CN109748733A - 一种包涂造粒生产颗粒复混肥料的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种包涂造粒生产颗粒复混肥料的方法：用部分复混肥原料生产粒核，或复混肥原料中的颗粒原料作为粒核，将部分复混肥原料粉碎至100目以下，将粒核按一批次生产所需的量全部加入包衣机，将粉状原料分多次均匀加入到包衣机内，每加一次粉状原料，依靠包衣机内滚动床的分散作用将粉料分散到粒核表面，然后加入助剂使粉状原料能牢固地粘附在粒核表面，一个循环后再依次加入粉状原料和助剂，重复以上过程，颗粒不断增大且颗粒增大的趋势基本一致；加料完成后继续滚动一段时间，然后出料，合格粒径的颗粒去烘干、冷却等工序得到复混肥料成品。本发明造粒后的物料均为合格粒径的颗粒，且生产的颗粒粒径均匀、表面光滑。

Description

一种包涂造粒生产颗粒复混肥料的方法

技术领域

本发明涉及一种复混肥料生产方法，尤其是涉及一种间歇式包涂造粒生产颗粒复混肥料的方法。

背景技术

目前复混肥料的造粒方法大致有三种：挤压法、团粒法与料浆法。

挤压造粒法工艺流程简单，依靠机械挤压的作用将粉粒状的复混肥原料挤压成颗粒状、条状或片状，大部分不需要烘干、冷却等工序。该方法工艺简单，颗粒强度高，缺点是：产品颗粒不规则、颗粒表面毛糙、挤压设备的维护费用较高。

团粒法是目前复混肥料造粒最普遍采用的方法。该造粒方法通过调节原料混合物的水分和温度条件，使达到成粒所需的液相量，并在机械力的作用下形成一定粒度分布的颗粒混合物。所采用的设备有双轴造粒机、圆盘造粒机、糖衣机、转鼓造粒机、搅拌造粒机等。造粒后的物料再经烘干、冷却后进行筛分(也可以干燥后筛分)，大颗粒和细粉返回重新造粒，半成品经防结块处理后包装。该方法对原料和产品的适应性较广，产品外观比挤压造粒有所改善，但造粒工段的产品得率低，能耗较大，相比其它工艺有更多的含尘尾气排放。

料浆法造粒又分部分料浆法和全料浆法。部分料浆法和团粒法相类似，只是将部分原料以料浆的形式送入造粒机和其它原料、返料等混合造粒。一部分料浆的加入，同时能起到调节混合物料温度和水分的作用。全料浆法造粒比较常见的有两种形式：一是将所有原料混溶，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，将溶液喷入回转类设备中依靠抄板形成的料帘上，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，但稀溶液法的能耗较高。此外，塔冷却工艺的产品粒径偏小，而且只适合生产特定配方的高尿素、硝铵比例的产品，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。

中国专利CN109173926A公开了一种改进的转鼓造粒生产颗粒复混肥料的方法，包括以下步骤：用复混肥原料生产细度为0.5-3mm粒核；将部分复混肥原料粉碎至100目以下细度的粉状原料；将粒核以稳定的速度添加到转鼓造粒机进料端；粉碎后的原料通过布料机械在转鼓造粒机内沿轴线方向均匀下料或多点下料，水、蒸汽、料浆或其它团粒助剂借助沿转鼓造粒机轴线方向多点排列的喷嘴进入造粒机内的料床，均匀分布到料床中的颗粒表面；造粒机出口物料筛分出合格颗粒去烘干工序。但是由于该专利的出口物料的合格率达不到100％，因此还需要筛分、大颗粒破碎等繁琐工序，操作复杂且设备投资较高。

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包涂造粒生产颗粒复混肥料的方法，有别于传统的挤压法、团粒法和料浆法复混肥造粒工艺，造粒后合格粒径颗粒的比例为100％，而且产品外观圆润、光洁，颗粒密实、抗压强度高。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种包涂造粒生产颗粒复混肥料的方法，包括以下步骤：

(1)用复混肥原料的一种或几种采用团粒、搅拌、挤压、塔式造粒等方式生产粒核，采用的粒核生产设备为转鼓造粒机、搅拌造粒机、圆盘造粒机、双轴造粒机、摇摆式颗粒机、挤压造粒机、造粒喷头+高塔冷却等；如果复混肥的原料中有部分是小颗粒如尿素、硝铵或硝铵磷、颗粒磷铵，也可直接将小颗粒原料作为粒核，从而省去粒核生产的过程，也省去了该颗粒原料的破碎过程。粒核的粒径越均匀，后续成品的粒径更趋一致。粒核的大小一般为0.5-4mm，视需求的产品颗粒大小、对产品颗粒圆整度的要求和操作难易程度而定。如果粒核的圆整度偏低，粒核过大均会影响到最终产品的圆整度和其它性能。

(2)生产复混肥的原料有尿素、氯化铵、硫酸铵、硝酸铵、磷酸一铵、磷酸二铵、普钙、氯化钾、硫酸钾或填充料等，其中大部分原料为粒状或粉粒状，为了实现将粉状原料在粒核表面一层一层长大的目的，提高产品表面的光洁度，需要将送入造粒机参与造粒的原料粉碎至一定的细度，一般要求细度在100目以下，或在选购原材料时对原料的细度加以要求。粉状原料越细，对提高粘附效果、增加颗粒表面的光洁度越有帮助。有些复混肥原料为液态的高温料浆如尿液，则可通过喷雾装置分散到包衣机内的料床表面，实现和粒核的均匀接触。

(3)按批次生产的产量，参考粒核的粒径以及期望得到的产品的粒径，计算出粒核和粉状原料的加量，粒核和粉料的进料量根据批次产量、粒核的大小和期望的产品颗粒大小而定。将粒核一次性加入包衣机，在包衣机内形成良好的滚动料床，较高的滚动速度对提高产品质量是有帮助的。使用的包衣机有多种结构形式，如荸荠式糖衣机、盘式成球机等，不同于连续式的长筒形转鼓造粒机，在包衣机内，每一批次加入粉状原料后，粉状原料能均匀地分散到造粒机内处于滚动状态的颗粒表面。包衣机内还可设置导料板使得颗粒在滚动过程中能形成紊流，使得颗粒与粉状原料的接触更均匀，造粒后物料的粒径更趋一致。

由于采用小粒核时，到形成合格粒径的颗粒，物料的体积会增加若干倍，为增加设备利用率、减少投资起见，可采用多台包衣机串联、分段造粒的形式，如采取三段式造粒，分别为1.5mm→2.5mm，2.5mm→3.5mm，3.5mm→4.5mm，后续包衣机的尺寸相应增大，或采取一对二或一对多的形式。

(4)不同于传统的包衣造粒的方法，将所有原料一次性加入包衣机中，本方法将粉状原料分多次通过计量后喷撒到包衣机内的料床上，与处于滚动状态的粒核表面均匀接触。每一次加入的量以能有效包裹到粒核表面为宜。然后通过雾化喷头将粘附粉料所需的助剂加入到颗粒表面，帮助吸附的粉粒与颗粒结合，并在滚动过程中增加结合强度。助剂选自水、蒸汽、料浆或对粉状原料粘附有帮助的其它助剂的一种或几种。每喷撒一次粉状原料，待包裹均匀后补充一定量的助剂，使得粉状原料能牢固地结合在粒核的表面。也可以是助剂先喷撒到粒核表面，然后补充粉状原料。粒核在滚动过程中不断重复表面润湿——粘附细粉的过程，颗粒直径逐步增大。达到所需的粒径大小后，将物料从包衣机卸出。

助剂的加入量要能满足粒核粘附细粉的要求，一般为粉状原料重量的1％～5％。加入量偏少不能起到粘附和包涂的效果，加入量偏多会导致较多不合格大颗粒的产生，有时还会对烘干过程造成影响。粉状原料分多次加入，能提高颗粒粒径的均匀度，也借助滚动过程提高颗粒的密实程度。分的次数越多，滚动时间越长，对颗粒质量的提高越有帮助。

当包衣机内颗粒的大小达到所需求的粒径后采用批次出料的形式。粉状原料和团粒助剂的加入可以是间歇交叉加入，也可以在整个造粒过程中连续均匀加入。包衣机内还可以设置改变颗粒流向的挡板，增强颗粒的紊流，进一步提高颗粒与粉料的均匀接触；或者在粉料加料、助剂雾化等设施上进行改进，加强颗粒与粉料、颗粒与助剂的均匀接触，以提高颗粒粒径均匀度。

(5)本方法造粒后物料均为合格粒径的颗粒，且粒径均匀，表面光滑，对提高产品质量，降低能耗、改善生产环境都有好的促进作用。

实际生产过程中由于粒核的碎裂、粘壁等现象可能在造粒过程中会产生极少量的不合格颗粒，以及在后续的烘干和冷却过程中也可能产生一些颗粒的碎裂，可在产品包装前进行筛分以确保产品质量。

本申请造粒机出口物料的合格率为100％，省去了筛分、大颗粒破碎等繁琐工序。

造粒所采用的设备形式有显著不同，采用间歇操作，设备为荸荠式糖衣机或盘式成球机，颗粒物料在造粒设备中能形成更好的滚动床，而且每批次加入粉状原料，都能比较均匀地分散到每一个颗粒表面，因而最终造粒后的颗粒大小更均匀。由于是间歇操作，对每一次添加粉状原料的类别、数量、造粒助剂的添加量都能灵活变更，满足不同的造粒需求；通过采用自动化控制，能消除间歇操作带来的不便；此外，还可以进一步降低设备投资。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1.不同于传统的转鼓造粒机内通过团聚造粒形成颗粒的方法，本发明通过在滚动的粒核表面不断包敷粉体原料的办法来实现颗粒的长大，从而使得颗粒的圆整度、密实度、表面光洁度均有了明显的提高。

2.传统的转鼓造粒方法，主要是通过粉状原料之间的团聚作用形成颗粒，造粒机出口物料的粒度分布范围广，颗粒不规整，往往有超过产品量一倍的物料在系统内循环。而采用本发明的造粒方法，通过在包衣机内加入粒核先形成一个滚动状态良好的料床，然后在粒核表面不断地均匀包涂粉末原料来实现颗粒直径的逐步增大。造粒机出口物料粒径均匀，造粒后均为合格粒径的颗粒，从而减轻干燥负荷，节约能耗，减少废气排放，生产车间环境也明显改善。

3.与塔式造粒相比，本方法生产的产品在颗粒外观方面相当，但产品的粒径可以做的更大(塔式造粒生产大直径颗粒时需要更高的冷却塔)，粒径分布更均匀，特别是还能生产塔式造粒不能生产的低氮含量产品。此外，本方法的设备投资也大幅低于高塔造粒工艺。

4.通过本方法造粒，增加了对部分原料的细度要求，但对原料的成球性能的要求大幅降低，因此原料配方的变化可以更广。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

包涂造粒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)原料的粉碎：

复混肥原料单独或按照一定的比例混合均匀后，粉碎至粒度小于100目。

(2)粒核的制备：

在搅拌造粒机、转鼓造粒机、圆盘造粒机、挤压造粒机、高塔造粒设备或其它设备内进行粒核的生产。在合适的水分条件下得到粒径范围0.5-4mm的颗粒物料。颗粒的粒径分布范围越窄，大小越均匀，后续包衣机出口的物料粒径更趋一致。或可以直接采用原料中的颗粒尿素、颗粒硝铵或硝铵磷、颗粒磷铵等作为粒核；或将某种颗粒原料进行筛分，取部分粒径均匀的颗粒作为粒核能达到更好的效果。

(3)批次式包涂造粒

包涂造粒过程在包衣机内进行，采取批次操作的方式，包衣机的结构形式以荸荠式糖衣机为宜，批次操作时，按照一批次生产所需要的粒核量和粉状原料的量进行备料，开启包衣机，先将粒核一次性加入，颗粒物料形成良好的滚动料床；然后将粉状原料播撒到料床上与粒核接触(每次加入粉状原料的量以包衣机内的粒核均匀沾满粉料为宜)，借助滚动过程使粉状原料均匀粘附到粒核的表面；粉料均匀粘附在粒核表面后，通过雾化装置加入一定量的帮助粘附的助剂(水、蒸汽、料浆或其它对粘附有帮助的助剂)，使得粉状原料都能均匀地粘附在粒核表面，并有一定的结合强度；然后再循环添加粉状原料——补充助剂，直至颗粒直径达到预定要求。

粉状原料和助剂也可以在一段时间内连续添加到包衣机内，一般批次造粒所需的时间为10-100分钟。粒核的直径达到所需要的尺寸后，或继续滚动一段时间使得颗粒更光滑和密实，然后将颗粒从包衣机卸出，再经烘干、冷却等工序得到成品。

以下是更加详细的实施案例，通过以下实施案例进一步说明本发明的技术方案以及所能够获得的技术效果。

实施例1

参照图1所示的生产工艺流程，肥料配方如表1所示，表中的原料的百分含量均为质量百分含量，产品规格：N-P₂O₅-K₂O＝15-15-15，产品粒径3-4.5mm。包衣机批次装载量：1.5吨。

表1.原料配方一

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％P<sub>2</sub>O<sub>5</sub>：44％)	344
4	氯化钾(K<sub>2</sub>O＞60％)	253
			5	高岭土	37

用搅拌造粒机按表1的配比生产粒核，粒核的粒径范围1-2mm，无需烘干，批次粒核的需要量为0.1吨；再将所有原料按配比计量后混合均匀，然后进行粉碎至细度小于100目，批次需要的粉状原料为1.4吨；粉状原料分10次均匀加入包衣机内，团粒助剂为水，批次水的需要量为20～60kg。粉状原料的加料间隔约为3分钟。

35分钟后，将包衣机出口物料卸出。颗粒物料进入后续的烘干、冷却工序后计量包装。

实施例2

参照图1所示的生产工艺流程，肥料配方同实施例1中表1所示，产品规格：N-P₂O₅-K₂O＝15-15-15，产品粒径3-4.5mm。包衣机批次装载量：1.5吨。

将原料中的小颗粒尿素全部作为粒核，选用尿素的粒径0.85-2.8mm，尿素以外的其余原料破碎到100目以下细度，作为粉状原料；批次尿素的加入量为0.15吨，其余粉状原料的总加量：1.35吨。粉状原料分20次加入，每加入67.5公斤粉状原料，再补充一定量的水，粉料的加量间隔约2分钟，水的总加量为20～60kg。

粉状原料可以混合后分20次加入，也可以按原料种类以一定的顺序加入到包衣机内。

包衣机出口物料卸出后进入后续的烘干、冷却和防结块工序后计量包装。

实施例3

参照图1所示的生产工艺流程，肥料配方如表2所示，表中的原料的百分含量均为质量百分含量，产品规格：N-P₂O₅-K₂O＝15-15-15，产品粒径3-4.5mm。包衣机批次装载量：1.5吨。

表2.原料配方二

序号	基础肥料和填充料品种	吨产品原料加量(kg)
			1	95％尿素溶液(N：44％)	258
2	磷酸一铵(N：11％P<sub>2</sub>O<sub>5</sub>：44％)	344
			3	氯化钾(K<sub>2</sub>O＞60％)	253
4	高岭土	165

先将尿素溶液以外的原料单独计量、混合，然后破碎到细度100目以下。部分破碎后的原料或返料用转鼓造粒机生产粒核，粒核的粒径范围1-2mm，用于生产的粒核的批次加量为0.1吨，进入包衣机的粉状原料的总量：1.04吨，粉状原料分10次加入到包衣机内。

团粒助剂为料浆，本实施例中为尿素溶液；95％尿素溶液0.39吨通过包衣机内的喷头均匀喷在包衣机内的料床上(分10次喷入)，根据造粒所需的水分条件，往输送尿素溶液的管道中适当注入一定量的水。

包衣机出口物料进入后续的烘干、冷却和防结块工序后计量包装。

实施例4

参照图1所示的生产工艺流程，肥料配方如表3所示，表中的原料的百分含量均为质量百分含量，产品规格：N-P₂O₅-K₂O＝18-18-18，产品粒径2.5-3.5mm。包衣机批次装载量：1吨。

表3.原料配方三

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％)	296
2	磷酸一铵(N：11％P<sub>2</sub>O<sub>5</sub>：44％)	413
			3	氯化钾(K<sub>2</sub>O＞60％)	303

先将所有原料单独计量、混合、然后进行破碎，100目以下的粉状物料供粒核生产和包衣机加料使用。用圆盘造粒机生产粒核，粒核的粒径范围1.0-2.0mm，批次粒核的量：0.125吨，进入包衣机的粉状原料的量为0.875吨；粒核一次性加入包衣机，粉状原料在30分钟内连续加入包衣机。

团粒助剂为80℃热水，批次加入热水的量为15～40kg，从添加粉状原料开始，25分钟内连续喷至包衣机内的颗粒表面。

包衣机出口物料进入后续的烘干、冷却工序后计量包装。

实施例5

参照图1所示的生产工艺流程，肥料配方如表4所示，表中的原料的百分含量均为质量百分含量，产品规格：N-P₂O₅-K₂O＝24-12-12，产品粒径3.5-4.5mm。包衣机批次装载量：1吨。

表4.原料配方四

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％)	461
2	磷酸一铵(N：11％P<sub>2</sub>O<sub>5</sub>：44％)	275
			3	硫酸钾(K<sub>2</sub>O＞50％)	242
4	凹凸棒土	34

先将所有原料单独计量、混合，然后进行破碎。100目以下的粉状物料供粒核生产和包衣机加料使用。粒核来自高塔造粒筛下的细颗粒(细颗粒的成分和表4相同)，粒核的粒径范围1.5-2.5mm，用于生产的粒核的批次加量：0.125吨，进入包衣机的粉状原料的总加量：0.875吨。由于是高氮含量配方，颗粒表面粘性较大，在造粒后期减少喷水量，同时延长造粒时间，保持颗粒良好的流动性。

包衣机出口物料进入后续的烘干、冷却和防结块工序后计量包装。

粒核的养分含量也可不按照24-12-12的配比，而是采用更高氮含量的配比，高塔造粒生产粒核时更方便，相应减少包涂尿素的量。

实施例6

参照图1所示的生产工艺流程，肥料配方同实施例1中表1所示，产品规格：N-P₂O₅-K₂O＝15-15-15，产品粒径2-4.0mm。包衣机批次装载量：1.5吨。

将原料中的小颗粒尿素全部作为粒核，选用尿素的粒径0.8～2.0mm，尿素以外的其余原料破碎到100目以下细度，作为粉状原料；尿素的批次加入量0.15吨，其余粉状原料的总加量：1.35吨。尿素粒核一次性加入包衣机，粉状原料和水以一定的流量在40分钟内连续均匀加入包衣机。

包衣机出口物料进行烘干和冷却，再进入后续的防结块工序后计量包装。

实施例7

参照图1所示的生产工艺流程，肥料配方同实施例5中表4所示，产品规格：N-P₂O₅-K₂O＝15-15-15，产品粒径3-4.5mm。包衣机批次装载量：1.5吨。

将原料中的颗粒尿素进行筛分，取2-3mm颗粒作为粒核，其余尿素和磷铵分别破碎到100目以下细度，硫酸钾和凹凸棒土的细度达到要求，不需要破碎。尿素粒核的加入量0.15吨，其余粉状原料的加量：1.35吨。

粉状原料的加入按一定的顺序：先将氯化钾分5次加入到包衣机，然后将磷铵和尿素分10次加入到包衣机，最后将凹凸棒土加入包衣机。每加完一次粉料，均补充一定量的水，使得粉料和粒核能牢固结合。

包衣机出口物料进入后续的烘干、冷却和防结块工序后计量包装。

通过上述实施例最终得到的复混肥颗粒表面光滑，主要原因是由于将部分原料进行了破碎，原料破碎的越细，粘附到粒核表面后颗粒越光滑，传统团粒法产品则有明显的凸起和孔隙。采用不断的涂布包裹过程，也有助于提高产品的抗压强度和防结块效果。此外，如果粒核的大小均匀，造粒后的产品在粒度分布上也更趋一致。

Claims (10)

1.一种包涂造粒生产颗粒复混肥料的方法，其特征在于，该方法包括：

(1)用部分复混肥原料生产粒核，或复混肥原料中的颗粒原料作为粒核；

(2)将部分复混肥原料粉碎至100目以下；

(3)将粒核按一批次生产所需的量全部加入包衣机；

(4)将粉状原料分多次均匀加入到包衣机内，每加一次粉状原料，依靠包衣机内滚动床的分散作用将粉料分散到粒核表面，加入助剂使粉状原料能牢固地粘附在粒核表面，一个循环后再依次加入粉状原料和助剂，重复以上过程，颗粒不断增大且颗粒增大的趋势基本一致；

(5)加料完成后继续滚动一段时间，然后出料去烘干、冷却等工序得到复混肥料成品。

2.根据权利要求1所述的一种包涂造粒生产颗粒复混肥料的方法，其特征在于，所述粒核直径0.5-4mm，在转鼓式或搅拌式造粒机械中加入生产粒核的原料，加水或其它团粒助剂得到粒核；或者通过挤压设备得到粒径均匀的粒核；或者通过部分原料熔化成料浆高塔造粒得到粒核。

3.根据权利要求1所述的一种包涂造粒生产颗粒复混肥料的方法，其特征在于，生产粒核的原料选自复混肥原料或步骤(2)得到的粉状原料。

4.根据权利要求1所述的一种包涂造粒生产颗粒复混肥料的方法，其特征在于，所述粒核为复混肥原料中的小颗粒原料，包括颗粒尿素、颗粒硝铵、硝铵磷或颗粒磷铵。

5.根据权利要求1所述的一种包涂造粒生产颗粒复混肥料的方法，其特征在于，所述复混肥原料选自尿素、氯化铵、硫酸铵、硝酸铵、磷酸一铵、磷酸二铵、普钙、氯化钾、硫酸钾或填充料中的一种或几种。

6.根据权利要求1所述的一种包涂造粒生产颗粒复混肥料的方法，其特征在于，步骤(4)将粉状原料分多次均匀加入到包衣机内，粉状原料分散到颗粒的表面，每加完一批次粉状原料，待均匀粘附到颗粒表面后补充一定量的助剂，使得粉状原料能紧密粘附在颗粒表面；或者先加入一定量的助剂，再均匀加入一定量的粉状原料。

7.根据权利要求1或6所述的一种包涂造粒生产颗粒复混肥料的方法，其特征在于，所述助剂为水、蒸汽、料浆或其它辅助粘附的助剂，水或蒸汽的加入量为粉状原料重量的1％～5％。

8.根据权利要求7所述的一种包涂造粒生产颗粒复混肥料的方法，其特征在于，采用料浆辅助造粒时，料浆中的水分不超过粉状原料量的5％。

9.根据权利要求1所述的一种包涂造粒生产颗粒复混肥料的方法，其特征在于，所述包衣机包括倾斜的圆盘或荸荠式糖衣机，在包衣机内，每一批次加入粉状原料后，粉状原料能均匀地分散到造粒机内处于滚动状态的所有颗粒表面。

10.根据权利要求9所述的一种包涂造粒生产颗粒复混肥料的方法，其特征在于，所述包衣机内还可设置导料板使得颗粒在滚动过程中能形成紊流，使得颗粒与粉状原料的接触更均匀，造粒后物料的粒径更趋一致。