CN116532042A - 一种制造粒状复合肥料的方法 - Google Patents

Abstract

一种制造粒状复合肥料的方法，该方法采用挤出工艺制造复合肥料，在造粒前和造粒过程中采用电磁感应加热和鼓风对挤出机壳体进行加热和控温，步骤为(1)将肥料原料粉碎与挤出助剂混合均匀，得到混合物料；(2)打开电磁感应加热，使挤出机外壁温度达到设定温度；(3)将混合物料通过料斗输送至螺杆挤出机；(4)监控挤出机外壳温度变化，当温度达到挤出适宜温度上限时，停止电磁感应加热，继续挤出造粒；(5)持续监控挤出温度，若继续提升，将空气鼓入感应线圈筒与挤出机外壳之间空腔，实现气体降温；当挤出机外壳温度达到挤出适宜温度下限时，停止鼓风，开启电磁感应加热，通过电磁感应加热与鼓风，控制挤出温度在适宜范围；(6)混合物料通过螺杆挤出机挤出得到长条状物料，经风冷、裁切得到颗粒肥料。本方法能够提升物料的加热均匀性和加热效率，提高物料在挤出过程中的反应活性，使挤出造粒得到的肥料均匀性和水溶性能得以提升。适用于采用挤出工艺制造复合肥料的企业。

Description

一种制造粒状复合肥料的方法

技术领域

本发明涉及复合肥料，进一步而言，涉及复合肥料造粒方法，特别涉及利用电磁感应加热制造粒状复合肥料的方法。

背景技术

复合肥是以括氯化钾、硫酸钾、硝酸钾、磷酸二氢钾、碳酸钾、氯化铵、硫酸铵、尿素、硝铵磷、磷酸一铵和磷酸二铵等基础肥料为原料进行二次加工制备的多元肥料。出于储存、运输、施用的需要，往往把肥料做成粒状。常用的复合肥料造状方法有挤压造粒、熔体塔式造粒法、团粒法、料浆法等。溶体造粒法为一种或多种养分的肥料(基本上是无水熔融物料)从造粒塔顶的喷头淋下，液滴自由落下，和上升的冷风接触,由于表面张力形成球状，外壳先固化，达到足够的强度,然后进一步冷却固化。这种造粒方法由于需要将物料加热熔融，因此能耗高，适用于低熔点物料。团粒造粒法是从固体细粒与水或熔融无水液相作用,或不加任何固体物料,使它们一层复一层地粘结和固化,逐步形成颗粒,然后干燥固化或冷却固化。团粒造粒设备的种类很多,最常用的是转鼓、捏和、圆盘和沸腾床等。料浆法造粒是基础肥料的料浆混合均匀得到含有一定水分的料浆，然后再干燥得到颗粒。挤压造粒为把含水份低、相合性好的肥料物料混合经过高压力强度的挤压,使肥料质点间分子力发生作用而得到有足够机械强度的料片，然后破碎、筛分得到符合粒径要求的颗粒复合肥料；或是直接压成小球粒或圆柱形颗粒。

相对于熔体塔式造粒法、团粒法、料浆法等方法，挤压法不需要高温将物料熔融，也不需要对形成的颗粒进行干燥，因此具有能耗低、生产效率高的优点。

但是挤压法由于是通过挤压力、摩擦力、撞击力等机械作用使固体物料直接发生混合和粘接，对细粉粒起到团聚作用。但是由于主要是固相混合，肥料的均匀性差，往往造成复合肥水溶性差、肥效差。为了提升挤出过程中物料的混合效果，往往需要对物料进行加热。通常加热方式为在挤出机外壳增加加热夹套，由于加热夹套内为高温电热丝，易造成熔断、短路等问题。并且当加热温度超过挤出适宜温度时，不易降温，从而造成局部物料过热熔融，影响物料混合效果与均匀性。

目前，涉及电磁感应在化肥生产设备的专利申请件仅有CN202022563263.7《一种液体有机肥生产用电磁感应封口机》，该专利技术以电磁感应加热作为封口机的加热方式，相比传统的电阻丝加热，加热效率高、生产效率高。目前尚未有将电磁感应加热用于复合肥料挤出造粒生产的专利申请件。

发明内容

本发明旨在提供一种制造粒状复合肥料的方法，相对于传统挤出造粒法，本方法得到的颗粒复合肥有更好的水溶性和肥效。

本发明方法的技术方案是采用挤出工艺，在造粒前和造粒过程中采用电磁感应对挤出机壳体加热，从而实现对物料进行加热，提升物料的加热均匀性和加热效率，并提高物料在挤出过程中的反应活性，以提升挤出造粒得到的肥料均匀性和水溶性。

为了提升挤出法造粒得到复合肥的均匀性，适宜、稳定的温度条件是核心要求之一，本发明采用电磁感应加热挤出机壳体从而加热物料的方法制备复合肥料。相对于传统的电阻加热，电磁感应加热效率高、升温快、能耗低。并且不同于夹套加热需要加热夹套需要紧贴挤出外壁，可升温但不易降温的加热方式，并且夹套内加热丝易发生熔断故障，维修成本高。电磁感应加热，加热线圈与挤出机外壁可以有1～5cm的间隙，有利于挤出机检修，并可以通过鼓风进入电磁感应线圈与挤出机外壁间隙，实现风冷降温的效果。通过电磁感应加热与通风降温配合，使挤出温度稳定在适宜范围，从而确保挤出过程中物料的性质稳定，从而提升挤出颗粒的物料均匀性、水溶性。

发明人提供的制造粒状复合肥料的方法具体步骤如下：

(1)将肥料原料分别粉碎至粒径为10目～100目，然后与挤出助剂一起混合均匀，得到混合物料；

(2)打开电磁感应加热，使挤出机外壁温度达到设定温度；

(3)将混合物料通过料斗输送至螺杆挤出机；

(4)监控挤出机外壳温度变化，当温度达到挤出适宜温度上限时，停止电磁感应加热，继续挤出造粒；

(5)持续监控挤出温度，若继续提升，将空气鼓入感应线圈筒与挤出机外壳之间空腔，实现气体降温；当挤出机外壳温度达到挤出适宜温度下限时，停止鼓风，开启电磁感应加热，通过电磁感应加热与鼓风，控制挤出温度在适宜范围；

(6)混合物料通过螺杆挤出机挤出得到长条状物料，经风冷、裁切得到颗粒肥料。

上述方法的步骤(1)中所述原料包括氯化钾、硫酸钾、硝酸钾、磷酸二氢钾、碳酸钾、氯化铵、硫酸铵、尿素、硝铵磷、磷酸一铵和磷酸二铵中的两种或多种，原料含水率以质量分数计为1％～3％；所述的挤出助剂各成分混合的比例为聚乙二醇1～50份、聚乙烯醇1～50份、淀粉1～50份；挤出助剂占混合物料总质量的1％～3％。

上述方法的步骤(2)中，所述电磁感应对挤出机壳体预热至50℃～100℃。

上述方法的步骤(5)中所述挤出过程中，通过电磁感应加热与鼓风，控制挤出温度在适宜范围为50℃～100℃。

上述方法中，所述电磁加热器工作频率为：5～40kHz。

上述方法中，所述感应线圈筒为绝缘导线一圈紧接一圈地绕在圆筒状胶木骨架上得到。

上述方法中，所述感应线圈筒内壁与挤出机外壁之间的距离为1～5cm。

本发明的有益效果是：发明人从工业应用的角度出发，将电磁感应加热技术应用于复合肥料的生产，开发了电磁感应加热制造粒状复合肥料的方法，在肥料采用挤出工艺造粒前和造粒过程中采用电磁感应对挤出机壳体加热从而实现规定物料加热，提升物料的加热均匀性和加热效率，并提高物料在挤出过程中的反应活性，使挤出造粒得到的肥料均匀性和水溶性能得以提升。本方法适用于采用挤出工艺制造复合肥料的企业。

附图说明

附图1为本发明方法的工艺流程图。

图中，1为进料斗，2为下料管，3为螺杆挤出机，4为电磁感应线圈筒，5为进风口。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。

本发明的实施例

实施例1：本实施例的方法提供一种高氮型30-5-5品种复合肥料，其采用电磁感应加热协同挤出的复合肥料造粒生产工艺制得，具体方法如下：

按照目标肥料的配方组分准备原料，按质量百分数计包括：氯化钾8.5％、磷酸一铵12.5％、氯化铵36.5％、尿素42.5％。

将上述原料分别粉磨至粒径40目～60目的干粉物料。

将聚乙二醇1～50份、聚乙烯醇1～50份、淀粉1～50份混合，得到挤出助剂；挤出助剂占混合物料总质量的1％～3％。

将干粉物料与2.5％挤出助剂一起混合均匀，得到混合物料。

开启电磁感应加热，将挤出机外壁加热至90℃，然后将混合物料通过料斗加入到螺杆挤出机中连续挤出。当挤出机外壁温度达到95℃时，停止电磁感应加热，鼓入空气使挤出机外壁温度降至80℃，然后停止鼓入空气，持续挤出，当挤出机外壁温度降至75℃时，打开电磁感应加热，使挤出机外壁加热至90℃。通过使用电磁感应加热和鼓风，控制挤出温度在75～95℃之间，使用电磁加热器工作频率为20～25kHz。

将得到的连续长条肥料，直接通过干燥冷却机、切粒机，得到颗粒肥料，成品水分含量小于1.5％，远低于GB/T 15063-2020《复合肥料》对“高浓度”产品的要求(≤2％)，强度为11N/m²，在水中完全散开的时间为4min。

实施例2：本实施例采用微波协同挤出的复合肥料造粒的方法生产一种高钾型13-5-28品种复合肥料，其工艺具体步骤如下：

按照目标肥料的配方组分准备原料，按质量百分数计包括：硫酸钾56.5％、磷酸一铵11.5％、硫酸铵10.5％、尿素21.5％。

将上述原料分别粉磨至粒径50目～70目的干粉物料。

开启电磁感应加热，将挤出机外壁加热至90℃，然后将混合物料通过料斗加入到螺杆挤出机中连续挤出。当挤出机外壁温度达到95℃时，停止电磁感应加热，鼓入空气使挤出机外壁温度降至80℃，然后停止鼓入空气，持续挤出，当挤出机外壁温度降至70℃时，打开电磁感应加热，使挤出机外壁加热至90℃。通过使用电磁感应加热和鼓风，控制挤出温度在70℃～90℃之间，使用电磁加热器工作频率为20～25kHz管。

将得到的连续长条肥料，直接通过干燥冷却机、切粒机，得到颗粒肥料，成品水分含量小于1.5％，远低于GB/T 15063-2020《复合肥料》对“高浓度”产品的要求(≤2％)，强度为12N/m²，在水中完全散开的时间为6min。

实施例3：本实施例的方法提供硫酸钾肥料，其采用微波协同挤出的复合肥料造粒生产工艺制得，具体步骤如下：

按照目标肥料的配方组分准备原料，按质量百分数计包括：硫酸钾原料(结晶颗粒粉末)89.5％、磷酸一铵10.0％，挤出混料聚乙二醇0.5％。

将上述原料分别粉磨至粒径50目～70目的干粉物料。

挤出助剂的配制同实施例1。将干粉物料与2％挤出助剂一起混合均匀，得到混合物料。开启电磁感应加热，将挤出机外壁加热至90℃，然后将混合物料通过料斗加入到螺杆挤出机中连续挤出。当挤出机外壁温度达到95℃时，停止电磁感应加热，鼓入空气使挤出机外壁温度降至80℃，然后停止鼓入空气，持续挤出，当挤出机外壁温度降至75℃时，打开电磁感应加热，使挤出机外壁加热至90℃。通过使用电磁感应加热和鼓风，控制挤出温度在75℃～95℃之间，使用电磁加热器工作频率为20～25kHz。

将得到连续长条肥料，直接通过干燥冷却机、切粒机，得到颗粒肥料，成品水分含量小于1.5％，远低于GB/T 15063-2020《复合肥料》对“高浓度”产品的要求(≤2％)，强度为14N/m²，在水中完全散开时间为7min。

实施例4：本实施例的方法提供种高氮型30-5-55品种复合肥料，其采用微波协同挤出的复合肥料造粒生产工艺制得，具体步骤如下：

按照目标肥料的配方组分准备原料，按质量百分数计包括：氯化钾9.5％、磷酸一铵11.5％、氯化铵30.5％、尿素46.5％，淀粉3.0％。

将上述原料分别粉磨至粒径40目～60目的干粉物料。

挤出助剂的配制同实施例1。将干粉物料与2.5％挤出助剂一起混合均匀，得到混合物料。开启电磁感应加热，将挤出机外壁加热至85℃，然后将混合物料通过料斗加入到螺杆挤出机中连续挤出。当挤出机外壁温度达到90℃时，停止电磁感应加热，鼓入空气使挤出机外壁温度降至80℃，然后停止鼓入空气，持续挤出，当挤出机外壁温度降至70℃时，打开电磁感应加热，使挤出机外壁加热至85℃。通过使用电磁感应加热和鼓风，控制挤出温度在70℃～90℃之间，使用电磁加热器工作频率为20～25kHz。

将得到连续长条肥料，直接通过干燥冷却机、切粒机，得到颗粒肥料，成品水分含量小于1.5％，远低于GB/T 15063-2020《复合肥料》对“高浓度”产品的要求(≤2％)，强度为13N/m²，在水中完全散开的时间为6min。

Claims (8)

1.一种制造粒状复合肥料的方法，该方法采用挤出工艺制造复合肥料，其特征在于：在造粒过程初期，采用电磁感应对挤出机外壳加热，从而实现对物料挤出环境的预热，提升物料在挤出过程中的热均匀性；挤出过程中若物料由于机械挤压造成温度过高，在停止感应加热的同时，在感应线圈筒与挤出机外壳之间通过鼓入空气实现快速风冷降温，实现控温的效果。通过控制恒温的环境，提高物料在挤出过程中的反应活性，提升挤出造粒得到的肥料均匀性和水溶性。

2.根据权利要求1所述的制造粒状复合肥料的方法，其特征在于该方法的具体步骤如下：

(1)将肥料原料分别粉碎至粒径为10目～100目，然后与挤出助剂一起混合均匀，得到混合物料；

(2)打开电磁感应加热，使挤出机外壁温度达到设定温度；

(3)将混合物料通过料斗输送至螺杆挤出机；

(4)监控挤出机外壳温度变化，当温度达到挤出适宜温度上限时，停止电磁感应加热，继续挤出造粒；

(5)持续监控挤出温度，若继续提升，将空气鼓入感应线圈筒与挤出机外壳之间空腔，实现气体降温；当挤出机外壳温度达到挤出适宜温度下限时，停止鼓风，开启电磁感应加热，通过电磁感应加热与鼓风，控制挤出温度在适宜范围；

(6)混合物料通过螺杆挤出机挤出得到长条状物料，经风冷、裁切得到颗粒肥料。

3.根据权利要求2所述的制造粒状复合肥料的方法，其特征在于：步骤(1)中所述原料包括氯化钾、硫酸钾、硝酸钾、磷酸二氢钾、碳酸钾、氯化铵、硫酸铵、尿素、硝铵磷、磷酸一铵和磷酸二铵中的两种或多种，原料含水率以质量分数计为1％～3％；所述的挤出助剂各成分混合的比例为聚乙二醇1～50份、聚乙烯醇1～50份、淀粉1～50份；挤出助剂占混合物料总质量的1％～3％。

4.根据权利要求2所述的制造粒状复合肥料的方法，其特征在于：步骤(2)中所述电磁感应对挤出机壳体预热至50℃～100℃。

5.根据权利要求2所述的制造粒状复合肥料的方法，其特征在于：步骤(5)中所述挤出过程中，通过电磁感应加热与鼓风，控制挤出温度在适宜范围为50℃～100℃。

6.根据权利要求1或2之一所述的制造粒状复合肥料的方法，其特征在于：所述电磁加热器工作频率为：5～40kHz。

7.根据权利要求1或2之一所述的制造粒状复合肥料的方法，其特征在于：所述感应线圈筒为绝缘导线一圈接一圈地绕在圆筒状胶木骨架上得到。

8.根据权利要求1或2之一所述的制造粒状复合肥料的方法，其特征在于：所述感应线圈筒内壁与挤出机外壁之间的距离为1～5cm。