CN112694363A - 一种利用冶金渣生产有机复合肥的装置、系统及工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用冶金渣生产有机复合肥的装置、系统及工艺，该制备装置包括罐体和烘干装置，一种使用一体化有机复合肥制备装置的生产系统，包括加热处理装置、造粒机、一体化有机复合肥制备装置，使用本一体化有机复合肥制备装置混合物料时，使得物料的混合更加充分，且可依据实际需求更换不同规格的内部部件，对内部物料进行混合后，可进行是否进行烘干处理的选择，可使得产出物料即为烘干物料；使用本生产工艺利用冶金渣制作有机复合肥，不仅在制作过程中，可随需求，进行成分的调节；且在制作能耗上，热量损失少，能源消耗少；在工艺过程中，使得钢渣得以再利用，且对其的利用率进行提高，使得其产出的有机复合肥对农作物的生长更高效。
Description
技术领域
本发明涉及冶金渣回收利用技术领域，具体为一种利用冶金渣生产有机复合肥的装置、系统及工艺。
背景技术
随着钢铁冶金工业的不断发展，随之而来的是钢渣的排放量也在逐年的增加，而钢铁冶金领域最难处理的固废就是钢铁钢渣(简称钢渣)。我国每年都有过亿吨的钢渣需要处理，由于其成分复杂且不稳定，目前还没有较为理想的处理办法，致使很多企业还是采取堆弃，每年占用很多土地,甚至是耕地，给社会环境保护造成很大负担。实际上，钢渣为一种很有利用价值的再生资源，可对其进行开发利用，在合理利用资源的基础上，对保护环境也有十分重要的作用。
钢渣中富含有钙、镁、磷、硅等多种农作物所需的营养元素，为了减轻社会负担，可将钢渣作为农肥施用，我们针对炼钢脱磷阶段的前期低碱度高磷渣做一系列处理，用其生产农业用的有机复合肥,使其变废为宝。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述问题，公开了一种一体化有机复合肥制备装置，其特征在于：包括罐体和烘干装置，罐体内壁开设有安装腔、入料腔、入料口和混合出料口，入料口连接有储液罐，安装腔的内壁转动连接有混合组件，入料腔外侧设有混合出料口，混合出料口与烘干装置连接；
混合组件自下而上依次连接有底板、导流板、第一定位板、行液管、第二定位板和刮板，第二定位板的内侧壁面开设有安装槽，安装槽的内侧壁面转动连接有滤筒，滤筒远离安装槽一端与入料腔外壁卡接。
滤筒的外侧开设有安装柱，安装柱与入料腔外壁卡接固定。
罐体靠近入料腔一端设有搅拌轴，搅拌轴的外侧固定连接有搅拌桨，搅拌轴一端与旋转电机输出端连接，旋转电机与外部电源电连接。
一种有机复合肥制备系统，包括加热处理装置、造粒机、磨机、权利要求1～3任意一项的一体化有机复合肥制备装置：
加热处理装置，用于将原料进行加热处理；
造粒机，将混合后原料进行挤压成规格一致的颗粒；
磨机，将颗粒研磨制粉；
一体化有机复合肥制备装置，用于将粉料与液体料进行混匀并烘干，以及输出混合物；
上述部件依次连接；
一种有机复合肥制备系统，系统还包括PLC处理器，PLC处理器分别和加热处理装置、造粒机、磨机、一体化有机复合肥制备装置连接，用于控制整个系统进行自动化有机复合肥生产。
一种利用冶金渣生产有机复合肥的工艺，该工艺包括如下步骤：
S1：在含磷炉渣中加入活性钙进行碱度调和；
S2：然后加入镁、硅复合料，混匀后加入钾长石，进行升温处理；
S3：升温处理完毕加入发泡剂，混匀后造粒；
S4：将颗粒进行磨粉处理并加入活性炭粉，得到有机复合肥基料；
S5：将有机复合肥基料与氮肥液混匀后烘干，即得。
S2中升温处理的控制参数为：预热阶段：以升温速率为10℃/min～15℃/min，升至温度100℃～150℃，保温30min～50min，加热阶段：以升温速率为25℃/min～30℃/min的升至温度300℃～330℃，保温时间30min～40min。
S2中升温处理的方法为微波加热，其中，微波功率为600w～800w，加热时间为30min～50min。
一种有机复合肥。
有机复合肥，有机复合肥的外侧依次包裹有防结块剂缓释层、保水层和包衣层，有机复合肥与防结块剂缓释层之间填充有粘结填充材料。
利用本发明技术方案的一种利用冶金渣生产有机复合肥的装置、系统及工艺，具有以下有益效果：使用本一体化有机复合肥制备装置混合物料时，使得物料的混合更加充分，且可依据实际需求更换不同规格的内部部件，对内部物料进行混合后，可进行是否进行烘干处理的选择，可使得产出物料即为烘干物料；
使用本系统制作有机复合肥，使得产出有机复合肥中富含多种可被农作物吸收的元素，有效提高施用本有机复合肥后，农作物的增产率和生长；
使用本生产工艺利用冶金渣制作有机复合肥，不仅在制作过程中，可随需求，进行成分的调节；且在制作能耗上，热量损失少，能源消耗少；在工艺过程中，使得钢渣得以再利用，且对其的利用率进行提高，使得其产出的有机复合肥对农作物的生长更高效。
附图说明
图1是本发明示意图；
图2为一种有机复合肥制备系统的结构示意框图；
图中：1、罐体，11、安装腔，12、入料腔，13、入料口，14、混合出料口，15、储液罐，2、烘干装置，3、混合组件，31、底板，32、导流板，33、第一定位板，34、行液管，35、第二定位板，36、刮板，37、安装槽，38、滤筒，381、安装柱，4、搅拌轴，5、搅拌桨，6、旋转电机。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
一种一体化有机复合肥制备装置，包括罐体1和烘干装置2，罐体1内壁开设有安装腔11、入料腔12、入料口13和混合出料口14，入料口13连接有储液罐15，安装腔11的内壁转动连接有混合组件3，入料腔12外侧设有混合出料口14，混合出料口14与烘干装置2连接；
即使用时，通过入料口13向罐体1内部输送液体，通过入料腔12上端向罐体1内部传输粉料，进而启动装置，使得内部混合组件3进行转动，对固、液物料进行混合，混合后的物料通过混合出料口14排出混合物料，混合物料进入到烘干装置2中进行烘干处理；
混合组件3自下而上依次连接有底板31、导流板32、第一定位板33、行液管34、第二定位板35和刮板36，第二定位板35的内侧壁面开设有安装槽37，安装槽37的内侧壁面转动连接有滤筒38，滤筒38远离安装槽37一端与入料腔12外壁卡接，混合组件3中，液体料自底板31中部自下而上输送，在进行转动时，由于导流板32进行圆周转动，对输送液体产生周向漩涡，从而增大液体与固体的接触比表面积，使其混合均匀，通过混合组件3上端输送有粉料，粉料与液体料在滤筒38的内部进行混合，混合物料可通过混合出料口14排出，当混合组件3转动过程中，其上设有刮板26也进行周向转动，并始终剐蹭滤筒38的外侧，以避免固液混合时物料阻塞滤筒28孔径，造成内部阻塞的情况。
滤筒38的外侧开设有安装柱381，安装柱381与入料腔12外壁卡接固定，利用安装柱381使得滤筒38与入料腔12进行更稳定的卡接，使得在混合组件3进行转动时，滤筒38与罐体1保持相对静止，并可随实际混合物料规格需求进行更换滤筒38(即更换不同孔径滤筒38)。
罐体1靠近入料腔12一端设有搅拌轴4，搅拌轴4的外侧固定连接有搅拌桨5，搅拌轴4一端与旋转电机6输出端连接，旋转电机6与外部电源电连接，电源启动旋转电机6，旋转电机6带动搅拌轴4进行转动，使得搅拌轴4上的搅拌桨5进行转动，从而增大使得粉料与液体料的接触面积，使其混合更充分。
实施例2
本实施例提供一种有机复合肥制备系统，包括加热处理装置、造粒机、磨机、实施例1的一体化有机复合肥制备装置。所述加热处理装置，用于将原料进行加热处理；所述造粒机，将混合后原料进行挤压成规格一致的颗粒；所述磨机，将颗粒研磨制粉；所述一体化有机复合肥制备装置，用于将粉料与液体料进行混匀并烘干，以及输出混合物；上述所述部件依次连接。
加入PLC处理器的自动化系统，所述PLC处理器分别和加热处理装置、造粒机、磨机、一体化有机复合肥制备装置连接，用于控制整个系统进行自动化有机复合肥生产，具体为：PLC处理器和前述装置进料口、出料口、自动化泵(如果有必要设置)等控制装置相连，从而实现整个有机复合肥制备系统的自动化控制，这一块属于现有控制技术，但很少在复合肥制备过程引入。此外，实施例1的一体化有机复合肥制备装置与PLC处理器的连接方式详细解释下(因其为本发明的创新点之一)，入料腔12伸出罐体1一端设有粉末输送管，粉末输送管内侧设有粉末输送阀门，入料口13与储液罐15之间通过液体输送管连接，液体输送管内侧壁面设有液体输送阀门，混合出料口14伸出罐体1一端设有混合输送管，混合输送管内壁设有混合输送阀门，上述液体输送阀门、粉末输送阀门、混合输送阀门均与PLC处理器通信连接。
实施例3
本实施例提供一种利用冶金渣生产有机复合肥的工艺，是采用实施例2的系统，在某化肥生产厂实施，实施时，对冷却后的钢渣做碱度、成分和温度调和，即向钢渣中加入活性钙进行碱度调整，加入镁、硅复合料和钾长石做成分增加，进行升温处理；
钢渣中加入石灰石、白云石和碳酸钡作为发泡剂投入，等待发泡时间为60min，此过程中发泡高度不断提升，利用高塔造粒工艺对上述物料进行造粒处理，使用研磨机对造粒后物料进行研磨制粉，将粉末与活性炭粉末进行混合后通过一体化有机复合肥制备装置的入料腔12进行投入，自入料口13向罐体1内部输送氮肥液，启动一体化有机复合肥制备装置后，其内部的混合组件3进行转动，氮肥液自底板31中部自下而上输送，在进行转动时，由于导流板32进行圆周转动，对氮肥液产生周向漩涡，从而增大氮肥液与粉末的接触比表面积，使其混合均匀，通过混合组件3上端输送有粉末，粉末与氮肥液在滤筒38的内部进行混合，混合物料可通过混合出料口14排出，当混合组件3转动过程中，其上设有刮板26也进行周向转动，并始终剐蹭滤筒38的外侧，以避免固液混合时物料阻塞滤筒28孔径，造成内部阻塞的情况，在旋转电机6的运作下，带动搅拌轴4进行转动，使得搅拌轴4上的搅拌桨5进行转动，使得粉末与氮肥液混合更充分；
将自混合出料口14排出的粉末与氮肥液混合的物料通入至烘干装置中烘干装置对其进行烘干，产出的烘干后的物料即为有机复合肥。
实施例4
本实施例采用实施例3的具体过程，其中：
取钢渣150kg，加入镁、硅复合料和钾长石后，将温度以升温速率为10℃/min，升至温度100℃，保温30min，以升温速率为25℃/min的升至温度310℃，保温时间30min；
投入10kg发泡剂，其中石灰石、白云石和碳酸钡的配比为：1:1:2；
对钢渣进行造粒、磨粉，向粉末中添加活性炭粉；
使用一体化有机复合肥制备装置将上述粉末与氮肥液进行混合并烘干；
将所产出的有机复合肥与缓释包衣结合，制成一种含缓释包衣有机复合肥；
加工结果：投入发泡剂后其发泡高度一般，发泡持续时间较短，粉末与活性炭和氮肥液进行混合烘干后形成有机复合肥，施用于某实验田，与同期相同种植环境未施加有机复合肥的试验田相比，其增产率为21.6％。
实施例5
本实施例采用实施例3的具体过程，其中：
取钢渣150kg，加入镁、硅复合料和钾长石后，将温度以升温速率为10℃/min，升至温度100℃，保温30min，以升温速率为25℃/min的升至温度310℃，保温时间30min；
投入10kg发泡剂，其中石灰石、白云石和碳酸钡的配比为：1:1:1；
对钢渣进行造粒、磨粉，向粉末中添加活性炭粉；
使用一体化有机复合肥制备装置将上述粉末与氮肥液进行混合并烘干；
将所产出的有机复合肥与缓释包衣结合，制成一种含缓释包衣有机复合肥；
加工结果：投入发泡剂后其发泡高度较高，发泡持续时间较长，粉末与活性炭和氮肥液进行混合烘干后形成有机复合肥，施用于某实验田，与同期相同种植环境未施加有机复合肥的试验田相比，其增产率为25.2％；
此外，实施例4与本实施差别在于，实施例5中投入的发泡剂配比与本实施例不同，在保证农作物正常生长的同时，投入配比为1:1:1石灰石、白云石和碳酸钡发泡剂，其有助于镁、硅复合料和钾长石与钢渣进行更均匀的混合，其形成的有机复合肥对农作物的生长有较好的提高。
实施例6
本实施例采用实施例3的具体过程，其中：
取钢渣150kg，加入镁、硅复合料和钾长石后，将温度以升温速率为10℃/min，升至温度100℃，保温30min，以升温速率为25℃/min的升至温度310℃，保温时间30min；
投入10kg发泡剂，其中石灰石、白云石和碳酸钡的配比为：1:1:1；
对钢渣进行造粒、磨粉；
使用一体化有机复合肥制备装置将上述粉末与氮肥液进行混合并烘干；
将所产出的有机复合肥与缓释包衣结合，制成一种含缓释包衣有机复合肥；
加工结果：投入发泡剂后其发泡高度较高，发泡持续时间较长，粉末与活性炭和氮肥液进行混合烘干后形成有机复合肥，施用于某实验田，与同期相同种植环境未施加有机复合肥的试验田相比，其增产率为31.3％；
此外，实施例5与本实施差别在于，实施例5中相同操作下对钢渣混合物加热阶段的加热保温温度不同，在保证农作物正常生长的同时，将钢渣与镁、硅复合料和钾长石混合物加热至320℃，有助于混合物中成分的溶出，其形成的有机复合肥更高效的利用了钢渣中的资源，使得农作物的生长有更好的提高。
实施例7
本实施例采用实施例3的具体过程，其中：
取钢渣150kg，加入镁、硅复合料和钾长石后，其所采用的加热方法为微波加热，微波功率为600w，加热时间为30min；
投入10kg发泡剂，其中石灰石、白云石和碳酸钡的配比为：1:1:1；
对钢渣进行造粒、磨粉，向粉末中添加活性炭粉；
使用一体化有机复合肥制备装置将上述粉末与氮肥液进行混合并烘干；
将所产出的有机复合肥与缓释包衣结合，制成一种含缓释包衣有机复合肥；
加工结果：投入发泡剂后其发泡高度一般，发泡持续时间较长，粉末与活性炭和氮肥液进行混合烘干后形成有机复合肥，施用于某实验田，与同期相同种植环境未施加有机复合肥的试验田相比，其增产率为37.41％；
此外，实施例6与本实施差别在于，实施例8所采用的的加热方法为梯度升温，而本实施例为微波加热，微波加热使得镁、硅、钾成分溶出率升高，从而影响钢渣对于农作物生产的可有效利用率，在不影响农作物正常生长的同时，本实施例中所产出的有机复合肥使得农作物的生长得到更好的提高，且微波加热方法在进行加热时，加热均匀，热效率高，能耗低。
对比例1
本对比例为未添加镁、硅复合料和钾长石复合肥与添加镁、硅复合料和钾长石复合肥的实施例5施用效果作对比：
取钢渣150kg，将温度以升温速率为10℃/min，升至温度100℃，保温30min，以升温速率为25℃/min的升至温度310℃，保温时间30min；
投入10kg发泡剂，其中石灰石、白云石和碳酸钡的配比为：1:1:1；
对钢渣进行造粒、磨粉；
使用一体化有机复合肥制备装置将上述粉末与氮肥液进行混合并烘干；
将所产出的有机复合肥与缓释包衣结合，制成一种含缓释包衣有机复合肥；
加工结果：投入发泡剂后其发泡高度较高，发泡持续时间较长，粉末与活性炭和氮肥液进行混合烘干后形成有机复合肥，施用于某实验田，与同期相同种植环境未施加有机复合肥的试验田相比，其增产率为16.6％，而相同条件下施加添加有镁、硅复合料和钾长石的有机复合肥其增产率为25.2％。
因而，在工艺制作中添加镁、硅复合料和钾长石，可有效增加复合肥施用效果，有效提高增产率。
对比例2
本对比例为未添加活性炭粉所制有机复合肥与添加活性炭粉所制有机复合肥的实施例5施用效果作对比：
本对比例采用实施例3的具体过程，其中：
取钢渣150kg，加入镁、硅复合料和钾长石后，将温度以升温速率为10℃/min，升至温度100℃，保温30min，以升温速率为25℃/min的升至温度310℃，保温时间30min；
投入10kg发泡剂，其中石灰石、白云石和碳酸钡的配比为：1:1:1；
对钢渣进行造粒、磨粉，向粉末中添加活性炭粉；
使用一体化有机复合肥制备装置将上述粉末与氮肥液进行混合并烘干；
将所产出的有机复合肥与缓释包衣结合，制成一种含缓释包衣有机复合肥；
加工结果：投入发泡剂后其发泡高度较高，发泡持续时间较长，粉末与活性炭和氮肥液进行混合烘干后形成有机复合肥，施用于某实验田，与同期相同种植环境未施加有机复合肥的试验田相比，其增产率为13.7％，而相同条件下施加添加有活性炭粉的有机复合肥的试验田，其增产率为25.2％；
在工艺步骤S4中添加活性炭粉，进而与氮肥液做混合并烘干，其使用时在保证农作物正常生长的同时，将使得农作物的生长有显著的提高为农作物生长提供了更多速效营养成分；
因而，在工艺步骤S4中添加活性炭粉，并与氮肥液混合烘干，为最优选择。
对比例3
本对比例为有机复合肥无缓释包衣结合与有机复合肥有缓释包衣结合的实施例5施用效果作对比：
本对比例采用实施例3的具体过程，其中：
取钢渣150kg，加入镁、硅复合料和钾长石后，将温度以升温速率为10℃/min，升至温度100℃，保温30min，以升温速率为25℃/min的升至温度310℃，保温时间30min；
投入10kg发泡剂，其中石灰石、白云石和碳酸钡的配比为：1:1:1；
对钢渣进行造粒、磨粉，向粉末中添加活性炭粉；
使用一体化有机复合肥制备装置将上述粉末与氮肥液进行混合并烘干；
加工结果：投入发泡剂后其发泡高度较高，发泡持续时间较长，粉末与活性炭和氮肥液进行混合烘干后形成有机复合肥，施用于某实验田，与同期相同种植环境未施加有机复合肥的试验田相比，其增产率为18.2％，而有机肥有缓释包衣在相同环境中施用时，其增产率为25.2％；
因而，使用本有机肥与缓释包衣相结合，可减缓有机复合肥中物料的释放，较小氮肥损失，延长肥效。
综上，使用本生产工艺利用冶金渣制作有机复合肥，不仅在制作过程中，可随需求，进行成分的调节；且在制作能耗上，热量损失少，能源消耗少；在工艺过程中，使得钢渣得以再利用，且对其的利用率进行提高，使得其产出的有机复合肥对农作物的生长更高效。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种一体化有机复合肥制备装置，其特征在于：包括罐体(1)和烘干装置(2)，所述罐体(1)内壁开设有安装腔(11)、入料腔(12)、入料口(13)和混合出料口(14)，所述入料口(13)连接有储液罐(15)，所述安装腔(11)的内壁转动连接有混合组件(3)，所述入料腔(12)外侧设有混合出料口(14)，所述混合出料口(14)与烘干装置(2)连接；
所述混合组件(3)自下而上依次连接有底板(31)、导流板(32)、第一定位板(33)、行液管(34)、第二定位板(35)和刮板(36)，所述第二定位板(35)的内侧壁面开设有安装槽(37)，所述安装槽(37)的内侧壁面转动连接有滤筒(38)，所述滤筒(38)远离安装槽(37)一端与入料腔(12)外壁卡接。
2.根据权利要求1所述的一种一体化有机复合肥制备装置，其特征在于：所述滤筒(38)的外侧开设有安装柱(381)，所述安装柱(381)与入料腔(12)外壁卡接固定。
3.根据权利要求2所述的一种一体化有机复合肥制备装置，其特征在于：所述罐体(1)靠近入料腔(12)一端设有搅拌轴(4)，所述搅拌轴(4)的外侧固定连接有搅拌桨(5)，所述搅拌轴(4)一端与旋转电机(6)输出端连接，所述旋转电机(6)与外部电源电连接。
4.一种有机复合肥制备系统，其特征在于：包括加热处理装置、造粒机、磨机、权利要求1～3任意一项所述的一体化有机复合肥制备装置：
所述加热处理装置，用于将原料进行加热处理；
所述造粒机，将混合后原料进行挤压成规格一致的颗粒；
所述磨机，将颗粒研磨制粉；
所述一体化有机复合肥制备装置，用于将粉料与液体料进行混匀并烘干，以及输出混合物；
上述所述部件依次连接。
5.根据权利要求4所述的一种有机复合肥制备系统，所述系统还包括PLC处理器，所述PLC处理器分别和加热处理装置、造粒机、磨机、一体化有机复合肥制备装置连接，用于控制整个系统进行自动化有机复合肥生产。
6.一种利用冶金渣生产有机复合肥的工艺，其特征在于：是采用权利要求4或5所述的系统，该工艺包括如下步骤：
S1：在含磷炉渣中加入活性钙进行碱度调和；
S2：然后加入镁、硅复合料，混匀后加入钾长石，进行升温处理；
S3：升温处理完毕加入发泡剂，混匀后造粒；
S4：将颗粒进行磨粉处理并加入活性炭粉，得到有机复合肥基料；
S5：将有机复合肥基料与氮肥液混匀后烘干，即得。
7.根据权利要求6所述的一种利用冶金渣生产有机复合肥的工艺，其特征在于：所述S2中升温处理的控制参数为：预热阶段：以升温速率为10℃/min，升至温度100℃～150℃，保温30min～50min，加热阶段：以升温速率为25℃/min的升至温度300℃～350℃，保温时间30min～40min。
8.根据权利要求6所述的一种利用冶金渣生产有机复合肥的工艺，其特征在于：所述S2中升温处理的方法为微波加热，其中，微波功率为600w～800w，加热时间为30min～50min。
9.一种有机复合肥，其特征在于：是采用权利要求6～8任意一项所述工艺制备，所述有机复合肥中磷含量为11％～13％，氮含量为12％～27％。
10.一种含缓释包衣的有机复合肥，其特征在于：包括权利要求8所述的有机复合肥(7)，所述有机复合肥(7)的外侧依次包裹有防结块剂缓释层(91)、保水层(92)和包衣层(93)，所述有机复合肥(7)与防结块剂缓释层(91)之间填充有粘结填充材料(94)。
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