техники и технологии гранулирования, уделив основное внимание стадии гранулообразования, определяющей выбор методов гранулирования и их аппаратурного оформления.

Общая тенденция развития техники гранулирования химических продуктов тесно связана с повышением эффективности производства и качества выпускаемой продукции. Известные способы гранулирования в основном обеспечивают получение готового продукта с заданными качественными показателями (гранулометрический состав, прочность гранул, слеживаемость, рассыпчатость, пылимость и т.п.). В случае ужесточения качественных показателей продукта приходится изыскивать приемы и методы совершенствования известных процессов гранулирования и разрабатывать новые более эффективные способы.

Развитие техники гранулирования обычно тесно связано с общим развитием технологии производства того или иного продукта. Выбор метода гранулирования зависит от конкретного производства. Так, методы гранулирования полимерных материалов оказываются непригодными для гранулирования минеральных удобрений и наоборот. Тем не менее, существуют общие принципы подхода к выбору наиболее целесообразных методов гранулирования в зависимости от агрегатного состояния и физических свойств исходных веществ.

Для гранулирования пластично-вязких порошковидных и пастообразных материалов более пригодны методы формирования и экструдирования, для пластично-невязких порошковидных веществ можно рекомендовать непрерывное или периодическое прессование, для гранулирования пульпенных или суспензионных растворов предпочтение следует отдавать методам распыливания этих растворов на поверхность частиц, составляющих вращающийся, взвешенный или псевдоожиженный слой, с одновременной сушкой продукта до требуемой влажности. Гранулирование безводных расплавов целесообразнее осуществлять разбрызгиванием и охлаждением их в грануляционных башнях (для расплавов с малым содержанием твердой взвеси) или распыливанием на поверхность частиц динамического слоя с одновременным охлаждением гранул.

Рассмотрим варианты выбора методов гранулирования для производства минеральных удобрений.

Основным методом гранулирования односторонних азотных удобрений является приллирование: разбрызгивание расплава и охлаждение его в полых грануляционных башнях. Этим методом получают практически все гранулированные азотные удобрения (нитрат аммония и карбамид), исключение составляет лишь производство сульфата аммония, для гранулирования которого применяют прессование и распыливание в псевдоожиженном слое.

Единственным методом гранулирования хлористого калия является пока прессование; в стадии разработки находятся новые способы гранулирования, основанные, например, на использовании окатывания.

Основными методами гранулирования фосфорсодержащих удобрений (односторонних, сложно-смешанных и комплексных) являются:

-окатывание, в том числе распыливание пульпы на поверхность частиц, сочетаемое с последующим окатыванием (этим методом гранулируют большую часть фосфор содержащих удобрений);

-разбрызгивание расплавов и охлаждение их в грануляционных башнях;

-прессование сухих порошков и тукосмесей;

-распыливание в псевдоожиженном слое.

Выбор метода гранулирования фосфорсодержащих удобрений определяется, с одной стороны, ассортиментом выпускаемых удобрений, с другой — единичной мощностью технологической линии гранулирования. Перспективность основного метода гранулирования фосфорсодержащих удобрений — окатывание — обусловлена применением агрегатов большой единичной мощности (40, 60 и 80 т/ч) для производства удобрений. Важнейшим направлением развития техники гранулирования фосфорсодержащих удобрений является создание безвыбросных производств, требующих использования концентрированных фосфорной и других кислот для получения расплава сложных удобрений. Гранулирование удобрений, достигаемое охлаждением расплавов, позволяет исключить стадию сушки и связанные с ней выбросы фтористых газов и аммиака, а также громоздкую систему абсорбции.

Техника гранулирования расплавов сложных удобрений развивается в двух направлениях: разбрызгивание и охлаждение расплавов в полых башнях; охлаждение расплава на поверхности твердой фазы в аппаратах барабанного типа или в аппаратах с псевдоожиженным слоем.

Наиболее перспективным, на наш взгляд, является метод гранулирования распиливанием расплава на поверхность твердых частиц в аппарате барабанного типа с одновременным охлаждением гранул в противотоке холодного воздуха. Этот метод наряду с высокой эффективностью и надежностью имеет еще одно немаловажное преимущество — обеспечивает получение гранул с наиболее плотной структурой и, следовательно, более высокой прочности. Правильный выбор и расчет

аппаратуры играет определяющую роль в повышении эффективности технологической линии гранулирования.

В последние годы рядом научно-исследовательских институтов и проектных организации, а также некоторых вузов разработаны и внедрены в промышленность принципиально новые аппараты для гранулирования химических продуктов; уделяется большое внимание повышению интенсивности и надежности работы грануляторов.

Следует отметить, что рассмотренные в этой книге основы расчетов процессов гранулирования и соответствующей аппаратуры не позволяют, естественно, полностью решить проблему повышения эффективности техники и технологии получения гранулированных продуктов, а лишь отражают основные тенденции развития современной техники гранулирования.