CN1130322C - 高浓度颗粒状尿基氮钾复合肥料的制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种高浓度颗粒状尿基氮钾或氮磷钾复合肥料制造方法。采用尿素熔体与加热的氯化钾或硫酸钾混合后，料浆通过泵输送到造粒机内进行熔体料浆涂布造粒即制成颗粒状尿基氮钾复合肥料。在制造过程中还可加入其它基础肥料或中、微量元素或颜料制成含中、微量元素的氮磷钾复合肥料或彩色复合肥料。本方法将熔体涂布造粒过程和产品冷却过程融为一体，简化了生产流程，降低了能耗，投资和操作费用低，产品可作为掺合肥料的基础肥料或直接施用。
Description
本发明涉及一种高浓度颗粒状尿基氮钾或氮磷钾复合肥料的制造方法，特别是涉及一种熔体料浆涂布造粒的高浓度颗粒状尿基氮钾或氮磷钾复合肥料的制造方法。
复混肥料是近代化肥工业发展的必然趋势，在化肥工业发达的国家里已占总用肥量的70％～80％。复混肥料的生产方法有团粒法、料浆法、熔体法、挤压法和掺混法等，它们是将基础肥料如尿素、氯化铵、重钙、磷铵、氯化钾、硫酸钾等进行二次加工制成含有氮、磷、钾等多种营养元素的高浓度复混肥料。我国复混肥料生产以团粒法为主，现有规模为2～10万t/a的团粒法工厂2000多家，大多数工厂生产的是中、低浓度的复混肥料，料浆法、熔体法生产高浓度尿基复合肥料国内尚无工业化生产的报道。
熔体料浆涂布造粒工艺的特点是熔体料浆处于高温熔融状态，含水量很低，可流动的熔体料浆直接喷入机械造粒机内的返料粒子上，使之在细小的粒子表面涂布或粘结成符合要求的颗粒。溶液的蒸发或浓缩固然需要消耗能量，但在能量利用方面远较干燥颗粒产品有效，更何况在某些生产工艺中还可以充分利用反应热来蒸发部分甚至全部水分。一般的造粒工艺，干燥机通常是生产装置中最大的而且也是最昂贵的设备，熔体料浆涂布造粒工艺无需干燥过程，节省了投资和能耗。
料浆涂布造粒工艺制复合肥料技术应用最广泛的是磷酸一铵(MAP)的生产，该工艺是将氨和稀磷酸中和后的料浆浓缩到含水量约20％，该料浆用泵输送到喷浆造粒机进行涂布造粒，造粒的同时用约400℃的热炉气干燥颗粒物料，大颗粒破碎后和细颗粒一起返回到造粒机，合格粒子即为颗粒状磷酸一铵产品。
中国专利局公开的专利申请“熔融喷浆造粒复合肥及制造方法”(公开日1990年3月7日，公开号CN 1040189A)，介绍了应用尿素或含铵溶液与氯化钾或硫酸钾混合加热制成含水料浆，料浆中N、K2O的总含量为70％～90％，料浆采用液面加压喷雾或用泵直接喷洒于造粒装置内，粒度40目以下，水分含量小于5％～6％的粉料钙镁磷肥或以钙镁磷肥为中和剂经预处理的普钙、重钙、钾肥作为返料，粉料由料浆润湿成粒，冷凝或经低温干燥后可制得氮磷钾混合肥料。该专利的不足之处是料浆含水量较高，生产过程需要干燥工序，因此投资费用和操作费用较高。
本发明的目的是提供一种高浓度颗粒状尿基氮钾或氮磷钾复合肥料的制造方法。本方法生产的高浓度颗粒状尿基氮钾复合肥料克服了尿素产品颗粒小和氯化钾挤压造粒后扁圆形颗粒或片状颗粒用于掺合肥料“原料肥”不理想的缺陷，并且肥料氮钾比例在一定范围内可以调整，以适应不同农作物的营养需求。本方法利用氮钾熔体和磷铵等氮、磷、钾基础肥料一起造粒又可生产高浓度颗粒状尿基氮磷钾复合肥料。
本发明的另一个目的是在肥料的制造过程中还可视作物的养分需求加入一定量的中量元素化合物或微量元素化合物于熔体中，制成含有多种营养元素的高浓度颗粒状尿基氮钾或氮磷钾复合肥料。
本发明的进一步目的是还可在肥料的制造过程中加入少量颜料制成彩色高浓度颗粒状尿基氮钾或氮磷钾复合肥料。
本发明的高浓度颗粒状尿基氮钾或氮磷钾复合肥料的制造方法的原理是：根据尿素和氯化钾或硫酸钾可以形成低共熔点化合物的特点，制成流动性良好的熔体物料，该熔体物料通过泵输送到造粒机内在返料上进行涂布造粒，返料可以是细颗粒氮钾或细颗粒磷铵、重钙、普钙、氯化钾、硫酸钾等，涂布造粒后物料通过筛分，粗颗粒破碎后和细粉一起作为返料回到造粒机，合格粒子即为高浓度颗粒状尿基氮钾或氮磷钾复合肥料。
本发明是这样实现的。本发明的高浓度颗粒状尿基氮钾复合肥料的制造方法的步骤包括：
(1)尿素合成中的半成品浓度大于99％、温度为135～145℃的尿素熔体，或者固体尿素加热至135～145℃的尿素熔体，与粒度小于0.5毫米、预先加热到100～125℃的氯化钾或硫酸钾一起混合1～3分钟，生成含有氯化钾或硫酸钾悬浮物的熔体料浆，料浆温度为115～135℃，尿素与氯化钾或硫酸钾的加入比例是尿素∶氯化钾或硫酸钾＝0.5～10∶1(重量比)；或者固体尿素和氯化钾或硫酸钾一起加热生成的熔体，温度为115～135℃，尿素与氯化钾或硫酸钾的比例是尿素∶氯化钾或硫酸钾＝0.5～10∶1(重量比)，
(2)将熔体料浆通过泵输送到造粒机内进行料浆涂布造粒，造粒后颗粒物料经过筛分、破碎，1～4.75毫米的合格粒子即为高浓度颗粒状尿基氮钾复合肥料产品。
本发明的高浓度颗粒状尿基氮钾复合肥料的制造方法，在熔体料浆通入造粒机内进行料浆涂布造粒时还可加入其他氮、磷、钾基础肥料直接生产高浓度颗粒状尿基氮磷钾复合肥料。所述的氮、磷、钾基础肥料是磷酸一铵、磷酸二铵、重过磷酸钙、普通过磷酸钙、硝酸钾、硫酸钾、氯化钾等。
农作物需要的微量元素虽然很少，但对提高作物产量和改善作物的品质有一定的作用。本发明的高浓度颗粒状尿基氮钾复合肥料的制造方法，在尿素浓溶液或熔体与氯化钾或硫酸钾混合的同时，还可根据作物或土壤的需要加入一定量的中量元素化合物或者微量元素化合物，得到含有中、微量元素养分的高浓度颗粒状尿基氮钾或氮磷钾复合肥料。
本发明所述的中量元素化合物是钙化合物、镁化合物、硫化合物中的一种或一种以上的混合物，如硫酸钙、硝酸钙、硫酸镁、硫酸钾镁、硫磺等化合物；所述的微量元素化合物是硼化合物、铜化合物、铁化合物、锰化合物、钼化合物、锌化合物等化合物中的一种或一种以上的混合物，如硫酸铜、氧化铜、钼酸铵、钼酸钠、硼酸、硼砂、硫酸亚铁、螯合铁、硫酸锌、氧化锌、氯化锌、硫酸锰、氧化锰、氯化锰等化含物。
少量的微量元素化合物在加入前可以预热或不经预热直接加入到肥料料浆中，混合后造粒。中量元素化合物混合前需加热到100～110℃。
本发明的高浓度颗粒状尿基氮钾复合肥料的制造方法，在肥料溶液混合的同时，还可加入一定量的颜料制成彩色颗粒状复合肥料。所述的颜料是酸性颜料，如酸性红、酸性蓝、酸性黑、酸性黄等。颜料的加入量与肥料的比例是(0.0001～0.0003)∶1(重量比)。
彩色复混肥料的色彩可以作为肥料企业的品牌标志或者不同品种、牌号肥料的区分色。但是制造彩色肥料，除要考虑颜料的颜色外，还要考虑加入的氯化钾肥料或者一些微量元素化合物的本身颜色对所需要制造的肥料颜色的影响，如红色氯化钾、硫酸铜等。应通过选择不同的原料来避免对制造复混肥料所需颜色的影响。
本发明的高浓度颗粒状尿基氮钾复合肥料的制造方法，所述的造粒机是圆盘造粒机、喷浆造粒机、转鼓造粒机、转鼓幕帘造粒机、双轴造粒机。较好的造粒机是圆盘造粒机、喷浆造粒机、转鼓幕帘造粒机。
本发明的高浓度颗粒状尿基氮钾复合肥料的制造方法，颗粒状复合肥料还可用防结块剂进行表面调理，然后用细粉状的硅藻土进行扑粉处理。所述的防结块剂是胺类表面活性剂。硅藻土的细度为90％小于20微米，50％小于3微米。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、可直接利用尿素厂尿素合成中的尿素浓溶液或熔体等半成品，将大颗粒尿素生产和氯化钾或硫酸钾成球技术结合在一起，简化了生产流程，投资费用和操作费用较低，同时能改变尿素厂品种单一的弊病。
2、熔体涂布造粒工艺充分利用熔融尿素的热能，物料水分含量很低，无需干燥过程，同时，该工艺磷铵和部分氯化钾或硫酸钾无需加热，节省了能耗。
3、熔体涂布造粒工艺将造粒过程和冷却过程统一起来，降低了操作费用，克服了熔体塔式造粒技术中造粒塔过高、固体物料的垂直输送、造粒喷头易堵塞和粒子偏小等问题，降低基建投资和操作费用。
4、本发明的复合肥料的制造方法，产品规格调整灵活，可生产高浓度颗粒状尿基氮磷或氮磷钾复合肥料。产品颗粒表面光滑、圆润，不易结块，具有较高的市场竞争力。
5、操作环境好，无三废排放，属清洁生产工艺。
6、熔体料浆涂布造粒装置基建投资和操作费用通常比一般的造粒装置要低。
7、本发明的高浓度颗粒状氮钾或氮磷钾复合肥料的制造方法还可通过加入中量或微量元素化合物制成含有多种中量、微量元素的复合肥料，以适应不同作物、土壤、气候的要求。也可通过加入彩色颜料制成彩色颗粒复合肥料使产品更具有市场竞争性。
为了更好地实施本发明，现举出如下实施例对本发明作进一步的说明，但实施例不是对本发明的限制。
实施例1
取尿素厂二段蒸发器出口尿素溶液或熔体10.4千克，浓度大于99％，温度约142℃，加入粒度小于0.5毫米预热至约105℃的白色氯化钾7.6千克，七水硫酸镁1.5千克，同时加入酸性蓝颜料3克，搅拌混合约1分钟，料浆温度115～130℃，含有氯化钾悬浮物的料浆通过泵输送到喷浆造粒机中，料浆和返料涂布造粒并冷却，合格粒子即为蓝色高浓度颗粒状尿基氮钾复合肥料产品，该产品含N24.23％，K2O22.66％，水分0.38％，并含镁、硫等中量元素，产品的颗粒强度大于30牛顿/颗。
实施例2
固体尿素10.0千克，加热到136℃成为熔融液，粒度小于0.5毫米的白色硫酸钾4.6千克，硼酸0.1千克，五水硫酸铜0.05千克，硫酸钙2.3千克，预热到约105℃后，加入到熔融尿素液中，搅拌混合约3分钟，料浆温度115～125℃，含有硫酸钾悬浮物的料浆通过泵输送到转鼓幕帘造粒机中，冷却并为1～4.75毫米的小球粒，得到含N24.88％，K2O12.50％，水分0.31％的浅蓝色高浓度颗粒状尿基氮钾复合肥料，该肥料含有中量元素钙和微量元素硼、铜，产品的颗粒强度大于30牛顿/颗。
实施例3
固体尿素溶液26.1千克，加入粒度小于0.5毫米红色氯化钾26.7千克，添加剂10.8千克，加热至115～135℃成为熔体料浆，料浆通过泵输送到圆盘造粒机中，粉状磷铵(含N11％，P2O544％)36.4千克作为返料，涂布造粒后得到红色颗粒状高浓度尿基氮磷钾复合肥料产品，该产品规格为N-P2O5-K2O为16-16-16。
实施例4
固体尿素52.2千克与粒度小于0.5毫米的白色硫酸钾12.0千克预先混合，再加入七水硫酸镁0.15千克，硫酸铜0.05千克，钼酸铵0.05千克，硫酸锌0.05千克，硼酸0.05千克，硫酸锰0.05千克，共同加热到约120℃时成为熔体料浆，该料浆通过泵输送到转鼓造粒机中，粉状重钙(40％P2O5)30.0千克，粉状硫酸钾12.0千克作为返料，涂布造粒后得到淡浅蓝色颗粒状高浓度尿基氮磷钾复合肥料，该产品规格为N-P2O5-K2O为22.6-11.3-11.3，同时产品中含有中量元素硫、镁和微量元素铜、钼、锌、硼、锰等。
实施例5
固体尿素52.2千克，加热到140℃成为熔融液，粒度小于0.5毫米红色的氯化钾25.0千克预热到约125℃后，加入到熔融尿素中，同时加入酸性红颜料0.15克，搅拌混合约1分钟后，料浆温度115～135℃，料浆通过泵输送到双轴造粒机中，粉状普钙(14％P2O5)85.7千克，粉状氯化钾15.0千克作为返料，造粒后得到红色颗粒状中浓度尿基氮磷钾复合肥料产品，该产品规格为N-P2O5-K2O为13.5-6.7-13.5，产品中同时含有钙、硫中量元素。
实施例6
取尿素厂二段蒸发器出口尿素熔体20.0千克，浓度大于99％，温度145℃，加入粒度小于0.5毫米预热至约110℃的红色氯化钾1.98千克，搅拌混合约1分钟，料浆温度115～130℃，熔体料浆通过泵输送到圆盘造粒机中，料浆和返料涂布造粒并冷却，合格粒子即为红色高浓度颗粒状尿基氮钾复合肥料产品，该产品规格为N-P2O5-K2O为41.4.-0-5.4。
Claims (10)
1.一种高浓度颗粒状尿基氮钾复合肥料的制造方法，其特征在于该复合肥料制造方法的步骤包括：
(1)尿素合成中的半成品浓度大于99％、温度为135～145℃的尿素熔体，或者固体尿素加热至135～145℃的尿素熔体，与粒度小于0.5毫米、预先加热到100～125℃的氯化钾或硫酸钾一起混合1～3分钟，生成含有氯化钾或硫酸钾悬浮物的熔体料浆，料浆温度为115～135℃，尿素与氯化钾或硫酸钾的加入比例是尿素∶氯化钾或硫酸钾＝0.5～10∶1(重量比)；或者固体尿素和氯化钾或硫酸钾一起加热生成的熔体，温度为115～135℃，尿素与氯化钾或硫酸钾的比例是尿素∶氯化钾或硫酸钾＝0.5～10∶1(重量比)，
(2)将熔体料浆通过泵输送到造粒机内进行料浆涂布造粒，造粒后颗粒物料经过筛分、破碎，1～4.75毫米的合格粒子即为高浓度颗粒状尿基氮钾复合肥料产品。
2.根据权利要求1所述的高浓度颗粒状尿基氮钾复合肥料的制造方法，其特征在于熔体科浆通入造粒机内进行料浆涂布造粒时还可加入其他氮、磷、钾基础肥料直接生产高浓度颗粒状尿基氮磷钾复合肥料。
3.根据权利要求2所述的高浓度颗粒状尿基氮钾复合肥料的制造方法，其特征在于所述的氮、磷、钾基础肥料是磷酸一铵、磷酸二铵、重过磷酸钙、普通过磷酸钙、硝酸钾、硫酸钾、氯化钾。
4.根据权利要求1所述的高浓度颗粒状尿基氮钾复合肥料的制造方法，其特征在于在尿素熔体与氯化钾或硫酸钾混合的同时，还可视需要加入一定量的中量元素化合物或者微量元素化合物，得到含有中、微量元素的高浓度颗粒状尿基氮钾或氮磷钾复合肥料。
5.根据权利要求4所述的高浓度颗粒状尿基氮钾复合肥料的制造方法，其特征在于所述的中量元素化合物是钙化合物、镁化合物、硫化合物中的一种或一种以上的混合物；所述的微量元素化合物是硼化合物、铜化合物、铁化合物、锰化合物、钼化合物、锌化合物中的一种或一种以上的混合物。
6.根据权利要求4或5所述的高浓度颗粒状尿基氮钾复合肥料的制造方法，其特征在于所述的中量元素化合物是硫酸钙、硝酸钙、硫酸镁、硫酸钾镁、硫磺化合物中的一种或一种以上的混合物；所述的微量元素化合物是硫酸铜、氧化铜、钼酸铵、钼酸钠、硼酸、硼砂、硫酸亚铁、螯合铁、硫酸锌、氧化锌、氯化锌、硫酸锰、氧化锰、氯化锰化合物中的一种或一种以上的混合物。
7.根据权利要求1或4所述的高浓度颗粒状尿基氮钾复合肥料的制造方法，其特征在于在肥料溶液混合的同时，还可加入一定量的颜料制成彩色颗粒状复合肥料，所述的颜料是酸性颜料酸性红、酸性蓝、酸性黑、酸性黄，颜料的加入量与肥料的比例是(0.0001～0.0003)∶1(重量比)。
8.根据权利要求1所述的高浓度颗粒状尿基氮钾复合肥料的制造方法，所述的造粒机是圆盘造粒机、喷浆造粒机、转鼓造粒机、转鼓幕帘造粒机、双轴造粒机。
9.根据权利要求1所述的高浓度颗粒状尿基氮钾复合肥料的制造方法，所述的造粒机是圆盘造粒机、喷浆造粒机、转鼓幕帘造粒机。
10.根据权利要求1所述的高浓度颗粒状尿基氮钾复合肥料的制造方法，其特征在于在尿素熔体与氯化钾或硫酸钾混合的同时，还可视需要加入一定量的添加剂来调整产品的规格，添加剂的加入量是总物料量的0％～25％(重量)，所述的添加剂是惰性物料白云石粉、滑石粉、膨润土。
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