CN104529597B - 一种挤搓法生产颗粒复混肥料的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种挤搓法生产颗粒复混肥料的方法，包括以下步骤：(1)对原料混合物增塑；(2)将增塑后的原料混合物挤出成料条，或压片后切割成料条；(3)将料条送入挤搓造粒设备，料条被挤搓形成复合肥料颗粒。与现有技术相比，本发明得到的产品颗粒大小均匀，外观圆润，养分更准确，储存性能改善。和传统的团粒法工艺相比，生产流程进一步简化，可省去干燥、筛分、大颗粒破碎等工序，尾气排放显著减少，生产车间环境明显改善，综合能耗大幅度降低。

Description

一种挤搓法生产颗粒复混肥料的方法
技术领域
本发明涉及一种生产颗粒复混肥料的方法，尤其是涉及一种挤搓法生产颗粒复混肥料的方法。
背景技术
目前比较普遍的复混肥料生产方法大致有三种：挤压法、团粒法与料浆法。
传统的挤压造粒工艺存在的缺点是：产品颗粒外观差(不规则，表面毛糙)；挤压设备更换频率大；维护费用较高。
团粒法生产工艺是目前复混肥料生产最普遍采用的方法。该方法主要加工工序为：原料混合→原料与返料混合→转鼓造粒(或圆盘造粒)→干燥→冷却→筛分→成品。其中筛分过程通常有1～2倍于成品的不合格粒子要返回系统，因此造成了干燥和冷却负荷的增加，而且细粉粒在干燥和冷却过程中很容易被尾气夹带，造成管道堵塞、回收工作不易，或被带入大气中造成污染，原料的损耗也增加。
料浆法工艺又分部分料浆法和全料浆法。部分料浆法和团粒法工艺较相似，只是将部分原料以料浆的形式送入转鼓造粒机和其它原料、返料等混合造粒。全料浆法则是将所有原料混溶，形成的料浆通过旋转喷头分散成液滴，在空塔或油等介质中冷却成颗粒。另一种全料浆法则是将所有原料配成温度和浓度相对要低的稀溶液，将溶液喷入转鼓造粒烘干一体机内的返料上，颗粒逐步长大至所需要的粒径。采用全料浆法工艺，产品颗粒外观得以改善，但能耗较高。特别是塔冷却工艺的产品粒径偏小，而且只适合生产特定配方的产品，而且该工艺的一次性投资较大，因此其推广应用受到一定的限制。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种流程简化、综合能耗大幅降低的挤搓法生产颗粒复混肥料的方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种挤搓法生产颗粒复混肥料的方法，包括以下步骤：
(1)对原料混合物增塑：
原料混合物选自尿素、氯化铵、硝铵、磷铵、普钙、氯化钾、硫酸钾或填充料中的一种或几种的混合物，按照一定的比例混合均匀后，破碎至粒度小于等于1mm。所述的增塑的方式包括增湿、加热、碾压或加入增塑剂等其他调理剂。
(2)将增塑后的原料混合物挤出成料条，或压片后切割成料条：
混合物料在一定温度和水分条件下的良好塑性变形能力是本工艺的关键所在，因此在制备条料过程中混合物的水分和温度条件需加以控制，有时还要将原料配方进行优化，或加入一定量的增塑剂。得到的料条塑性变形能力太好或太差，均会影响到造粒和后续工序的连续性，或造成物料粘附在辊轴上，或造成颗粒的碎裂、粉化，不合格产品比例上升。因此，该步骤温度控制在室温～90℃，原料混合物的水分范围控制在0.5％～10％，得到的料条仍然具备一定的塑性变形能力，便于下一工序将料条挤搓成球形颗粒。对原料混合物升温的方式包括加入蒸汽、原料混合物熔化或直接采用来自原料生产装置的高温料浆如尿液、硝铵溶液、磷铵料浆等。也可以是一些原料的反应热，如氨和酸的反应，或采取预热部分原料的形式。
挤出方式包括螺杆挤出、柱塞挤出或轮碾模压。制备料条过程由于原料混合物的高可塑性，无需像传统挤压法需要很强的挤压力，因此对设备的磨损减少、功耗降低。在料条制备过程中，物料受到挤压产生的热量正好被利用来提高物料的温度，使得物料的可塑性提高。
(3)将料条送入挤搓造粒设备，经切割、挤搓得到大小均匀、圆润的半成品复合肥料颗粒，制得的复合肥料颗粒的粒径在4-10mm，复合肥料颗粒通常在4-5mm范围内，使用本发明方法能够制造更大粒径的产品，并且制备大粒径复合肥料颗粒更有优势。
本步骤中，挤搓造粒设备为两根相同方向旋转的辊轴、对搓轮或螺旋孔型斜轧设备。
(4)得到的颗粒如水分含量较高，要进行烘干处理。高温低水分条件下制得的料条经过挤搓造粒后得到的颗粒直接进入冷却机冷却、硬化后就可得到成品，产品质量如强度等指标会更好。
与现有技术相比，本发明得到的产品颗粒大小均匀，外观圆润，养分更准确，储存性能改善。和传统的团粒法工艺相比，生产流程进一步简化，可省去干燥、筛分、大颗粒破碎等工序，尾气排放显著减少，生产车间环境明显改善，综合能耗大幅度降低。具体而言，本发明具有以下优点及有益效果：
1、利用了肥料混合物的塑性随水分、温度条件变化的特点。控制造粒物料的温度和水分条件对制备条料和挤搓造粒过程非常重要，有时要在原料配方中调整某些组分或添加一些增塑剂使得混合物料的可塑性满足要求。
2、产品颗粒大小均一、外观圆整，抗压和防结块性能均优于传统团粒法和挤压法生产工艺的产品。特别是生产直径较大的颗粒时更有优势。
3、生产过程中基本不产生返料，单位产品生产能耗降低，大幅度减少了系统尾气的排放量，特别是采用无干燥工艺时，只有冷却工序产生少量的尾气，而且由于需要冷却的物质均为大小相等的颗粒，尾气中粉尘含量很低，更易于处理，现场操作环境明显改善。
4、由于没有返料的干扰，产品养分调节更精确，生产过程不会形成产品养分的波动。
5、生产工序减少，原料的损耗率降低。
6、生产规模可大可小，一次性投资和占地面积减少。
7、生产过程自动化程度提高。
8、对有高温尿液料浆或磷铵料浆等的工厂，可直接利用高温料浆的热量进一步降低能耗，减少操作费用。
附图说明
图1为本发明方法的工艺流程图；
图2为两根相同方向旋转的辊轴结构示意图；
图3为对搓轮结构示意图；
图4为螺旋孔型斜轧示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
一种挤搓法生产颗粒复混肥料的方法，其工艺流程如图1所示，包括以下步骤：
(1)对原料混合物增塑：
原料混合物选自尿素、氯化铵、硝铵、磷铵、普钙、氯化钾、硫酸钾或填充料中的一种或几种的混合物，按照一定的比例混合均匀后，破碎至粒度小于等于1mm。增塑的方式包括增湿、加热、碾压或加入增塑剂等其他调理剂。
(2)将增塑后的原料混合物挤出成料条，或压片后切割成料条：
混合物料在一定温度和水分条件下的良好塑性变形能力是本工艺的关键所在，因此在制备条料过程中混合物的水分和温度条件需加以控制，有时还要将原料配方进行优化，或加入一定量的增塑剂。得到的料条塑性变形能力太好或太差，均会影响到造粒和后续工序的连续性，或造成物料粘附在辊轴上，或造成颗粒的碎裂、粉化，不合格产品比例上升。因此，该步骤温度控制在室温～90℃，原料混合物的水分范围控制在0.5％～10％，得到的料条仍然具备一定的塑性变形能力，便于下一工序将料条挤搓成球形颗粒。对原料混合物升温的方式包括加入蒸汽、原料混合物熔化或直接采用来自原料生产装置的高温料浆如尿液、硝铵溶液、磷铵料浆等。也可以是一些原料的反应热，如氨和酸的反应，或采取预热部分原料的形式。
挤出方式包括螺杆挤出、柱塞挤出或轮碾模压。制备料条过程由于原料混合物的高可塑性，无需像传统挤压法需要很强的挤压力，因此对设备的磨损减少、功耗降低。在料条制备过程中，物料受到挤压产生的热量正好被利用来提高物料的温度，使得物料的可塑性提高。
(3)将料条送入挤搓造粒设备，经切割、挤搓得到大小均匀、圆润的半成品复合肥料颗粒，制得的复合肥料颗粒的粒径在4-5mm。
(4)得到的颗粒如水分含量较高，要进行烘干处理。高温低水分条件下制得的料条经过挤搓造粒后得到的颗粒直接进入冷却机冷却、硬化后就可得到成品，产品质量如强度等指标会更好。
步骤(3)中，挤搓造粒设备为两根相同方向旋转的辊轴、对搓轮或螺旋孔型斜轧设备。
如图2所示，挤搓造粒设备主要部件是两根相同方向旋转的辊轴，辊轴上均匀分布有凹槽，凹槽的断面形状接近半圆，半圆的直径与所需制备的产品颗粒直径相当，一般为2～5mm，参照当前的施肥习惯，以及考虑到设备产量等因素，产品直径在4.5mm左右为宜。一根辊轴在运转过程中能带动料条往上，延长料条通过辊轴的时间，使颗粒更圆；另一根辊轴则在运转过程中能带动料条往下，而且速度更快，在凹槽的端面有小齿，用于将料条切割成颗粒。料条经过两根辊轴的切割和挤搓，从辊轴的下方即可得到大小均匀、圆润的半成品颗粒。
如图3所示，挤搓造粒设备采用一组对搓轮。两个轮上均匀分布有凹槽，凹槽咬合后截面形状为一个圆，直径2～5mm。两个轮的转动速度相同，保持端面的咬合。转动方向一正一反，带动由垂直方向来的料条往下。转动的同时，两个轮子还做相对往复运动，将卡在轮子表面凹槽间的颗粒进行滚搓，轮子下方即可收集半成品颗粒。
如图4所示，该类型设备将料条制成颗粒的办法是采取螺旋孔型斜轧的方式。两根轧辊成一定角度交叉布置，轧辊的表面分布有螺旋形凹槽，凸起的棱的高度由浅到深，螺距由窄到宽。轧辊同向旋转时带动料条往出口方向移动，同时形成圆润的颗粒。
实施例1
参照图1的本实施例复混肥料的制备方法工艺流程所示，本实施例方法是将配料后的基础肥料和填充料经混合增湿后制成含较高水分的可塑性增强的物料，经挤出设备得到直径3.5mm左右的圆柱形料条，然后经挤搓造粒设备得到直径4.5mm左右的球形颗粒，造粒后的物料水分3％～8％，然后将颗粒物料进行干燥、冷却后即制成颗粒复混肥料产品。
进装置的原料组成如下：
序号 基础肥料和填充料品种 吨产品原料加量(kg)
1 尿素(N：46％) 100
2 氯化铵(N：24％) 282
3 磷酸一铵(N：11％P2O5：44％) 344
4 氯化钾(K2O＞60％) 253
5 高岭土 37
产品规格：N-P2O5-K2O＝15-15-15
采用的挤出设备：螺杆，挤出孔径3.5mm
采用图3所示挤搓造粒设备，造粒孔径：4.5mm
进挤出机物料水分：～5％，采用双轴混合器混合增湿
进挤出机物料温度：常温
进挤出机原料破碎细度：≤1mm
颗粒再经烘干、冷却得到成品。
实施例2
复混肥料的制备方法参照实施例1，但采用的原料组成和挤出、造粒设备发生变化。
进系统的原料组成如下：
序号 基础肥料和填充料品种 吨产品原料加量(kg)
1 尿素(N：46％) 384
2 磷酸一铵(N：11％P2O5：44％) 230
3 氯化钾(K2O＞60％) 168
4 膨润土 242
产品规格：N-P2O5-K2O＝20-10-10
采用的挤出设备：螺杆，挤出孔径3.5mm
采用图4所示挤搓造粒设备，造粒孔径4.5mm
进挤出机物料水分：～4％，采用双轴混合器混合增湿
进挤出机物料温度：常温
进挤出机原料破碎细度：≤1mm
颗粒再经烘干、冷却得到成品。
实施例3
复混肥料的制备方法参照实施例1，但采用的原料组成和挤出、造粒设备发生变化。
进系统的原料组成如下：
序号 基础肥料和填充料品种 吨产品原料加量(kg)
1 硝铵磷(N：32％P2O5：4％) 242
2 磷酸二铵(N：18％P2O5：46％) 242
3 硫酸钾(K2O＞50％) 485
4 凹凸棒土 45
产品规格：N-P2O5-K2O＝12-12-24
采用的挤出设备：先对辊挤压成厚3.5mm片状，然后切成3.5mm×3.5mm粗细的料条，料条直接落入挤搓造粒机的进料口
采用图2所示挤搓造粒设备，造粒孔径：4.5mm
进挤出机物料水分：～3.5％，采用双轴混合器混合增湿
进挤出机物料温度：常温
进挤出机原料破碎细度：≤1mm
颗粒再经烘干、冷却得到成品。
实施例4
复混肥料的制备方法参照实施例1，但采用的原料组成发生变化。产品为低浓度产品。
进系统的原料组成如下：
序号 基础肥料和填充料品种 吨产品原料加量(kg)
1 氯化铵(N：24％) 337
2 普钙(P2O5：14％) 577
3 氯化钾(K2O＞60％) 118
产品规格：N-P2O5-K2O＝8-8-7
采用的挤出设备：螺杆挤压，挤出孔径3.5mm
采用图3所示挤搓造粒设备，造粒孔径：4.5mm
进挤出机物料水分：～8％，采用双轴混合器混合增湿
进挤出机物料温度：常温
进挤出机原料破碎细度：≤1mm
颗粒再经烘干、冷却得到成品。
实施例5
复混肥料的制备方法参照实施例2，但采用尿素熔融液升温增塑的措施，去除干燥工序。
产品规格：N-P2O5-K2O＝20-10-10
采用的挤出设备：螺杆，挤出孔径3.5mm
采用图3所示挤搓造粒设备，造粒孔径4.5mm
进挤出机物料水分：～1.5％
进挤出机物料温度：～80℃，尿素熔融成99％料浆后与其它原料混合
进挤出机原料破碎细度：≤1mm
半成品颗粒水分：～1.2％
颗粒再经冷却得到成品。
实施例6
复混肥料的制备方法参照实施例3，但采用硝铵磷熔融液和加入少量增塑剂进行升温增塑的措施，去除干燥工序。
产品规格：N-P2O5-K2O＝12-12-24
采用的挤出设备：先对辊挤压成厚3.5mm片状，然后切成3.5mm×3.5mm粗细的料条，料条直接落入挤搓造粒机的进料口
采用图2所示挤搓轴造粒设备，造粒孔径：4.5mm
进挤出机物料水分：～1.6％
进挤出机物料温度：～75℃
进挤出机原料破碎细度：≤1mm
半成品颗粒水分：～1.2％
颗粒再经冷却得到成品。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种挤搓法生产颗粒复混肥料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)对原料混合物增塑，所述的增塑的方式包括增湿、加热、碾压或加入增塑剂；
(2)将增塑后的原料混合物挤出成料条，或压片后切割成料条，该步骤温度控制在室温～90℃，原料混合物的水分范围控制在0.5％～10％；
(3)将料条送入挤搓造粒设备，料条被挤搓形成复混肥料颗粒，形成颗粒后，对颗粒进行干燥处理；
步骤(3)所述的挤搓造粒设备采用一组对搓轮，两个轮上均匀分布有凹槽，凹槽咬合后截面形状为一个圆，直径2～5mm，两个轮的转动速度相同，保持端面的咬合，转动方向一正一反，带动由垂直方向来的料条往下，转动的同时，两个轮子还做相对往复运动，将卡在轮子表面凹槽间的颗粒进行滚搓，轮子下方即收集半成品颗粒。
2.根据权利要求1所述的一种挤搓法生产颗粒复混肥料的方法，其特征在于，步骤(1)所述的原料混合物选自尿素、氯化铵、硝铵、磷铵、普钙、氯化钾或硫酸钾中的两种或两种以上的混合物，所述的原料混合物混合后破碎至粒度小于等于1mm。
3.根据权利要求1所述的一种挤搓法生产颗粒复混肥料的方法，其特征在于，步骤(2)所述的挤出方式包括螺杆挤出、柱塞挤出或轮碾模压。
4.根据权利要求1所述的一种挤搓法生产颗粒复混肥料的方法，其特征在于，对原料混合物升温的方式包括加入蒸汽、原料混合物熔化或直接采用来自原料生产装置的高温料浆。
5.根据权利要求1所述的一种挤搓法生产颗粒复混肥料的方法，其特征在于，步骤(3)制得的复混肥料颗粒的粒径在4-10mm。
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