高塔 熔体 复 合 肥 造粒工 艺成 品颗粒 空壳 现象分析和 探讨孔亦周(陕西宝鸡建 光流体设 备 厂 721006 )摘要 在 高塔熔体 复合肥造 粒工艺中 ,造成 颗粒出现 空壳现象 的原因主 要包括熔 融物料含 水 量 、 化 学 反 应 、制浆 工艺及造 粒喷头等 根据出 现空壳的 原因 ,给出了解 决问题的 措施 关键词 高塔造粒 空壳 探讨Ana ly s is of an d In ve st iga t ion in to Ca u se s for A ppea ran ce of Em p ty She lls inC om poun d Fer t il izer Produc t Gran u le s from H igh2Tower M e lt Gran u la torKong Yizhou( Shannxi B ao ji J ianguang F lu id Equ ipm en t Fac to ry 721006 )A b stra c t In the h igh2towe r m e lt granu la tion p roce ss fo r compound fe rtilize rs the cau se s fo r theapp ea rance of emp ty she lls in p roduc t granu le s a re m a in ly the wa te r con ten t of the m e lt, chem ica l reac2 tion s, slu rrying p roce ss, and granu la tion nozzle s. B a sed on the se, m ea su re s a re p ropo sed fo r so lving the p rob lem.Keyword s h igh2towe r granu la tion emp ty she lls inve stiga tion高塔熔体 复合肥旋转 喷淋造粒 工 艺是利用熔融 至 工 艺 温 度 的 含 氮 元 素 的 物 料 (尿 素 或 硝 酸 铵 )作 为基质熔 融 载 体 ,与 含 磷 、 钾 元 素 的 粉 体 物 料 在热熔状态 下搅拌混合 成具有一定 流动性的低 温 共熔复合料浆 ,再 通 过 专 用 的 造 粒 喷 头 将 其 以 液 滴的形式喷 出 ,液 滴自造粒塔 顶部自然下 落 ,在 下 落过程中与造 粒 塔 内 常 温 空 气 接 触 ,使 其 冷 却 并 自动收缩成 圆球形的固 体颗粒 。
在熔体法 复 合 肥 造 粒 工 艺 中 ,常 见 的 影 响 生 产 及产品质量 的问题之一 是成品颗粒 出现空壳现 象 造成颗粒 出现空壳现 象的原因主 要包括熔融 物 料含水量 、 化学反 应 、 制 浆工艺及造 粒喷头等 分在 沸点以上会 发生汽化 由于熔融物 料的温度远高 于水的沸 点 ,液 滴 内 的 水 分 多 以 汽 泡 的 形 式 存在 ,液滴 在降落冷却 固化的过程 中 ,随 着水分的 汽化 蒸发 ,势必 在 已 固 化 成 型 了 的 颗 粒 上 形 成 空 洞 ,此 空 洞 如 果 过 大 ,则 会 严 重 影 响 颗 粒 的 强 度 , 直至 破碎形成残 壳 造成熔融物 料 含 水 量 超 标 的 原 因 主 要 有 : ① 尿素 或 硝 酸 铵 、 磷 酸 一 铵 、 钾 盐 、 填 充 料 等 原 材 料 的 含 水量超出工 艺 要 求 ; ② 由 于 熔 融 物 中 固 体 物 料的 磨损及腐 蚀 作 用 ,很 可 能 导 致 混 合 槽 中 蒸 汽 盘 管 或夹套发生 泄漏 ,使物料含水 量增大 ; ③ 过于 频繁 的开 、 停车需用大 量的蒸汽 吹 除系统 ,系统中 蒸 汽 冷凝水提高 了 物 料 的 含 水 量 ; ④ 为 了 增 强 物 料的 流动性而 人 为地在熔融 物料中添加 蒸汽或水 等 ; ⑤ 大气 中湿度过大 、 固体 物料仓储时 吸湿等 。
但熔融 物 料 内 不 可 避 免 地 含 有 一 定 量 的 水分 ,这些水 分在熔融 、 混合以 及造粒过程 中可以蒸 发一 部分 ,剩余 的 量 只 要 不 超 过 工 艺 规 定 的 范 围 也是 允许的 因 为水分可以 降低熔融物 料的熔融11熔 融物料 含水量高塔熔体 复 合 肥 装 置 在 造 粒 时 ,复 合 肥 熔 融 液 喷出造粒喷头 后 断 裂 成 一 定 体 积 的 液 滴 ,液 滴 在 与造粒 塔 内 的 空 气 接 触 后 开 始 收 缩 成 圆 球 形 状 ,同时 不断降温 ,由液态 至塑态直至 固态 如果 此 时熔融物料的 水 分 含 量 超 出 工 艺 指 标 要 求 ,水1第 37 卷 第 4 期 化肥工 业 2010年 8月温 度并加快熔融 速 度 ,而 且 水 分 可 增 强 熔 融 物 料的 流动性 ,尤其是高 黏度配比的 物料 ,少量的水分 甚 至对造粒 还 有 相 当 的 益 处 因 此 ,熔 融 物 料 内 允 许含有适量的 水 分 ,但 水 分 过 多 则 会 影 响 到 颗 粒 的强度 、 形状 ,甚至造成 成品颗粒在 仓储时出现结 块现象 ,即水分的 含量一定要 有一个限度 。
1 )在 尿 基 复 合 肥 生 产 过 程 中 , 要 严 格 控 制原料 磷酸一铵 的 中 和 度 ,选 用 中 和 程 度 适 合 的 磷 酸一 铵是该工 艺 的 关 键 之 一 ; 在 硝 基 三 元 复 合 肥 生产 中 ,应 严 格 控 制 硫 酸 钾 的 各 项 理 化 指 标 大 量实 践证明 :尽管白云 石内在有效 成分基本相 同 ,但不 同产地的白 云石与熔融 硝酸铵的反 应程度有 时会 有很大的 差 异 ,因 此 应 尽 量 选 用 活 性 比 较 低 的白 云石作为 钙 、 镁 元 素 原 料 生 产 农 用 硝 酸 铵 钙 复 合 肥 ,同 时建议白云 石 的 细 度 应 该 控 制 在 40 ～60目 ,白云 石 粉体过细会 加 剧 与 硝 酸 铵 熔 融 液 的 反应 ,产生 大量泡沫 ,氨损失 严重 2 )目 前 , 高 塔 熔 体 复 合 肥 生 产 企 业 对 尿 基 以及 硝基三元复 合肥的混合 工艺及装置 已有正确 认识 和成功经 验 ,基 本 上 可 以 达 到 有 效 掌 控 其 化 学反 应程度 的 目 的 但 对 于 硝 酸 铵 钙 ,则 需 一 种 专门 的混合装 置 ,目 前 所 通 用 的 混 合 槽 的 结 构 形式还 不能满足这 种产品工业 生产的要求 。
高塔熔体复 合肥的成品 颗粒上大 多 有一个肉眼 可 见 的 盲 孔 , 几 乎 已 成 高 塔 熔 体 造 粒 的 标 志 该小 孔是典型的 化学反应的 结果 ,正确选择原 料 、 严格 控制原料的 各项理化指 标以及合理 配置工艺设备 就完全可以 有效地控制 此小孔的生 成 化 学反应目前 ,国产高 塔 熔 体 复 合 肥 大 致 分 尿 基 复 合 肥 和硝基复合 肥两大类 2. 1 尿 基复合肥尿基复合 肥 主 要 成 分 为 尿 素 、 磷 酸 一 铵 和 钾 盐 尿素熔融 液呈弱碱性 ,而磷 酸一铵呈酸 性 ,当 粉 状磷酸一铵 与熔融尿素 混合时必将 发生化学反 应 ,但反 应的程度视 原料磷酸一 铵的中和度 、 混合 工 艺的温度 、 混 合 强 度 和 混 合 时 间 不 同 而 有 较 大的 区别 化学反应 的结果是磷 酸一铵发 生 聚合反应生成 聚磷酸铵 ,使熔融 料浆的黏度 急剧增大 ,同时产 生 二氧化碳气 体 ;随 着混合时 间 的延长 ,还会导致 尿 素发生分解 ,具 体 表 现 为 料 浆 中 产 生 大 量 的 气泡 并伴有氨气 逸出 2. 2 硝 基复合肥硝基三元 复 合 肥 的 主 要 成 分 为 硝 酸 铵 、 磷 酸 一 铵和钾盐 ,硝 酸 铵 钙 二 元 复 合 肥 的 主 要 成 分 为 硝 酸铵和钙镁元 素 等 ,硝 酸 铵 钙 的 主 要 原 料 是 硝酸 铵和白云石 。
白云石属 于碳酸盐岩 ,是 碱 性物质 ,而硝酸铵 溶 液是酸性物质 ,故 这 两 种 物 质 在 混 合 时 会 发 生 强 烈反 应 硝 酸 铵 熔 融 液 与 硫 酸 钾 也 会 发 生 反 应 ,反应 程度取 决 于 硫 酸 钾 生 产 时 的 各 项 工 艺 指 标 硝酸铵与 磷 酸 一 铵 同 属 酸 性 物 质 ,理 论 上 不 会 发生化学反应 ,但 磷 酸 一 铵 在 高 温 下 自 身 会 分 解 ,而硝 酸铵熔 融 液 的 温 度 已 大 大 超 过 了 磷 酸 一 铵 的分解温度 ,长 时 间 的 混 合 会 导 致 磷 酸 一 铵 发 生 分解而释放出 氨 和 二 氧 化 碳 ,同 时 产 生 影 响 造 粒 的聚磷酸盐 熔体 如果 用氯化钾作 为复合肥生 产 的钾元素原料 ,由 于 氯 化 物 对 硝 酸 铵 有 催 化 作 用 ,故更 需严格控制 混合温度及 时间 2. 3 解 决方法上述问题 可 以 从 原 材 料 、 混 合 工 艺 及 设 备 方 面 予以解决 122制 浆工艺制浆工 艺 包 括 混 合 槽 的 结 构 形 式 和 几 何 尺 寸 、 搅 拌 桨 的 结 构 形 式 、 搅 拌 速 度 及 效 果 、 各 混 合 槽的 布局 、 粉体 物 料 的 投 料 顺 序 及 熔 融 料 浆 的 温 度控 制等 。
混 合 槽 内 的 料 浆 温 度 、 料 浆 停 留 时 间 及混 合效果决定 了成品颗粒 的质量 在设定的时 间内 ,将多种液 、 固物料 均匀地混 合并 确保熔融物 料的工艺温 度是制浆的 关键 熔 体造 粒工艺中 ,除 了 作 为 氮 元 素 的 熔 融 载 体 尿 素 或硝 酸铵外 ,其余的元 素均为固 体 的粉状物料 如果制浆工 艺 不 理 想 ,则 容 易 产 生 没 有 充 分 混合 均匀的粉团 大粉团是 造成喷头堵 塞的原因 之一 ,而 小 粉团虽然 可 以随熔液喷 出喷头 ,但由于 其未 能与熔 液 形 成 一 个 均 质 的 熔 体 ,故 在 降 落 过程中 无法收缩成 密质的球体 进入混合槽 的粉体越细 ,其比 表面积越大 ,越容易 形成粉团 ,从 而 越 不 容 易 快 速 均 质 地 形 成 熔 体 但粉体 物 料 越 细 ,其 成 品 颗 粒 的 表 面 就 越 光滑 因此需 要 合 理 选 择 粉 体 物 料 的 细 度 ,既 要 有3第 37 卷 第 4 期 化肥工 业 2010年 8月利 于制浆混合 ,又要 尽可能令颗 粒外观光滑 另外 ,为了使料 浆更加均 匀 和细腻 ,目前有些 企 业将精细化 工的乳化工 艺技术应用 到复合肥熔 体 制浆工艺中 ,并取 得了可喜的 效果 。
未 完 全 固 化 ,当 降 落 速 度 突 然 为 零 时 ,内 核 的 液 、塑态 物料由于 惯 性 作 用 冲 破 外 壳 ,被 冲 破 的 外 壳 就形 成了半个 中 空 的 残 壳 ,此 现 象 同 时 伴 有 黏 塔 底以 及大量粉尘 的现象 造粒喷头的 喷量一定要 依据造粒 塔 的冷却能力和 物料的性质 而定 不同 配比的物料 其散热速 率不 尽相同 ,熔融物料 中粉体物料 的比例越大 ,其 热的 不良导体 因 素 就 越 多 ,故 此 时 的 喷 量 就 应 作 适当 调整 造粒喷头出 现 异 常 的 原 因 主 要 有 以 下 几 点 :① 一 味追求大 的 造 粒 量 ,被 迫 增 加 喷 头 的 开 孔。