Добавлен: 07.11.2023
Просмотров: 233
Скачиваний: 3
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
СОДЕРЖАНИЕ
2. Теоретический анализ исследуемого процесса
.1 Характеристика исходных материалов
3.2 Выбор метода эксперимента и анализа. Описание техники эксперимента
3.3 Выбор параметров исследования
4. Результаты эксперимента, их обсуждение и теоретическая обработка
.1 Расчет материального баланса
.2 Синтез технологической схемы с экономической оценкой предлагаемой технологии
.2 Контрольно-измерительные приборы и аппараты
Библиографическое описание используемых литературных источников
· Прессование сухих порошков - получение брикетов, плиток с последующим их дроблением на гранулы требуемого размера.
Гранулирование сухих порошков методом прессования, т. е. уплотнения под действием внешних сил, основано на формировании плотной структуры вещества, что обусловлено возникновением прочных когезионных связей между частицами при их сжатии.
Чем более пластичен материал, тем ниже требуемое давление прессования. При больших давлениях и значительном повышении температуры возможно появление жидких фаз. Увеличение прочности достигается и введением связывающих добавок. К ним относятся пленкообразующие (вода, растворы веществ, реагирующие с прессуемым материалом) и вяжущие (смолы, глина). Роль их тождественна той, которую они выполняют при гранулировании порошков структурированием. Например, при гранулировании прессованием кристаллического хлорида калия (плохо поддающегося гранулированию структурированием при окатывании) его предварительно нагревают до 120-140°С и увлажняют насыщенным раствором КС1 до влажности 0,5%. Кроме того, могут добавляться вещества, уменьшающие трение между частицами и между прессуемой массой и валками.
Этот метод более прост и экономичен. Он позволяет путем изменения давления прессования регулировать прочность получаемых гранул и изменять скорость их растворения в почве. /7/
Физико-механические свойства удобрений
Для организации правильного хранения, транспортировки, смешивания и внесения минеральных удобрений необходимо знать их основные физико-химические и структурно-механические свойства, определяющие качество поставляемых сельскому хозяйству удобрений и приготавливаемых тукосмесей
Ниже представлена краткая характеристика важнейших взаимосвязанных показателей этих свойств удобрений.
Ø Влажность поставляемых сельскому хозяйству промышленных удобрений (ее максимально допустимый уровень) должна составлять для азотных удобрений 0,15-0,3%, суперфосфатов - 3-4%, калийных удобрений - 1-2%. От влажности зависят все основные физико-механические свойства удобрений.
Ø Гигроскопичность характеризует способность удобрений поглощать влагу из воздуха. При повышенной гигроскопичности удобрения отсыревают, сильно смешиваются, ухудшается их сыпучесть и рассеваемость, гранулы теряют свою прочность. Гигроскопичность удобрений оценивается по 10-балльной шкале. Кальциевая селитра имеет балл гигроскопичности около 9, гранулированная аммиачная селитра и мочевина - 5, гранулированный простой и аммонизированный суперфосфат - соответственно 4-5 и 1-3, а хлористый калий - 3-4. Гигроскопичность удобрений определяет способ их упаковки, условия транспортировки и хранения. Бестарное хранение и транспортировка допустимы только для удобрений с баллом гигроскопичности меньше 3.
Ø Предельная влагоемкость характеризуется максимальной влажностью удобрения, при которой сохраняется его способность к хорошему рассеву туковыми сеялками При смешивании влажных удобрений получают смеси с плохой сыпучестыо.
Ø Плотность - масса единицы объема удобрения или тукосмеси. Она учитывается при определении необходимой емкости складов, тары, грузовместимости транспортных средств и т. д. Зная насыпную плотность минеральных удобрений, можно, наоборот, от их объема перейти к массе.
Ø Угол естественного откоса - угол между горизонтальной плоскостью, на которой насыпью размещается удобрение, и плоскостью откоса кучи (касательной линией по боковой ее поверхности). Его величину необходимо учитывать при закладке удобрений на храпение насыпью, при проектировании бункеров, транспортных средств и т. п.
Ø Гранулометрический состав - процентное содержание отдельных фракций удобрения, полученных путем рассева на ситах различного диаметра. От него зависят склонность удобрения к уплотнению, сводообразованию при хранении, слеживаемость и рассеваемость.
Ø Слеживаемость - склонность удобрений переходить в связанное и уплотненное состояние. Она зависит от влажности удобрений, размера и формы частиц, их прочности, давления в слое, условий и продолжительности хранения. Слеживаемость определяется по прочности цилиндрического образца удобрения, хранившегося при строго определенных условиях, и оценивается по 7-балльной шкале. К сильно слеживающимся удобрениям относятся аммиачная селитра (степень слеживаемости II-IV), порошковидный суперфосфат (VI-VII степень) и мелкокристаллический хлористый калий (VI степень).
Слеживаемость удобрений можно уменьшить за счет производства удобрений в гранулированном виде с минимальным содержанием влаги, повышенной прочности гранул, защиты от поглощения влаги из воздуха при хранении и транспортировке.
Ø Рассеваемость - способность к равномерному рассеву удобрений -зависит прежде всего от их сыпучести (подвижности) и гранулометрического состава. Оценивается по 10-балльной шкале. Чем выше рассеваемость, тем выше балл. При хорошей рассеваемости удобрений и их смесей можно с успехом использовать простые по конструкции и высокопроизводительные центробежные разбрасыватели.
Ø Прочность гранул определяет сохранность гранулометрического состава при транспортировке, хранении и внесении удобрений. Механическая прочность гранул на раздавливание (выраженная в кгс на 1 см2) и истирание (в %) определяется на специальных приборах.
Соответствие требованиям стандарта удобрений, поставляемых сельскому хозяйству, контролируется с помощью стандартных методов непосредственно на химических заводах и в специализированных подразделениях агрохимслужбы. /9/
Структурно-механические свойства гранулированного материала
Характеристикой типа структуры дисперсных систем являются физико-механические свойства соответствующих тел, то есть для зернистых материалов - статическая и динамическая прочность гранул, их истираемость.
Статическая прочность РС - характеризуется величиной разрушаемого напряжения единичного зерна под действием одноосного сжатия между параллельными плоскостями при медленном наращивании внешнего усилия.
Величина РС характеризует усилие сжатия материала при хранении под действием массы верхних слоев.
Динамическая прочность гранул Рд характеризует их хрупкость. Ее оценивают долей разрушенных гранул при ударе о твердую поверхность с определенной силой.
Статическая и динамическая прочности гранул характеризуют объемные свойства и их внутреннюю структуру.
Истираемость Ри оценивают долей дисперсной фракции, образующейся при интенсивном взаимном трении зерен в выбранных стандартных условиях. Величина Ри является характеристикой физико-механических свойств приповерхностных слоев.
Для количественной характеристики статической прочности гранул зернистых материалов предложены различные устройства с использованием манометрических, рычажно-весовых, пружинных и торсионных силоизмерителей. Наиболее распространенным прибором для определения величины Рс гранулированных удобрений является устройство, в котором для измерения разрушающего действия используют пружинные весы.
Методы определения прочности гранул должны охарактеризовать способность гранул сохранять свою форму и размеры в процессе транспортирования и хранения. Прочность гранул является важной характеристикой соблюдения требований технологического режима производственного процесса.
Статическая прочность гранул является самой выразительной характеристикой физико-механических свойств удобрений. Она позволяет количественно определить, какая доля гранул разрушается при перевозке и хранении продукта. Она может изменяться в широких пределах: от 0,5 до 8 МПа и более, и зависит от влажности, чувствительности к изменениям в физико-механической структуре гранул удобрения.
Низкая истираемость обусловлена тем, что все слабосвязанные участки поверхности отделяются в течение технологического процесса (сушки, грохота, рассева). С увеличением влажности поверхностного слоя его прочность уменьшается, увеличивается прилипаемость порошка за счет возникновения капиллярных сил сцепления, поэтому Ри от влажности практически не зависит.
Динамическая прочность гранул с увеличением влажности меняется в малой степени вследствие увеличения пластической деформируемости гранул, что приводит к расплющиванию зерна при ударе, а не к дроблению в порошок. В последнее время в связи с внедрением бестарных способов хранения и транспортировки хлорида калия возросли требования к его физико-механическим свойствам. /7/
Как показала практика, в настоящее время до 30-40 % от объема поставок гранулированных калийных удобрений поступает потребителю с нарушенным гранулометрическим составом и слежавшимися.
Анализ сведений о физико-механических свойствах гранулированных материалов показывает, что наиболее важными физическими свойствами, характеризующими качество минеральных удобрений, являются статическая прочность гранул, гранулометрический состав, слеживаемость гранул.
Высокая прочность гранул и низкая слеживаемость обеспечивают сохранность гранулометрического состава и сыпучесть продукта.
Выполнение таких требований дает следующие преимущества:
· обеспечение бестарной перевозки, что снижает затраты на погрузо-разгрузочные работы;
· уменьшение потерь продукта при транспортировке.
Для решения этой проблемы во флотационный хлорид калия вводят добавки, которые повышают прочность гранул и уменьшают гигроскопичность продукта.
Свойства и структура осадка
Карбонат магния может быть представлен в виде безводного вещества или кристаллогидрата. Безводный карбонат магния (MgCO3
) образует бесцветные ромбоэдрические кристаллы. Широко распространен в природе в виде минерала магнезита, содержащий (в пересчете на окислы) 47,82% MgO и 52,18% СО2. Плотность при 25 0С составляет 3,1 г/мл. Разложение на оксид магния и оксид углерода (II) становится заметным при температуре около 500°С. В воде карбонат магния труднорастворим, (ПР= 4,0*10-5 при t=250C). При нагревании до температуры 1000С реактив теряет воду.
Кристаллогидрат (MgCO3*3H2O) - блестящие игольчатые кристаллы моноклинной системы, обычно спекшиеся в шарики или комочки и медленно выветривающиеся на воздухе. /10/
Гидроксид магния, образует белые кристаллы гексагональной формы. Кристаллы гидроксида магния, выделяющиеся в ходе химического осаждения, настолько малы, что их нельзя рассматривать в обычный микроскоп. Наличие кристаллической решетки Mg(OH)2 доказывает только с помощью рентгеноструктурного анализа, поэтому осадки такого типа получили название ренгенокристаллических. /11/
Гидроокись магния выделяется в твердую фазу в виде так называемых первичных частиц размером 0,03-0,04 мкм, беспорядочно сцепленных между собой в сетчатую структуру. Эта типичная структура коагулированного типа с малой прозрачностью хлопьев. Непрозрачность хлопьев объясняется тем, что между частицами возникают силы отталкивания, которые мешают частицам сблизиться. Тонкий слой жидкости разделяет две твердые поверхности и оказывает дополнительное расклинивающее действие. Сформированные осадки под механическим воздействием разрушаются на более мелкие частицы, в результате ухудшаются свойства осадков, особенно их фильтруемость.
При коагуляции первичных частиц образуются вторичные частицы размером до 50 мкм. Дальнейшая коагуляция вторичных частиц приводит к образованию отдельных хлопьев, которые представляют собой округлые, губчатые агломераты различной формы. На протяжении всего периода осаждения микроструктура суспензии фактически не изменяется, т.е. размеры частиц не увеличиваются, и не меняется форма вторичных частиц. Отсюда следует, сто процесс коагуляции гидроксида магния резко замедляется на стадии образования вторичных частиц, очень слабо связанных между собой в хлопья. Прочность вторичных частиц настолько велика, что они не разрушаются даже при значительных механических воздействиях.