Файл: Миниович, М. А. Производство аммиачной селитры.pdf

борной кислоты с диаммонийфосфатом и сульфатом аммония. Эти добавки препятствуют модификационным превращениям аммиач­ ной селитры либо сдвигают их в сторону более высоких или низких температур. Например, добавка нитратов кальция и магния при охлаждении селитры в кипящем слое и содержании в ней менее 0,3% влаги вызывает смещение температуры модификационного перехо­ да II—>-IV с 45 до 48 °С. Добавка нитрата калия приводит к по­ нижению температуры превращения IV—»-Ш с 32 до 22 °С и по­ вышению температуры перехода III—>П с 82 до 106 °С.

Кроме того, для стабилизации частиц аммиачной селитры пред­ ложено применять добавки, образующие искусственные центры кристаллизации, которые должны способствовать получению гра­ нул высокой прочности. К таким добавкам относятся: разные гли­ ны, кремнезем и некоторые другие вещества, в частности патенто­ ванные.

В зарубежной практике чаще других используется добавка нит­ рата магния, которую вводят в плав в количестве до 2% веса ам­ миачной селитры.

Если вместо нитрата магния применяется окись матния, то при нагревании ее с аммиачной селитрой сравнительно быстро обра­ зуется Mg(NC>3)2. При содержании в плаве до 1% окиси магния температура фазового перехода аммиачной селитры сдвигается с 32 до 55 °С.

По одним данным, гранулы аммиачной селитры с добавкой нитрата магния способны, не разрушаясь, претерпевать сотни раз

Многими исследователями экспериментально доказано, что до­ бавка нитрата магния значительно повышает устойчивость частиц аммиачной селитры против разрушений в точках ее модификацион­ ных переходов. Однако нельзя не учитывать, что одновременно эта добавка резко увеличивает гигроскопичность аммиачной селитры. Так, например, гранулы аммиачной селитры, содержащие 1,9% нитрата магния, по сравнению с гранулами, в которых отсутствует эта добавка, поглощают влагу в 19 раз больше в течение первого часа, в 6 раз — за последующие 3 часа и в два раза больше — за период от 24 до 72 часов. Из этого следует, что при продолжи­ тельном хранении продукта (по одним данным, 6 месяцев, по дру­ гим — год) гранулы с добавкой нитрата магния разрушаются.

Добавка к аммиачной селитре 1% нитрата кальция стабили­ зирует ее IV форму, смещая температуру перехода IV—>-Ш до

165

50 °С. На 'превращение же III—>-П нитрат кальция почти не оказы­ вает влияния.

Как и нитрат магния, добавка нитрата кальция резко увеличи­

2—3% нитрата калия.

По сравнению с другими нитратами нитрат калия меньше про­ тиводействует разрушению гранул, которое вызывается модификационными превращениями.

Весьма противоречивые сведения имеются в литературе относи­ тельно использования для стабилизации частиц селитры так назы­ ваемого «Нукло-процесса», применяемого на практике некоторыми американскими фирмами. Сущность этого способа — образование в плаве аммиачной селитры в момент его гранулирования центров кристаллизации с заданными свойствами. Для этой цели приме­ няется от 0,1 до 4% добавок, оптимальные размеры и форма час­ тиц которых заранее найдены опытным путем.

Имеются сведения, что гранулы аммиачной селитры, получен­ ные при использовании «Нукло-процесса», обладают большой прочностью и весьма устойчивы против многократных модификационных превращений; по другим данным, такая аммиачная селит­ ра уже после 50 модификационных переходов содержит 16% раз­ рушенных гранул.

К веществам, которые обладают способностью образовывать центры кристаллизации, относят бентониты. Основой бентонитов является минерал монтмориллонит, состав которого часто выража­ ют формулой Si8Al4 02o(OH)4-nH2 0. Этот минерал в разных коли­ чествах содержит также натрий, калий, магний, кальций, железо, цинк и другие катионы. Примерный состав одного из образцов бен­ тонита (%) : Si0 2 —53,5; СаО — 1,5; К 2 0 — 0,4; Na 2 0 — 1,1; А12 03 —20,1; MgO —2,8; Н 2 0 — 10,4; Fe2 03 — 3,2 и S0 3 — 6,1 .

В настоящее время Центральная лаборатория одного из наших комбинатов проводит исследовательские и опытные работы по использованию бентонитов для стабилизации гранул аммиачной селитры. По предварительным результатам, добавка бентонитов в плав, содержащий 0,3—0,4% влаги, позволяет повысить проч­ ность гранул на 13—33%, препятствует модификационному пере­ ходу III=s=tIV, что приводит к снижению слеживаемости готового продукта.

В качестве добавки, стабилизирующей аммиачную селитру, как упоминалось, предложена также смесь, состоящая из борной кис­ лоты, диаммонийфосфата и сернокислого аммония, компоненты ко­ торой составляют соответственно 0,2, 0,2 и 0,01% от веса готового продукта. Эта добавка применяется в промышленных масштабах как для стабилизации частиц гранулированной аммиачной селит­ ры, так и содержащих ее смешанных удобрений. Добавку вводят

166

в плав перед его гранулированием в количестве не более 0,5% от веса аммиачной селитры.

Отмечается, что применение водного раствора такой добавки позволяет получать гранулы селитры, способные выдерживать при хранении в течение двух лет более 300 модификационных перехода при 32 °С.

В табл. 26 приводятся сводные данные зарубежных исследова­ ний о влиянии некоторых добавок на стабилизацию аммиачной се­ литры при 32 °С.

Опыты, выполненные в аналогичных условиях с добавкой смеси

вался или мало слеживался — в зависимости от условий и продол­ жительности хранения. Еще в начале 50-х годов появились патен­ ты, указывающие на возможность использования в небольших количествах сульфата аммония для стабилизации частиц аммиач­ ной селитры. Однако отмечалось, что добавление 1% сульфата аммония к аммиачной селитре оказывает более слабое стабилизи­ рующее действие, чем добавление нитратов магния и калия.

Только в последние два-три года советским исследователям удалось в крупных промышленных масштабах выполнить испыта­ ния, позволившие определить условия, при которых добавка суль-

167

фата аммония наиболее эффективно препятствует рекристаллиза­ ции гранул аммиачной селитры.

Найдено, что в присутствии десятых долей процента сульфата аммония прочность гранул аммиачной селитры остается такой же, какой была до хранения, или даже значительно возрастает. Напри­ мер, после шестимесячного хранения аммиачной селитры продукт имел 100%-ную рассыпчатость и содержал только небольшое коли­ чество рекристаллизованных гранул.

Установлено, что применение сульфата аммония позволяет так­ же предотвращать пыленне аммиачной селитры. Известно, что на тех производствах аммиачной селитры, где прекратили использо­ вание добавок ДЛМ, в галереях резко повысилось содержание в воздухе селитряной пыли. После добавления к аммиачной се­ литре сульфата аммония пыленне в галереях готового продукта почти не наблюдается.

Комбинированные методы

Каждый из описанных выше методов позволяет в разной степе­ ни улучшить физические свойства аммиачной селитры. Однако даже наиболее эффективные из них не дают возможности произво­ дить продукт, удовлетворяющий требованиям сельского хозяйства.

Так как современное сельское хозяйство широко использует высокопроизводительную технику для внесения удобрений в почву, требуется, чтобы после хранения в течение не менее шести месяцев удобрение сохраняло 100%-ную рассыпчатость и полностью грану­ лированную форму.

Аммиачную селитру такого качества не представляется возмож­ ным получать в случае раздельного применения изложенных выше методов.

Многолетний опыт работы отечественных и зарубежных произ­ водств гранулированной аммиачной селитры дает основание счи­ тать, что только сочетание «химических» и «физико-механических» методов стабилизации позволяет производить аммиачную селит­ ру в виде высокопрочных частиц 100%-ной рассыпчатости. Из «хи­ мических» методов в первую очередь следует отметить применение неорганических растворимых добавок в сочетании со снижением содержания влаги в плаве селитры (остаточная влажность не бо­ лее 0,3%).

К важнейшим «физико-механическим» методам прежде всего можно отнести применение разбрызгивателей, позволяющих полу­ чать гранулы равномерного состава и высокой прочности (не ме­ нее 500 г/гранулу); охлаждение в кипящем слое гранул с их «за­ калкой», понимая под этим возможно быстрое снятие тепловых напряжений.

168

Глава V I I

КОНТРОЛЬ И АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА АММИАЧНОЙ СЕЛИТРЫ

КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ

В производстве аммиачной селитры для измерения температу­ ры, давления, расхода газов и жидкостей применяются показы­ вающие, самопишущие и суммирующие приборы. Показания сум­ мирующих приборов (счетчики, автоматически записывающие ко­ личество и расход растворов, газа, пара и электроэнергии) разных типов обычно передаются на расстояние (дистанционная переда­ ча). Комплект контрольно-измерительной установки для передачи показаний на расстояние состоит из первичного прибора (чувстви­ тельного элемента—датчика), вторичного прибора (показываю­ щего, записывающего или суммирующего результаты измерений) и соединительных линий, служащих для передачи импульсов от датчика к вторичному прибору.

В зависимости от способа передачи.показаний на расстояние системы передачи подразделяются на гидравлические, электриче­ ские и пневматические. В производстве аммиачной селитры в боль­

системе результаты измерений передаются по соединительным трубкам, заполненным воздухом или азотом.

Широко используются также сигнализирующие приборы, по­ дающие звуковой или световой сигнал о достижении заданной (или предельной) величины измеряемого параметра.

Измерение температуры

Из приборов для измерения температуры в производстве амми­ ачной селитры наибольшее распространение нашли жидкостные термометры расширения (технические ртутные термометры), газо­ вые манометрические термометры и термометры сопротивления.

Ртутные термометры устанавливаются главным образом на участках, где требуется только периодическое наблюдение (на тру­ бопроводе ввода азотной кислоты в цех, на трубопроводе выхода растворов из донейтрализаторов и т. д.). Манометрические самопи­ шущие термометры применяются для измерения и записи темпера­ туры растворов селитры на выходе из выпарных аппаратов, тем­ пературы сокового пара и т. д. Термометры сопротивления широко

169