Покрытие пленками с точки зрения увеличения размера частиц — разновидность процесса гранулирования с механиз­мом роста по поверхности. При выборе режима процесса важ­но определить условия, исключающие образование новых час­тиц и агрегатов гранул. Все сказанное в гл. 5 о гранулообра - зовании во взвешенном и вращающемся слоях справедливо и для процесса кондиционирования. Особо следует отметить, что рост гранул по поверхности происходит при определенной силе адгезии капли к частице. Эта сила зависит от шероховатости поверхности гранул, а также от свойств жидкости, наиболее важным из которых для кристаллизующихся жидкостей явля­ется соотношение в капле жидкой и твердой фаз. На него влия­ют температура, влажность и химический состав пульпы.

Исследование процесса нанесения пленки аммофоса и смеси аммофос — хлорид калия на гранулы карбамида проводили в аппарате с псевдоожижен­ным слоем площадью 0,36 м2 [184]. Пульпу аммофоса готовили аммонизацией фосфорной кислоты (41—43% Р2О5) в емкостном реакторе, куда подавали кристаллический хлорид калия. Смесь распыливали пневмомеханической фор­сункой внутрь псевдоожиженного слоя при одновременной подаче гранул кар­бамида. Двухслойные гранулы получали при удельной производительности 0,28 кг/(м2-с), температурах сушильного агента и слоя соответственно 120— 125 и 75 вС. Удобрение представляет собой механическую смесь компонентов, имеющих четко очерченную границу раздела, что обеспечило его высокие фи­зико-механические свойства.

При использовании концентрированной фосфорной кислоты (47—50% Р2О5) аммонизацию проводили в трубчатом реакторе, переходящем в форсунку, рас­положенную на боковой стенке аппарата. Уменьшение влаги в пульпе и ее полное испарение в псевдоожиженном слое за счет тепла химической реакции позволило вести процесс в автотермичном режиме (с небольшим подогревом сушильного агента). При этом возрос выход мелкой фракции, т. е. из частя пульпы образовывались гранулы аммофоса, что хотя и увеличивало содержа­ние неопыленных ядер до 16—20%, не ухудшило качество продукта.

В сравнении с процессом получения двухслойных гранул из разбавленных пульп в этом процессе удельная производительность аппарата значительно

увеличивается и достигает 0,7 кг/(м2-с), а удельный расход воздуха снижает­ся с 10 до 3,6 кг/кг продукта, что свидетельствует о перспективности этого процесса.

Исследован процесс покрытия гранул удобрений (нитроаммофоски, двой­ного суперфосфата) карбамидо-формальдегидной смолой М-3 [284] в опытном заводском аппарате прямоугольной формы с газораспределительной решеткой размером 0,15x1,2 м. Материал подавали вдоль длинной стенки аппарата, смолу — поперек. Допустимый из условия устойчивого ведения процесса удель­ный расход смолы увеличивался на 30% при повышении температуры слоя с 90 до 120 °С и на 40% при повышении кислотности с рН=7 до рН=5. Уста­новлено, что лимитирующим производительность аппарата параметром являет­ся время полимеризации пленки смолы. Это время уменьшается с ростом тем­пературы слоя; при введении полимеризующих добавок [например, Н3Р04, NH4C1, (NH4)2SO4] и с уменьшением толщины пленки (рис. 7-І). Последний фактор оказывает наибольшее влияние. Пределы регулирования температуры слоя и концентрации катализаторов узки из-за ухудшения свойств удобрений или смолы.

Как видно из рис. 7-1, толщина покрытия, соответствующая концентрации смолы 1,5—1,8%, может быть получена при времени пребывания 5—6 мин. Дальнейшее увеличение толщины пленки резко замедляется из-за того, что покрытая первыми слоями смолы поверхность гранулы своей кислотностью уже не катализирует полимеризацию, скорость которой в последующих слоях смо­лы резко падает. В то же время улучшение физических свойств, например, нитроаммофоски заметно при содержании смолы на поверхности свыше 3%. Как видно из рис. 7-1, время пребывания продукта в слое должно быть не ме­нее 25 мин, что при обычно используемых высотах псевдоожиженного слоя достигается при удельной нагрузке 0,5 кг/(м2-с).

Таким образом, аппарат с псевдоожиженным слоем приго­ден как для получения двухслойных удобрений, так и для на­несения инертных пленок. Аппараты барабанного типа также применяют для получения пленок из жидкости, но только в безретурных режимах, не предусмотренных современной тех­нологией сложных удобрений.

В процессе поверхностного модифицирования удобрений по­рошками наибольшее распространение получили вращающиеся барабаны. В них наслаивание частиц порошка происходит, как правило, на поверхность гранул, смоченную жидкостью, от ко­личества и свойств которой зависит интенсивность процесса. С увеличением нормы связующего возрастают прочность и плотность пленок, уменьшаются требуемые динамические на­грузки и время окатывания, что объясняется большей пластич­ностью, позволяющей частицам смещаться одна относительно другой и перестраивать структуру. Оптимальное содержание жидкой фазы изменяется в зависимости от фракционного сос­тава исходного порошка. С уменьшением тонины помола уменьшаются пористость материала и количество жидкости, необходимой для заполнения пор. Для получения пленок из частиц грубого помола требуется больше связующего, чем при тонком помоле частиц.

РИС. 7-1. Зависимость необходимого для отверждения смолы времени пребывания в аппарате т от содержания ее в грануле СП0кр

Помол влияет также на состояние по­верхности частиц. При измельчении по­верхность приобретает неупорядоченное расположение молекул, аморфна и актив­на в отношении явлений адгезии. Поверх­ностная активность снижается в присут­ствии примесей, во время сушки и хране­ния.

При одинаковом влагосодержании ших­ты толщина и равномерность покрытия за­висят от равномерности распределения связующего. Крупные капли инициируют образование комков вещества пленки. При хорошем перемешивании и мелкодисперсном распыливании жидкости шихта гомогенизируется, и образуются гранулы с равномерным покрытием.

Если в качестве связующего используют жидкость, раство­ряющую вещество покрытия, то на процесс кондиционирования влияет температура. Чем она выше, тем меньше требуется свя­зующего. С повышением температуры изменяются такие свой­ства жидкости, как вязкость и поверхностное натяжение, что приводит к уменьшению ее удельного расхода на смачивание поверхности. Уменьшение вязкости и поверхностного натяже­ния жидкости облегчает взаимное перемещение частиц при ме­ханическом воздействии на гранулу. В результате образуются более прочные пленки.

Гранулы-ядра и наслаиваемый порошок одновременно оро­шают связующим. Имея разную структуру, они по-разному сма­чиваются жидкостью. На поверхности ядер временно создается избыток жидкой фазы и образуются пленки. Однако с течени­ем времени жидкость перераспределяется, уходя в глубь гра­нул, и плевка разрушается. Одноразовое введение требуемого количества жидкости приводит к чрезмерному увлажнению слоя и комкованию порошка. Следовательно, для получения пленок требуемого качества при минимальном расходе порош­ка и связующего шихту надо увлажнять постепенно с учетом кинетики влагопоглощения.

Таким образом, толщина, равномерность и прочность плен­ки порошка на гранулах зависят в конечном итоге от соотно­шения Ж : Т в шихте, причем параметры рабочих режимов взаимосвязаны и имеют узкие пределы, что существенно за­трудняет осуществление этого процесса. Регулирование его целесообразно комплексным изменением нескольких параметр ров. І