固体团粒法复合肥生产过程中存在的工艺、设备、质量等问题研究

丁茂

摘 要：由于近年来，复肥行业发展较快、项目上马多，一些对复合肥工艺技术毫无所知的机械公司也转产生产复合肥设备，不从工艺角度出发，提供的设备不符合工艺要求，内部结构违反团粒法颗粒运动规律，要么配置不合理，要么流程不通，导致改造难度大，有的装置如一堆废铁，本文主要针对国内固体团粒法主流生产过程中存在的主要工艺设备及质量问题进行探讨、研究。

关键词：固体团粒法;主要问题;配方设计;工艺设计

1 固体团粒法生产中存在的主要问题

1.1 设备问题

有的企业认为固体团粒法技术和流程较为简单，建设时只要找到主要设备供应厂，把设备买来安装上就可以生产了，但不知复合肥的生产除了生产设备因素外，还与生产体系、生产配方、生产管理、质量检测、原料性能都有关系，应该根據具体情况对流程进行适当调整，结果造成装置的生产能力低，开工率低，生产设备不合适或不配套，开开停停，不能长周期稳定运行，产品的合格率低等问题。导致生产车间环境粉尘大，工人的劳动条件差、劳动强度大;产品的含水量偏高;抗压强度差;产品结块严重;市场销售不好;经济效益差;甚至亏损等问题。

1.2 产品板结问题

很多复合肥公司生产的产品（高或中或低浓度）都有结块现象，虽然生产中已经做了防结块处理，但是产品的结块情况仍未得到完全改善，因此，四处寻求效果好的防结块剂和防结块技术。引起复合肥产品吸湿、结块的因素很多，并非在流程中增加防结块处理设备、产品中添加防结块剂就可以完全解决问题的。除了在生产流程中增加防结块处理设备、产品中添加防结块剂以外，还和以下五个主要因素密切有关：

一是肥料的组成和水含量，肥料的水含量对其在贮存中的结块影响最大。任何结块机理都与肥料中的液相含量有关（不包括结晶水在内），肥料的组成不同，它的临界相对湿度也不同。产品烘干水分尿基应该控制在0.8%，硝基0.5%，其他在2.0%以内才是安全的。现在一烘一冷的生产线，成品水分都超过2.0%;二是颗粒的大小和强度，相对大的颗粒且不含粉将减少粒子间的接触点，因此有减少结块的趋势。强度低则在运输和储存中会变形和破碎，增加了接触点，因此，会增加肥料的结块的趋势;三是包装温度，产品的储存温度高，则容易发生结块，因此，产品的储存温度应低，冷却到一个较低的程度，最好是低于35～40℃，不能大于45℃;四是储存压力，一般的公司堆包高度在16包，但有的公司码垛24包以上。这样必然会引起颗粒变形和破碎，增加接触面积，使晶体交联的可能性加大，增加了肥料的结块趋势，故而，这样的工厂必须采用定期翻包措施以缓解结块性;五是储存时间，产品储存时间长，肥料表面盐溶液重结晶--溶解的过程进行次数多;长期处于一定的压力下，颗粒产生的变形就大，结块趋势明显。

1.3 工艺流程设计缺陷问题

一是配料：流程中配料部分是整个生产系统最为关键的，因为直接影响到产品中养份的准确性及原料的消耗，在电子斗称、皮带称等广泛应用的今天，还有一些生产厂仍采用人工以包计量的配料方式，结果引起产品质量的不稳定。二是返料：应该说目前的团粒法生产厂，装置中几乎都没有返料计量装置，导致造粒操作十分困难，系统运行很不稳定。三是尾气粉尘：造粒机、干燥机、冷却机、筛分机、包裹机等都有大量的含尘尾气产生，很多生产厂只采用重力沉降收尘加湿法洗涤的处理方法，由于重力沉降分离效率低，带出较多的尘埃进入洗涤系统，引起洗涤液量增多，生产中无法平衡这部分洗涤液，必须排出系统，造成肥料浪费和环保问题。

2 配方设计的管理

2.1 首先考虑产品质量要符合国家标准

GB15063-2009中明确规定，二元复混肥最低养分不得低于20%，三元素复合肥最低养分不得低于25%，单一养分的最低不得小于4%，我们在搞配方时养分含量，首先必须符合上述规定。在低、中、高浓度的划分上，养分含量在20%～30%称为低浓度，养分在30%～40%称中浓度，养分在40%以上称高浓度，在包装袋的标明也符合上述要求。

2.2 配方中物料粘性是造粒的基础

生产中把粉状物料造成颗粒就必须考虑物料的粘性，物料只有具备了足够的粘性，才能把分散的物料团聚成粒。应把现有原料进行分类，哪些粘性好，哪些粘性差，我们把粘性好的材料称粘性材料，粘性差的材料称分散性材料。粘性材料如：过磷酸钙、磷酸一铵、磷酸二铵、重钙等。分散性材料如：氯化钾、氯化铵、硫酸钾、硫酸铵等。

配方中粘性材料为粘合成球创条件，分散性的材料为颗粒圆整，防止出大球创造条件。粘合、分散要做到聚散有度，防止片面强调一方面，而忽略另一面。

2.3 配方中应注意物料相配后临界相对湿度的降低

化肥具有吸湿性是它的本质所决定的，有的吸湿点高，有的吸湿点低。如果二种或多种品种的原料混合后，临界相对湿度会降低，吸湿对生产会产生不利的影响，如产品烘不干、冷却后显得潮湿、筛子过不去、产品易结块等。有些原料相配后临界相对湿度比较低，一般不进行相配如：尿素与硝铵，尿素与硝酸磷肥，如果一定要相配，必须进行特殊处理。把硝铵与硫酸钾进行预处理后再配入尿素或喷上稀硫酸等方法来提高临界相对湿度。

3 团粒法复肥生产线设计应注意的问题

固体团粒法生产技术决定了在生产线工艺设计时，必须遵循“简单，经济，实用，安全”八字方针，按照肥料产品--工艺技术--生产线设备--操作技术去构思。

3.1 生产线设计必须满足多品种开发要求

近年来，全国尿素总产量不断提高，产品质量有了较大的提高，产品市场竞争异常激烈，尿素产量过剩价格下降，这为团粒法复合肥工厂利用尿素作为氮源加工复合肥提供了良好的契机。但是，很多想要以尿素为主要氮源加工生产复合肥料的工厂只能望而却步，我们认为在原有的装置上生产以尿素为主要氮源的复合肥料从工艺技术和工程技术上完全能够实现，前提是必须对原有的生产装置进行技术改造，使生产装置完全能适应尿素体系复合肥的生产条件（尿基复合肥）。因此，解决以尿素为主要氮源加工生产复合肥料生产装置的改造，目前成为普遍要求。

3.2 生产线布置必须使流程通畅

复合肥项目前期必须进行可行性论证分析，有工艺包做指导。工艺包必须对主物料流程、风温风量进行计算，并充分考虑以下影响颗粒肥料生产十个方面的因素：①工艺技术是否满足肥料产品生产要求;②设备技术性状是否适应多品种开发生产;③原料理化性状对生产线的影响;④生产配方以及添加的调理剂;⑤烘干机风温风量水分对多种配方有调节空间;⑥造粒物料的温度、液相量能否满足成粒要求;⑦物料流量在系统异常时是否畅通;⑧返料比例异常时有没有调节余地;⑨操作人员的素质能不能满足生产线要求;⑩气候条件对生产的影响。

设备的性能是提高成球率的基础。肥料设备厂家很多，各种设备的性能各有专长，博采众长，集各家设备优点于一条生产线上，才能达到最佳的成球效果。

3.3 除尘实现在线，返料要均衡

无论是收尘料还是筛分返料，必须实现在线回收，均匀返回造粒系统再造粒，这样以确保产品含量达标，减少浪费和停车清理工作强度。均衡返料对造粒和系统稳定，生产线长周期稳定运行至关重要。

3.4 流程中设备内部构造必须满足滚圆需要

固体团粒法在生产过程中，虽伴有部分化学反应，但以物理形式居多。滚筒设备要充分考虑物料在运动过程中的“滚动、挤压、摩擦”三个动作，且保证在运动过程中颗粒的完整性。

3.5 烘干设备的选择

高浓度复合肥造粒温度最佳为60～65℃，正常造粒物料含水量为3.5%～4.5%。配方含尿素多，造粒含水量就要少，一般根据烘干机出料处物料状态（颗粒大小）和产品最终水分含量确定。烘干机不仅有干燥的作用，而且还具有二次造粒等功能。与在造粒机内造粒相比，烘干机内的物料，可利用升高温度，来提高其原有水分对化肥的溶解度，用这种液相来造粒，粘性好，易成球，液相均匀，所以成球率高，粒径均匀，含水量低，容易干燥，可以起到提高产量的作用。

参考文献：

[1]周连仁，肥料加工技术[M].北京：化学工业出版社，2007.