冯玉海:半料浆和共熔料浆喷浆造粒是解决蒸汽造粒现存问题的最佳技术方案
一、滚筒蒸汽造粒工艺现场问题综述
转鼓蒸汽造粒法工艺是将含有氮、磷、钾的各类原料,与辅料、中微量元素等原料通过计量称系统进行计量投料,混合后经过输送设备运输至转鼓造粒机。同时,将饱和蒸汽采取多点分布的方式,通过埋管式蒸汽喷头输送至造粒机内物料层,借助饱和蒸汽的热量、水分,与原料互溶后产生具有一定黏度的原料或液相,促使各类原料粘连成粒。
随着滚筒蒸汽造粒工艺的应用,该工艺也在不断的进行改进,陆续出现了以下新的方法:添加碳铵、加入少量氨和硫酸(氨酸法)、加入尿液(尿熔)、硫酸脲,以及为改善造粒状态添加造粒粘合剂等。这些方法皆在提高物料粘性,改善成粒,但同时也带来一些问题出现:如添加碳酸氢铵会导致产品在包装内缓慢分解,造成板结和粉化,同时增加干燥负荷与能耗,降低产品产出率,提高生产成本;氨酸法中若加入的硫酸未充分中和,游离硫酸会在产品包装内继续反应,导致产品结块或粉化,严重时会因产品PH值高而损伤造成作物和土壤等。尽管存在这些问题,但由于装置投资小,操作简单(在原料粘性好的情况下),该工艺仍被大多数复合肥生产企业采用。然而,随着近几年工业一铵和磷酸铁锂的快速发展导致副产低含量磷酸一铵产生,这些低含量一铵杂质多、液相系数低、成粒性差,显著降低了磷酸一铵在蒸汽转鼓复合肥生产适用性,增加了复合肥生产操作难度,产品质量问题(如结块、粉化)增多,产品强度下降,化肥施用适用性降低。
二、蒸汽转鼓造粒技术升级技术途径
2.1半料浆双氨化转鼓造粒技术
滚筒半料浆氨酸造粒法工艺是转鼓氨酸工艺的重要升级,适合生产各种类型的复合肥料配方。转鼓半料浆氨酸工艺将料浆法与固体团粒法有效结合,借鉴磷酸二铵、化成法复合肥生产技术中的磷原料取自料浆的原理。为保证造粒系统的液固平衡及装置控制的可靠性、稳定性,取部分磷酸一铵以液态形式进入管式反应器,与氨、硫酸进行化学反应,生成磷酸二铵料浆喷到造粒机料层中进行造粒。同时料层中的氨埋管通入气氨,与粉状磷酸一铵反应生成磷酸二铵,利用磷酸二铵的粘性团聚成粒。该工艺液相量(磷酸二铵料浆)充足并可以随时根据系统进行调节,成粒率和颗粒强度高。
2.2 共熔料浆喷浆造粒技术
尿素与多种盐或硫酸可以生成共熔液,尿素共熔液的溶点有较大的降低,同时其溶解度显著增高,且尿素共溶液的粘性较尿液高。借用这些特性,可用于转鼓复合肥造粒,高塔复合肥生产也是利用了尿素共溶液此特性。其技术特性如下:
1.采用料浆团聚成粒,蒸汽辅助。无需合成氨提供化学反应热和液相来完成造粒过程,即造粒不需加入硫酸和合成氨。
2.能耗:能耗较传统蒸汽团粒法下降10-16元/吨产品,较传统蒸汽团料法蒸汽消耗下降30%左右。
3.造粒机出料物料水含量2.5%左右,干燥燃气消耗下降3-5立方/吨产品。
4.因无需碳铵添加及造粒对优质磷铵和粘土的依赖度降低,打开了配方原料成本的窗口,原料成本可下降20-120元/吨产品。
5.造粒操作平稳,降低对造粒人员操作经验的依赖。
三、结语
半料浆工艺和共熔料浆喷浆造粒工艺是解决蒸汽造粒现存问题的最佳技术方案,它可有效的解决蒸汽造粒产品易结块粉化问题,降低对碳铵和高品质磷铵的依赖,显著降低配方原料成本,增强产品成本优势,提高企业经济效益。
对于现有氨酸的复合肥生产企业,应用半料浆双氨化转鼓造粒技术是有效的经济技术升级方案;对于无氨酸的复合肥生产企业,应用共熔料浆喷浆造粒技术则是有效的经济技术升级方案。