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复合成球的原理与怎样提高颗粒的圆整度
复合成球的原理与怎样提高颗粒的圆整度(转鼓蒸汽造粒工艺)
# Y  M( R2 E( A+ S一个颗粒的形成过程是:开始是以原料及返料中的Ф1~2mm的小颗粒为核心,在60~65℃的温度和液相的条件下,在原料的粘性和机械力的相互作用下,不断滚大,形成Ф2~5mm软体状颗粒,干燥时随着水分的蒸发,颗粒逐步固化,形成硬颗粒。
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造粒时,应使物料在造粒机或干燥机内做椭圆形运动,物料占筒体截面积的1/4为宜,使物料通过运动,相互摩擦、产生粘性,大吸小附,粘合成球。物料在运动中要和顺,不宜受过大的冲击或强制性成球,否则会使颗粒产生大小不匀。" Q. `2 M8 V' W; X1 Q# m2 R* Z

1 J; _2 _2 k5 h6 y提高圆整度的方法是抓住颗粒未固化前的时机,让物料多滚动、多摩擦。在滚动中使颗粒表面磨去棱角,填平补缺,越滚越圆。软颗粒不宜在筒体内垂直起落,否则很容易引起颗粒变形,造成颗粒不圆整。0 l- Q2 d, R1 }: o- I

7 g* W( I1 b9 H0 ~9 S) |在操作上应注意以下几点:
/ R+ K. N9 V6 J# Z; M+ a1、一烘进出口温度是控制的重要环节
. L# n3 R- J1 }. v- K在实际生产中应根据不同的配方和设备的特点,分别摸索出一个适宜的上下波动的温度范围。生产经验表明:应该采取低温大风量,尽量缩小一烘头部与尾部的温差。尾部温度是控制的重点,一般控制在45~65℃,尿素用量在3~9%,尾部温度控制在65℃左右;尿素用量在10~20%,尾部温度控制在60℃左右;尿素用量在21~38%,尾部温度控制在55℃左右,防止温度过高尿素熔融产生过多的液相,出现大颗粒或和泥现象。如果以氯化铵为氮源时,尾部温度可控制在65~80℃左右,一烘尾部温度应根据产量大小结合设备的实际情况制定和调整。一烘的温度不是绝对的,主要应参考系统风量大小、生产配方和一烘出来的物料干燥情况确定,造粒机物料的水分、温度与一烘温度的有机地配合是关键。/ w: R+ C1 K+ q0 f  {0 c. k
2、颗粒为什么会不圆不规则呢?
: o1 P& F7 X2 e, A& m. h  a6 K液相超标,造粒时粉末含量少,颗粒在滚动中缺乏平补缺的粉末材料,所以,在造粒机内的水分要掌握的干一些,只要造成Ф1~2mm的颗粒为宜,不要造成Ф2~4mm合格颗粒。因为液相超标使烘干机内部的抄板和筒壁出现物料粘结现象和大颗粒。由于烘干机缺乏了光洁的条件,颗粒会不规则。. Y" Z# C5 h" y

, ^* f! n! Y* G3 _1 j成品量小,烘干温度过高也会引起颗粒破碎,形成不规则颗粒。
7 b) X  K  j4 o6 T# `. z1 _( R3、为什么会产生大量的圆圆的扁扁的颗粒?
; C2 s# k" k% \. i造粒的原理就是物料层层裹大的过程,就必须要有核心。有了核心,颗粒就有了一定强度的基质,颗粒就不容易变形。如果全是新料生产、没有返料或返料很少,没有核心的情况下直接造成的颗粒,遇到高温,液相增加,使颗粒显得特别软,再加上设备内部的抄板把颗粒抄到顶部在垂直落下,使本来圆圆的颗粒摔成圆圆的扁扁的。要改变这种情况,首先把烘干机的温度降下来,降低物料的溶解度;第二是返量中必须有足够的Ф1~2mm的小颗粒。
  l6 b* ~. ?: d4 y% |如果配方不合理,过多地使用粘性填充料也会造成颗粒不圆。
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颗粒圆整度是每个工厂十分重视的质量指标,在生产过程中,颗粒造得越圆,产量也就越高,所以也就越高,所以多数厂家把自己产品的颗粒圆整度作为技术攻关的重点内容,并作为衡量一个复合肥厂技术档次的重要标志。7 s1 O# j8 g, f# h% ?& g& r8 Y
高浓度复合肥颗粒的形成过程为:开始是以返料中∮1~2mm小颗粒为核心,物料在60~650C温度和适宜液相量的条件下,在粉状物料的拈性和机械动力的滚动下,颗粒层层裹大,形成∮2~4mm的软体颗粒,然后物料在干燥机内水分逐步蒸发,软体状颗粒渐渐固化,形成有一定强度的正常颗粒。, c) i/ n2 [0 G- n' U
根据我们研究所多年的摸索,颗粒要圆必须注意如下环节:
0 w% {0 \$ @0 r, T- s; e$ y# u: j& J9 `" e一、物料目数结构上要突出一个“核”字
' b$ r$ W, T2 r7 Q2 Z' [5 P6 I进入造粒机的物料中,必须要有足够的小颗粒为核心。经观察,高浓度复合肥在全新料(没有返料)生产时,无论物料流量、造粒水分、干燥温度等工艺指标控制得多好,成球率和颗粒圆整度就是提不高。究其原因,就是缺乏小颗粒为核心。根据经验,进入造粒机的物料中,∮1~2mm小颗粒应占整个物料的三分之一为宜。应改变过去一般人所认为的生产原料破碎得越细越好的观点。所以在设计中细筛网应选择净孔2.5×2.5mm为宜,让∮2mm以下的小颗粒作为返料,为下一轮造粒准备足够的核心。设计中细返料不能经过破碎机,并要与投入的新鲜料充分均衡地结合在一起,避免新鲜料与返料混合不均,断断续续。- A/ N7 I# |/ w9 N) F, V
核心圆、生产的成品才能圆,因为核心具有一定的强度,在干燥过程中物料上下起落不易变形。利用小颗粒为核心表面层层裹大的原理造粒,比没有核心一次性造成的颗粒所需的液相减少,这样干燥能力有所增强,产量可相应提高。所以在物料目数结构上要求突出一个“核”字。
$ A$ L* q5 K% m& @* v# d二、物料的运动要突出一个“滚”字
, \, z1 v0 Q- E% L- B这里指的物料主要在造粒机和干燥机内的物料运动。造粒时应使物料在造粒机内多滚动,物料在滚动中相互摩擦,产生粘性,大滚小附,粘合成球。物料在运动中要和顺,不宜受过大的冲击或强制性成球,否则会使颗粒产生大小不匀。例如造粒机内的括刀对物料运动会产生强制性成球,造粒机内粘壁使物料运动过头,所以必须把造粒机内物料粘壁作为重点问题来解决。
( }5 z- ~9 r* [& G5 W# b, I( Y干燥时,要抓住颗粒未固化之前的时机,也应让颗粒多滚动,多摩擦,在滚动中使颗粒表面磨去棱角,让粉状物料填平补缺,让颗粒越滚越圆。滚动效果是值得研究的课题,譬如滚动频率如何提高,滚动面积如何充分利用,滚动方向是否3600全方位。在干燥机内设置空白区为滚动圆功能。另外软体状颗粒不宜在干燥机内垂直起落,否则很容易引起颗粒变形,造成颗粒不圆。所以要求在颗粒没有固化之前应设计直抄板(不设计折角抄板),控制物料在干燥机内的起落高度,来防止颗粒变形。有部分厂家在筒体内设计了档圈来提高料层厚度,使物料直接摔在料层上,避免或减少物料摔在抄板上。这也是一种方法。
" B4 P4 V0 M" e" d8 k; v" P: ~5 b干燥机内物料的粘壁会直接影响颗粒的圆整度,干燥机外部的振动锤与颗粒圆整度有直接的联系,振动锤越多,干燥机内部越干净,使抄板的功能得到充分的发挥,越利于提高颗粒圆整度。造粒需要滚动,提高颗粒圆整度需要滚动,颗粒只有在滚动中才能圆,“圆”字与“滚”字已紧密相关。
) V& q7 r5 f) k: `& U" D三、物料的粘性和沙性必需把握一个“度”字。
/ o; m3 ]0 v2 x  ?5 E5 _. y: X2 ?6 Y物料的粘性为粘合成球创造条件,没有粘性颗粒就造不出来,如果粘性材料比例过高,生产中易产生大球,颗粒会产生大小不均。生产中大颗粒增多后,就缺乏了细粉,也就缺乏了填平补缺的材料,使颗粒不圆(粘性材料所占的比例,其它文章已有论述)。8 E% \2 ]8 X" l8 \3 |3 [3 R
沙性材料指的是:氯化钾、硫酸钾、氯化铵、硫酸按,这些材料有以下几个共同特点:1、材料的目数为中等,它小于2mm,大于60目:2、它们的粘性较差,自身难以成球;
( l% J& I/ [1 Z+ m& o/ R% a6 N3、它们的分解与软化温度(与尿素相比)比较高。根据以上特性,沙性的材料为防止起大球,提高颗粒的均匀度起到重要作用;由于沙性材料耐高温,提高了颗粒的内材强度,可防止颗粒软化而造成变形;沙性材料占一定比例后,保证了生产中有细粒的存在,使颗粒在干燥机内滚圆时有填平补缺的材料;所以要保证颗粒圆整度,沙性材料必须占到35%以上。
6 {; u. o# v  b8 M# d根据以上原理,粘性材料为粘合成球创造条件,沙性材料为颗粒均匀、圆整创造条件,粘合分散必须做到聚散有“度”,才能确保颗粒圆整度。8 r$ ?9 u3 ~. J; O1 g, m
四、干燥机出口处成品干湿度要达到一个“润”字。. p3 t  Q9 ~% j  P" `9 f$ j$ H
具体表现最突出的是为尿素加普钙、尿素加一铵在化学反应中使结晶水变为游离水。在混合、破碎、造粒、干燥过程中游离水不断析出,引起设备的严重粘壁,造成物料粘合成大球而无法进行正常生产。
5 [2 r  y, Y8 q$ v; O6 i! F通常的解决方法为:添碳酸氢铵或钙镁磷肥进行预处理,可提高尿素与普钙、尿素与一铵的想配性(注:以上措施只需选用一种即可,不需同时采用二种措施,防止PH值过高引起水溶性磷的退化)。
4 h" V* ^" X% _5 Y: r* V' p采取以上措施后,游离水的问题还没有完全解决,尿素用量越多,产生的游离水越多。所以,要真正、彻底解决游离水问题造成的液相超标,同时必须采取其它多种措施,譬如:加入适量的硫酸铵、石膏、轻烧镁、沸石粉、海泡石粉为吸水,抵消其所产生的游离水,确保生产过程中正常的液相量。# Y2 P" Q3 |' d5 Q( Y
下面介绍一下吸水材料与颗粒圆整度的关系:* |8 }. e$ f* {1 E5 R  y
干燥机出口物料干湿状况标准只有一个字“润”。什么状态为润,即干燥机出口物料不干不湿,颗粒圆整、光亮为润。配方中吸水材料多少与干燥机出口物料的干湿度是紧密相关的。
  }- q# T% `/ W) l5 T吸水材料放少了颗粒会偏湿,强度太低会造成颗粒变形而不圆。不干不湿称之为润。
4 w  r* T, \" d) b1 q造粒好比搓团子,团子粉加水时应不多不少才算好,若太干就搓不拢,太湿就粘手搓不圆。这里不单是造粒水分一个方面,这里主要指配方中吸水的材料比例是否恰当。
! `$ X. ^  O. @; ]. h观察干燥机后∮2~4mm成品颗粒,如果太湿,说明吸水的材料要减少。
: t/ K% R1 x  |$ x1 I配方中吸水的材料应不多不少,干燥机后颗粒不干不湿,刚好达到最佳状态为润。
9 C  t2 j3 D. x0 _# o五、造粒水分量要“适”。- F' r/ o- w3 m6 M% W* d& b
造粒岗位是决定产量和质量的关键岗位,只有把物料的含水量调节到最佳点,成球率才能提高,颗粒才会圆,高浓度复合肥造粒时物料的含水量在3.5~5%之间为宜,应视原料品种来确定适宜的含水量。溶解度高的物料(如尿素或硝铵)用量大,水分要低,反之,水分要高。 . N7 F9 B% k4 s
调节水分时,调节的波幅要小,当找到一个最佳点后,上下误差应小于0.5%,用“宁干勿湿”的方法逐步调节到最佳点。如果含水量偏高,会造成颗粒太软而变形,引起干燥机内粘壁而使颗粒毛糙。物料中缺乏细粉,因而在滚圆中缺乏填平补缺之材料,使颗粒不圆。如果含水量偏低,成球率会大大降低,物料中的细粉很容易吸入除尘室,引起物料中粘性物质缺乏,易造成恶性循环。总之造粒水分量要“适”,过干、过湿都不可去取。最终确定水分标准应由干燥机出口处物料状态来体现,最佳水准为:颗粒直径小于1mm占15%,直径等于1~4.75mm占70%,直径大于4.75mm占15%。 ' T4 f! c. X, E$ `# _; q& k
六、干燥温度要“低”,风量要“大”。   r* T# k5 V# B2 _
复合肥成品干燥需二个条件:一是要温度,二是要风量,二者不可缺一。干燥机进口温度(500~6000C)过高,干燥机内物料的变化就大。因为物料的分解和溶解度都与温度有关。由于化肥的分解或溶解度的提高,使干燥机内物料液相增加,会产生粘成块状物料而无法进行正常生产。所以生产高浓度复合肥以尿素为氮源时,应以低温大风量为宜。干燥机进口温度低,干燥机内无物料的变化就小,生产的原料及品种适应性就广。
3 d9 C) s; N4 P9 c: a# S9 p尿素的分解温度为1320C,尿素的软化温度为80 0C,生产尿素为氮源的复合肥,干燥机头部温度控制在170 0C以下,尾部控制在70 0C以下比较安全。当头尾部温度变化矛盾时,要坚持头部尾部二者不可超。防止尿素的分解与软化,目的就是防止颗粒变形。 + B9 D8 m8 C' `5 N
当氮源用氯化铵、硫酸铵时干燥温度可适当提高,并坚持能高则高的原则,温度高必竟对提**燥能力有利,对提高产量有利。 * J( b: S, o. B/ A( r
风量要“大”是针对目前头部供风不足而言,干燥机头部供风不足是多数厂家的通病,它会引起成品烘不干,水分超标。我们要求头部供风与尾部抽风要达到风量平衡,缩小头尾部温差。风量过“大”会带走粉尘,会出现环境污染和浪费资源。适宜的风量参考下例公式:干燥机头部尾部风机风量=筒体截面积每平方米7000m3/时,即∏r 2×7000m3/时。 - O/ h& U( T3 x4 D! w
七、尿素为氮源时,调理剂要突出一个“固”字。
; O4 B$ _$ _! `! F0 {以尿素为氮源时,多数厂家认为成球率还可以,就是颗粒圆整度有问题,主要原因是前面谈到的尿素软化引起复合肥颗粒软化问题。如何迅速提高颗粒的强度,克服软化,是我们需解决的问题,用石膏作为调理剂就能迅速提高颗粒强度,防止颗粒变形。石膏具有吸水性强、固化速度快等特点,其固化速度是任何调理剂不可替代的。石膏为硫酸钙,其含硫量越高,固化速度越快,含硫量越低,固化速度就慢,我们最好选择在6~8分钟之内固化的石膏,这样,物料在造粒机内遇水,经成球、滚圆后即开始固化为最为理想。硫酸铵、硫酸钾与普钙反应可使游离水变成结晶水,能提高颗粒的强度,所以对提高颗粒圆整度有好处。
' e, E3 U7 }2 u) `; B! j! ?八、在工艺操作上要与设备吻“合”。 " U' k" u" K$ h; p0 G
这里说的吻合主要指物料的温度,高浓度复合肥造粒时物料温度必须在60~650C之间,这已成为一条原则,物料在什么部位达到60~650C就在什么部位造粒,其中包括造粒机、干燥机。违反了这条原则势必影响产量和质量。
4 B2 R  i; S, ~( x! f2 z造粒机内物料的温度,由于各工厂之间条件不同,物料温度就不同。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、蒸汽压力低、夏天与冬天等等。从上述情况可看出,造粒机内的物料温度是变化着的。造粒区物料温度必须在60~650C,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,使其与设定造粒区相吻合。造粒区的设定一般以春季为标准进行设定,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。到冬季气温和物料温度叫低,我们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,工艺操作上要与设备吻合,成球率才能提高,颗粒才会圆整。工艺操作上其次是指的水分,前面对水分已有论述。 ( T; @4 X1 `/ K
提高颗粒圆整度,是一项全面而系统的工作,必须围绕以上八个方面,认真对待,其中缺一不可。只有把以上八个方面的工作围绕怎样造好一个颗粒的整体上来,颗粒才会圆。
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