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复混肥干法辊压造粒机组

信息来源: 晨宏机械 | 发布日期: 2016-09-23 | 浏览量:
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复混肥干法辊压造粒机

     辊压造粒工艺在肥料领域应用于氯化钾的造粒,由于氯化钾物理化学性质的特殊性,用于掺混肥料(BB肥)所需的颗粒状(1-4mm)氯化钾基本都采用辊压法生产。近年来,辊压造粒用于生产复混肥料得到了较快的发展。

  辊压造粒的工作原理是:干物料在高压作用下团聚成致密坚硬的板块,称为辊压过程;板块再被破碎,整粒,筛分后成为颗粒称为造粒过程。辊压的作用是将颗粒间的空气挤掉,另外使颗粒间距足够近,以产生如范德华力、吸附力、晶桥及内嵌连接等吸引力。辊压造粒的颗粒主要是靠分子之间的作用力形成的颗粒强度。

  该工艺创建时间短、操作简便、产品品种更换方便、投资低、见效快。尤其作为基础肥料的二次加工,配合测土施肥,降低了农业田间成本,增加了农业效益而受到普遍欢迎。

工艺特点:

1 无需粘合剂

国内常用的复混肥生产方法是蒸汽/料浆造粒。水蒸汽在物料分子间凝结、结晶后,在造粒过程中起粘合剂的作用。但在干燥过程中又必须将颗粒内部和表面的水赶出来,否则化肥在贮存过程中易结块。而干法造粒不需另外的添加剂,只需利用物料本身的分子间结合力,简化了流程、降低了能耗。

2、原料来源多样

辊压造粒生产复混肥的原料路线较广泛,目前已经成功地用于挤压造粒的物料有二十多种:氮肥中的硝铵、尿素、氯化铵、硫酸铵等,磷肥有磷铵、普钙、重钙、磷矿粉等,钾肥有氯化钾、硫酸钾等,并可添加微量元素如硼、铁、铜、锌、锰等。此外,采用辊压造粒工艺可在极短的时间内灵活实现产品配方的更换,一套装置可生产30多种配方的产品。

在混合肥料中,某一组分的性质,可能会对混合物的挤压有正面的或负面的影响,例如:尿素的熔点较低,过磷酸钙在受压时,容易变软。这两种组分在含量较低的情况下,都能起粘合剂的作用。但是,当化肥配方中这两种组分含量很大时,就会使板块变软。这时需要在挤压、造粒的连续操作过程中,板块在运输带上或老化仓中有30分钟的硬化时间,使板块变硬变脆。

化肥组成成分的硬度决定了挤压中所需能耗,混合肥料的平均硬度是由配方来决定的。例如:百分含量很小的硬度较大的组分在加入百分含量很大的硬度小的组分时,硬度大的组分对能耗的影响很小。相反,混合物中硬度大的组分百分含量很大时(如水镁钒、硫酸铵或硫酸钾),生产板块时所需的挤压力就很大,耗电量也大。

另一个重要的特性参数是组分的耐磨指数,耐磨和挤压力是使辊轴表面磨损的主要因素,为了保证受磨损表面的寿命,像对非常抗磨的化肥原料(托马斯钢渣),辊轴的轴套应采用高度耐磨的特殊钢材生产。

化肥原料的实际密度决定了板块的表观密度和辊压机的生产能力。在混合肥料的生产中,板块的表观密度由各组分的密度和在混合物中的含量来决定,所以,随着化肥配方改变,辊压机的能力也在改变。

 

 

N%

P2O5%

K2O%

MGO%

氯化铵

AC

25-26

0

0

0

硝酸铵

AN

33.0-34.5

0

0

0

硫酸铵

AS

20.5-21.0

0

0

0

尿  

UR

42-46

0

0

0

磷酸一铵

MAP

11.0

48-52

0

0

磷酸二铵

DAP

16-18

46

0

0

硝酸钾

NOP

13

44

0

0

过磷酸钙

SSP

0

18-20

0

0

重过磷酸钙

TSP

0

44-48

0

0

磷矿粉

RP

0

36.5

0

0

氯化钾

MOP

0

0

50.0-60.0

0

硫酸钾

SOP

0

0

50-54

0

钾、镁硫酸盐

SPM

0

0

22-26

5-18

水镁钒

 

0

0

0

27

微量元素

硼(硼48)、Fe-Cu-Zn、硫酸锰

填料

石灰石、白云石、粘土、石膏


3、原料对产品强度的影响:

辊压造粒工艺对原料的粒度无特殊的要求,水分要求小于3%,颗粒状物料和细粉状物料都可用,粒度不合格粉状原料有时更好用。

在颗粒的形成过程中,粉体的形状(球形、立方体、片形、针形)和粉体的尺寸分布范围都是影响压坯成形的重要因素。

在化肥的辊压过程中有一个普遍规律,对于结构比较粗糙的颗粒,只有用大量的粉体才能填满较大的孔隙。这时,分子之间的结合力较易形成。在一般情况下,只有范德华力还不能产生足够的强度。在化肥原料中有一些天然的起粘合作用的类似粘合剂的东西,它们分别为:颗粒间形成的晶桥、混合组分间的化学反应、颗粒间的桥接。

当原料尺寸<0.5mm时,晶桥起着重要的作用。它们一般是通过这样成粒的:在原料中加入少量水,溶解少量的原料,在原料干燥的过程中,固体重新结晶,就能利用形成的晶桥,得到高强度、低孔隙率的压坯产品。但是,加水量一般不能超过2%,如上表所示,对硫酸钾,进料中的湿含量一般大于1%,但氯化钾在挤压造粒时,需要在干态下进行。有些化肥(如尿素)吸水性特别强,很容易从空气中吸水,当混合肥中含有尿素时,空气的临界湿度比混合肥中各组分的都低,这样就会产生很大的粘性,不易成粒。所以,必须要较干燥的环境下处理含尿素的原料,如在湿度较大的地区,加一台干燥机。 

当原料尺寸<1mm时,利用原料的塑性也是一种可行的方法。当提高进料的温度,就能增大原料的塑性,会产生紧密的压坯。化肥原料的进料温度决定了化肥的塑性,热料比冷料用更小的比压力,就能获得相同的颗粒强度和密度,而相同的能量输入,热料比冷料能获得强度的密度都更大的产品。如:钾肥在室温下需用70KN/cm的比压力,而在120-140℃下,只需用50KN/cm的比压力。硫酸钾只能在70-100℃下,才能压紧,其比压力为70KN/cm。增大温度对晶桥也很有利,因为在再结晶过程中产生更多的晶粒。

对有些混合肥料来说,各组分间化学反应也起着粘合的作用。当单组分的化肥原料不能形成足够的辊压强度时,它们在多组分的时候却能成形,如磷矿石和尿素的混合物。

   

比压力(KN/cm      

含水量(%

进料的尺寸(mm

硫 酸 铵

100-120

0.5-1

1

氯化钾(含60%K2O(120-150)

50

<13%<0.06

氯化钾(含60%K2O(20)

70

<13%<0.06

氯化钾(含40%K2O(90)

60

1

硫酸钾(700-100℃)

70

1

0.5

硝 酸 钾

100

0.5-1

1

尿  

30-40

2-3

NPK肥(含磷矿石和托马斯肥料)

30-80

1

1

NPK肥(含磷矿石和托马斯肥料)

80

1

1

尿基NPK

30-40

1

1

4、能耗与投资:

辊压造粒是物料在常温下进行造粒,与其它方法相比,不需要燃油、燃煤等干燥措施。生产仅需耗电,吨产品耗电约40kwh

由于省去了干燥过程,工艺流程简单,投资较低。据IFDC(国际肥料发展中心)在1987年进行过详细的研究,证明在发展中国家,对一套新建复肥装置来说,辊压造粒在经济上要优于蒸汽造粒或料浆造粒。对于一个年产10万吨的NPK复肥装置,蒸汽造粒的投资高出挤压造粒20%,而化学造粒或料浆造粒的投资则高出88.8%,而在生产成本上(对15-15-15)配方,蒸汽造粒高出3%,而化学或料浆造粒则高12%

对于辊压造粒装置,经济规模的效应不明显,装置能力从1/.--50/.台都可以进行较经济的设计,因此适用的能力范围广。

5、 配方灵活

挤压造粒一套装置可以生产多到几十种产品,小批量的生产也可行。根据切换时需清除原料总量的要求和原有物料对新配方的影响程度,^大可达每班(8小时)生产3批产品。因此,辊压造粒生产的复合肥可适应小批量、多品种复合肥料的需要。

^显而易见的例子是尿素,在尿素含量相对较低的情况下,即:10-15%,尿素的塑性使它在物料中起着粘合剂一样的作用,这样在挤压过程中只需不太高的压力和较低的能耗,另外,还能减少挤压机的磨损,延长其寿命,而且产品的强度也很高。但是,随着尿素百分含量的不断上升,挤压后的薄板状物料就会变得又软又粘。所以配方中尿素的^高百分含量一般在30-40%之间,视配方中其它组分的性质而定。为了克服上述问题,我们建议尿素含量大于25%的部分^好用其它氮肥来代替(如硫酸铵),而且加入硫酸铵有另一个优点,即在配方中增加了硫。

化肥挤压装置的主要优点是它对氮、磷、钾的多种配方都适用,配方的选择主要视市场情况而定(即价格和供应)。但辊压也有一定的局限性,主要是因为某些原料(如尿素)在较恶劣的气候条件下(湿度太大)不能与其它原料共存。因此,尿素的百分含量建议控制在30%以下,并且在湿度较高的季节里应进一步减少,否则,就会使原料由于吸水而变得粘稠,堵塞料槽。

6、不足之处:

辊压造粒生产复合肥料的^缺点是产品的形状是不规则的颗粒,但不规则的颗粒形状对化肥的施用并没有影响。用辊压造粒生产的化肥有足够的强度、粉尘少、不结块、颗粒尺寸分布范围窄、流动性好。辊压造粒生产的肥料,尤其是颗粒钾肥,在国外的机械施肥中得到了广泛的应用,证明其颗粒形状不会成为化肥施用的影响因素。

 

工艺流程:

   辊压造粒工艺共有四个部分组成,叙述如下:

1.原料前处理:贮存、计量、混合

化肥原料如尿素、磷铵、氯化钾等由斗式提升机及皮带输送到贮料仓中。贮料仓的数量,计量与混合技术的复杂程度,与产品配方中组分的数目有关。为了保障装置的灵活性,我们建议进料仓大于4个,^好为6个:2个为氮肥的、2个为磷肥的、1个为钾肥的、1个为填料的。

生产复肥时,一般用间歇式或连续式混合操作,配方中的各组分原料在称重仓内称重,达到配方要求后,全部加入间歇式或连续式混合器中混合,在系统中安装有平衡仓,平衡仓后的其它设备则连续操作。在混合器中还可加入微量元素。为了保障微量元素的颗粒分布均匀,选用高强度的混合器。混合后的物料和返料经斗提机提升后,在双轴桨式混合器中与返料混合,返料是经破碎和筛分后的不合格颗粒,循环物料与新料比约35:65

2.辊压

混合物料通过一个垂直螺旋加料机加入两个反方向旋转的辊轴间的缝隙中,在辊压过程中,物料的受压逐渐增大,当两轴之间的缝隙^小位置时,物料受压^大,然后又逐渐减少,直到0。在挤压过程中,由于物料体积的减少,混合物的表观密度能增大1.5-3倍。辊压后的产物是一块厚5-20mm的板块。辊压机的结构和尺寸是由许多参数来确定的,这些参数一般根据物料性质和实验来确定。

适用的原料的粒度、形状、水份含量、塑性、硬度、温度等有一定的要求,进入咬入区的物料需要有良好的流动性,这就要求物料的含水量要低,因为物料含水量高到一定程度,流动性就变差。

物料的挤压过程包括:a、物料的重排;b、碎裂;c、塑性变形三个阶段。这几个阶段不一定是顺序进行的,可能是穿插发生。挤压的结果,一般物料的压缩比接近2.5:1,或者说加料中气体的去除率在60%以上。为了得到较好的挤压效果,进料粒度应是大小不一的,其合适的范围在0.1--1.0之间。过细的物料(小于1.0mm)含气太多,过大物料需消耗更多的能量。

物料的硬度或塑性影响挤压过程所需采取的压力。有些物料如:氯化钾、磷酸二铵、尿素,塑性较好,挤压成粒的效果较好;而硫酸钾、硫酸铵、硫酸镁、磷矿粉的塑性较差,挤压效果较差,不易挤压成型,对于不易挤压成型的配料,为了达到较好的效果,可配入适量的粘合剂,尿素、氯化钾、少量的水份能起到粘合剂的作用。

3.造粒与筛分

板块要进一步破碎,并通过分级才能得到需要的颗粒尺寸。在辊压机下有一台双轴板块破碎机,板块被预破碎50mm左右的小块。小块比较容易运输,且易被后续的造粒机进一步破碎。破碎后的原料在分级筛上被分成大颗粒、产品颗粒和细小颗粒。在^低筛上的细小颗粒,经循环回收到混合机中,再挤压成形。而在多级筛上层被滞留的超大颗粒需进一步破碎。破碎后再返回到筛分。正确选择破碎和筛分设备对于辊压造粒工艺的经济性至关重要。颗粒的形状(一般为立方体)、颗粒的尺寸范围(1-5毫米或2-4毫米)以及破碎和筛分后的循环量决定了一套装置的产量和能力。

4.成品后处理:抛光修整

在通常情况下,^终产品需经过抛光修整。不规则形状的颗粒经磨圆滚筒将边角等处磨圆。在抛光过程中产生的细粉通过筛分(一层筛网)后循环。修整时,一般还要加入防结块剂。出于环保需要,整套装置需要配置袋除尘器进行吸尘处理。


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