CN101397220A - 烧结除尘灰合成复合肥及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及烧结除尘灰合成复合肥及其制备方法，属于农业化肥技术领域。按重量百分比原料组成为含除尘灰15～25％、碳酸钠19～29％、尿素10～20％、磷铵10～20％、硫酸钾16～26％、粘结剂等辅料(内含占除尘灰0.5～1％的硫磺粉)5～10％。将原料通过计量，粉碎、混匀、造粒、干燥、筛分后制得成品。该合成复合肥含有农作物需要的K、Ca、Si等元素，不但解决了除尘灰的环境污染、堆积问题，还提高了除尘灰的附加值。本发明辅料中的硫磺粉，对重金属原子(Hg、Cd、Pb)有更强的亲和力，对其溶出有抑制作用，也是特殊的含硫肥料，可以显著的增加肥料的效力。本发明产品价格低廉，肥效好，针对性强，工艺制作简单。
Description
技术领域
本发明属于农业肥料技术领域，具体涉及一种利用烧结机头除尘灰合成复合肥及其制备方法。
背景技术
钢铁工业是我国国民经济的重要基础产业，同时也是能源消耗和环境污染严重的工业部门之一。环境污染是制约钢铁生产的重要因素之一。如何进一步减少污染物的发生量和排放量，控制和消除各类污染因素对环境的影响，是根本改变传统钢铁工业形象，走与环境协调和可持续发展的重要课题。
烧结粉尘具有呆滞性、不可稀释性和长期潜在的危害性，从其产生运输到贮存及处置的各个环节，都会给环境带来很多有害影响。
(1)污染大气
堆存及回填用的烧结粉尘虽然用管道输送，并利用冲灰水、回收水进行喷洒，以防止灰尘二次飞扬，但还是对周围大气环境产生污染，特别是春、秋季节，气候干燥，降尘量增大，在造成区域性环境污染的同时，危害人体健康。
(2)污染水体
被除尘器捕获的飞灰，排灰方式多为湿排。湿排使飞灰中的有害成分溶入冲灰的水中，这将污染地表水和地下水。同时堆置或填埋的烧结粉尘，其有害组分很容易浸出污染土壤、地下水并导致水质硬度增加，不但破坏土壤和水体的生态平衡，威胁人类的健康，同时也浪费了大量的水资源。
(3)侵占土地
对烧结粉尘的处理，目前我国钢铁厂以灰场贮存为主要堆存手段。据统计，每万吨烧结粉尘需堆场0.27～0.33hm2。至2000年底，我国堆存的烧结粉尘已高达12.5亿t，需堆场3.33～4.17万hm2，占用了大量土地，且大部分是耕地，造成了土地资源的浪费。
对粉尘的集中处理，各国都在进行积极的研究，研究最多的是粉尘水泥制品在道路用材、炉渣棉、道路基石、混凝土用骨料等方面的利用。但这些回用方法开发的产品附加值较低。亟需找到高附加值的有效利用方法。
近年来随着农作物总产量的不断提高，由于长期施用速效化肥，加之施肥比例失调，土壤缺钾状况日益严重，造成农业生产效益降低，农产品的品质下降。随着农作物的持续高产，土壤中的有效硅含量也迅速降低，缺硅土壤如今很普遍，要使作物高产优质，必须在土壤中补充钾和硅。然而我国的钾肥资源相当贫乏，80％以上需要进口，这些钾肥中95％以上是氯化钾，而很多忌氯作物如果树、蔬菜、豆类以及烟草、马铃薯等不能使用氯化钾，此外氯化钾、硫酸钾的价格较为昂贵，不利于推广；另一方面，氯化钾和硫酸钾属水溶性，利用率在50％左右，其余随水流失，造成浪费，并容易使土壤板结。因此，开发、推广无氯、长效硅钾肥将成为化肥工业的一个重点。
烧结机机头电场除尘灰内含有大量的K、Ca、Si等元素，也含有一定的微量元素Mg、Mn、Zn、Cu等对农作物有益的成分，我国又急缺钾、硅肥，因此合理利用烧结机机头电场除尘灰，将其资源化将有广阔的前景。
发明内容
本发明的一个目的是，通过对烧结机机头电场除尘灰进行改性，提供一种烧结除尘灰合成复合肥。
本发明的另一个目的是，提供一种烧结除尘灰合成复合肥的制备方法。
本发明的技术方案如下：烧结除尘灰合成复合肥，其特征是按重量百分比由以下成份组成：
磁选除铁后的除尘灰 15～25％
碳酸钠 19～29％
尿素 10～20％
磷铵 10～20％
硫酸钾 16～26％
粘结剂 5～10％
上述除尘灰中K2O的含量为13.9％～28.5％。
上述粘结剂选用造纸废液和淀粉的混合液，二者的重量比为9∶1。
上述配方中还含有占除尘灰重量0.5～1％的硫磺粉。
一种制备上述烧结除尘灰合成复合肥的方法，由以下步骤组成：
(1)预处理工序
先将原料经过干燥，粉碎预处理，粉碎后的物料粒度均小于80目；
(2)称量混合工序
经粉碎后的各种基础物料按照比例，进入密闭的混合设备进行混合；
(3)造粒工序
混合好的物料，输送入造料机内，加人粘结剂进行造粒；
(4)干燥工序
从造粒机出来的产品经干燥处理，使水份降至5％以下，干燥的同时采用可溶性的碳酸盐改性剂对产品进行活化改性，干燥温度控制在300～500℃；
(5)筛分工序
干燥后的粒状复合肥，输送到双层筛进行筛分，其中上层筛的目数为5目，下层为9目，留在两层筛子之间的颗粒为合格产品，筛分后较大的颗粒返回预处理工序，较小的颗粒或细粉则返回造粒工序；
(6)制得成品。
上述步骤(2)中，物料在混合设备中的填充度为60％～70％。
上述步骤(4)中干燥温度控制在300℃。
烧结除尘灰合成复合肥的制备方法中所配加的氮肥、钾肥和磷肥一般为粒状，水溶性好，故可单独按比例使用。配制可以采用人工或机械，视生产规模条件而定。
本发明的有益效果是：1、除尘灰内含有大量的K、Ca、Si等元素，也含有一定的微量元素Mg、Mn、Zn、Cu等对农作物有益的成分，本发明利用钢铁工业废弃物除尘灰作为原料，通过改性、激活，再配加其它有效元素，合成农作物需要的氮、磷、钾复合肥，不但解决了除尘灰的环境污染、堆积问题，还为除尘灰找到了一条新的利用手段，提高了除尘灰的附加值，是国内钢铁企业除尘灰利用的一个新突破。2、本发明中粘结剂为选用90％的造纸废液和10％的淀粉混和液，减轻了造纸废液对环境的污染，提高了资源的利用率。3、本发明辅料中的硫磺粉，一方面可以对重金属原子(Hg、Cd、Pb)有更强的亲和力，对其溶出有更强的抑制作用；另一方面，它还是特殊的含硫肥料，可以显著的增加肥料的效力。4、本发明的烧结除尘灰合成复合肥价格低廉，肥效好，针对性强，工艺制作简单。
附图说明
图1为烧结除尘灰合成复合肥的制备工艺流程图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明，但不限于此。实施例中所采用的除尘灰中K2O的含量为13.9％～28.5％wt。
【实施例1】
原料按重量比准备如下：除尘灰22％、碳酸钠29％、尿素18％、磷铵10％、硫酸钾16％、粘结剂等辅料(内含占除尘灰重量0.5％的硫磺粉)5％。
制备方法：
(1)预处理工序
所用除尘灰粒度较小可不必粉碎，但造粒不好返回的肥料，和其他添加的大颗粒的基础物料必须进行粉碎。各种基础物料送入锤式粉碎机粉碎，粉碎后所有的物料粒度均小于80目。有些物料含水量较高，不利于粉碎，在粉碎之前要经过干燥等预处理。考虑到物料的吸潮性，最好现配现用。
(2)称量混合工序
将粉碎后的除尘灰、碳酸钠、尿素、磷铵、硫酸钾、粘结剂等辅料匀速地落在同一皮带机上，送入混合器混合均匀，混合的均匀程度直接影响到养分的均匀度，而混合机的充填度是影响混匀的主要因素，装的过多，物料运动不充分，混匀度差，装的过少，混匀度高但能耗大，填充度为65％左右。
(3)造粒工序
混合好的物料，连续送入圆盘造粒机，同时喷含粘结剂的水溶液，在盘上滚动粘结成颗粒，借离心力从盘下侧溢出，流入回转干燥窑，粘结剂选用造纸废液和淀粉的混合液，二者的重量比为9：1。。造粒是复合肥生产的重要工序，主要的造粒法有团粒法、挤压法和喷浆法。造粒效果的好坏，主要取决于造粒机的设计和操作，采用常州福亿干燥设备有限公司生产的dg-200型对辊造粒机进行造粒。造粒工序是复合肥生产的关键过程，精心的设计和操作可以增加造粒率，减少返料率，提高整个生产的效率。
(4)干燥工序
从造粒机出来的产品往往含15％左右的水份，为贮存、运输和使用方便.需经干燥处理，在这里干操过程可以和除尘灰的活化改性过程结合，干燥的同时采用可溶性的碳酸盐改性剂对产品进行活化改性，流入回转干燥窑的颗粒，遇450℃的烟道气，并流旋转而下，被干燥到含水分小于5％。
(5)筛分工序
冷却后的物料经双层筛网(上层筛的目数为5目和下层为9目)振动筛筛分，不能过第一层筛的过大颗粒，重新送回粉碎工序进行粉碎后返回造粒机，通过第一层筛的颗粒落入第二层振动筛上，第二层筛筛出物过细也应重新返回造粒机，留在两筛子中间层的即为合格品。
(6)制得成品
经筛分后的合格品，或者直接送去散装贮存，或者送去包装。在湿度较高的不利气候时，还可以将产品在贮存和包装之前用扑粉剂进行扑粉处理，改善颗粒表面的物理性能。
复合肥中养分的比例为N:P2O5:K2O＝1:0.5:0.77。适于小麦、玉米等农作物的复合肥，总养分20％。
【实施例2】
原料按重量比准备如下：除尘灰20％、碳酸钠24％、尿素15％、磷铵15％、硫酸钾21％、粘结剂等辅料(内含占除尘灰0.5％的硫磺粉)5％。
制备方法同实施例1。
复合肥中养分的比例为N:P2O5:K2O＝1:0.8:1.2。适于马铃薯等蔬菜的复合肥，总养分29％。
Claims (7)
1、烧结除尘灰合成复合肥，其特征是，按重量百分比由以下成份组成：
磁选除铁后除尘灰 15～25％
碳酸钠 19～29％
尿素 10～20％
磷铵 10～20％
硫酸钾 16～26％
粘结剂 5～10％。
2、根据权力要求1所述的烧结除尘灰合成复合肥，其特征是：所述的磁选除铁后除尘灰中K2O的含量为13.9％～28.5％。
3、根据权力要求1所述的烧结除尘灰合成复合肥，其特征是：所述的粘结剂选用造纸废液和淀粉的混合液，二者的重量比为9∶1。
4、根据权力要求1所述的烧结除尘灰合成复合肥，其特征是：所述的烧结除尘灰合成复合肥中还可以加入含占除尘灰重量0.5～1％的硫磺粉。
5、一种制备烧结除尘灰合成复合肥的方法，其特征是，由以下步骤组成：
(1)预处理工序
先将原料经过干燥，粉碎预处理，粉碎后的物料粒度均小于80目；
(2)称量混合工序
经粉碎后的各种基础物料按照比例，进人密闭的混合设备进行混合；
(3)造粒工序
混合好的物料，输送入造料机内，同时喷含粘结剂的水溶液，在盘上滚动粘结成颗粒；
(4)干燥工序
从造粒机出来的产品经干燥处理，使水份降至5％以下，干燥的同时采用可溶性的碳酸盐改性剂对产品进行活化改性，干燥温度控制在300-500℃；
(5)筛分工序
干燥后的粒状复合肥，输送到双层筛进行筛分，其中上层筛的目数为5目，下层为9目，留在两层筛子之间的颗粒为合格产品，筛分后较大的颗粒返回预处理工序，较小的颗粒或细粉则返回造粒工序；
(6)制得成品。
6、根据权力要求5所述的制备烧结除尘灰合成复合肥的方法，其特征是：步骤(2)中，物料在混合设备中的填充度为60％～70％。
7、根据权力要求5所述的制备烧结除尘灰合成复合肥的方法，其特征是：步骤(4)中干燥温度控制在300℃。
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