化学肥料的溶解度与复混肥生产工艺

û 复 混 肥û 化学肥料的溶解度与复混肥生产工艺 许洪兴 (无锡市兴华复合肥研究所, 江苏 无锡　214187) 　　[关键词 ] 复混肥; 化学肥料溶解度; 造粒特性; 干燥机结构; 抄板型式 [摘　要 ] 阐述化学肥料溶解度与肥料品种、温度有关, 而它又影响肥料的粘性及复混肥的成粒过程。 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 高浓 度复混肥应在 60～ 65℃温度下造粒, 则生产高浓度复混肥的两大难点 (物料粘性差, 不易成粒; 物料溶解度大, 干燥 易出现大团)可迎刃而解。论述不同造粒条件, 生产不同浓度复混肥时, 其干燥机的功能结构及抄板设计。最后对复 混肥不崩解原因及解决方法进行了讨论。 [中图分类号 ] TQ 444　　[文献标识码 ] A 　　[文章编号 ] 1007 6220 (2005) 06 0034 04 The solub il ity of fert il izer and production technology of com pound fert il izer XU Hong x ing (X ing hua R esearch Institu te of Com p ound F ertiliz er of W ux i C ity , W ux i, J iang su 214187, Ch ina) Key word word文档格式规范word作业纸小票打印word模板word简历模板免费word简历 s: com pound fert ilizer; so lub ility of chem ica l fert ilizer; g ranu la t ing p roperty; drier st ructu re; the style of m ateria l d ispersion p la te Abstract: R ela ted w ith the d ifferen t variet ies and tem pera tu res, the so lub ility of chem ica l fert ilizer is con2 sidered as an im po rtan t facto r influencing the fert ilizer adhesion and granu la t ing cou rse of com pound fert il2 izer. W ith in the tem pera tu re range of 60～ 65℃, 2 t roub les are elim ina ted, nam ely the d iff icu lt ly granu la t2 ing from the p roperty of poo r fert ilizer adhesion and the frequen t ly agglom era t ing in drying from the p rop2 erty of h igh so lub ility of chem ica l fert ilizer. T he drier’s funct ion s, st ructu re and style of m ateria l d isper2 sion p la te are d iscu ssed fo r d ifferen t granu la t ing condit ion s, variou s com pound fert ilizers. M eanw h ile the granu le d issocia t ion o r spa lla t ion in app lying com pound fert ilizer is ana lyzed fo r avo id ing its cou rse inh ib i2 t ion. 1　高浓度复混肥生产中的两大难题 (1) 　复混肥中 N、P 2O 5、K 2O 总养分含量在 40% 以上才称为高浓度复混肥, 它要求生产原料的 养分含量要高。在生产低浓度复混肥时, 过磷酸钙在 配方中占 50% 左右, 成球主要靠过磷酸钙的粘性。 在高浓度复混肥生产中因过磷酸钙养分含量低难以 配用, 磷源只有用高品位的磷铵来代替; 氮源用尿 素、氯化铵、硫酸铵、硝铵及磷铵中的部分氮; 钾源用 氯化钾、硫酸钾。上述这些物料 (除磷铵外)大部分粘 性较差, 不易成球, 给造粒带来很大困难。 (2)　由于高浓度复混肥所用的原料为尿素、氯 化铵、硝铵、氯化钾、硫酸钾等, 它比低浓度复混肥所 用的原料过磷酸钙的溶解度大, 熔点低, 在干燥过程 中随着物料温度的升高, 化肥的溶解度也提高, 出现 物料在干燥机内液相增加, 超过正常的液相量, 会使 物料产生大球和异常团粒, 严重时甚至像牛粪状, 使 干燥机内严重粘壁, 无法通过运送设备 (斗提机)、筛 子而造成阻塞, 给生产带来极大难度。 2　各种化学肥料的溶解度 不同的化学肥料, 溶解度差异很大, 过磷酸钙其 溶解度较低, 尿素、硝铵的溶解度较高 (见 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 1)。 表 1　在 20℃各种化学肥料的溶解度 gö100 mL 水 过磷 酸钙 硫酸钾 碳酸 氢铵 硝酸钾 氯化钾 磷酸 一铵 氯化铵 硫酸铵 尿素 硝铵 6 10 17 32 34 35 37 76 85 187 3　化学肥料的溶解度与物料粘性的关系 配方中物料的溶解度大, 水中含化学肥料的成 分就多, 溶液的浓度就高, 液相粘性相对较大; 配方 中物料的溶解度小, 水中含化肥的浓度低, 液相粘性 较差。配方中要求粘性物料的比例 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 见表 2。 表 2　配方中粘性物料比例标准参考表 复混肥 养分含量 粘性物料 名称 粘性物料 比例标准ö% 低浓度 过磷酸钙加粘性的调理剂 ≥50 高浓度 磷酸一铵加粘性的调理剂 ≥40 高浓度、高氮 磷酸二铵加粘性的调理剂 35 左右 [收稿日期 ] 2004 09 27; 　[修回日期 ] 2005 05 27 [作者简介 ] 许洪兴 (1950 ) , 男, 江苏无锡人, 高级工程师, 研究 所所长。 2005 年 11 月 第 20 卷第 6 期　　　　　　　　　　 磷肥与复肥 Pho sphate & Compound Fert ilizer　　　　　　　　　　　　 N ov. 2005 V o l. 20 N o. 6 从表 2 可见, 低浓度复混肥所用的物料大部分 为过磷酸钙及调理剂, 其溶解度相对较小, 所以生产 中粘性物料的比例相对大一些; 高浓度复混肥所用 的物料溶解度大, 其粘性物料所占比例相对可少一 些; 高氮配方的复混肥, 尿素、磷酸二铵的溶解度更 大, 其粘性物料的比例应更少, 在 35% 左右即可。 在高浓度复混肥生产中, 经实验室扭力测定, 在 60～ 65℃时物料的粘性最好, 最适合造粒。 4　化学肥料的溶解度与造粒水分的关系 各配方造粒时都有一个适宜的液相量, 液相是 指水和溶解在水中的化肥。配方中物料的溶解度越 大, 造粒所需水分就越少; 配方中物料的溶解度越 小, 造粒所需的水分就越多 (见表 3)。 表 3　不同配方、不同原料造粒水分参考表 复肥配方 使用的主要原料 溶解度 造粒时物料 w (H 2O ) ö% 8 8 9 过磷酸钙、氯化铵、氯化钾 小 9 15 15 15 磷酸二铵、氯化铵、氯化钾 中 5 15 15 15 磷酸一铵、尿素、氯化铵、氯化钾 大 4 20 10 15 磷酸二铵、氯化铵、氯化钾 大 318 以上造粒水分标准, 仅供参考, 操作时要根据各 厂的具体条件再作微调。 5　化肥的溶解度与温度的关系 化肥的溶解度与温度有密切的关系, 一般化肥 的溶解度随温度升高而增加 (见表 4)。 表 4　在不同温度下氯化钾的溶解度 gö100 mL 水 温度 溶解度 温度 溶解度 0 2810 60 4518 10 3112 80 5111 20 3410 100 5610 25 3610 150 6810 30 3710 200 8115 40 4013 在生产过程中, 每一个配方, 造粒时都有一个最 佳的液相量。造粒时物料的温度越低, 造粒所需要的 水分越多; 物料的温度越高, 物料的溶解度大, 造粒 需要的水分就越少。所以提高造粒时物料的温度, 可 减少造粒时物料的含水量, 这是提高干燥能力, 增加 产量的重要手段。造粒时物料的温度标准: 低浓度, 外界常温; 高浓度, 60～ 65℃。 为什么低浓度复混肥可以在常温下造粒: 因为 低浓度复混肥所用的原料大部分为过磷酸钙, 过磷 酸钙的溶解度低, 物料温度的变化对过磷酸钙的溶 解度影响不大, 在常温下造粒, 到干燥机内物料温度 提高, 干燥机内物料的总液相量不会超标, 所以干燥 时不会出现成大球等问题。 为什么高浓度复混肥造粒物料温度一定要在 60～ 65℃, 主要有以下两个原因。 (1) 　因为高浓度复混肥所用原料的溶解度较 大, 造粒时将物料温度提高到 60～ 65℃后, 所需水 分可大大减少, 造粒所需的液相主要靠提高物料的 溶解度来满足。由于造粒时物料温度已达到 60～ 65℃, 在干燥过程中物料温度再提高的幅度较小, 所 以物料在干燥时能正常进行。如果物料在 60℃以下 制成Á 2～ 4 mm 合格颗粒, 造粒所需水分必然增 加, 物料进入干燥机后, 随着温度的提高, 溶解度不 断提高, 液相会严重超标, 在干燥过程中会出现大团 和烂泥浆, 使干燥无法正常进行。 造粒时, 造粒区物料温度超过 70℃, 物料温度 偏高会出现粉末多, 大球多, Á 2～ 4 mm 合格品少, 成球率低。此时需设法降低物料温度, 如: 降低干燥 温度, 造粒机内少加蒸汽多加水, 调整新鲜料与返料 比, 甚至可在混料机内加入适量的冷水来进行降温。 (2)　物料在 60～ 65℃情况下造粒, 物料的粘性 达到高峰, 是成球的最佳时机。前面谈到高浓度复混肥 生产中遇到二大难题: 一是在干燥机内物料干燥时液 相超标; 二是粘性物料比例不足, 以上问题只要造粒时 将物料温度提高到 60～ 65℃, 就可迎刃而解。 6　化学肥料的溶解度与造粒区的设定 低浓度复混肥在造粒机内常温下可造成Á 2～ 4 mm 合格颗粒; 而高浓度复混肥造粒时, 物料温度必 须在 60～ 65℃, 这是高浓度复混肥生产中一条铁的 原则 组织架构调整原则组织架构设计原则组织架构设置原则财政预算编制原则问卷调查设计原则 , 设备工艺可以变, 该原则不能变。由于各厂的 设备、工艺条件各不相同, 高浓度复混肥的造粒区究 竟设计在什么部位?笔者认为可用一句话来表达: 在 什么部位物料温度能达到 60～ 65℃, 就在那里造 粒。下面介绍 3 种不同类型工厂造粒区的设定。 第 1 种类型的工厂, 转鼓蒸汽造粒, 蒸汽足, 蒸汽 压力在 016 M Pa 以上, 热返料, 烘干后直接进行筛分。 其返料有 70℃左右, 南方或气温较高, 物料温度在造 粒机内可达 60～ 65℃。这种情况造粒区设计在造粒机 内, 也就是说, 造粒机内可以制成Á 2～ 4 mm 合格颗 粒。该造粒机为名副其实的造粒机, 生产低浓度与生产 高浓度在设备上可完全统一, 这种条件最佳。干燥机内 只要设计滚圆、干燥区即可, 不必设计造粒区。干燥机 内采用É 型抄板(见图 1)。存在问题是干燥后直接筛 分, 粗筛还可以, 细筛容易糊筛。 第 2 种类型的工厂, 也是转鼓蒸汽造粒, 蒸汽压 力不足, 仅 012 M Pa 左右, 冷返料, 冷却后筛分的工 艺, 其返料温度 40℃左右, 造粒机内物料温度只有 ·53· 2005 年 第 20 卷第 6 期　　　　　　　 　 许洪兴　　化学肥料的溶解度与复混肥生产工艺 　　　　　　　　 　 40～ 45℃。这种情况, 只有借助于干燥机来提高物料 的温度, 造粒区应设计在干燥机内离头部 2～ 4 m 处。造粒机、干燥机的具体分工: 在造粒机内对物料 主要是加温、加湿, 所以加蒸汽和水要尽量把握均 匀, 加水喷成雾状为好, 蒸汽和水的用量要适中; 造 粒机出口处物料的含水量在 5% 左右, 物料温度在 40～ 45℃, 物料在造粒机内造成Á 1～ 2 mm 像雪花 状疏松的物料即可, 手感以抓得拢, 撒得开为宜, 不 得在造粒机内直接制成Á 2～ 4 mm 合格颗粒。干燥 机的功能既是一个造粒过程, 又是一个干燥过程, 所 以干燥机内部抄板的设计应分为空白区、物料推进 区、预热区、造粒区、滚圆抛光区、干燥区、出料区。干 燥机应选用Ê 型抄板 (见图 2)。 干燥机内抄板设计原理是: 0～ 011 m 空白区是为 了减少死角防治物料粘壁。当物料进入011～ 017 m 时, 物料应向前推进, 不能堆积在进料口, 否则会引 起倒料现象, 所以设计成螺旋形导向抄板。当物料进 入 017～ 2 m 时, 物料温度还没有达到 60～ 65℃, 造 粒的粘性和液相还不足, 此时主要是使物料与热空 气充分接触, 使物料扬起, 提高物料温度, 所以设计 成折角抄板为宜, 抄板高度视干燥机筒体直径大小 而定, 一般在 150+ 50～ 200+ 50 mm 之间, 一周抄 板块数以周长除以 015 m 为宜。当物料进入 2～ 4 m 时, 物料温度已达到 60～ 65 ℃, 物料中水分对化肥 的溶解度也相应提高了, 粘性和液相达到最适宜于 成球的高峰, 必须抓住这一有利时机进行造粒。为使 物料在烘干机内筒壁上能充分滚动, 所以造粒区应 设矮抄板, 帮助物料滚动, 造粒区抄板高度、长度、一 周的块数均由筒体直径的大小和转速来决定, 具体 长度、块数见表 5。 表 5　干燥机内二次造粒区的长度和抄板高度、 一周抄板块数参考表 干燥机直径ö mm 造粒区长度ö mm 抄板高度ö mm 一周抄板数ö 块Á 1 200 2 000 25 5Á 1 500 2 000 40 6Á 1 800 2 000 55 8Á 2 000 2 000 70 9Á 2 400 2 000 85 11Á 3 200 2 000 100 14 当物料进入 4～ 6 m 区时, 物料已形成颗粒, 液 相有所降低, 但颗粒较软, 此时是进行滚圆抛光的最 佳时期。滚圆抛光区采用直抄板间隔空白区, 让颗粒 在缓慢的滚圆中相互摩擦, 磨光棱角, 填平补缺, 越 滚越圆。 当物料进入 7 m 到尾部前 1 m 时, 颗粒中的水 分又减少了, 颗粒基本定形、固化。此间的抄板应设 计为干燥功能, 所以用折角抄板为宜。折角统一为 135°, 使物料扬起与热空气充分接触。抄板的高度视 筒体直径大小而定, 一般总高度 200～ 250 mm , 一 周抄板的块数以圆周长除以 015 m 的计算值为宜 (四舍五入)。物料进入烘干机最后 1 m 为出料区, 物料不宜扬起, 因为已靠近烘干机吸风口, 如果物料 扬起, 大量粉尘容易被吸入沉降室, 所以一般为空白 区, 不设抄板。烘干机筒体线速度以 28 m öm in 左右 为宜。 第 3 种类型: 圆盘冷水造粒生产高浓度复混肥, 物料温度为外界常温, 造粒区应设计在干燥机离头 部 3～ 5 m 处, 即比Ê 型干燥机造粒区向后移了 1 m , 以保证物料造粒温度。 干燥机内造粒区可选用Ë 型抄板 (见图 3)。 ·63· 　　　　　　　　　　　　 　　　　　 　 磷 肥 与 复 肥　　　　　　　　　　　　　 2005 年 第 20 卷第 6 期 7　在操作上工艺要与设备吻合 这里说的吻合, 一是指物料的温度。高浓度复合 肥造粒时物料温度必须在 60～ 65℃之间, 物料在什 么部位达到 60～ 65℃, 就在什么部位造粒, 其中包 括造粒机、干燥机, 这已成为一条原则, 违反了这条 原则势必影响产量和质量。造粒机内物料的温度, 因 各工厂之间条件不同而不相同。譬如: 干燥后直接筛 分 (热返料) 与冷却后筛分 (冷返料)、有蒸汽与无蒸 汽、蒸汽压力高与蒸汽压力低、夏天与冬天等等。从 上述情况可看出, 造粒区设定后往往是不变的, 那 么, 此时的工艺与设备吻合就会出问题, 我们只有对 物料温度进行控制, 使其与设定的造粒区相吻合。造 粒区一般以春、秋二季为标准进行设定, 那么春、秋 二季肯定是会吻合, 到夏天气温和物料温度较高, 我 们必须控制, 方法为少加蒸汽多加水; 冬季气温和物 料温度较低, 我们以多加蒸汽少加水来控制。圆盘冷 水造粒生产高浓度复合肥时, 冬天干燥机的操作温 度可适当提高, 夏天干燥机的操作温度可适当降低。 设定的造粒区和滚圆区, 操作上工艺要与设备吻合, 成球率才能提高, 颗粒才会圆整。 在操作上工艺与设备吻合, 二是指水分。前面对 水分已有论述。具体操作方法见表 6～ 表 8。 表 6　采用É 型抄板图的干燥机, 造粒机的操作参数 肥料 浓度 造粒机出口 物料温度ö ℃ 物　料 w (H2O ) ö% 物料粒径ömm 外观形状 　　　　　手　感　　　　 高 60～ 65 3～ 5 2～ 4 大部分造成合格颗粒 物料温度明显高于体温, 但不烫手, 手捏 紧物料能成团, 手指一触物料很难撒开 中 60～ 65 5～ 7 2～ 4 大部分造成合格颗粒 物料温度明显高于体温, 但不烫手, 手捏 紧物料能成团, 手指一触物料很难撒开 低 温度不限 8～ 10 2～ 4 大部分造成合格颗粒 温度不限, 手捏紧物料能成团, 手指一触 物料撒不开 表 7　采用Ê 型抄板图的干燥机, 造粒机的操作参数 肥料 浓度 造粒机出口 物料温度ö ℃ 物　料 w (H2O ) ö% 物料粒径ömm 外观形状 　　　　手　感　　　　 高 40～ 45 3～ 5 1～ 2 雪花状 温度略高于体温, 物料抓得拢撒得开, 即手捏紧物料能成团, 手指一触即可撒开 中 40～ 45 5～ 7 2～ 3 半粒半粉状 温度略高于体温, 物料抓得拢撒得开, 即手捏紧物料能成团, 手指一触即可撒开 低 温度不限 8～ 10 2～ 4 大部分造成合格颗粒 温度不限, 手捏紧物料能成团, 手指一触 物料撒不开 表 8　采用Ë 型抄板图的干燥机, 造粒机的操作参数 肥料 浓度 造粒机出口 物料温度ö ℃ 物　料 w (H2O ) ö% 物料粒径ömm 外观形状 物料温度状况 高 室外常温 3～ 5 1 左右 雪花状 夏天物料温度较高, 冬天物料温度较低,物料温度与外界气温相仿 中 室外常温 5～ 7 1～ 2 雪花状 夏天物料温度较高, 冬天物料温度较低,物料温度与外界气温相仿 低 室外常温 8～ 10 2～ 4 大部分造成合格颗粒 夏天物料温度较高, 冬天物料温度较低, 物料温度与外界气温相仿 8　复混肥难溶与原料的关系 复混肥在水中的溶解快与慢, 是农民鉴定复混 肥优劣最直观的方法, 有些工厂生产的复混肥, 放在 水中不溶化, 施在土中, 待明年翻地时仍然为颗粒 状, 农民误认为不溶就是购买到了假化肥, 所以许多 复合肥厂为此事伤透脑筋, 四处寻求解决的方法, 根 据我们研究所接触的情况, 大体有 3 种类型: (1)　过磷酸钙加钙镁磷肥 2H 3PO 4+ CaO Ca (H 2PO 4) 2+ H 2O Ca (H 2PO 4) 2+ CaO 2CaH PO 4+ H 2O 2CaH PO 4+ CaO Ca3 (PO 4) 2+ H 2O (2)　磷酸一铵加碳酸钙 N H 4H 2PO 4+ CaCO 3+ 5H 2O CaN H 4PO 4·6H 2O + CO 2↑ (3)　过磷酸钙加氧化镁 (轻烧镁) 以上原料相配, 会使磷酸根生成难溶和不溶磷 酸盐, 根据经验, 解决的方法为: (1)　要严格控制钙镁磷肥、碳酸钙和氧化镁的 用量, 防止因用量过多而产生难溶磷酸盐。 (2)　过磷酸钙加钙镁磷肥, 可改为过磷酸钙加 碳酸氢铵。 H 3PO 4+ N H 4HCO 3 N H 4H 2PO 4+ CO 2↑+ H 2O Ca (H 2PO 4) 2·H 2O + N H 4HCO 3 CaH PO 4·H 2O + 　　N H 4H 2PO 4+ CO 2↑+ H 2O (3)　磷酸一铵加碳酸钙, 可改成磷酸一铵加高 岭土、膨润土、凹凸棒土等。 (4)　过磷酸钙加氧化镁, 可改为过磷酸钙加沸 石粉、氧化镁, 减少氧化镁用量。 以上措施可解决肥料颗粒难溶问题。 ·73· 2005 年 第 20 卷第 6 期　　　　　　　 　 许洪兴　　化学肥料的溶解度与复混肥生产工艺