Technologia suszenia i granulacji chelatów mikroelementowych
Loading...
Date
2025
Authors
Editor
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Title alternative
Technology for drying and granulating micronutrient chelates
Abstract
We współczesnym rolnictwie coraz ważniejsze staje się stosowanie specjalistycznych i odpowiednio dobranych nawozów w celu zwiększenia efektywności produkcji rolnej, przy jednoczesnym zachowaniu odpowiedniej jakości upraw i gleby. Powinny one charakteryzować się wysoką koncentracją składnika pokarmowego oraz jego wysoką dostępnością dla roślin. W literaturze opisywane jest stosowanie surfaktantów w nawozach płynnych oraz wysoka skuteczność prewencyjnego nawożenia dolistnego. Dodatkowo należy zwrócić uwagę na znaczący efekt nawożenia upraw środkami zawierającymi wysokie stężenia Zn oraz rolę wysokiej dostępności tego ważnego mikroelementu w produktach rolnych. Granulowane chelaty to innowacyjne nawozy, które są wysoce skuteczne i uniwersalne, a także zapewniają roślinom doskonałą przyswajalność. Na ostateczne właściwości granulatu ma wpływ metoda jego przygotowania i zastosowane substancje. Granulacja rozpyłowa w złożu fluidalnym (FBSG) jest ważnym procesem przemysłowym do produkcji granulatu z zawiesin lub roztworów. Po pierwsze, złoże cząstek stałych jest fluidyzowane przez skierowany w górę strumień gazu. Następnie złoże jest spryskiwane zawiesiną lub roztworem, który osiada na cząstkach. W odpowiednich warunkach, tj. wilgotności gazu i temperatury, faza ciekła odparowuje, a na cząstkach tworzy się nowa warstwa stała. Cząstki różnią się wielkością, co skutkuje rozkładem średnicy cząstek. Granulacja natryskowa w złożu fluidalnym umożliwia wytwarzanie cząstek o pożądanej charakterystyce, w tym rozkładzie wielkości cząstek (PSD), gęstości lub zawartości pyłu. W przypadku produkcji na dużą skalę granulatory natryskowe w złożu fluidalnym działają w sposób ciągły. Tutaj, oprócz pożądanego działania w stanie ustalonym, mogą wystąpić niestabilności, takie jak oscylacje nieliniowe, w zależności od konkretnych warunków procesu. Duże znaczenie mają średnice uzyskanych granulek, ich zakres wielkości oraz ostateczne koszty wyprodukowania nawozu. W pracy opisano proces tworzenia granul Zn(II)IDHA, z wykorzystaniem aglomeracji w złożu fluidalnym za pomocą wodnego roztworu tej substancji o wysokiej zawartości suchej masy. Skupiono się na badaniach eksperymentalnych pozwalających wybrać najbardziej korzystne warunki procesu. Zbadano również wpływ wybranych czynników na granuleuzyskane w ciągłym procesie FBSG nawozów chelatowych do aplikacji dolistnej. Zbadano wpływ dodatku środka powierzchniowo czynnego do roztworu rozpylanego do złoża oraz perturbacji parametrów roboczych na PSD i morfologię granulek. Eksperymenty uzupełniono obliczeniami opartymi na równaniu bilansu populacji (PBE). Wykazano, że zwiększenie prędkości obrotowej młyna przyczynia się do nieznacznego wzrostu ilości pyłu, ale w dłuższej perspektywie nie zakłóca regularnego procesu aglomeracji. Wyniki obliczeń potwierdzają, że pomimo złożoności procesu, jego opis za pomocą PBE jest wykonalny. Na podstawie przeprowadzonych eksperymentów dobrano parametry badanego procesu w celu uzyskania tzw. stanu ustalonego podczas produkcji Zn(II)IDHA, jako technologii gotowej do wdrożenia na skalę przemysłową.
In modern agriculture, the use of specialized and appropriately selected fertilizers is becoming increasingly important to enhance agricultural production efficiency while maintaining the quality of crops and soil. These fertilizers should be characterized by high nutrient concentration and high availability for plants. The literature describes the use of surfactants in liquid fertilizers and the high efficacy of preventive foliar fertilization. Additionally, attention should be given to the significant effect of fertilizing crops with agents containing high concentrations of Zn and the high availability of this important micronutrient in agricultural products. Granulated chelates are innovative fertilizers that are highly effective and versatile, providing plants with the best initial effect. The final properties of the granulate are influenced by the method of preparation and the substances used. Fluidised Bed Spray Granulation (FBSG) is an important industrial process for producing solid granules from suspensions or solutions. Initially, solid particles are fluidise by an upward gas stream. Then, the fluidsed bed is sprayed with a suspension or solution, which deposits on the particles. Under appropriate conditions, i.e., gas humidity and temperature, the liquid phase evaporates, forming a new solid layer on the particles. The particles vary in size, resulting in a particle size distribution (PSD). Fluidised bed spray granulation enables the production of particles with desired characteristics, including PSD, density, or dust content. For large-scale production, fluidised bed spray granulation operates continuously. Here, besides the desired steady-state action, instabilities such as nonlinear oscillations can occur, depending on specific process conditions. The diameters of the obtained granules, their size range, and the final production costs of the fertilizer are of great importance. The dissertation describes the process of granulation using the agglomeration of Zn(II)IDHA in a fluidised bed with an aqueous solution of this substance with high dry matter content. The work focuses on experimental research to select the most favorable process conditions. The influence of selected factors on the granules obtained in a continuous FBSG process for chelated fertilizers for foliar application was also examined. The impact of adding a surfactant to the solution sprayed into the bed and perturbing operational parameters on PSD and granule morphology was investigated. The experiments were complemented by calculations based on the Population Balance Equation (PBE). It was shown that increasing the milling speed contributes to a slight increase in dust but does not disrupt the regular agglomeration process in the long term. The calculation results confirm that despite the complexity of the process, its description using PBE is feasible. Based on the conducted experiments, the parameters of the studied process were selected to achieve a so-called steady-state during the production of Zn(II)IDHA, ready for industrial scale implementation.
Description
Wydział Chemii
Sponsor
Keywords
granulacja, technologi, analiza termograwimetryczna, chelaty mikroelementowe, surfaktanty, parametry granul