CN107602160A - 一种低熔点熔盐的塔式造粒方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低熔点球状熔盐的塔式造粒方法，涉及无机盐制造技术，解决现有制造工艺周期长，能耗高的问题。制备步骤为配制熔盐溶液并浓缩到目标含量，输送到造粒塔顶部的保温储槽，从喷头喷撒出去，在表面张力的作用下形成近球形的液滴，液滴与向上流动的空气接触而逐步冷却凝固成近球形的固体颗粒，冷却空气采用冷冻系统降温除湿，并实现闭路循环，不受外界空气环境的干扰。采用本发明方法制备的熔盐产品具有硬度高、流散性好、不结块的优点，适合于各种低熔点的熔盐连续化大批量生产。

Description

一种低熔点熔盐的塔式造粒方法

技术领域

本发明涉及熔盐制造技术，具体涉及一种低熔点球状熔盐的塔式造粒方法。

背景技术

无机盐的造粒方法很多，其中高塔造粒是众多方法中重要方法之一，除了硝酸铵、硝酸钾、尿素以及其他复合肥造粒已经成功地采用高塔造粒方法制造，含有大量结晶水的无机盐或熔盐采用这种方法造粒难度非常大，因此长期以来高塔造粒方法还没有在这些产品方面得到应用和发展。

中国专利CN1762923公开了一种熔体料浆塔式造粒复合肥及其制造方法，是将尿素、氯化钾或硫酸钾、磷酸铵、填充剂等混合物，采用高温熔融尿素做载体，把原料融合均匀，再经塔顶喷淋冷却成粒。这种复合肥没有结晶水成分，造粒主要依赖于尿素的熔融，造粒温度较高，一般在120℃以上。中国专利CN1935748公开了一种高塔造粒生产尿基颗粒复合肥料的方法，包括制浆，造粒，所述制浆为三步串联连续逐步降温制浆法，包括以下步骤：在熔解槽中加入助熔剂和尿素，将尿素低温熔融后流入第一级混合槽；在第一级混合槽中，在熔融的尿素溶液中加入不与其反应的原料，将混合后得到的熔融物料流入第二级混合槽中；在第二级混合槽中，加入磷酸一铵，与熔融物混和时间小于4分钟，得到混合熔融料浆；混合熔融料浆通过高塔的双速旋转造粒喷头喷洒进入造粒塔内完成造粒。中国专利CN201346454公开了一种包含冷却装置的高塔熔融造粒生产设备。

熔点低于100℃的熔盐产品，尤其是含有大量结晶水的球状熔盐塔式造粒方法国内外文献未见报道。

发明内容

本发明是为了解决现有塔式造粒工艺无法制备低熔点的球状熔盐产品，开发了一种利用强制低温循环冷风强化结晶凝固过程换热强度的塔式造粒工艺方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种低熔点球状熔盐的塔式造粒方法，包括以下步骤：

步骤1)配制低熔点熔盐的水溶液，并浓缩得到浓度接近化学计量比例的浆料，然后将浆料输送到造粒塔顶部的保温储槽，并保持浆料的温度在高于其熔点5～30℃的温度范围；

步骤2)将步骤1得到的浆料输送到造粒塔顶部的喷头，并从孔径为0.5～3.0mm的喷头孔喷出，在表面张力作用下形成球形或近球形液滴，液滴在下落过程中与向上输送的速度为0.5～5.0m/s的温度为-20～20℃的冷冻空气发生热量交换，冷却凝固成球形或近球形的固体颗粒，熔盐浆料下落距离为30～80米，从塔顶排出的空气引入到空气冷冻换热降温系统进行降温和除湿，空气经过冷冻系统温度降低的幅度与空气经过造粒塔温度升高的幅度相同，实现空气的闭路循环；所述的空气冷冻换热降温系统，由空气净化部件、变频控制的多组冷冻机组和除湿模块构成，冷冻机组采用液氨、溴化锂作为冷冻介质。

步骤3)将造粒成型后的固体颗粒从塔底收集，经过筛选后得到球形熔盐产品。

将采用本发明方法制备的球状四水硝酸钙产品与传统工艺制备的结晶状四水硝酸钙产品分别在50％湿度及30℃环境下存放30天，前者基本没有发生结块现象，而后者结块严重。经测试，本发明球状四水硝酸钙颗粒的单粒压碎需要的力为30-80N，而结晶状熔盐颗粒单粒的压碎力为10-50N。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

(1)本发明将造粒用的空气系统闭路循环，排除了外接环境对生产带来的干扰，产品质量更加稳定，便于实现自动化控制，同时也大幅度降低了能耗，提高了生产效率；

(2)塔式造粒比结晶工艺制造成本低，还适合连续化大批量生产，对工艺控制的自动化提供了便利条件；

(3)本发明低熔点球状熔盐比其他方法生产的产品颗粒硬度高，不容易在后处理或运输过程中破裂。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

图1为本发明一种低熔点球状熔盐的塔式造粒方法的工艺过程框图。

具体实施方式

为使本发明的目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

实施例1

一种四水硝酸钙球状熔盐颗粒按照以下步骤制备：

采用含量大于98％的石灰石和质量浓度大于40％的硝酸为原料，采用连续反应装置制备硝酸钙溶液，调节溶液的PH值在5.0～6.0范围，过滤去除机械杂质，将溶液送入蒸发器浓缩到硝酸钙含量大于68％；然后将溶液趁热输送到造粒塔顶部的保温储槽，控制溶液温度在45～60℃之间；然后将溶液由喷孔直径为2mm的喷头喷出进行造粒，塔高为50米，塔内向上输送的空气运动速度控制到0.5m/s，塔底部进口的空气温度为-20℃，塔顶出口的空气温度为12℃；经过造粒得到的熔盐颗粒直径基本在1.0-6.0mm范围，平均粒径为2.7，平均球形率大于95％，制备工艺流程图如图1所示。从塔顶排出的空气引入到空气冷冻换热降温系统进行降温和除湿，空气经过冷冻系统温度降低的幅度与空气经过造粒塔温度升高的幅度相同，实现空气的闭路循环；所述的空气冷冻换热降温系统，由空气净化部件、变频控制的多组冷冻机组和除湿模块构成，冷冻机组采用液氨、溴化锂作为冷冻介质。

将制备的球形四水硝酸钙颗粒在相对湿度为50％的室温环境中存放30天基本不结块，球形颗粒的单粒压碎需要的力为50-80N。作为对比，采用传统结晶工艺制备的四水硝酸钙颗粒，在相同的存放环境下经过30天后严重结块，单颗粒的平均压碎力为40N。

实施例2

一种含结晶水的硝酸铵钙球状熔盐按照以下步骤制备：

首先，按照化学计量比配制硝酸铵钙溶液，将溶液送入蒸发器浓缩到含量大于98％；然后将溶液趁热输送到造粒塔顶部的保温储槽，控制溶液的温度95～105℃之间；然后将溶液由喷孔直径为1.5mm的喷头喷出进行造粒，造粒塔的塔高为70米，塔内向上输送的空气运动速度为1.0m/s，塔底部进口的空气温度为0℃，塔顶出口的空气温度为9℃；经过造粒得到的熔盐颗粒直径基本在1.0-5.0mm范围，平均粒径为2.2，平均球形率大于95％。

将制备的球形硝酸铵钙颗粒在相对湿度为50％的室温环境中存放60天基本不结块，球形颗粒的单粒压碎需要的力为40-80N。作为对比，采用传统的喷浆造粒工艺制备的硝酸铵钙颗粒，在相同的存放环境下，经过60天后部分结块，单颗粒的平均压碎力为35-50N。

实施例3-10

采用与实施例1相同工艺过程和方法制备球状四水硝酸钙产品，仅改变部分工艺参数和造粒条件，工艺条件和产品性能对比结果如下表1。

表1实施例3-10主要工艺条件和结果

从以上实施例可知，采用本发明的工艺方法实现熔融温度在40℃左右的传统工艺无法造粒的四水硝酸钙塔式造球，在不同的工艺条件下制备的四水硝酸钙球形颗粒粒径在1.0-5.0mm范围，单个颗粒的压碎力均大于50N，不结块时间大于30天。

实施例11-16

采用与实施例2相同工艺过程和方法制备球状硝酸铵钙产品，造粒塔高度为80米，喷头直径固定为2.0mm，仅改变部分工艺参数和造粒条件，工艺条件和得到的产品性能对比结果如下表2。

表2实施例11-16主要工艺条件和结果

从以上实施例可知，采用本发明的工艺方法实现传统工艺无法实现的硝酸铵钙的塔式造球，在不同的工艺条件下制备的球形硝酸铵钙颗粒的粒径在2.0-3.0mm范围，单个颗粒的压碎力均大于40N，不结块时间大于60天。同样地，采用该方法制备的产品颗粒强度和抗结块特性都比传统工艺好。

实施例17

采用同实施例1的工艺参数进行高塔造粒，在球状四水硝酸钙产品收集和输送过程中，连续地喷入石蜡的5％的丙酮溶液进行表面处理，最后得到的产品中石蜡含量小于0.2％，产品的流散性能显著改善，不结块的时间增加到6个月以上。

Claims (3)

1.一种低熔点熔盐的塔式造粒方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1)配制低熔点熔盐溶液，并浓缩到浓度接近化学计量比例的浆料，然后将浆料输送到造粒塔顶部的保温储槽，并保持浆料的温度在高于其熔点5～30℃的温度范围；

步骤2)将步骤1得到的浆料输送到造粒塔顶部的喷头，并从孔径为0.5～3.0mm的喷头孔喷出，在表面张力作用下形成球形或近球形液滴，液滴在下落过程中与向上输送的速度为0.5～5.0m/s的温度为-20～20℃的冷冻空气发生热量交换，冷却凝固成球形或近球形的固体颗粒，熔盐浆料下落距离为30～80米；

步骤3)将造粒成型后的固体颗粒从塔底收集，经过筛选后得到球形熔盐产品。

2.根据权利要求1所述的一种低熔点熔盐的塔式造粒方法，其特征在于：步骤2)塔式造粒过程中冷却用的空气为闭路循环，从塔顶排出的空气引入到空气冷冻换热降温系统进行降温和除湿，空气经过冷冻系统温度降低的幅度与空气经过造粒塔温度升高的幅度相同。

3.根据权利要求2所述的一种低熔点熔盐的塔式造粒方法，其特征在于：空气冷冻换热降温系统由空气净化部件、变频控制的多组冷冻机组和除湿模块构成，冷冻机组采用液氨、溴化锂作为冷冻介质。