ВЛИЯНИЕ ПОВЕРХНОСТНЫХ МОДИФИКАТОРОВ НА КАЧЕСТВО ГРАНУЛ УДОБРЕНИЯ

Москаленко Л.В.¹, Василенко Е.З.²

¹Кандидат технических наук, доцент, Невинномысский технологический институт (филиал) Северо-Кавказского федерального университета; ²Ассистент, Невинномысский технологический институт (филиал) Северо-Кавказского федерального университета.

ВЛИЯНИЕ ПОВЕРХНОСТНЫХ МОДИФИКАТОРОВ НА КАЧЕСТВО ГРАНУЛ УДОБРЕНИЯ

Аннотация

В статье представлены результаты исследования по влиянию различных модификаторов на влагопоглощение, прочность гранул аммиачной селитры. Модификаторы представлены антислёживателями с различными аминными числами. Выявлена зависимость прочности гранул удобрения от общего аминного числа антислеживателей.

Ключевые слова: Антислёживатель, модификатор, гранула, влагопоглощение, прочность.

Moskalenko L.V.¹, Vasilenko E.Z.².

¹Сandidate of technical Sciences, associate Professor, Nevinnomyssk technological Institute (branch) of the North-Caucasian Federal University; ²Аssistant, Nevinnomyssk technological Institute (branch) of the North-Caucasian Federal University

INFLUENCE OF SURFACE MODIFIERS ON THE QUALITY OF GRANULES FERTILIZERS

 Abstract

Тhe article presents the results of studies on the influence of different modifiers on moisture absorption, the strength of granules ammonium nitrate. Modifiers are represented by anti-with different numbers amine. The dependence of durability of granules fertilizers from the total number amine.

Keywords: Аnti-caking agent, modifier, granule, water absorption, strength.

При получении аммиачной селитры и удобрений на ее основе широко используются различные добавки. Применение добавок значительно изменяет физико-химические свойства селитры: снижает слёживаемость, повышает прочность гранул, расширяет спектр питательных компонентов, пролонгирует их действие, повышает термостабильность. Добавки вводятся как в растворы или плавы, так и на поверхность гранул. Добавки можно разделить на следующие группы:

–добавки связывающие свободную влагу;

–добавки влияющие на процесс полиморфных превращений;

–добавки образующие центры кристаллизации;

–поверхностные модификаторы.

Некоторые добавки обладают комплексными действиями (комбинированные добавки), например – связывают свободную влагу и образуют центры кристаллизации.

Для снижения слёживаемости применяются различные способы обработки поверхности гранул аммиачной селитры. Эти способы включают обработку гранул растворами различных веществ, опудриванием порошкообразными тонкодисперсными веществами. Широко применяются растворы поверхностно-активных веществ: 40%-ные водные растворы диспергатора НФ, алкилсульфаты, алкилсульфонаты, алкиларилсульфонаты, соли первичных, вторичных и третичных алифатических, ароматических аминов. В качестве опудривающих добавок используют мел, диатомит, каолин. Обработка гранул гидрофобными веществами стабилизирует прочность гранул готового продукта. В числе запатентованных антислёживающих средств для обработки поверхности гранул аммиачной селитры используются различные гидрофобные составы (чаще всего это органические соединения), наносимые в виде плёнок на поверхности гранул и образующие непроницаемые гидрофобные покрытия. Это смеси аминов R-NH-R с минеральным маслом. В работе были исследованы пять марок антислёживающих реагентов: №1 – ФлотигамV 4900; №2 – Новофло; №3 – RIMA 7;  №4 – Лиламин АС-61Н; №5 –Полиламин тип 1.

Таблица 1 – Физические свойства антислёживателей пяти разных марок

Наименование показателя	Порядковый номер анализируемой пробы
	№1	№2	№3	№4	№5
Плотность при70 С, г/см3	0,802	0,800	0,810	0,823	0,833
Вязкость при 70°С, сПз	7,16	8,32	10,34	11,77	10,09

Были определены аминные числа реагентов.  

Таблица 2 – Общее аминное число антислёживателей различных марок

Наименование показателя	Порядковый номер анализируемой пробы антислёживателя
	№1	№2	№3	№4	№5
Общее аминное число АN, мг НСl/г	8,02	9,50	14,20	15,07	20,47

При незначительных отличиях в физических свойствах, разные марки антислёживателей могут иметь общее аминное число, отличающееся друг от друга более чем в два раза.

В лабораторных условиях была проведена обработка десяти образцов аммиачной селитры (при температуре 80°С) антислёживателями различных марок в количестве 0,1% . Процесс обработки не вызвал затруднений, распределение реагента на поверхности гранул равномерное (определение в свете УФ-лампы). Для определения гидрофобизирующих свойств аммиачной селитры, обработанной различными марками антислёживателей, был рассмотрен процесс влагопоглощения. Для сравнения увлажнению подвергалась необработанная аммиачная селитра. Результаты приведены в таблицах 3,4,5,6,7,8,9.

Таблица 3 – Влагопоглощение с антислёживателем Лиламин  АС-61Н

№	Время, ч	Навеска, г.	Влагопог., % масс.	Ср. прочность, г/гранулу	Скорость влаг.,%/ч.	Влага, г.
1	0	1,9997	0	1190	0	0
2	4	2,0201	1,0100	1180	0,2525	0,0204
3	0	2,0009	0	1180	0	0
4	4	2,0208	0,9900	1170	0,2475	0,0199
5	0	2,0081	0	1200	0	0
6	4	2,0285	1,0160	1190	0,2540	0,0204
7	0	2,0031	0	1190	0	0
8	4	2,0231	0,9900	1180	0,2475	0,0200
9	0	2,0016	0	1190	0	0
10	4	2,0217	1,0040	1180	0,2510	0,0201

 

Таблица 4– Влагопоглощение с антислёживателем Новофло

№	Время, ч.	Навеска, г.	Влагопог., % масс.	Ср. прочность., г/гранулу	Скорость влаг. %/ч	Влага, г.
1	0	2,0059	0	1140	0	0
2	4	2,0269	1,0469	1100	0,2617	0,0210
3	0	2,0035	0	1150	0	0
4	4	2,0245	1,0482	1110	0,2621	0,0210
5	0	2,0063	0	1140	0	0
6	4	2,0275	1,0567	1100	0,2642	0,0212
7	0	2,0025	0	1130	0	0
8	4	2,0233	1,0387	1090	0,2597	0,0208
9	0	2,0030	0	1140	0	0
10	4	2,0238	1,0384	1100	0,2596	0,0208

 

Таблица 5– Влагопоглощение с антислёживателем RIMA7

№	Время, ч.	Навеска, г.	Влагопог.,% масс.	Ср. прочность., г/гранулу	Скрость влаг. %/ч.	Влага, г.
1	0	2,0018	0	1170	0	0
2	4	2,0218	0,9991	1140	0,2498	0,0200
3	0	2,0077	0	1180	0	0
4	4	2,0278	1,0011	1150	0,2503	0,0201
5	0	2,0062	0	1160	0	0
6	4	2,0265	1,0119	1130	0,2530	0,0203
7	0	2,0025	0	1170	0	0
8	4	2,0225	0,9988	1140	0,2497	0,0200
9	0	2,0038	0	1170	0	0
10	4	2,0235	0,9831	1140	0,2458	0,0197

 

Таблица 6 – Влагопоглощение с антислёживателем Полиламин

№	Время,ч	Навеска, г.	Влагопог., % масс.	Ср. прочность., г/гранулу	Скорость влаг.%/ч	Влага, г.
1	0	2,0069	0	1260	0	0
2	4	2,0270	1,0015	1250	0,2504	0,0201
3	0	2,0034	0	1250	0	0
4	4	2,0235	1,0033	1240	0,2508	0,0201
5	0	2,0018	0	1250	0	0
6	4	2,0218	0,9991	1240	0,2498	0,0200
7	0	2,0024	0	1240	0	0
8	4	2,0222	0,9888	1230	0,2472	0,0198
9	0	2,0018	0	1250	0	0
10	4	2,0219	1,0041	1240	0,2510	0,0201

 

Таблица 7– Влагопоглощение с антислёживателем ФлотигамV 4900

№	Время, ч	Навеска, г.	Влагопог., % масс.	Ср. прочность., г/гранулу	Скорость влаг., %/ч	Влага, г.
1	0	2,0060	0	1090	0	0
2	4	2,0272	1,057	1040	0,2643	0,0212
3	0	2,0035	0	1090	0	0
4	4	2,0249	1,0681	1040	0,2670	0,0214
5	0	2,0026	0	1100	0	0
6	4	2,0239	1,0636	1050	0,2659	0,0213
7	0	2,0045	0	1090	0	0
8	4	2,0257	1,0576	1040	0,2644	0,0212
9	0	2,0023	0	1080	0	0
10	4	2,0235	1,0588	1030	0,2647	0,0212

 

Таблица 8 – Влагопоглощение необработанной аммиачной селитры

№	Время, ч	Навеска, г.	Влаг., % масс.	Средняя прочность, г/гранулу	Скорость влаг., %/ч	Влага, г.
1	0	2,0078	0	1300	0	0
2	4	2,0305	1,1306	1060	0,2777	0,0227
3	0	2,0058	0	1300	0	0
4	4	2,0286	1,137	1060	0,2843	0,0228
5	0	2,0020	0	1310	0	0
6	4	2,0248	1,1389	1070	0,2847	0,0228
7	0	2,0034	0	1290	0	0
8	4	2,0261	1,1331	1050	0,2833	0,0227
9	0	2,0045	0	1300	0	0
10	4	2,0271	1,1275	1060	0,2819	0,0226

 

Таблица 9 – Влияние качества антислёживателя на влагопоглощение ам­миачной селитры (средние значения)

Порядковый номер пробы антислёживателя		Прирост влаги, %	Эффективность обработки, %
необработанная селитра		1,13	-
№1	AN – 8,02	1,06	6,2
№2	AN – 9,50	1,04	8,0
№3	AN – 14,20	1,00	11,5
№4	AN – 15,07	1,00	11,5
№5	AN – 20,47	1,00	11,5

Из таблицы 9 видно, что селитра, обработанная антислёживателем с общим аминным числом от 14,20 до 20,47, имеет меньший прирост влаги, чем селитра, обработанная антислёживателем с общим аминным числом ме­нее 14,20. Эффективность обработки для влагопоглощения, соответственно, составила 11,5% и <8,0%. После увлажнения образцов аммиачной селитры, обработанной антислёживателями, определена прочность гранул. Результаты приведены в таблице 10.

 

Таблица 10 – Влияние качества антислёживателя на прочность аммиачной селитры до и после увлажнения (средние значения)

Порядковый номер анализируемой пробы		Прочность	гранул, кг/гр.	Потеря прочности после увлажнения, %
		до увлажнения	после увлажнения
необработанная селитра		1,30	1,06	18,5
№1	AN – 8,02	1,09	1,04	4,6
№2	AN – 9,50	1,14	1,10	3,5
№3	AN – 14,20	1,17	1,14	2,6
№4	AN – 15,07	1,19	1,18	0,8
№5	AN – 20,47	1,25	1,24	0,8

На основании данных, приведенных в таблице 10, построен график зависимости прочности гранул аммиачной селитры до и после ее увлажнения от общего аминного числа антислёживателя.

Рис. 1 – Изменение прочности гранул селитры до и после ее увлажнения в зависимости от общего аминного числа антислёживателей, применяемых  для обработки гранул

Из таблицы 10 и рисунка 1 видно, что прочность аммиачной селитры, обработанной антислёживателями с аминным числом выше 15,07, после увлажнения стабильнее, чем селитры, обработанной антислёживателями с аминным числом от 8,02 до 14,20. Таким образом, антислёживатели с увеличением аминного числа проявляют большее гидрофобизирующее действие, что положительно сказывается на влагопоглощении и прочности гранул аммиачной селитры.

Литература

1. Классен П. В., Гришаев И. Г. Основные процессы технологии минеральных удобрений. – М.: Химия, 1990. – с 120-128.
2. Позин М.Е. Технология минеральных удобрений. – Санкт-Петербург: Химия, 2004. – с 134-139.
3. Москаленко Л.В. Получение термостабильного удобрения на основе аммиачной селитры. Техника и технологии XXΙ века. Книга 2. Монография. – Ставрополь: Изд-во «Логос», 2013. – с 27-51.