PL187524B1 - Sposób wytwarzania dodatku mineralnego do pasz oraz układ do wytwarzania dodatku mineralnego do pasz - Google Patents

Abstract

1. Sposób wytwarzania dodatku mineralnego do pasz po57) przez neutralizację kwasem ortofosforowym szlamu stanowiącego produkt odpadowy z oczyszczalni solanki w procesie produkcji sody i soli warzonej oraz wysuszenie mieszaniny poreakcyjnej, znamienny tym, że neutralizacji kwasem ortofosforowym poddaje się pulpę pofiltracyjną uzyskaną ze szlamu, której pH wynosi 10,0-11,5, neutralizację prowadzi się kwasem ortofosforowym o stężeniu 75-85%, a w końcowej fazie neutralizacji mieszaninę poreakcyjną stabilizuje się chemicznie zawiesiną wapna hydratyzowanego i/lub bikarbonatu sodu. 3. Układ do wytwarzania dodatku mineralnego do pasz zestawiony z reaktora, zbiorników, wirówki, nagrzewnic, suszarki, cyklonów i filtrów, znamienny tym, że wejście reaktora (5) połączone jest z wirówką dekantacyjną (2), zbiornikiem kwasu (3) oraz zbiornikiem stabilizatora (4), natomiast jego wyjście poprzez pompę (6) i nagrzewnicę (7) mieszaniny poreakcyjnej z rozpryskową fluidalną suszarką (8), której wejście połączone jest również z nagrzewnicą (9) powietrza, a jedno z jej wyjść z cyklonem (10) rozdzielającym produkt od jego zapylonej frakcji lotnej, natomiast drugie z wentylatorem (14) poprzez cyklon (11) rozdzielający frakcję lotną produktu i filtr workowy (13), przy czym jedno z wyjść cyklonu (10) połączone jest ze zbiornikiem produktu (12), a drugie z wentylatorem (16) poprzez filtr workowy (15) połączony również ze zbiornikiem produktu (12).

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania dodatku mineralnego do pasz ze szlamu stanowiącego produkt odpadowy z oczyszczalni solanki w procesie produkcji sody i soli warzonej oraz układ do wytwarzania dodatku mineralnego do pasz. Nowoczesne żywienie zwierząt gospodarskich o dużej wydajności wymaga uzupełnienia pasz o dodatki mineralne zawierające wapń, fosfor, magnez, sód oraz mikroelementy konieczne dla ich prawidłowego rozwoju. O fizjologicznej przyswajalności dodatków mineralnych do pasz stanowi nie tylko nominalna zawartość w nich biopierwiastków, ale również wzajemne stosunki wagowe, odczyn pH, stopień uwodnienia, rozpuszczalność, czystość, rozdrobnienie oraz struktura tworzonych przez nie związków. Cennym źródłem związków żywieniowych jest szlam powstający w zakładach sodowych w procesie oczyszczania solanki w produkcji sody i soli warzonej.

Znany jest z opisu patentowego nr 149 470 sposób otrzymywania wieloskładnikowego dodatku mineralnego do pasz polegający na tym, że szlam stanowiący produkt odpadowy w produkcji sody i soli warzonej poddaje się odfiltrowaniu, a pozostałość pofiltracyjną suszy w temperaturze nie przekraczającej 473 K do zawartości suchej masy nie mniejszej niż 95% wagowych, miele, a następnie miesza ze stężonym kwasem fosforowym do uzyskania pH około 7.

Znany jest również z polskiego opisu patentowego nr 157 803 sposób otrzymywania soli pastewnej polegający na reakcji rozcieńczonego kwasu fosforowego i szlamu wapniowomagnezowego o ściśle określonych wartościach stosunku stężeń molowych sumy wapnia i magnezu do stężenia fosforu. Reakcję prowadzi się w zakresie temperatur 350+370 K. Mieszaninę poreakcyjną rozdziela się na osad i roztwór poreakcyjny. Osad suszy się znanymi metodami, a roztwór poreakcyjny zawraca do rozcieńczenia kwasu fosforowego.

187 524

Znany jest także z polskiego opisu patentowego nr 159 339 sposób otrzymywania soli pastewnej polegający na dwustopniowej reakcji ekstrakcyjnego kwasu fosforowego i szlamu wapniowo-magnezowego. Reakcję w pierwszym stopniu prowadzi się w temperaturze 3104-370 K. W pierwszym stopniu reakcji z mieszaniny reakcyjnej oddziela się osad gromadzący w sobie zanieczyszczenia, a w drugim osad po wysuszeniu stanowi produkt finalny.

Niedogodnością pierwszego ze znanych sposobów są duże nakłady energii cieplnej na wysuszenie szlamu do zawartości suchej masy nie mniejszej niż 95%, a ponadto tak wysuszony szlam nie zapewnia pełnego przereagowania z kwasem fosforowym. Wadą zaś sposobu według opisu patentowego nr 157 803 jest wprowadzenie z surowcami do mieszaniny reakcyjnej zanieczyszczeń takich jak: fluor, żelazo, glin, krzemionka i siarczany. Składniki te w procesie reakcji przechodzą do osadu zanieczyszczając produkt finalny. Niedogodnością natomiast sposobu według opisu patentowego nr 159 339 jest konieczność stosowania dwustopniowej reakcji celem oddzielenia w pierwszym stopniu toksycznych zanieczyszczeń zawartych w szlamie wapniowo-magnezowym, a także wysokie zużycie energii cieplnej niezbędne do odparowania osadu w pierwszym i drugim stopniu reakcji. Niedogodnością zaś każdej z tych metod jest otrzymywanie produktów w postaci zbrylonej, który po zmieleniu i segregacji ziarnowej uzyskuje dopiero formę użyteczną.

Celem wynalazkujest opracowanie prostego sposobu wytwarzania dodatku mineralnego do pasz o wysokich walorach z punktu widzenia fizjologii żywienia zwierząt i strukturze drobnokrystalicznej oraz układu urządzeń do stosowania tego sposobu.

Istota sposobu według wynalazku polega na tym, że neutralizacji kwasem ortofosforowym poddaje się pulpę pofiltracyjną uzyskaną ze szlamu stanowiącego produkt odpadowy z oczyszczalni solanki w procesie produkcji sody i soli warzonej. Kilogram tego szlamu zawiera 0,34-0,35 kg węglanu wapnia, 0,08-0,16 kg wodorotlenku magnezu, 0,12-0,16 kg chlorku sodu oraz nie więcej niż 0,001 kg związków nierozpuszczalnych, głównie w postaci krzemionki. Szlam najpierw poddaje się procesowi filtracji, korzystnie przy użyciu wirówki dekantacyjnej lub prasy filtracyjnej, a uzyskaną pulpę pofiltracyjną o odczynie pH=I 0,0-11,5 neutralizuje się kwasem ortofosforowym o stężeniu 75-85%.

Podczas neutralizacji kwas ortofosforowy tworzy w zależności od pH sole pierwsze, drugo i trzeciorzędowe. Wpływ pH na rodzaj soli obrazuje poniższy schemat:

H₃PO₄ ◄--► H₂PO₄ -► HPO₄ ²^-PO₄ ³·

Reakcja kwasu ortofosforowego z węglanami, jakimi są sole zawarte w przeważającej wielkości w szlamie jest stosunkowo powolna. Powoduje to, że z powstałego CaHPO₄ wydziela się H3PO4 i Ca₃(PO₄)2 zgodnie z równaniem:

3CaHPO₄ —»H₃PO₄ + Ca₃(PO₄)2

Wydzielona cząstka kwasu ortofosforowego powoduje śliskość i zlepianie się produktu, co stwarza konieczność zwiększenia nakładów energii cieplnej na odparowanie wody z mieszaniny poreakcyjnej. Aby uniknąć wydzielania się cząstki kwasu ortofosforowego, w końcowej fazie procesu neutralizacji, mieszaninę poreakcyjną stabilizuje się chemicznie zawiesiną wapna hydratyzowanego i/lub bikarbonatu sodu. W rezultacie uzyskuje się jednorodną zawiesinę jednozasadowych fosforanów wapniowo-magnezowych w postaci hydratów: CaHPO₄-2H₂O i MgHPO₄-7H₂O, którą poddaje się suszeniu w temperaturze 3334-373 K w rozpryskowej fluidalnej suszarce, a filtrat w postaci oczyszczonej solanki kieruje się do procesu produkcji sody. Tak otrzymany według wynalazku dodatek do pasz ma postać drobnokrystaliczną, sypką, o barwie białej z możliwością odcienia ciemnego i odczynie obojętnym. Zawiera on nie mniej niż 16,0% fosforu, 15,0% wapnia, 6,0% magnezu, 1,5% sodu, 0,03% potasu oraz nie więcej niż 0,2% fluoru, 0,06% cynku, 0,05% żelaza, 0,003% kobaltu, 0,001% selenu, 0,003% ołowiu i 0,001% arsenu.

Układ do wytwarzania dodatku mineralnego do pasz zestawiony z reaktora, zbiorników, wirówki, nagrzewnic, suszarki, cyklonów i filtrów odznacza się tym, że wejście reaktora połą4

187 524 czone jest z wirówką dekantacyjną, zbiornikiem kwasu oraz zbiornikiem stabilizatora, natomiast jego wyjście poprzez pompę i nagrzewnicę mieszaniny poreakcyjnej z rozpryskową fluidalną suszarką. Wejście rozpryskowej fluidalnej suszarki połączone jest również z nagrzewnicą powietrza, a jedno z jej wyjść z cyklonem rozdzielającym produkt od jego zapylonej frakcji lotnej, natomiast drugie z wentylatorem poprzez cyklon rozdzielający frakcję lotną produktu i filtr workowy. Jedno z wyjść cyklonu rozdzielającego produkt od jego frakcji lotnej połączone jest ze zbiornikiem produktu, a drugie z wentylatorem poprzez filtr workowy połączony również ze zbiornikiem produktu. Jako reaktor stosuje się mieszalnik dwuwałowy ślimakowy.

Sposobem według wynalazku uzyskuje się dodatek paszowy o wysokich walorach żywieniowych oraz, dzięki zastosowaniu filtracji szlamu i stabilizacji produktu, znaczne obniżenie nakładów energii cieplnej na odparowanie mieszaniny poreakcyjnej.

Układ według wynalazku umożliwia pełne zautomatyzowanie procesu wytwarzania dodatku mineralnego do pasz w warunkach całkowitej jego bezodpadowości. Jedynym czynnikiem emitowanym do atmosfery jest powietrze z węzła suszenia i transportu pneumatycznego.

Sposób według wynalazku został bliżej przedstawiony w przykładach jego wykonania.

Przykład I.

Szlam odpadowy z oczyszczalni solanki surowej w ilości 4130,0 kg zawierający: 299,0 kg CaCO3, 110,0 kg Mg(OH)2, 1041,5 kg NaCl i 4,1 kg soli nierozpuszczalnych, poddaje się procesowi filtracji przy użyciu wirówki dekantacyjnej. Klarowną, oczyszczoną solankę w ilości 2603,0 kg zawraca się do procesu sodowego, zaś pulpę pofiltracyjną o masie 1527,0 kg, zawierającą 299,00 kg CaCO3, 110,0 kg Mg(oH)2, 312,0 kg NaCl, 4,1 kg soli nierozpuszczalnych i 801,9 kg H2O wprowadza się do reaktora i równocześnie dozuje 676,0 kg 75% kwasu ortofosforowego. W końcowej fazie neutralizacji mieszaninę poreakcyjną stabilizuje się 13,2 kg 30,5% zawiesiny bikarbonatu sodu. Proces prowadzi się aż do uzyskania pH około 7. W wyniku egzotermicznej reakcji uzyskuje się jednorodną mieszaninę fosforanów wapniowo-magnezowych zawierającą: 560,2 kg CaHpOąUlUO, 474,6 kg MgHPO4-7H2O oraz 131,0 kg CO2. Tak wytworzoną mieszaninę poreakcyjną kieruje się do rozpryskowej fluidalnej suszarki, gdzie poddaje się suszeniu w temperaturze 333-:-363 K. W rezultacie uzyskuje się 1051,2 kg mieszaniny fosforanów wapniowo-magnezowych w postaci białych, drobnokrystalicznych hydratów soli jednozasadowych zawierających 16,7% fosforu, 17,6% wapnia, 7,4% magnezu, 2,8% sodu, 0,032% potasu oraz szeregu cennych mikropierwiastków żywieniowych, tj. 0,006% cynku, 0,003% kobaltu, 0,001% selenu i 0,05% żelaza.

Przykład II.

Pulpę jak w przykładzie I neutralizuje się 676,0 kg 75% kwasu ortofosforowego. W końcowej fazie neutralizacji mieszaninę poreakcyjną stabilizuje się 8 kg 20% zawiesiny wapnia hydratyzowanego. Proces prowadzi się aż do uzyskania pH około 7. W wyniku egzotermicznej reakcji uzyskuje się jednorodną mieszaninę fosforanów wapniowo-magnezowych zawierającą: 303,0 kg CaCO3, 110,0 kg Mg(OH)2, 301,0 kg NaCl, 4,1 kg soli nierozpuszczalnych i 800,4 kg H2O. Tak wytworzoną mieszaninę poreakcyjną kieruje się do rozpryskowej fluidalnej suszarki, gdzie poddaje suszeniu w temperaturze 333-363 K. W rezultacie uzyskuje się 1051,2 kg mieszaniny fosforanów wapniowo-magnezowych w postaci białych, drobnokrystalicznych hydratów soli jednozasadowych o składzie jak w przykładzie I.

Układ według wynalazku został zobrazowany na rysunku przedstawiającym schemat blokowy urządzeń technicznych.

Jak uwidoczniono na schemacie blokowym układ zestawiony jest ze zbiornika szlamu 1 i wirówki dekantacyjnej 2, która wraz ze zbiornikiem kwasu 3 i zbiornikiem stabilizatora 4 połączone są z reaktorem 5. Reaktor 5 połączony jest poprzez pompę 6 i nagrzewnicę mieszaniny poreakcyjnej 7 z rozpryskową fluidalną suszarką 8. Wejście rozpryskowej fluidalnej suszarki 8 połączone jest z nagrzewnicą powietrza 9. Natomiast jedno z wyjść rozpryskowej fluidalnej suszarki 8 połączone jest z cyklonem 10 rozdzielającym produkt od jego zapylonej frakcji lotnej, a drugie z cyklonem 11. Jedno z wyjść cyklonu 11 połączone jest ze zbiornikiem produktu 12, a drugie z filtrem workowym 13, którego jedno z wyjść połączone jest ze zbiornikiem produktu 12, a drugie poprzez wentylator 14 z atmosferą. Również jedno z wyjść

187 524 cyklonu 10 połączone jest ze zbiornikiem produktu 12, a drugie z filtrem workowym 15. Natomiast jedno z wyjść filtra workowego 15 połączone jest ze zbiornikiem produktu 12, a drugie poprzez wentylator 16 z atmosferą.

Proces technologiczny produkcji dodatku mineralnego do pasz prowadzi się w ten sposób, że szlam z oczyszczalni solanki z procesu produkcji sody i soli warzonej wprowadzany jest do zbiornika szlamu 1. Szlam ze zbiornika szlamu 1 kierowany jest do wirówki dekantacyjnej 2, skąd pulpa pofiltracyjna poddawana jest do reaktora 5, a oddzielona oczyszczona solanka do procesu produkcji sody. Do reaktora 5, równocześnie dozowany jest ze zbiornika kwasu 75+85% kwas ortofosforowy oraz ze zbiornika stabilizatora 4 zawiesina stabilizatora. Reakcję w reaktorze 5 prowadzi się w sposób ciągły w temperaturze 303+313 K. Mieszanina poreakcyjna z reaktora 5, podawana jest pompą 6 do nagrzewnicy 7, gdzie podgrzewa się ją do temperatury 343 K i kieruje do rozpryskowej fluidalnej suszarki 8. Ilość pompowanej mieszaniny poreakcyjnej regulowana jest przez zmianę obrotów silnika pompy 6 w zależności od temperatury frakcji lotnej wychodzącej z rozpryskowej fluidalnej suszarki 8. Do rozpylenia mieszaniny poreakcyjnej stosowane jest powietrze pobierane z sieci zakładowej i podgrzewane w nagrzewnicy powietrza 9. Wysuszony w rozpryskowej fluidalnej suszarce 8 produkt o temperaturze 333+353 K podawany jest pneumatycznie za pomocą wentylatora 16 do cyklonu 10, skąd gotowy produkt kierowany jest do zbiornika produktu 12 i konfekcjonowany. Natomiast zapylona frakcja lotna produktu z rozpryskowej fluidalnej suszarki 8 rozdzielana jest w cyklonie 11 na frakcję stałą kierowaną do zbiornika produktu 12 i frakcję lotną rozdzielaną na filtrze workowym 13. Frakcja stała z filtra workowego 13 kierowana jest do zbiornika produktu 12, a oczyszczone powietrze wentylatorem 14 do atmosfery. Zapylona frakcja lotna z cyklonu 10 kierowana jest za pomocą wentylatora 16 na filtr workowy 15, skąd frakcja stała w postaci produktu podawana jest do zbiornika produktu 12, a oczyszczone powietrze do atmosfery.

Sposób i układ według wynalazku przeznaczony jest zwłaszcza do zautomatyzowanej średniej i wielkotonażowej produkcji dodatków do pasz ze szlamów stanowiących odpad w przemyśle sodowym.

187 524

KONFEKCJONOWANIE

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz. Cena 2,00 zł.

Claims (4)

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób wytwarzania dodatku mineralnego do pasz poprzez neutralizację kwasem ortofosforowym szlamu stanowiącego produkt odpadowy z oczyszczalni solanki w procesie produkcji sody i soli warzonej oraz wysuszenie mieszaniny poreakcyjnej, znamienny tym, że neutralizacji kwasem ortofosforowym poddaje się pulpę pofiltracyjną uzyskaną ze szlamu, której pH wynosi 10,0-11,5, neutralizację prowadzi się kwasem ortofosforowym o stężeniu 75-85%, a w końcowej fazie neutralizacji mieszaninę poreakcyjną stabilizuje się chemicznie zawiesiną wapna hydratyzowanego i/lub bikarbonatu sodu.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że uzyskany filtrat w postaci oczyszczonej solanki kieruje się do procesu produkcji sody.

3. Układ do wytwarzania dodatku mineralnego do pasz zestawiony z reaktora, zbiorników, wirówki, nagrzewnic, suszarki, cyklonów i filtrów, znamienny tym, że wejście reaktora (5) połączone jest z wirówką dekantacyjną (2), zbiornikiem kwasu (3) oraz zbiornikiem stabilizatora (4), natomiast jego wyjście poprzez pompę (6) i nagrzewnicę (7) mieszaniny poreakcyjnej z rozpryskową fluidalną suszarką (8), której wejście połączone jest również z nagrzewnicą (9) powietrza, a jedno z jej wyjść z cyklonem (10) rozdzielającym produkt od jego zapylonej frakcji lotnej, natomiast drugie z wentylatorem (14) poprzez cyklon (11) rozdzielający frakcję lotną produktu i filtr workowy (13), przy czym jedno z wyjść cyklonu (10) połączone jest ze zbiornikiem produktu (12), a drugie z wentylatorem (16) poprzez filtr workowy (15) połączony również ze zbiornikiem produktu (12).

4. Układ według zastrz. 3, znamienny tym, że jako reaktor (5) stosuje się mieszalnik dwuwałowy ślimakowy.