CN1266088C - 一种直接由尿素溶液喷浆造粒制复合肥料的方法 - Google Patents
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一种直接由尿素溶液喷浆造粒制复合肥料的方法，将浓度大于70.0%、温度80～140℃的尿素溶液喷入造粒机内的含氮磷钾的基础肥料和其它添加剂的混合物上，经造粒、烘干、冷却、筛分即得氮磷、氮钾或氮磷钾复合肥料。本发明简化了流程，减轻干燥负荷，提高了成球率，降低了生产成本，产品质量稳定，不易结块和粉化。
Description
技术领域：本发明属化肥生产技术领域，具体涉及一种直接由尿素溶液喷浆造粒制含氮磷、氮钾或氮磷钾复合肥料的方法。
背景技术：目前，随着现代农业科学的发展，国内外复混肥料的发展在化肥工业中占主导地位，在化肥工业发达国家，复混肥料的使用已经占化肥总用量的70％～80％。复混肥料主要是将含氮、磷、钾的基础肥料，如尿素、磷铵、氯化钾等经混合后，在造粒机内，在一定的温度和液相量下，依靠自身的粘合力或加入适量粘结剂，经挤压、粘结、团聚成球，再经干燥、冷却、筛分后的合格产品。除了以磷酸、磷肥等为基质的复合肥外，还有以尿素为基质与其它磷、钾肥混合造粒的复混肥。
复混肥料的生产方法主要有团粒法、喷浆造粒法、挤压造粒法和掺混法等，它们都属于基础肥料进行二次加工而制成的含有氮、磷、钾等多种营养元素的复混肥料。团粒法是我国广泛采用的复肥二次加工的生产方法，该法生产过程简单，操作易于掌握，产品粒形好；但存在造粒所需水量高，干燥负荷大，产品强度较低的弱点，且产品含氮量达不到较高水平。挤压造粒法的工艺简单，生产成本低，但挤压机模板的强度不够，频繁更换，导致较多停产；产品的含水量一般较高，产品形状差，贮运过程中易破碎。掺混法是将各种基础颗粒肥料混合，对原料的粒状、密度要求较高，且易结块，不宜久贮。喷浆造粒法直接利用肥料一次加工生产装置中的氮、磷、钾料浆(也可采用固体肥料经溶解或熔融)，依靠自身的热量和压力，与返料或新鲜固体肥料喷浆造粒。该法减少了诸多生产工序，降低了能耗，因此产品成本低。国内复混肥料的生产一般采用团粒法和喷浆造粒法。
尿基复合肥是以尿素为部分或全部氮源，通过添加其它含有磷、钾等元素的肥料以及添加剂加工而成的复肥，分尿基复混肥和尿基复合肥，统称为尿基复肥。根据其生产工艺目前已有通过“磷酸切换法”生产的UAP及UAPK尿基复肥，直接由尿素溶液喷浆造粒的尿基复混肥(UNPK)，由颗粒、粉状尿素为氮源采用团粒法加工含N、P、K的尿基复混肥(UNPK)。
中国专利CN1158831A和CN1221716A公开了两种利用尿液制复合肥料的方法：尿素溶液和钾盐在120℃以下制成低熔点的熔融料浆，再将其喷洒到其他固体肥料上制成颗粒状的复混肥料。但是钾盐与尿素制成熔融料浆，需将钾盐加热，增加了设备，能耗较大，也导致生产过程复杂化。
中国专利CN1280969A介绍了尿素溶液喷浆造粒制复混肥料的方法：利用尿素溶液中含有一定的水分及尿素溶液本身较高的温度，直接喷洒到已经分别计量的含氮、磷、钾的粉状基础肥料表面，在一个较高的造粒温度下混合造粒，直接制成颗粒状氮磷钾复合肥料。但是该方法仍为团粒法，仅尿素以液体形态进入造粒机，尚没有充分地降低成本。
发明内容：本发明的目的是提供一种由尿素溶液直接制取氮磷、氮钾或氮磷钾复合肥料的方法。本方法克服了传统的团粒法尿基复合肥氮含量低，产品成本高的缺点，最大限度地降低成本。本方法利用高浓度的尿素溶液与固体肥料喷浆造粒生产复合肥料，或者尿素、磷酸一铵、磷酸二铵、硫酸氢钾等以溶液或熔融态进入造粒机，与固体肥料喷浆造粒制复合肥料。
本发明的另一目的是在尿素溶液中加入适量的添加剂，以使制成的复合肥料具有更高的强度。
本发明的进一步目的是在肥料制造过程中，筛分后的颗粒肥料经过包膜、扑粉处理，使肥料在储运、堆码过程中具有更高的防结块性能。
本发明的基本原理是：利用尿素溶液、磷铵溶液、硫酸氢钾溶液的液相量及其较高的温度，直接喷洒到含氮、磷、钾等的粉状肥料表面，在较高的温度下喷浆造粒制成颗粒状复合肥料。
复合肥料生产中，一定规格的产品，其造粒所需的液相量是基本不变的，而各种原料肥料的溶解度随着温度的升高而增大。因此，为了达到造粒所需的液相量，在造粒过程中，某些原料肥料以较高温度下的液态加入，造粒所需的水分就较少。这样，工艺上就可采用低温干燥或无干燥流程，从而显著降低干燥负荷。表1是几种主要原料的溶解度数据。
表1几种主要原料在不同温度下的溶解度
| 物质 | 尿素 | 磷酸一铵 | 磷酸二铵 | 氯化钾 | 硫酸氢钾 | |
| 温度 | 20℃ | 81.8 | 37.4 | 68.9 | 34.0 | 51.4 |
| 60℃ | 113.8 | 82.5 | 97.2 | 45.5 | ||
| 100℃ | 140.6 | 173.2 | 170.3(117℃) | 56.7 | 121.6 | |
同时，利用尿素溶液、磷铵溶液、硫酸氢钾溶液等的粘性(明显好于水的粘性)，使造粒的成球率更高。
本发明是这样实现的。本发明的尿素溶液直接制取氮磷钾复合肥料的方法是将尿素装置中的浓度为70.0％～99.7％的尿素溶液，或固体尿素加水、加热熔融制得的浓度大于70％、温度为80～140℃的尿素溶液，喷入造粒机内的含氮、磷、钾的基础肥料和其它添加剂的混合物上，造粒后经干燥、冷却、筛分、扑粉、包膜即得氮磷钾复合肥料。
本发明的尿素溶液直接制取氮磷钾复合肥料的方法，所述的基础肥料是尿素、硝铵、硫铵、磷酸一铵、磷酸二铵、硝酸磷肥、重过磷酸钙、普通过磷酸钙、钙镁磷肥、磷酸二氢钾、氯化钾、硫酸钾、硝酸钾、硫酸氢钾中的一种或几种的混合物。加入的基础肥料的品种和加入量需视基础肥料和最终产品的养分、水分而定。若基础肥料为颗粒状，则需先破碎。
本发明的尿素溶液直接制取氮磷钾复合肥料的方法，所述的基础肥料进入造粒机的状态可以是固体，也可以是溶液或悬浮液或熔融液。磷酸一铵、磷酸二铵、硫酸氢钾最好采用如下方式加入造粒机：磷酸一铵、磷酸二铵为氨与磷酸直接在管式反应器中反应进入造粒机；硫酸氢钾与磷酸混合后在管式反应器中与氨反应后直接进入造粒机。
由于肥料使用的季节性变化的特点，复合肥料贮存时间较长，因此产生粉化。本发明的尿素溶液直接制取氮磷钾复合肥料的方法，所述的尿素溶液中可以加入有机、无机添加剂以提高产品强度，防止粉化。其中有机添加剂为甲醛类物质、聚乙烯醇、脂肪醇酰胺、尿醛树脂、氨基腈、羧甲基纤维素钠、二元有机酸中的一种或几种的混合物。无机添加剂为碳酸钠、碳酸氢钠、硫酸钠、硫酸铵、硫酸锌、硫酸锰、硝酸铵、磷酸铵、氯化铵、氯化钾、氧化镁、三聚磷酸钠中的一种或几种的混合物。
本发明的尿素溶液直接制取氮磷钾复合肥料的方法，由于加入较多的尿素，因此较高温度下物料熔融后产生较多的液相，影响干燥操作。所以所述的干燥机进口气体温度为120～200℃，最好为150～170℃。
另外，由于复合肥料吸湿性较强，所以贮存时容易结块。为了有效防止结块，有必要对筛分后的颗粒复合肥料，进行扑粉、包膜处理。所用的包膜剂为烷基胺、烯烃烷基二酰胺化合物、石蜡、白油、植物油、矿物油、烯烃、二烯共聚物、脲醛树脂、胶、硫磺中的一种或几种的混合物。所用的扑粉为泥炭、褐煤、沸石、海泡石、凹凸棒石、双氰胺、腐植酸盐、方镁石、钾长石、白土、膨润土、蒙脱石、钙镁磷肥中的一种或几种的混合物。
本发明的尿素溶液直接制取氮磷钾复合肥料的方法与现有技术相比具有如下优点：
1.直接利用尿素浓溶液进行生产，简化了流程，减少了生产步骤，降低了操作费用，因此降低了成本。同时改善了尿素生产厂家的产品结构。
2.采用全新的生产工艺，充分利用磷酸与氨的反应热、硫酸氢钾与氨的反应热以及反应后料浆本身的液相量，尿素溶液的温度和液相量，造粒物料水分明显减少，因此降低了干燥负荷，节省了能耗。
3.本发明的原料适应性强，产品规格调整灵活，可生产各种尿基氮钾、氮磷或氮磷钾复合肥料。
4.本发明的复合肥料产品，颗粒光滑圆整，强度高不易结块，耐贮存。
具体实施方式：
下面通过实施例对本发明作进一步的阐述。
实施例1：
浓度为95％(重量百分比，下同)、温度为125℃的尿素溶液84kg，用泵打入转鼓造粒机内，同时造粒机内加入粉状磷铵(含N 16％，P2O5 46％)330kg、氯化钾(含K2O 56％)270kg、氯化铵(含N 22.5％)280kg、凹凸棒粉80kg，经过约10min造粒后，进入干燥机，干燥机入口气体温度170℃，经并流干燥除去水份，逆流冷却至30℃，再进行筛分、包膜、包装，便得到粒度1～4.75mm的复合肥料。产品含水1.54％，抗压强度为18N，含N-P2O5-K2O为15-15-15，颗粒圆整光滑。
实施例2：
浓度为95％、温度为125℃的尿素溶液135kg，用泵打入喷浆造粒干燥机内，同时由泵打入347kg98％的浓硫酸与193kg氯化钾在120℃反应约2h后，配入含P2O5 23.27％的稀磷酸497.5kg，混合后在管式反应器内与70kg氨气反应后喷入喷浆造粒干燥机，经进一步干燥、冷却、筛分、包膜，制得含N-P2O5-K2O为17-11.5-11.5，抗压强度为24N，粒度为1～4.75mm的颗粒圆整的复合肥料。
实施例3：
用泵将315kg浓度为70％、温度为125℃的尿素溶液打入喷浆造粒干燥机，再加入含K2O为60％的氯化钾，同时将430kg含P2O5 35％的磷酸与58kg氨气经管式反应器反应后喷入喷浆造粒干燥机，再经过进一步干燥、冷却、筛分、包膜后制得含N-P2O5-K2O为17-17-17，抗压强度为20N，粒度为1～4.75mm的颗粒圆整的复合肥料。
实施例4：
浓度为90％、温度为125℃的尿素溶液365kg，用泵打入喷浆造粒干燥机，同时，575kg含P2O5 35％的磷酸与58kg氨气经管式反应器反应后喷入喷浆造粒干燥机，再经过进一步干燥、冷却、筛分、包膜后制得含N 21％，含P2O5 21％的尿基氮磷复合肥料，颗粒强度20N，粒度为1～4.75mm。
Claims (3)
1.一种直接由尿素溶液喷浆造粒制复合肥料的方法，是将尿素生产装置中的浓度为70.0％～99.7％(重量，下同)，或固体尿素加水、加热制得的浓度大于70％、温度为80～140℃的尿素溶液，喷入造粒机内的含氮、磷、钾的基础肥料及氯化铵和凹凸棒粉添加剂的混合物上，造粒后经干燥、冷却、筛分、扑粉、包膜即得氮磷、氮钾、氮磷钾复合肥料，其特征在于基础肥料中磷酸一铵、磷酸二铵为氨与磷酸直接在管式反应器中反应后进入造粒机；硫酸氢钾为硫酸与氯化钾的反应产物，反应后与磷酸混合，然后在管式反应器中与氨反应后直接进入造粒机。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述包膜剂为烷基胺、烯烃烷基二酰胺化合物、石蜡、白油、植物油、矿物油、烯烃、二烯共聚物、脲醛树脂、胶、硫磺中的一种或一种以上的混合物。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述的扑粉为泥炭、褐煤、沸石、海泡石、凹凸棒石、双氰胺、腐植酸盐、方镁石、钾长石、白土、膨润土、蒙脱石、钙镁磷肥中的一种或一种以上的混合物。
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