CN107141064A - 一种提高硝酸磷钾肥料防结块性能的方法 - Google Patents

一种提高硝酸磷钾肥料防结块性能的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种提高硝酸磷钾肥料防结块性能的方法，属于化肥制备技术领域，包括如下步骤：(1)硝铵磷的压块试验筛选；(2)硝铵磷的摔包试验筛选；(3)将同时符合步骤(1)和步骤(2)的粒状或者粉状硝铵磷与硫酸钾或氯化钾通过计量系统加入转鼓造粒机中，得到固相物料；(4)将液体原料：硫酸、五氧化二磷和液氨，在管式反应器中充分混合后，得到液相物料，喷射到步骤(3)的固体物料中；(5)干燥、筛分、冷却、包裹，得到硝基高浓度粒状复合肥。本发明从原材料筛选入手，选用防结块性能更优的ANP生产高氮肥，不增加成本，实施起来不需要添置设备，不会更改原有生产工艺等特点，仅需控制ANP的质量，就可以达到提升复合肥料防结块性能的目的。

Description

一种提高硝酸磷钾肥料防结块性能的方法
技术领域
本发明涉及一种提高复合肥料防结块性能的方法，特别涉及一种能够改善用硝铵磷提供硝态氮的硝基高浓度复合肥的防结块性能，属于化肥制备技术领域。
背景技术
肥料板结是让用户难以接受的，肥料板结成大块，失去流动性和分散性，就无法撒施或机械化施肥，所以颗粒肥料的防结块性能是十分重要的一项。
复合肥按照氮源分类，分为尿基肥和硝基肥，尿基肥的氮源是由尿素和铵态氮组成的，硝基肥的氮源是由硝态氮和铵态氮组成的。各品级复合肥料中，防结块性能较差的就是高浓度的(氮、磷、钾总含量≧40％)氮含量大于17％的硝基复合肥，例如硝基复合肥22－8－10，硝基复合肥20－10－10，硝基复合肥17－17－17，硝基复合肥18－9－18等，对于总氮含量小于15％的硝基复合肥，如硝基复合肥15－15－15，硝基复合肥12－19－16，硝基复合肥10－6－24等的防结块性能良好，硝基复合肥的氮源主要来自硝铵磷，这说明较高的ANP(硝铵磷)用量是高氮肥结块的影响因素之一。
本发明人经过一系列的试验发现，高氮肥的防结块性能与所使用的硝铵磷的性能成正相关性。传统的颗粒复合肥料防结块技术主要集中在颗粒表面的后处理，例如在颗粒表面涂布疏水的油性物质以及不溶性的细粉，或者采用双层内胆包装袋，提高肥料与外界阻隔性，提高防结块性，但是氮含量在17％以上的硝基复合肥料依然较容易结块，有待进一步提高防结块性能。
硝基复合肥(以硝铵磷为氮源，添加磷、钾等复肥原料，生产出的N、P、K高浓度复合肥料，其产品中既含有硝态氮又含有铵态氮，主要产品有硝酸铵磷和硝酸铵磷钾)的制备工艺如下：将符合质量要求的粒状或者粉状ANP与氯化钾、硫酸钾、MAP(磷酸二氢铵，又称为磷酸一铵，是一种白色的晶体，加热会分解成偏磷酸铵，可用氨水和磷酸反应制成)、填料等固体物料及系统返料通过计量系统加入转鼓造粒机中，液体原料硫酸、磷酸、液氨在管式反应器中充分混合后嘴喷射到固体料床中，料浆与固相物料在造粒机中成粒，造粒过程中，会适度的向造粒机中通入蒸汽进行成粒状况的调节，颗粒物料由造粒、干燥、筛分、冷却、包裹工序，生产出2-4.8mm的颗粒复合肥料。
在生产高硝态氮复合肥料时，ANP的用量可达到总质量的28％－45％，是使用量最大的原材料，因此，ANP的物性会直接关系到高氮肥料的物性。
硝铵(AN)随着环境温度的变化，晶型之间互相转变，造成晶体结构和晶格体积发生变化，同时引起AN的密度、比容、膨胀系数等相应变化。特别是在32℃左右时，Ⅲ－β斜方晶体与Ⅳ－α斜方晶体之间相互转变时，体积变化最明显，约为3.5－3.8％，这是AN在贮存、运输等过程中易结块的主要原因之一。AN农用时，必须要加入添加剂对其进行改性，加入改性剂后的农用硝酸铵不能够还原成硝酸。直接加入添加剂的方法是最简单易行且有效的方法，例如将硝酸铵溶液与粉状磷酸一铵(MAP)按照一定比例共熔，喷浆造粒，就得到了改性的农用硝酸铵(含氮32％，含磷4％)，是一种成本低廉、速效的高硝态氮肥料－肥料行业称之为硝铵磷(简写为ANP)，本发明试验研究并评价了ANP的防结块性对硝基高氮肥的防结块性能的影响，应用现代仪器对硝铵磷的微观结构进行了表征，发现了有些硝铵磷(ANP)在常温范围内仍在存在与AN相似的物性，即相变结块。
硝铵磷的养分含量一致，基本都是32－4，但是由于微量改性剂的差别，如微量元素、抗暴剂等，ANP的物性差别会很大，ANP作为复合肥料的原料之一，以往关注的仅仅是养分含量以及硝态氮含量，很少关注硝铵磷的物性。
因此，提供一种不增加成本，实施起来不需要添置设备，不会更改原有生产工艺等特点，仅需控制ANP的质量，就可以达到提升复合肥料防结块性能目的的提高硝基复合肥料防结块性能的方法就成为该技术领域急需解决的技术难题。
发明内容
本发明的目的是，针对上述问题，提供一种不增加成本，实施起来不需要添置设备，不会更改原有生产工艺等特点，仅需控制ANP的质量，就可以达到提升复合肥料防结块性能的提高硝基复合肥料防结块性能的方法。
本发明的上述目的是通过以下技术方案达到的：
一种提高硝酸磷钾肥料防结块性能的方法，包括如下步骤：
(1)硝铵磷(ANP)的压块试验筛选
均匀筛选1.5－2mm硝铵磷颗粒，在压块箱中进行压块试验，选取横向剪切力数值平均值小于8.0的硝铵磷；
(2)硝铵磷(ANP)的摔包试验筛选
将硝铵磷颗粒进行摔包试验，选取结块率在30％以下的硝铵磷；
(3)将同时符合步骤(1)和步骤(2)的粒状或者粉状硝铵磷(ANP)与硫酸钾或粒状或者粉状硝铵磷(ANP)与氯化钾和海泡石(填料)通过计量系统加入转鼓造粒机中，得到固相物料；
(4)液体原料硫酸、五氧化二磷、液氨，在管式反应器中充分混合后，得到液相物料，喷射到步骤(3)的固体物料中，液相物料与固相物料在转鼓造粒机中涂布成粒颗粒；液相物料通过流量调节阀控制单位时间的加入量；蒸汽通过阀门手动调节，蒸汽喷嘴插入固相物料的料床中，蒸汽的通入用于调节造粒湿度；
(5)干燥、筛分、冷却、包裹，得到硝基高浓度粒状复合肥。
优选地，所述步骤(1)中所述压块试验的具体步骤如下：压块重量10kg，压块温度60℃，压块时长为5天，剪切重复10次，取平均值，选取横向剪切力数值平均值小于8.0的硝铵磷。
优选地，所述步骤(2)中所述摔包试验的具体步骤如下：将硝铵磷颗粒粉碎成60目，称取200g密封装入塑封袋中，用40kg铁块进行压块，常温压制5天，压好后的肥包由离地面1米的高度自由落体两次，实验重复10次，取平均值。
优选地，所述固相物料与所述液相物料之间的比例为：液相物料18％－38％，固相物料为62％－82％。
优选地，所述步骤(3)中所述硝铵磷用量占肥料总质量的28％－45％，氯化钾或硫酸钾占肥料总质量的20％－38％。
优选地，所述步骤(4)中所述硫酸、五氧化二磷、液氨的加入量为：液氨占肥料总质量的5％－15％，五氧化二磷占肥料总质量的6％－15％，硫酸占肥料总质量的2％－20％。
优选地，所述步骤(3)所述硝铵磷中，五氧化二磷含量≥4％，氮含量≥30％，硝酸铵含量≥80％。
优选地，所述步骤(3)中所述硝铵磷的粒径小于2mm的占65％以上。
优选地，所述步骤(4)中所述硝基高浓度粒状复合肥的总氮磷钾养分含量≧40％，粒径2.0－4.8mm，总氮含量17％－28％。
优选地，所述步骤(5)中所述硝基高浓度粒状复合肥为氮、磷、钾的总养分含量≧40％，总氮含量≧17％。
优选地，所述步骤(5)中所述硝基高浓度粒状复合肥为硝酸磷钾22－8－10，硝酸磷钾20－10－10，硝酸磷钾17－17－17或硝酸磷钾18－9－18。
有益效果：
本发明公开的是一种从原材料筛选入手，通过参数要求，选用防结块性能更优的ANP生产高氮肥，不增加成本，实施起来不需要添置设备，不会更改原有生产工艺等特点，仅需控制ANP的质量，就可以达到提升硝酸磷钾肥料防结块性能的目的。
下面通过具体实施对本发明做进一步说明，但并不意味着对本发明保护范围的限制。
下面实施例中所涉及的如加热和干燥等方法，如果不做特别说明，即是本领域常规的方法；所用的设备和材料，如果不做特别说明，即是本领域可通过商业渠道获得的设备和材料。
具体实施方式
筛选出市场上采购的硝铵磷，编号为A(秦皇岛市春盛商贸有限公司，规格型号：农用级，32—4)，B(厂家，四川美丰化工股份有限公司，规格型号：农用级32—4)。
压块方法：均匀筛选1.5－2mm硝铵磷颗粒，放入内径4cm，高5cm的圆柱桶中，设定条件为：压块重量10kg，压块温度60℃，压块时长为5天，在该设定条件下，松散的颗粒硝酸铵会板结成柱形的直径4cm的块状，块状硝酸铵的剪切力越大，说明板结越严重，剪切力越小说明板结程度越轻，压块重复10次，10次剪切力取平均值。
摔包试验：将硝铵磷颗粒粉碎成60目，称取200g密封装入塑封袋中，用40kg铁块进行压块，常温压制5天，压好后的肥包由离地面1米的高度自由落体两次。实验重复10次，取平均值。
对硝铵磷A进行分析：五氧化二磷含量4％，氮含量32％，硝态氮含量16％；粒径小于2mm的占68％；硝铵磷压块后的横向剪切力数值38.23；在粉碎后的摔包实验中，结块率67.55％。
对硝铵磷B进行分析：五氧化二磷含量4％，氮含量32％，硝态氮含量16％；粒径小于2mm的占66％；硝铵磷在压块后的横向剪切力数值7.38；在粉碎后的摔包实验中，结块率28.36％。
对比例1硝铵磷A作为原料生产22-8-10复合肥料配方及工艺：
(1)将37.88％(占肥料总质量)的粒状硝铵磷A与20.6％(占肥料总质量)的硫酸钾通过计量系统加入转鼓造粒机中，得到固相物料；
(2)11.22％(占肥料总质量)液氨，7.79％(占肥料总质量)五氧化二磷，硫酸19.47％(占肥料总质量)，在管式反应器中充分混合后，得到液相物料，喷射到步骤(1)的固体物料中，液相物料与固相物料在转鼓造粒机中涂布成粒颗粒；液相物料通过流量调节阀控制单位时间的加入量；蒸汽通过阀门手动调节，蒸汽喷嘴插入固相物料的料床中，蒸汽的通入用于调节造粒湿度；
(3)步骤(2)所得颗粒物料通过干燥、筛分、冷却、包裹工序，生产出2-4.8mm的颗粒复合肥料1，品级为硝基22-8-10。
对比例2
硝铵磷A作为原料生产18-9-18复合肥料配方及工艺：
(1)将39.14％(占肥料总质量)的粒状硝铵磷A与36.37％(占肥料总质量)的硫酸钾通过计量系统加入转鼓造粒机中，得到固相物料；
(2)5.59％(占肥料总质量)液氨，8.35％(占肥料总质量)五氧化二磷，硫酸7.00％(占肥料总质量)，在管式反应器中充分混合后，得到液相物料，喷射到步骤(1)的固体物料中，液相物料与固相物料在转鼓造粒机中涂布成粒颗粒；液相原料通过流量调节阀控制单位时间的加入量；蒸汽通过阀门手动调节，蒸汽喷嘴插入固相物料的料床中，蒸汽的通入用于调节造粒湿度；
(3)步骤(2)所得颗粒物料通过干燥、筛分、冷却、包裹工序，生产出2-4.8mm的颗粒复合肥料2，品级为硝基18-9-18。
实施例1硝铵磷B作为原料生产22-8-10复合肥料配方及工艺：
(1)将37.88％(占肥料总质量)的粒状硝铵磷B与20.6％(占肥料总质量)的硫酸钾通过计量系统加入转鼓造粒机中，得到固相物料；
(2)11.22％(占肥料总质量)液氨，7.79％(占肥料总质量)五氧化二磷，硫酸19.47％(占肥料总质量)，在管式反应器中充分混合后，得到液相物料，喷射到步骤(1)的固体物料中，液相物料与固相物料在转鼓造粒机中涂布成粒颗粒；液相物料通过流量调节阀控制单位时间的加入量；蒸汽通过阀门手动调节，蒸汽喷嘴插入固相物料的料床中，蒸汽的通入用于调节造粒湿度；
(3)步骤(2)所得颗粒物料通过干燥、筛分、冷却、包裹工序，生产出2-4.8mm的颗粒复合肥料3，品级为硝基22-8-10。
实施例2
硝铵磷B作为原料生产18-9-18复合肥料配方及工艺：
(1)将39.14％(占肥料总质量)的粒状硝铵磷B与36.37％(占肥料总质量)的硫酸钾通过计量系统加入转鼓造粒机中，得到固相物料；
(2)5.59％(占肥料总质量)液氨，8.35％(占肥料总质量)五氧化二磷，硫酸7.00％(占肥料总质量)，在管式反应器中充分混合后，得到液相物料，喷射到步骤(1)的固体物料中，液相物料与固相物料在转鼓造粒机中涂布成粒颗粒；液相物料通过流量调节阀控制单位时间的加入量；蒸汽通过阀门手动调节，蒸汽喷嘴插入固相物料的料床中，蒸汽的通入用于调节造粒湿度；
(3)步骤(2)所得颗粒物料通过干燥、筛分、冷却、包裹工序，生产出2-4.8mm的颗粒复合肥料4，品级为硝基18-9-18。
实施例3
硝铵磷B作为原料生产18-9-18复合肥料配方及工艺：
(1)将39.14％(占肥料总质量)的粒状硝铵磷B与30.45％(占肥料总质量)的氯化钾、5.1％(占肥料总质量)的海泡石(填料)通过计量系统加入转鼓造粒机中，得到固相物料；
(2)5.59％(占肥料总质量)液氨，8.35％(占肥料总质量)五氧化二磷，硫酸7.00％(占肥料总质量)，在管式反应器中充分混合后，得到液相物料，喷射到步骤(1)的固体物料中，液相物料与固相物料在转鼓造粒机中涂布成粒颗粒；液相物料通过流量调节阀控制单位时间的加入量；蒸汽通过阀门手动调节，蒸汽喷嘴插入固相物料的料床中，蒸汽的通入用于调节造粒成粒率；
(3)步骤(2)所得颗粒物料通过干燥、筛分、冷却、包裹工序，生产出2-4.8mm的颗粒复合肥料5，品级为硝基18-9-18。
实施例数据分析
横向剪切力评价颗粒肥料防结块性能：压块方法：均匀筛选2.0－2.8mm的复合肥颗粒，放入内径4cm，高5cm的圆柱桶中，设定条件为：压块重量20kg，压块温度60℃，压块时长为5天，在该设定条件下，松散的颗粒复合肥会板结成柱形的直径4cm的块状，块状肥料的剪切力越大，说明板结越严重，剪切力越小说明板结程度越轻，压块重复10次，10次剪切力取平均值。
实施例1中的颗粒复合肥料3的横向剪切力平均值为47.36N，对比例1中的颗粒复合肥料1的横向剪切力平均值为80.66N。
压包摔包的方式评价颗粒肥料防结块性能：200g颗粒复合肥料装入袋中，并采用150kg的重量常温静置压包，30天，压好后的肥包由离地面1米的高度自由落体两次。实验重复10次，取平均值。
实施例2中的颗粒复合肥料4，摔包后经筛分，4.75mm以下的肥料质量占68.55％；实施例3中的颗粒复合肥料5，摔包后经筛分，4.75mm以下的肥料质量占60.57％；对比例2中的颗粒复合肥料2，经摔包后经筛分，4.75mm以下的肥料质量占26.55％。
剪切力越大说明颗粒之间粘结力越强，成块的复合肥颗粒越多。摔包结果，4.75mm以下的部分越多，说明压包后的复合肥越松散，结块率越低。
上述结论说明，硝铵磷B制备的18-9-18，22-8-10高氮复合肥的防结块性能要明显高于硝铵磷A制备的。
说明本发明的专利技术是提高复合肥防结块领域的一个有效的创新技术。本发明从原材料筛选入手，通过参数要求，选用防结块性能更优的ANP生产高氮肥，不增加成本，实施起来不需要添置设备，不会更改原有生产工艺等特点，仅需控制ANP的质量，就可以达到提升复合肥料防结块性能的目的。

Claims (10)

1.一种提高硝酸磷钾肥料防结块性能的方法，包括如下步骤：
(1)硝铵磷的压块试验筛选
均匀筛选1.5－2mm硝铵磷颗粒，在压块箱中进行压块试验，选取横向剪切力数值平均值小于8.0的硝铵磷；
(2)硝铵磷的摔包试验筛选
将硝铵磷颗粒进行摔包试验，选取结块率在30％以下的硝铵磷；
(3)将同时符合步骤(1)和步骤(2)的粒状或者粉状硝铵磷与硫酸钾或粒状或者粉状硝铵磷与氯化钾和海泡石通过计量系统加入转鼓造粒机中，得到固相物料；
(4)液体原料硫酸、五氧化二磷、液氨，在管式反应器中充分混合后，得到液相物料，喷射到步骤(3)的固体物料中，液相物料与固相物料在转鼓造粒机中涂布成粒颗粒；液相物料通过流量调节阀控制单位时间的加入量；蒸汽通过阀门手动调节，蒸汽喷嘴插入固相物料的料床中，蒸汽的通入用于调节造粒湿度；
(5)干燥、筛分、冷却、包裹，得到硝基高浓度粒状复合肥。
2.根据权利要求1所述的提高硝酸磷钾肥料防结块性能的方法，其特征在于：所述步骤(1)中所述压块试验的具体步骤如下：压块重量10kg，压块温度60℃，压块时长为5天，剪切重复10次，取平均值，选取横向剪切力数值平均值小于8.0的硝铵磷。
3.根据权利要求1所述的提高硝酸磷钾肥料防结块性能的方法，其特征在于：所述步骤(2)中所述摔包试验的具体步骤如下：将硝铵磷颗粒粉碎成60目，称取200g密封装入塑封袋中，用40kg铁块进行压块，常温压制5天，压好后的肥包由离地面1米的高度自由落体两次，实验重复10次，取平均值。
4.根据权利要求1所述的提高硝酸磷钾肥料防结块性能的方法，其特征在于：所述固相物料与所述液相物料之间的比例为：液相物料18％－38％，固相物料为62％－82％。
5.根据权利要求1所述的提高硝酸磷钾肥料防结块性能的方法，其特征在于：所述步骤(3)中所述硝铵磷用量占肥料总质量的28％－45％，氯化钾或硫酸钾占肥料总质量的20％－38％。
6.根据权利要求1所述的提高硝酸磷钾肥料防结块性能的方法，其特征在于：所述步骤(4)中所述硫酸、五氧化二磷、液氨的加入量为：液氨占肥料总质量的5％－15％，五氧化二磷占肥料总质量的6％－15％，硫酸占肥料总质量的2％－20％。
7.根据权利要求1所述的提高硝酸磷钾肥料防结块性能的方法，其特征在于：所述步骤(3)所述硝铵磷中，五氧化二磷含量≥4％，氮含量≥30％，硝酸铵含量≥80％。
8.根据权利要求1所述的提高硝酸磷钾肥料防结块性能的方法，其特征在于：所述步骤(3)中所述硝铵磷的粒径小于2mm的占65％以上。
9.根据权利要求1所述的提高硝酸磷钾肥料防结块性能的方法，其特征在于：所述步骤(4)中所述硝基高浓度粒状复合肥的总氮磷钾养分含量≧40％，粒径2.0－4.8mm，总氮含量17％－28％。
10.根据权利要求1所述的提高硝酸磷钾肥料防结块性能的方法，其特征在于：所述步骤(5)中所述硝基高浓度粒状复合肥为氮、磷、钾的总养分含量≧40％，总氮含量≧17％；所述步骤(5)中所述硝基高浓度粒状复合肥为硝酸磷钾22－8－10，硝酸磷钾20－10－10，硝酸磷钾17－17－17或硝酸磷钾18－9－18。
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