способ получения гранулированного мела

Формула изобретения

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГРАНУЛИРОВАННОГО МЕЛА, включающий мокрое размучивание исходного мелового сырья, введение добавки на основе соли кислородсодержащей фосфорной кислоты, удаление частиц примесей и грануляцию мела в башенной распылительной сушилке, отличающийся тем, что, с целью повышения прочности гранул, сыпучести и уменьшения склонности к слеживанию при хранении и транспортировке, при мокром размучивании вводят добавку полифосфата натрия или калия или любого из указанных полифосфатов с кальцинированной содой в количестве 0,02 0,09% от массы мела, после удаления примесей шлама выдерживают в течение не менее одних суток и повторно вводят добавку до содержания 0,61 10,0 мас.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при использовании в качестве исходного мелового сырья чистых меловых пород при повторном введении добавок одновременно вводят 1 3 мас. глинистого компонента.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технике получения материалов из мела и касается улучшения качества гранул, формирующихся во время сушки.

Известен способ [1] получения тонкодисперсного мела, с использованием триполифосфата натрия ТПФН (Na₅P₃O₁₀) или его смеси с углекислым натрием KC(Na₂CO₃), при этом используются только диспергирующие свойства этой добавки, а образующиеся водорастворимые соли на ее основе удаляются отмывкой, что не позволяют использовать их для упрочнения гранул, формирующихся во время сушки в башенной распылительной сушилке (БРС). Кроме того, такой способ применим для ограниченного перечня материалов из мела, а именно таких, к которым предъявляются повышенные требования к их химической чистоте.

Известен способ [2] в котором для повышения прочности гранул из карбонатных отходов производства нитроаммофоса вводят отработанный раствор этого производства, содержащий растворимые соли фосфорной кислоты из расчета 1,6. 5,5 мас. Р₂О₅ к массе сухих веществ пульпы. Такой способ имеет ограниченную область применения и неприменим при получении из природного мела гранулированного мела, получаемого сушкой мелового шлама влажностью 30.38% в башенной распылительной сушилке БРС, т.к. добавка такого количества растворимых солей фосфорной кислоты приведет к коагуляции мелового шлама и потере его подвижности из-за чего невозможен будет процесс грануляции в БРС.

Целью изобретения является повышение прочности гранул, сыпучести и уменьшения склонности к слеживанию при хранении и транспортировке.

Указанная цель достигается тем, что в способе получения мела, включающем мокрое размучивание исходного мелового сырья, введение добавки на основе соединения фосфата, удаление частиц примесей и грануляцию мела в башенной распылительной сушилке, при мокром размучивании вводят добавку триполифосфата натрия или калия или полифосфата натрия или его смеси с кальцинированной содой в количестве 0,02.0,09% от массы мела, после удаления частиц примесей шлам выдерживают в течение не менее 1 сут, а затем содержание добавки доводят до 0,61.10,0% Кроме того, в чистые меловые породы во время вторичного введения добавки вводят 1.3% глинистого компонента.

Вводимая добавка способна выполнять одновременно роль разжижителя, сильного диспергатора мела и одновременно образовывать с природными цементирующими примесями мела на основе оксидов 2-х и 3-х валентных металлов Ca, Mg, Fe, Al водорастворимые молекулярно-дисперсные соединения, которые во время процесса сушки распыленного шлама вызывают вторичную цементацию первичных частиц мела в гранулах, обеспечивая их повышенную прочность (выше природной прочности), плотность и образование гладкой поверхности зерен со слабыми адгезионными силами сцепления.

Авторам неизвестны решения, в которых при заявляемых отличиях достигался бы указанный эффект. Поэтому отличительные признаки заявляемого способа следует считать существенными.

Способ осуществляется следующим образом.

Изготавливают меловой шлам влажностью 26.38% с добавлением 0,02.0,09 мас. от массы сухого мела в момент мокрого размучивания одной из ниже перечисленных добавок: триполифосфата натрия Na₅P₃O₁₀ по ГОСТ 13493-86 (ТПФН), полифосфата натрия (NaPO₃)n H₂O по ГОСТ 20291-90 (ПФН), триполифосфата калия К₅Р₃О₁₀ по ТУ 113-08-631-88 (ТПФК) или их смеси с кальцинированной содой (КС) по ГОСТ 3100-85, ГОСТ 10689-75, в которых содержание ТПФН, ПФН, или ТПФК будет составлять не менее 10% а в весовых частях, например:

Состав N 1 ТПФН + КС 1 + 1;

Состав N 2 ТПФН + КС 1 + 9;

Состав N 3 ПФН + КС 1 + 1;

Состав N 4 ПФН + КС 1 + 9;

Состав N 5 ТПФК + КС 1 + 1;

Состав N 6 ТПФК + КС 1 + 9.

При этом будет образовываться текучий меловой шлам с растекаемостью 70. 120 мм и вязкостью предельно разрушенной структуры меловой суспензии 0,1.2,5 Па с. Расход добавки в момент мокрого размучивания зависит от количества цементирующих примесей в природном меле.

При введении добавок до 0,6% прочность гранул мела увеличивается незначительно, но она заметно увеличивается при добавлении 1% и выше указанных добавок из расчета, чтобы общее содержание Р₂О₅ в меле не превышало 5,06% Нижний предел вводимых добавок обусловлен образованием недостаточного количества новообразований с участием 2-х и 3-х валентных примесных оксидов. Верхний предел вводимого количества добавок обусловлен экономическими соображениями и способностью мелового шлама сохранять при этом необходимую вязкость и растекаемость, которая ограничивается величиной растекаемости в 46.55 мм.

После обогащения путем отсева грубодисперсных примесей и выдержки мелового шлама в течение 1.3 суток растекаемость его увеличивается соответственно с 70.120 на 10.25% и составит от 77.87 до 122.137 мм, а вязкость понизится до 0,01.0,09 Па с.

Срок выдержки шлама не менее 1 суток обусловлен необходимостью завершения ионообменных реакций между добавками и примесями мела, а 2-3 суток необходимостью создания нормативного запаса не менее чем на 3-ое суток мелового шлама для бесперебойного снабжения работы БРС.

В такой шлам с увеличенной подвижностью вводят остальное количество одной из перечисленных добавок, на основе которых в меловом шламе будет протекать процесс диспергации мела за счет разрушения мест цементации и образование на основе 2-х и 3-х валентных примесных оксидов водорастворимых соединений в молекулярно-дисперсном состоянии, которые во время сушки распыленных капель мелового шлама будут обеспечивать вторичную цементацию высыхающих гранул. Причем, прочность и плотность гранул при этом будет в несколько раз выше той, которая формируется в гранулах только за счет максимального диспергирования и упорядоченной упаковки их в зернах. При этом, чем больше в природном меле будет присутствовать тонкодисперсных цементирующих примесей, тем выше удельный расход такой добавки и выше конечная прочность гранул. В чистые меловые породы, содержащие 1.3% тонкодисперсных примесей, во время вторичного добавления диспергатора разжижителя можно добавить до 1.3% глинистого компонента или другого, содержащего тонкодисперсные и другие минералы на основе 2-х и 3-х валентных металлов.

Образующиеся новообразования уменьшают размер пор, общую пористость и увеличивают общую поверхность контактов между частицами. Так, поверхность порового пространства по данным низкотемпературной адсорбции азотом сокращается при этом в 2,35.4,0 раза с 7,3.6,1 до 1,5.1,83 м²/г.

П р и м е р 1. Меловая порода Волковыского месторождения, химический состав которой представлен в табл. 1, с природной влажностью 27.23% во время мокрого размучивания обрабатывается 1.10%-ым раствором добавки ТПФН из расчета расхода сухой добавки 0,05 мас. от массы сухого мела. При этом получают меловой шлам влажностью 35% и растекаемостью 75 мм, вязкостью 0,03 Па с. После первичной очистки от грубых включений меловой шлам направляется в накопительный бассейн, в котором через сутки его растекаемость увеличивается до 84 мм, а вязкость снижается до 0,2 Па с. В указанный шлам вводится упрочняющая добавка ТПФН в количестве 2,5% от массы сухого мела в шламе. После перемешивания механического, пневматического или комбинированного меловой шлам приобретает текучесть 72 мм (вязкость 2,0 Па с), при которой можно осуществлять вторичную контрольную очистку от грубых примесей частиц до 5 мм. Очищенный от грубых примесей, готовый шлам скапливается в расходном бассейне, из которого он направляется в БРС для распыления.

Шлам с вторично введенной добавкой до 2% можно хранить в течение суток и более, его растекаемость не уменьшится, наоборот, увеличится до 75 мм.

Готовый гранулированный мел будет иметь следующие физико-технические свойства: прочность на сжатие 0,65 МПа, на истирание 9,0% потерь; сыпучесть 30 с и коэффициент уплотнения 1,16.

Так как волковыский мел относится к чистым разновидностям мела, то для повышения упрочняющего эффекта можно ввести дополнительно 3% тонкомолотой погоранской глины, содержащей оксидов SiO₂ до 50,2; Al₂O₃ 15,11; Fe₂O₃ 6,06; MgO + CaO 12,73 и SO₃ 0,24 мас. При этом растекаемость мелового шлама сохранится или будет несколько выше указанной величины на уровне 77 м. В качестве упрочняющей добавки можно использовать и другие составы. Глину можно вводить также и во время первичного мокрого измельчения и обработки мела разжижающим составом.

При введении дополнительного количества глины в волковыский мел гранулированный продукт будет иметь более высокие показатели прочностных характеристик и сыпучести: прочность на сжатие 1,15 МПа; на истирание до 3,6% потерь; сыпучесть 29 с; коэффициент уплотнения 1,08.

П р и м е р 2. В случае, когда требуется гранулированный мел высокой степени чистоты, отпадает необходимость введения глинистого компонента. Меловой шлам готовят влажностью 38% с расходом разжижителя состава N 2 в количестве 0,04% и растекаемостью 74 мм. В накопительном бассейне очищенный шлам от грубых фракций обрабатывается упрочняющим составом N 4 в количестве до 2% общего его содержания в шламе. Растекаемость мелового шлама после введения упрочняющего состава добавки приобретается в 80 мм, после хранения в течение суток до 85 мм, с которой его подвергают вторичной очистке и направляют на распыление и сушку в БРС.

Готовый гранулированный мел получается со следующими физико-техническими показателями: прочность на сжатие 0,45 МПа; на истирание 4,6% сыпучесть 30 с и коэффициент уплотнения 1,15.

П р и м е р 3. Если используется упрочняющий состав N 5 или N 6, состоящий из ТПФК и КС, взятых в соотношении от 1 + 1 до 1 + 9, технологический процесс получения гранулированного мела происходит в такой же последовательности. Меловая порода подвергается мокрому размучиванию в присутствии 1.10% -го раствора добавки состава N 5 из расчета 0,05 мас. от массы сухого мела. Получаемый при этом меловой шлам влажностью 36% с растекаемостью 73 мм и вязкостью 0,03 Па с после первичной очистки от грубых включений направляется в накопительный бассейн, где он обрабатывается упрочняющим составом N 5 в количестве до 2,4% После выдержки в течение суток меловой шлам с растекаемостью 85.86 мм подвергается вторичной очистке от грубых включений, а затем гранулированию распылением в БРС.

Готовый гранулированный мел получается с близкими физико-техническими показателями: прочность на сжатие 0,48 МПа; на истирание 4,9.5,0% сыпучесть 28.30 с с коэффициентом уплотнения 1,16.1,14.

Комбинации названных составов разжижителя и упрочняющей добавки допустимы любые с учетом влажности, требуемой растекаемости шлама и прочности гранул мела.

Характеристика химического состава меловых пород и результаты сопоставления известных способов и предлагаемого способа повышения прочности гранулированного мела представлены в табл. 1.2.

Применение указанного способа производства гранулированного мела не требует дополнительных больших затрат на переустройство существующего технологического процесса производства, позволяет готовить меловые шламы с пониженной влажностью и осуществлять топливосбережение, перейти на транспортировку к потребителю в более дешевой таре бумажных мешках, вагонах-контейнерах взамен дорогостоящей и остродефицитной резиновой таре, повысить производительность сушилки, снизить пылевыделение в цехе и улучшить потребительские свойства готового продукта.