CN1151097C - 一种尿素溶液直接制取氮磷钾复合肥料的方法 - Google Patents
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Abstract
一种尿素溶液直接制取氮磷钾复合肥料的方法，将浓度65.0～99.7%(重量)、温度80～140℃的尿素溶液喷入造粒机内的含氮、磷、钾的基础肥料上，经过回转造粒，所得物料经干燥、冷却、筛分即得颗粒状氮磷钾复合肥料。本发明简化了生产流程，降低了生产成本，造粒温度的提高减轻了干燥工序负荷，成粒率提高，生产能力增大并可生产高氮复合肥料，生产装置采用自动化控制，易于操作，生产过程平稳，产品质量稳定。
Description
【技术领域】
本发明涉及一种氮磷钾复合肥料的生产方法，更确切地说是涉及一种利用尿素溶液与含氮、磷、钾的基础肥料混合造粒直接制取复合肥料的方法。
【背景技术】
现有生产复合肥料的技术主要是利用固体基础肥料配料生产，就是将含氮、磷、钾的基础肥料，如尿素、磷铵、氯化钾等肥料分别破碎，然后分别计量后进入混合器，混合后的物料经斗提机送入转鼓造粒机，物料在造粒机内籍筒体的转动，形成不断滚动的流化床，在滚动的流化床中埋有蒸汽喷管，向物料通入蒸汽，蒸汽在使物料温度升高的同时凝缩成水，提供造粒时所需的水分，水分使部分肥料盐类溶解，产生一定数量的盐溶液，肥料粉粒被盐溶液产生的表面张力团聚成簇，在流动着的料床挤压力、摩擦力的作用下，团聚成球形颗粒。造粒后的物料直接输送到回转干燥窑内干燥，经过干燥的物料经冷却、筛分即得合格产品。该技术生产过程简单，操作易于掌握，但存在物料成粒时所需水分高，干燥负荷大，颗粒强度不高的缺陷，另外，造粒温度低，一般在20～40℃，不适于含氮量高(如含N20％以上)的复合肥料的生产。
中国专利申请CN1158831A和CN1221716A公开了两种利用尿液制复混肥料的方法，该两种方法利用尿素厂的尿素液和钾盐在120℃以下制成低熔点的熔融料浆，再将其喷洒到其它固体肥料上制成颗粒状的复混肥料。但是钾盐与尿素液形成熔融料浆，需先将钾盐加热到一定温度，既增加了设备和能耗，也导致了生产过程的复杂化。
【发明内容】
[要解决的问题]
本发明的目的是提供一种将尿素溶液直接喷洒到含氮、磷、钾的基础肥料上，喷浆造粒制取颗粒状氮磷钾复合肥料的方法。
[技术方案]
本发明的基本原理是：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，在一个比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
由于物料在不同温度下具有不同的溶解度，温度愈高，溶解度愈大，造粒时所需成粒水分愈小，如尿素、磷铵、氯化钾在40℃和70℃下的溶解度如下表。
另外，水在100℃时粘度只有0.282cp，而尿素溶液在70℃时粘度即可达到1.375cp，是水的4倍。因此，利用尿素溶液替代部分水作为肥料造粒的粘接剂更容易成粒，成粒率提高。
以尿素为原料可生产含氮高的复合肥料。因为，氯化铵、硫酸铵含氮量低，无法配成高氮复合肥料，而尿素有一个明显特点，溶解度随着温度的变化而显著变化，当造粒温度低时，盐类溶解度小，要达到成粒条件(即一定的液相量)，需要较多的水分，而进入干燥工序后，由于温度升高，盐类溶解度增大，导致液相量增大，产生二次成粒现象，从而使物料呈糊状，使生产无法进行。而如果采用尿素溶液，由于自身温度高，使造粒温度也高，要达到成粒条件(即一定的液相量)，只需较少的水分，进入干燥工序后，由于温度变化不大，液相量不增加，不会产生二次成粒，故生产不受影响。
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生产装置中的浓度为65.0～99.7重量％、温度为80～140℃的尿素溶液，喷入造粒机内的含氮、磷、钾的基础肥料上，经过回转造粒，所得物料经干燥、冷却、筛分即得颗粒状氮磷钾复合肥料。
本发明的尿素溶液直接制取氮磷钾复合肥料的方法，所述的较佳的尿素溶液浓度是90.0～99.7重量％。
尿素溶液的加入量视生产复合肥料的品位及原料含水量而定，如生产配合式N-P2O5-K2O＝12-12-24的复合肥料，所需尿素溶液量就比生产N-P2O5-K2O＝23-12-6少得多；而生产中、低浓度的复合肥料如肥料配合式N-P2O5-K2O＝10-10-10、N-P2O5-K2O＝8-9-8，所需尿素溶液的量就更少了。除复合肥料的品位影响外，原料的含水量也直接影响着尿素溶液的加入量，如原料水分过高(普通过磷酸钙含水分15％)，这时尿素溶液加量就很少了。一般来讲，高浓度原料混合后其水分控制在3％以下，中浓度水分控制在4％以下，而低浓度水分则控制在6％以下。在本发明的复合肥料的生产方法中，尿素溶液的加入量可以占肥料总实物量的5～50重量％(折100％尿素)，较佳的加入量是10～30重量％(折100％尿素)。
尿素溶液的浓度主要视生产过程管道运输距离而定，如生产距离短，则选择高浓度尿素溶液，如运输距离长，则降低尿素溶液浓度，无特殊情况，尽可能选择高浓度尿素溶液。
本发明的尿素溶液直接制取氮磷钾复合肥料的方法，所述的加入的含氮、磷、钾的基础肥料是氯化铵、硫铵、普钙、重过磷酸钙、钙镁磷肥、磷酸一铵、磷酸二铵、氯化钾、硫酸钾、硝酸钾中的一种或一种以上的混合物。含氮、磷、钾的基础肥料的加入量和品种是根据所需复合肥料的配合式及农作物的养分需求情况而定的。含氮、磷、钾的基础肥料在加入造粒机内造粒前，如果基础肥料为颗粒状，应事先破碎，使粒度小于1毫米，以保证复合肥料混合均匀及造粒质量。
本发明的尿素溶液直接制取氮磷钾复合肥料的方法，所述的回转造粒的时间是4～30分钟，较佳的回转造粒时间是6～12分钟。
本发明的尿素溶液直接制取氮磷钾复合肥料的方法，在配料时由于氮磷钾养分比例配合及造粒的需要，还可加入一定量的填充剂，所述的填充剂是粘土类物质，如高岭土、膨润土、瓷土、陶土、滑石粉、白土等，粘土类物质在加入前要磨细，细度小于80目。粘土类物质的加入量主要视所生产复合肥料的品位及所选择的原料而定，如生产高浓度复合肥料，其肥料配合式N-P2O5-K2O＝15-15-15，粘土的加入量就很少，或者甚至可以不加粘土。而生产低浓度复合肥料，其肥料配合式为N-P2O5-K2O＝8-9-8时，所选择生产的原料又为如尿素、磷铵、氯化钾等养分含量高的肥料时，就需加入大量的粘土(约50％)作为填充剂来降低养分达到生产的肥料配合式的要求；如果选择普钙、氯化铵、尿素、硫酸钾作为制复合肥料的原料时，则粘土加入量就很少，甚至可以不加。
加入的填充剂还可以是一定量的有机类物质，制成有机无机复合肥料。加入的有机类物质可以是腐熟干燥的牲畜和家禽粪便、植株秸杆、腐植酸、草炭等，有机类物质在加入前要磨细，细度小于2毫米。
本发明的尿素溶液直接制取氮磷钾复合肥料的方法，在造粒机内还可加入一定量的颜料混合造粒制成彩色复合肥料，所述的颜料是酸性颜料，其加入量是0.004～0.025重量％。
本发明的尿素溶液直接制取氮磷钾复合肥料的方法，由于尿素溶液喷入造粒机内参与造粒，提高了造粒温度，使传统造粒工艺造粒温度在20～40℃提高到本发明的造粒温度约70℃左右，造粒后肥料颗粒未干燥时的水分含量从约5％降低至约2％，降低了后续干燥工序的负荷，煤耗由54公斤/吨肥料降低至20公斤/吨肥料。
由于造粒温度的提高，也加速了盐类固溶体形成的速度，使肥料盐类的化学反应尽可能在造粒阶段完成，避免在干燥窑内继续反应，导致二次成粒不易控制的缺陷。
另外，利用尿素溶液的粘性，帮助物料成粒，使物料成粒率由70％提高到90％，减少了返料，使生产能力增大约30％，电耗由39度/吨肥料降低至30度/吨肥料。肥料成品水分降低，由1.5％降低至1.0％，颗粒强度由原来的约12牛顿/粒提高到约30牛顿/粒，颗粒外观得到改善，结块倾向得以缓解。
[有益效果]
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：
一、本发明的尿素溶液直接制取氮磷钾复合肥料的方法，采用将尿素生产装置中的尿素溶液直接喷入造粒机内的基础肥料上制取复合肥料的方法，省去了尿素浓缩液的造粒、包装、运输等费用，也省去固体尿素制复合肥料时尿素的破碎，简化了生产流程，降低了生产成本，也为尿素生产厂提供了一条生产复合肥料的新的途径。
二、引入新的生产工艺，提高了造粒温度，降低了肥料造粒所需水分，减轻了干燥工序的负荷，肥料成粒率提高，增大了生产能力并可生产高氮复合肥料。降低了肥料成品水分，提高了肥料颗粒强度，减缓了肥料结块，颗粒外观达到改善。
三、生产装置自动化控制系统提高，减少了操作人员，改善了操作环境，生产过程更趋平衡，产品质量稳定。
【具体实施方式】
下面通过对本发明实施例的描述进一步阐述本发明，但实施例不是对本发明的限制。
实施例1：
浓度为95重量％、温度为123℃的尿素溶液260克，用泵打入转鼓造粒机内，造粒机内有粉状磷铵(含N 11％、P2O5 43％)360克，氯化钾(含K2O 60％)250克，陶土140克，经过约6分钟的造粒，造粒物料温度68.9℃，造粒物料出造粒机口时的水分含量是1.97％，成球率93％。造粒后的物料用温度为约150℃的热风干燥，干燥后的物料再经冷却、筛分，便得到粒度为1～4.75mm的复合肥料。肥料产品分析结果：N 14.86％，P2O5 15.05％，K2O 15.13％，总有效养分(N+P2O5+K2O)＝45.04％，肥料水分为0.95％，强度为29牛顿，成球率91.5％。
实施例2：
浓度为95重量％、温度为123℃的尿素溶液400克，用泵打入转鼓造粒机内，造粒机内有粉状磷铵(含N 11％、P2O5 43％)280克，氯化钾(含K2O 60％)250克，膨润土85克，经过约12分钟的造粒，造粒物料温度71.2℃，造粒物料出造粒机口时的水分含量是2.05％，成球率94％，造粒后的物料用温度为约150℃的热风干燥，干燥后的物料再经冷却、筛分，便得到粒度为1～4.75mm的复合肥料。肥料产品分析结果：N 20.10％，P2O5 12.08％，K2O 15.25％，总有效养分(N+P2O5+K2O)＝47.43％，肥料水分为1.01％，强度为34牛顿，成球率92.0％。
实施例3：
浓度为70重量％、温度为80℃的尿素溶液250克，用泵打入转鼓造粒机内，造粒机内有钙镁磷肥(含P2O5 14％，H2O 1％)500克，白肥(含P2O5 30％，H2O 3％)70克，硫酸钾(含K2O 50％，H2O 1％)160克，经过干燥并磨细的鸡粪80克，经过约20分钟的混合造粒，造粒后的物料用温度120～180℃的热风干燥，干燥后的物料再经冷却、筛分，便得到粒度为1～4.75mm的复合肥料。肥料产品分析结果：N 8.00％，P2O5 9.05％，K2O 8.10％，总有效养分(N+P2O5+K2O)＝25.15％，肥料水分为2.49％，强度为15牛顿，成球率90％以上。
实施例4：
浓度为80重量％、温度为100℃的尿素溶液100克，用泵打入转鼓造粒机内，造粒机内有普通过磷酸钙(含P2O5 16％，H2O 5％)500克，磷酸二铵(含P2O5 46％，N 18％)50克，硝酸钾(含K2O 46％，N 13％)220克，硫酸铵(含N 20％，H2O 1％)150克，如基础肥料是颗粒状，均需破碎，细度小于1毫米，经过约4分钟的混合造粒，造粒后的物料用温度150～250℃的热风干燥，干燥后的物料再经冷却、筛分，便得到粒度为1～4.75mm的复合肥料。肥料产品分析结果：N 10.20％，P2O5 10.02％，K2O 10.10％，总有效养分(N+P2O5+K2O)＝30.32％，肥料水分为2.00％，强度为20牛顿，成球率90％以上。
实施例5：
浓度为99.7重量％、温度为140℃的尿素溶液450克，用泵打入转鼓造粒机内，造粒机内有磷酸一铵(含P2O5 43％，N 11％)280克，氯化钾(含K2O 60％)250克，高岭土(细度小于80目，H2O 8％)30克，经过约30分钟的混合造粒，造粒后的物料用温度110～170℃的热风干燥，干燥后的物料再经冷却、筛分，便得到粒度为1～4.75mm的复合肥料。肥料产品分析结果：N 23.10％，P2O5 12.10％，K2O 15.25％，总有效养分(N+P2O5+K2O)＝50.45％，肥料水分为0.95％，强度为30牛顿，成球率90％以上。
实施例6：
浓度为90重量％、温度为120℃的尿素溶液200克，用泵打入转鼓造粒机内，造粒机内有重过磷酸钙(含P2O5 41％，H2O 3％)340克，氯化钾(含K2O 60％)230克，氯化铵(含N 24.5％)250克，如基础肥料是颗粒状，均需破碎，细度小于1毫米，经过约10分钟的混合造粒，造粒后的物料用温度130～180℃的热风干燥，干燥后的物料再经冷却、筛分，便得到粒度为1～4.75mm的复合肥料。肥料产品分析结果：N 14.25％，P2O5 14.05％，K2O 14.10％，总有效养分(N+P2O5+K2O)＝42.40％，肥料水分为1.08％，强度为28牛顿，成球率90％以上。
实施例7：
浓度为95重量％、温度为123℃的尿素溶液240克，用泵打入转鼓造粒机内，造粒机内有磷酸一铵(含N 10％，P2O5 42％)200克，磷酸二铵(含N 18％，P2O5 46％)150克，硫酸钾(含K2O 50％)300克，腐植酸(细度小于2毫米)120克，如基础肥料是颗粒状，均需破碎，细度小于1毫米，经过约25分钟的混合造粒，造粒后的物料用温度130～180℃的热风干燥，干燥后的物料再经冷却、筛分，便得到粒度为1～4.75mm的复合肥料。肥料产品分析结果：N 15.03％，P2O5 15.28％，K2O 15.10％，总有效养分(N+P2O5+K2O)＝45.41％，肥料水分为0.98％，强度为34牛顿，成球率90％以上。
Claims (9)
1、一种尿素溶液直接制取氮磷钾复合肥料的方法，其特征在于该方法的生产步骤是将尿素生产装置中的浓度为90～99.7重量％、温度为80～140℃的尿素溶液，喷入造粒机内的含氮、磷、钾的基础肥料上，经过回转造粒，所得物料经干燥、冷却、筛分即得颗粒状氮磷钾复合肥料。
2、如权利要求1所述的方法，其特征在于：以100％尿素计，所述尿素溶液的加入量是加入肥料总实物量的5～50重量％。
3、如权利要求1所述的方法，其特征在于：以100％尿素计，所述尿素溶液的加入量是加入肥料总实物量的10～30重量％。
4、如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的含氮、磷、钾的基础肥料是氯化铵、硫铵、普钙、重过磷酸钙、钙镁磷肥、磷酸一铵、磷酸二铵、氯化钾、硫酸钾、硝酸钾中的一种或一种以上的混合物。
5、如权利要求1所述的方法，其特征在于：回转造粒时间是4～30分钟。
6、如权利要求1所述的方法，其特征在于：回转造粒时间是6～12分钟。
7、如权利要求1所述的方法，其特征在于：除在造粒机内加入含氮、磷、钾的基础肥料外，还加入填充剂。
8、如权利要求7所述的方法，其特征在于：所述的填充剂是粘土类物质或者是有机类物质，粘土类物质选自高岭土、膨润土、瓷土、陶土、滑石粉或白土，所述的粘土类物质的细度小于80目，有机类物质选自腐熟干燥的牲畜和家禽粪便、植株秸杆、腐植酸或草炭，所述的有机类物质的细度小于2毫米。
9、如权利要求1所述的方法，其特征在于：在造粒机内加入颜料混合造粒制成彩色复合肥料，所述的颜料是酸性颜料，其加入量是0.004～0.025重量％。
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