CN1403423A - 熔融料浆低塔造粒生产颗粒多元复合肥料的方法及设备 - Google Patents

Abstract

一种熔融料浆低塔造粒生产颗粒多元复合肥料的方法及设备，方法包括如下步骤：a、将尿素、氮肥、磷肥、钾肥及填料原料混合加热熔融；b、熔融料浆通过低塔塔顶旋转造粒喷头喷洒进入造粒塔内；c、在低塔内中部至底部之间分多层向塔内喷射送风，使料浆从塔顶下降过程中在与上升的喷射气流阻力作用下缓慢的降落到塔底，并完成造粒；设备包括造粒塔、熔融混合器及造粒喷头，其特征在于，造粒塔是塔高为15～45m的低塔。在造粒塔内中部至底部之间分多层设有喷射鼓风装置。本发明利用尿素与某些化肥能形成低共熔化合物的特点，降低了熔融温度，节约了能耗和操作费用，同时结合高塔造粒和沸腾床造粒等技术，因此能降低造粒塔的高度，大幅度节约造粒塔的投资并且操作环境好，无三废排放。

Description

熔融料浆低塔造粒生产颗粒多元复合肥料的方法及设备

技术领域

本发明涉及农用复合肥料，特别是涉及一种熔融料浆低塔造粒生产颗粒多元复合肥料的方法及设备。

背景技术

在农业生产中广泛使用着各种各样的肥料，主要是单质化肥和含有、氮、磷、钾及其它营养元素的多元复合肥料，其中复合肥料的生产方法主要有团粒法、料浆法、挤压法和掺混法等。它们是将尿素、硝酸铵、磷铵、重钙、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复合肥料。在化肥生产中，尿素、硝酸铵化肥的造粒主要采用熔体高塔造粒技术，造粒设备则主要采用熔融料浆喷射造粒设备。造粒设备主要有旋转式差动喷头造粒机，固定式喷头造粒机和振动式喷头造粒机。作为熔融料浆造粒设备主要采用的是旋转式喷头造粒机。熔体高塔造粒技术主要原理为熔融料浆通过塔顶专门造粒喷头以细射流液柱的形式喷出，喷出的液柱在与空气接触时断裂成液滴，液滴在塔内下降并与空气进行传热，传质固化成颗粒落入塔底。高塔造粒主要优点有：(1)、熔融料浆水分含量低，无需干燥过程，节约了能耗；(2)、颗粒表面光滑、圆润、不易结块，具有较高的市场竞争力；(3)、操作环境好，无三废排放，属清洁生产工艺；(4)、可直接利用生产系统尿素或硝铵熔体，简化了生产工艺流程。但它也存在如下缺陷：(1)、产品颗粒大小调节范围窄，特别是颗粒较大的产品生产有一定的难度；(2)、温度、混合时间、配比、颗粒大小的控制要求比较严格；(3)、造粒塔必须要有一定的高度(一般尿素造粒塔在70m左右)投资费用大。而在医药、食品、化工粉体物料的混合、造粒、干燥等生产工艺中也广泛应用着沸腾床造粒技术。这种技术在化肥生产中则主要应用在颗粒肥料的包膜造粒上，如包硫尿素(熔体硫磺包裹在颗粒尿素上)等等。其主要原理为粉体物料在沸腾床内建立流态化过程，改善了设备内气-固二相接触条件，提高传热、传质的速率和效率。同时粉体物料在熔融料浆或粘接剂雾化后喷至流化介面，物料凝聚成粒，水分干燥后由风机排出，沸腾床造粒主要优点有：(1)、设备体积小、造价低，节省装置投资；(2)、物料停留时间可任意调节；(3)、对物料造粒的同时可以对物料进行干燥；(4)、操作环境好，无三废排放属清洁生产工艺。但它也具有设备生产能力小，不能满足化肥生产量的要求；设备能耗大，生产不经济等缺陷。

已有技术中，传统高塔造粒主要应用在尿素、硝酸铵熔融料浆的造粒上，并用于生产单质化肥。而应用高塔或低塔制造氮磷钾颗粒复合肥料则未见报道。

发明内容

本发明旨在提供一种能生产含有农作物所需的氮、磷、钾三种营养元素的复合肥料的熔融料浆低塔造粒生产颗粒多元复合肥料的方法，以便能有效的降低造粒塔的高度，减少设备投资，降低生产过程的能源消耗，并实现无三废排放；本发明的目的还在于提供实现该方法的设备。

为实现上述目的，本发明提供一种熔融料浆低塔造粒生产颗粒多元复合肥料的方法，该方法的原理是基于尿素与硫铵、钾肥可以形成低共熔化合物的特点，将尿素等原料一起加热熔融，熔融料浆通过塔顶旋转造粒喷头喷洒进入造粒塔内。造粒物料从塔顶下降过程中在与上升的喷射气流阻力作用下缓慢的降落到塔底，经筛分得到颗粒状氮磷钾复合肥料。该方法包括如下步骤：

a、将尿素、氮肥、磷肥、钾肥及填料原料混合加热熔融；

b、熔融料浆通过低塔塔顶旋转造粒喷头喷洒进入造粒塔内；

c、在低塔内中部至底部之间分多层向塔内喷射送风，使料浆从塔顶下降过程中在与上升的喷射气流阻力作用下缓慢的降落到塔底，并完成造粒；

造粒后的物料进行筛分，合格颗粒(1～4mm)进入扑粉筒进行表面处理后再包装；筛分后的细粉物料与大颗粒破碎后一起作为返料，回到熔融混合器中。

更具体地说，所述尿素、氮肥、磷肥、钾肥、填料按1.5∶(0～1.0)∶(0～1.0)∶(0～1.0)∶(0～1.0)的比例(重量份)混合，并在100℃～145℃的加热温度下在熔融混合器中制成熔融料浆。

农作物需要的中微量元素很少，但对提高作物产量，改善作物品质有一定的作用。在制备熔融料浆的同时可加入适量的中量元素化合物和微量元素化合物，得到含中、微量元素养分的颗粒状复合肥料，中、微量元素化合物为选自钙化合物、镁化合物、硫化合物、锰化合物、钼化合物、锌化合物、铁化合物、铜化合物、硼化合物中的一种或一种以上混合物。

所述的氮肥为氯化铵、硝铵、硫酸铵，磷肥为磷酸一铵，钾肥为氯化钾、硫酸钾，填料为粘土、碳酸钙粉、白云石粉。

在制备熔融料浆的同时可加入适量的染料制成彩色颗粒复合肥，所述的染料为酸性染料，如酸性红、酸性兰、酸性黑、酸性黄等。染料的加入量与肥料的比例为(0.0001～0.0003)∶1(重量份)。

由本发明的方法生产的产品可以是氮磷钾三元复合肥，也可以是氮磷或氮钾二元复合肥。

本发明方法所生产的多元复合肥料，其有效养分含量(N+P₂O₅+K₂O)≥25％。

本发明还提供了实现上述方法的设备，该设备包括造粒塔、熔融混合器及造粒喷头，其特征在于，所述造粒塔是塔高为15～45m的低塔。

具体地说，造粒塔为内部中空的方柱形或圆柱形，方形塔底部尺寸为(长×宽)(4～20m)×(4～20m)，圆形塔底部直径为4～20m。

在造粒塔内中部至底部之间分多层设有喷射鼓风装置，且每层设有多个鼓风装置，鼓风装置主体装在塔体外部，其送风管引入塔体内，每层的多个送风管间隔一定距离沿塔体内壁切线方向设置。

熔融混合器的蒸汽加热功率为150～650kw，主轴转速为20～175rpm；造粒喷头为旋转式差动造粒喷头，喷头的转速为150～450rpm。

本发明的贡献在于，它改变了传统的高塔造粒的生产方法，实现了由低塔生产多元复合肥料。与现有高塔造粒制造尿素、硝酸铵化肥相比，本发明具有如下显著特点：

一、本发明的方法生产的氮磷钾或氮钾或氮磷复合肥料较之单质肥料营养元素更加全面，因此肥效显著；

二、该方法利用尿素能与硫铵、钾肥能生成低共熔化合物的特点，因此有效地降低了熔融温度，节约了能源；

三，本发明将造粒塔改为低塔，降低了造粒塔的高度，大幅度降低了造塔成本和投资；

四、该方法由于将高塔造粒和沸腾床造粒技术进行了有机结合，实行强制喷射鼓风，减慢了物料在塔内的沉降速度，增加了物料在塔内的停留时间，因此可以达到用低塔造粒达到高塔的效果，并因而降低了造粒塔设备的造价。

五、本发明的设备具有结构简单，易于安装和维护，造价低等特点。

六、由于取消了干燥工序及冷却工序，因而可以节约干燥及冷却设备的投资和操作费用，同时生产时无大量尾气排放，操作环境好，属清洁生产工艺。

附图说明

具体实施方式

下列实施例是对本发明的进一步解释和说明，对本发明不构成任何限制。

实施例1

如图1所示，造粒用设备包括低塔1、熔融混合器(图中未示出)、造粒喷头2，其中低塔为中空圆柱形，其高度为30米，底部直径为10米。在低塔中部至底部之间分三层设有喷射鼓风装置3，每一层设有4个鼓风装置，它们均匀分布于塔体同一平面的圆周上，鼓风装置的主体装在塔的外部，送风管4则引入塔体内，并沿塔体内壁的切线方向设置，使喷出的风能呈螺旋状上升，使造粒物料能缓慢地下降，起到类似沸腾床的作用。熔融混合器选用常规产品，其蒸汽加热功率为400kw，主轴转速为100rpm。造粒喷头为旋转式差动造粒喷头，喷头的转速为300rpm。

取固体尿素4.5kg、硫酸铵1.0kg、磷酸一铵2.0kg、白云石粉2.5kg、一水硫酸镁0.1kg、硫酸锰0.01kg以及返料加入到熔融混合器中，加热到130℃，制成熔融料浆，熔融料浆通过塔顶喷头喷射进入造粒塔造粒，造粒物料通过筛分得到1～4mm的合格粒子，该合格粒子再进入扑粉机进行表面调理即得到合格产品。筛分后的细粉料和大颗粒破碎后一起作为返料回到熔融混合器，该产品为白色颗粒状氮磷复合肥料产品，它含有N24.68％，P₂O₅ 9.96％，水分0.6％，同时含有镁、硫中量元素和锰微量元素，产品颗粒强度为29N。

实施例2

设备同实施例1。

取固体尿素4.9kg、氯化钾(红色)3.0kg、碳酸钙粉2.1kg、硫酸钙0.5kg、硫酸铁0.2kg、硫酸锌0.1kg、酸性红1.5g以及返料加入到熔融混合器中，加热到126℃制成熔融料浆，熔融料浆通过塔顶喷头喷射进入造粒塔造粒，造粒物料通过筛分得到1～4mm的合格粒子，该合格粒子再进入扑粉机进行表面调理即得到合格产品。筛分后的细粉料和大颗粒破碎后一起作为返料回到熔融混合器。该产品为红色氮钾复合肥料产品，它含有N22.31％，K₂O18.42％，水分0.87％，同时含有钙、硫中量元素和铁、锌微量元素，产品颗粒强度24N。

实施例3

设备同实施例1。

取尿素熔体(尿素厂二段蒸发器出口)5.1kg、硫酸钾1.5kg、氯化钾(白色)1.25kg、磷酸一铵2.0kg、粘土1.5kg、硫酸铜0.015kg、钼酸铵0.01kg以及返料加入到熔融混合器中，加热到122℃制成熔融料浆，熔融料浆通过塔顶喷头喷射进入造粒塔造粒，造粒物料通过筛分得到1～4mm的合格粒子，该合格粒子再进入扑粉机进行表面调理即得到合格产品。筛分后的细粉料和大颗粒破碎后一起作为返料回到熔融混合器。该产品为白色氮磷钾复合肥，它含有N 25.15％，P₂O₅ 10.02％，K₂O 14.20％，同时含有硫中量元素和铜、钼微量元素，产品颗粒强度32N。

实施例4

设备同实施例1。

取固体尿素2.95kg、硝铵0.5kg、氯化铵1.5kg、磷酸一铵1.2kg、氯化钾(白色)1.2kg、白云石粉2.65kg、一水硫酸镁0.30kg、钼酸铵0.01kg、酸性兰染料1.0g以及返料加入到熔融混合器中，加热到125℃制成熔融料浆。熔融料浆通过塔顶喷头喷射进入造粒塔造粒，造粒物料通过筛分得到1～4mm合格粒子，该合格粒子再进入扑粉机进行表面调理即得到合格产品。筛分后的细粉料和大颗粒破碎后一起作为返料回到熔融混合器，该产品为兰色氮磷钾复合肥料产品，它含有N 20.01％，P₂O₅ 5.94％，K₂O 7.34％，同时含有镁、硫中量元素和钼微量元素，产品颗粒强度为28N。

Claims (10)

1、一种熔融料浆低塔造粒生产颗粒多元复合肥料的方法，其特征在于，它包括如下步骤：

a、将尿素、氮肥、磷肥、钾肥及填料原料混合加热熔融；

b、熔融料浆通过低塔塔顶旋转造粒喷头喷洒进入造粒塔内；

c、在低塔内中部至底部之间分多层向塔内喷射送风，使料浆从塔顶下降过程中在与上升的喷射气流阻力作用下缓慢的降落到塔底，并完成造粒；

2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，尿素、氮肥、磷肥、钾肥、填料按1.5∶(0～1.0)∶(0～1.0)∶(0～1.0)∶(0～1.0)的比例(重量份)混合；

3、如权利要求2所述的方法，其特征在于，尿素、氮肥、磷肥、钾肥、填料在100℃～145℃的加热温度下在熔融混合器中制成熔融料浆。

4、如权利要求3所述的方法，其特征在于，在制备熔融料浆的同时可加入适量的中量元素化合物和微量元素化合物，得到含中、微量元素养分的颗粒状复合肥料，中、微量元素化合物为选自钙化合物、镁化合物、硫化合物、锰化合物、钼化合物、锌化合物、铁化合物、铜化合物、硼化合物中的一种或一种以上混合物。

5、如权利要求1至3中任一条所述的方法，其特征在于，所述的氮肥为氯化铵、硝铵、硫酸铵，磷肥为磷酸一铵，钾肥为氯化钾、硫酸钾，填料为粘土、碳酸钙粉、白云石粉。

6、如权利要求3所述的方法，其特征在于，在制备熔融料浆的同时可加入适量的染料制成彩色颗粒复合肥，所述的染料为酸性染料，染料的加入量与肥料的比例为(0.0001～0.0003)∶1(重量份)。

7、一种实现权利要求1所述方法的设备，包括造粒塔、熔融混合器及造粒喷头，其特征在于，所述造粒塔是塔高为15～45m的低塔。

8、如权利要求7所述的设备，其特征在于，造粒塔为内部中空的方柱形或圆柱形，方形塔底部尺寸为(长×宽)(4～20m)×(4～20m)，圆形塔底部直径为4～20m。

9、如权利要求7所述的设备，其特征在于，在造粒塔内中部至底部之间分多层设有喷射鼓风装置，且每层设有多个鼓风装置，鼓风装置主体装在塔体外部，其送风管引入塔体内，每层的多个送风管间隔一定距离沿塔体内壁切线方向设置。

10、如权利要求7所述的设备，其特征在于，熔融混合器的蒸汽加热功率为150～650kw，主轴转速为20～175rpm；造粒喷头为旋转式差动造粒喷头，喷头的转速为150～450rpm。