高塔造粒原理、产品特点与技术问题.doc

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高塔造粒原理、产品特点与技术问题
1、工艺原理
固体尿素或硝铵（硝铵磷等）加热熔融后成为熔融液，也可以直接使用蒸发浓缩后的熔融液。在熔融液中加入相应的磷肥、钾肥、填料及添加剂制成混合料浆。混合料浆送入高塔造粒机进行喷洒造粒，通过造粒机喷洒进入造粒塔的造粒物料，在从高塔下降过程中，与从塔底上升的气体阻力相互作用，与其进行热交换后降落到塔底，落入塔底的颗粒物料，经筛分表面处理后得到颗粒复合肥料。
主要设备包括三部份：一是塔体。造粒塔是高塔造粒生产颗粒复合肥料的主要设备，造粒塔的主要作用是复合肥在塔内进行结晶、冷却热交换。造粒塔的直径与高度是设备的主要指标，它与产品的生产能力及品质密切相关。二是造粒设备。造粒机根据需要可以满足复合肥造粒对各种料浆的要求，特别是对中、低氮品种复合肥的造粒具有非常优良性能；三是反应釜。混合反应釜主要作用是将物料在设备内进行充分搅拌混合均匀，达到制备流动性能好的混合料浆目的。
另外，原料的预处理、螯合和添加各种制剂也是提高肥效的有效途径。对原料进行预处理后再制备的混合料浆，无论是粘度、流动性以及料浆的结晶性能都有很大的改善，能够更好地造粒生产和提高产品品质。通过螯合来避免在生产的过程中某些养分的流失和产生不良副反应，并使重要的养分获得保护提高肥效，降低成本。
2、工艺特点
与常用的复合肥料制造工艺相比，高塔造粒工艺具有以下优点：
（1）、直接利用尿素或硝铵熔体，省去了尿素熔体的喷淋造粒过程，以及固体尿素的包装、运输、破碎等，简化了生产流程；（2）、造粒工艺充分利用圆熔融尿素或硝铵的热能，物料水分含量很低，无需干燥过程，大大节省了能耗；（3）、生产中合格产品颗粒百分含量很高，因此生产过程中返料量几乎没有；（4）、操作环境好，无三废排放，属清洁生产工艺。
3、高塔产品的特点
（1）抗压强度高且水溶快。高塔造粒生产颗粒复合肥料的工艺，其产品的含水率一般在1%以下，基本上可以控制在0.5%以下， 所以产品的抗压强度特别高。其颗粒抗压强度比传统工艺生产的产品可以提高一倍以上,适合于各类施肥方法。遇水溶得快,适合于农民喜爱快溶的要求；（2）养份均匀。高塔造粒使每一颗粒养份基本上都是一致的。促使作物生长均匀，整体长势良好；（3）中微量元素有效化。中微量元素通过鳌合技术处理，使得养份有效性进一步提高，更加容易被作物吸收；（4）肥料的利用率提高。高塔复合肥,其养分释放较均匀,肥效也延长了,使其肥料的利用率得到了提高；（5）适合再包膜，降低生产成本；（6）有小孔防假冒。使用高塔造粒工艺生产出的复合肥颗粒均匀剔透、色泽光亮，并在中间露有清晰可见的针孔，其粒状是任何挤压、滚筒和搅拌等传统造粒方法造不出来的，产品不易被假冒；（7产品质量稳定、运行费用低、能耗少、无污染、便于操作，生产的复合肥无论外观还是内在质量及作物增产上，都远胜于市场上销售的普通复合肥。
4、高塔造粒复合肥的结块与防结块
（1）、肥料结块的内在与外在因素
a、化学组成：肥料的组成主要是尿基.硝基.硫基.氯基，且具有吸湿性、结块性。
b、颗粒状况：肥料的结块与肥料颗粒的大小和形状密切相关。
(a)颗粒大小：颗粒增大，表面积减小，邻近颗粒间的吸引力和接触点减小，因而结块趋势降低。
(b)颗粒形状：如果颗粒表面光滑、成型好，则颗粒间的接触点减少，从而延缓结块。
c、湿度：此处湿度包括产品的含水量和产品存放环境的相对湿度。
(a)产品含水量：产品含水量的微小变化对肥料的结块有明显影响。产品含水量高，则容易吸收水分而发生重结晶。当初含水量低于0.5%时，在通常储存条件下，产品不太有结块问题产生。因此，在肥料生产过程中要严格控制产品的含水量。
(b)空气相对湿度：肥料的结块与空气相对湿度密切相关。每种盐或盐的混合物都有一定的临界相对湿度。空气的相对湿度高于肥料的临界相对湿度，肥料就会吸收空气中湿气；相反，空气的相对湿度低于肥料的临界相对湿度，则肥料内部的湿气向空气中蒸发。相对湿度的反复变化通常比持续的高湿度更有害，会令结块、粉化问题更加突出。
d、温度：温度也是影响肥料结块的一个重要因素。高温包装时可能发生如下物理化学反应：
晶态变化---如硝铵在32.3℃时会发生晶态变化，硝铵晶体出现膨胀和收缩，导致产品粉化、结块。
e、压力：加压使颗粒接触面增加，导致储存物质结块。
(2)、高塔造粒复合肥结块的主要原因及对策
高塔造粒生产的复合肥，在配方固定的情况下，如果造粒喷头及喷头运行工艺固定，产品粒度分布及外观状况也就基本稳定。引起结块的各种因素中，以产品含水量及产品包装温度最为重要。 因此，应从下列几方面入手来改善肥料的松散性能：
a、降低产品含水量。尿基对水分的敏感程度甚至超过硝基更应引起生产的重视。高含氮量的尿基NPK，其产品水分应尽量控制在1%以下，否则产品结块问题很难解决。
b、降低包装温度。目前高塔造粒设计时大都没有考虑降温装置，正常生产时成品包装温度为45-55℃，夏天包装温度更高。这就是目前几个高塔产品结块严重的主要原因。高塔造粒生产的硝基，其硝态氮含量一般较高，对水分和包装温度也就严格，包装温度最好低于40℃。
我国高塔复合肥专利
　　1、“颗粒状高浓度氮钾复合肥料的制造方法”(CN99127009.6)
　　用尿素厂合成的半成品尿素熔液或固体尿素加热后，熔融液与加热的氯化钾(或硫酸钾)混合或固体尿素和氯化钾(或硫酸钾)加热成含有氯化钾或硫酸钾)悬浮物的熔体，熔体料浆通过造粒装置分散为小液滴，籍重力落入空气冷却塔中冷却固化即成复合肥。
　　2、“塔式造粒生产高浓度氮磷钾复合肥的方法”(CN02103008.1)
　　将粉碎至60目左右的磷酸一铵，氯化钾或硫酸钾，碳酸钙或沸石粉料混合，干燥升温加入到熔融尿素熔液中，混合搅拌4－8分钟，生成熔体料浆，保持物料温度115℃－130℃。
　　3、“熔融料浆低塔造粒生产颗粒多元复合肥料的方法及设备”(CN02134971.1)
　　尿素，氮肥，磷肥，钾肥及填料按1.5：(0－1.0)：(0－1.0)：(0－1.0)：(0－1.0)在100℃－145℃混合加热熔融，通过旋转造粒喷头，喷洒入塔底有鼓风机鼓风的塔内。
　　4、“塔式硝基复合肥”(CN03117288.1)
　　液体硝酸铵在150℃－175℃下蒸发，浓缩至98％－99.7％。固体磷肥、钾肥、填加剂在85℃－111℃预热在140℃－175℃下混合熔融，经过造粒喷头喷淋造粒，并与塔内冷却空气逆向接触，冷却成产品。
　　5、“高塔造粒生产颗粒复合肥的方法及设备”(CN03139601.1)
　　将尿素、其他氮肥、磷肥、钾肥和填料按1.5：(0－1.0)：(0－1.0)：(0－1.0)：(0－1.0)混合，其中氮磷肥和钾肥不同时为零，在100℃－145℃下混合加热熔融。将硝铵、其他氮肥、磷肥、钾肥和填料按2.0：(0－1.0)：(0－1.0)：(0－1.0)：(0－1.0)混合在145－175℃加热熔融。通过旋转差动喷头喷洒入有气流阻力作用下的塔内。
　　6、“塔式造粒生产高浓度氮磷钾复合肥料的工艺”(CN03143982.9)
　　熔融尿素熔液加入含磷含钾粉料及辅料，混合搅拌成熔体并乳化造粒。
　　7、“一种熔体料浆塔式造粒复合肥及制造方法”(CN200310121368.5)
　　将尿素在130℃－145℃高温下熔融后用泵送入混合器，另一部分原料经破碎至小于或等于20目，混合加热后送入混合器，然后用泵输送到塔顶，经喷头喷入自然通风造粒塔内。
高塔复合肥生产
　　复合肥塔式生产与尿素、硝铵塔式生产最大的不同点是复合肥熔融料浆稠，流动性差，冷却凝固时间长。因此制浆是塔式复合肥生产的关键。
　　(一)目前通常的三种制浆过程
　　1、熔融尿素或尿素生产线的尿液与经过磨细加热的其他原料搅拌混合。
　　2、固体尿素与其他原料搅拌混合后加热熔融。
　　3、熔融尿素或尿素生产线尿液与其他原料搅拌混合并乳化。
　　(注：生产硝基复合肥将上述尿素改为硝铵)
　　(二)配方选择原则
　　原料的投料比应该说在比较宽的范围内都能生产，对尿基复肥由于磷铵的聚合反应改变料浆性能，应注意磷铵的配入量不宜过高，控制产品P2O5低于15％，尿液量大于30％，产品磷高的氮宜高些；硝基复肥的硝铵量大于40％，钾源宜选用硫酸钾。为改善料浆流动性能也可加入其他添加剂，配方选择主要兼顾市场需求选择合适的氮磷钾比例。
　　(三)温度控制
　　熔融温度一般由可熔原料的熔点来决定，尿素为132.7℃、硝铵170.4℃。适当加入添加剂可降低其熔融温度，对尿素显得特别重要，可防止缩二脲产生。混合温度因混合后盐的低共熔点，温度一般会显著地低于它们的熔点。
　　(四)造粒塔的选择
　　造粒塔塔高的优选主要满足颗粒的凝固时间，复合肥由于料浆本身的特点，有效塔高一般会比尿素、硝铵造粒塔高，可参照进行选择。
　　采用自然通风还是机械通风，主要是一个经济问题，机械通风塔可低一些，建塔费用低一些，但运行成本高。自然通风则塔需高一些，建塔费用高，但运行成本低。
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