一種鉀肥顆粒的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種鉀肥顆粒的制備方法，其特征在于該鉀肥顆粒是通過雙階式混煉擠出機(jī)組造粒制得的，鉀肥粉末及助劑在第一階雙螺桿混煉機(jī)高轉(zhuǎn)速螺桿的較大剪切力下快速細(xì)化分散、混煉，接著排氣進(jìn)入第二階單螺桿擠出機(jī)，在低轉(zhuǎn)速下，輸出端建立高壓穩(wěn)定擠出，最后通過模面切粒機(jī)進(jìn)行切粒，得到鉀肥顆粒。本發(fā)明鉀肥顆粒養(yǎng)分濃度高，形狀規(guī)則、粒徑均勻，強(qiáng)度高，具有較好的緩釋性能；本發(fā)明造粒方法操作簡單，工藝適應(yīng)性強(qiáng)，能耗低，成粒率高，產(chǎn)量高，具有市場應(yīng)用價(jià)值。
【專利說明】一種鉀肥顆粒的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種鉀肥顆粒的制備方法，更具體的說，本發(fā)明涉及一種應(yīng)用雙階式 混煉擠出機(jī)組對鉀肥造粒的方法，屬鉀肥造粒領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002] 鉀肥是三大化肥品種之一，鉀元素是植物不可缺少的元素之一，在植物的生長發(fā) 育過程中，鉀直接參與光合作用、同化產(chǎn)物的運(yùn)輸、蛋白質(zhì)的合成等過程，我國每年的鉀肥 消費(fèi)量超過500萬噸。普通鉀肥如氯化鉀、硫酸鉀、硝酸鉀、草木灰等均為粉末狀，過久存放 吸潮而結(jié)塊。
[0003] 粉末狀鉀肥物理性能不佳，裝卸時(shí)易起塵，長時(shí)間存放易結(jié)塊，流動(dòng)性差，施肥極 不方便，同時(shí)，粉末肥直接施用與土壤后，養(yǎng)分過快釋放，易燒傷作物，未被及時(shí)吸收利用的 養(yǎng)分極易流失而造成環(huán)境污染。隨著科技的不斷發(fā)展，農(nóng)業(yè)技術(shù)的不斷創(chuàng)新，各類農(nóng)業(yè)機(jī)械 在大規(guī)模大面積的農(nóng)田得到了廣泛的應(yīng)用，為了方便機(jī)械化施肥，顆粒肥已成為當(dāng)今化肥 的發(fā)展趨勢，因其較之普通粉狀肥料具有物理性能好，裝卸時(shí)不起塵，長期存放不結(jié)塊，流 動(dòng)性好，施肥時(shí)易均勻散布，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械施肥的優(yōu)點(diǎn)，而且，顆粒肥則具有一定的緩釋作 用，提高肥料養(yǎng)分的應(yīng)用率，同時(shí)單養(yǎng)分顆粒肥可與顆粒大小相近的其他顆粒肥直接摻配 制成混配肥。目前，我國顆粒磷肥和氮肥已具有一定的生產(chǎn)規(guī)模，也有公司引進(jìn)了輥壓機(jī)造 粒設(shè)備技術(shù)對鉀肥進(jìn)行造粒，雖然填補(bǔ)了我國顆粒鉀肥的空白，但產(chǎn)量有限，仍需依靠大量 進(jìn)口。
[0004] 擠出造粒成型是通過螺桿擠出機(jī)完成的，它是將物料加熱熔融至黏流態(tài)，借助螺 桿的強(qiáng)力擠壓作用，推動(dòng)黏流態(tài)的物料通過口模而使其成為截面與口模形狀相仿的連續(xù) 體，若使用圓孔口模，則可將擠出物切成規(guī)則的顆粒狀，且成粒率極高。該方法具有如下特 點(diǎn)：①.連續(xù)化生產(chǎn)；②.很高的生產(chǎn)率；③.應(yīng)用范圍廣；④.投資少，收效快。單螺桿擠 出機(jī)能耗低，性能好，噪音低，承載力大，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，擠出穩(wěn)定，產(chǎn)量高。雙螺桿擠出機(jī)具有剪 切力大、傳熱面積大、計(jì)量準(zhǔn)確、供料性能好，適合于粉料加工、混煉效果好，排氣和反應(yīng)效 果好，同時(shí)具有自潔功能等優(yōu)點(diǎn)。
[0005] 雙階式混煉擠出機(jī)組是雙螺桿擠出機(jī)與單螺桿擠出機(jī)有機(jī)結(jié)合，兩段轉(zhuǎn)速可獨(dú)立 調(diào)控，使兩者產(chǎn)量達(dá)到平衡，工藝適應(yīng)性強(qiáng)，同時(shí)具備兩種螺桿擠出機(jī)優(yōu)點(diǎn)。第一階為雙螺 桿擠出機(jī)，機(jī)筒、螺桿組合設(shè)計(jì)多變，使物料強(qiáng)制輸送，高效混煉，剪切分散；第二階為單螺 桿擠出機(jī)，螺桿低速旋轉(zhuǎn)，物料緩慢地混煉，低剪切，建高壓，穩(wěn)定地?cái)D出造粒。雙螺桿與單 螺桿組合，將工藝過程功能分解，增加了獨(dú)立操作變量，有利于各工藝過程的分步優(yōu)化。雙 階式混煉擠出機(jī)組具有設(shè)備低能耗，產(chǎn)品優(yōu)質(zhì)量，高產(chǎn)量的特點(diǎn)。
[0006] 專利CN 201310528939. 0公開了一種高濃度圓顆粒氯化鉀的制造方法，該方法造 粒步驟是：將氯化鉀原料和造粒劑混合均勻破碎后進(jìn)入團(tuán)聚造粒設(shè)備(轉(zhuǎn)鼓造粒機(jī)、圓盤造 粒機(jī))，按常規(guī)的團(tuán)聚造粒工藝進(jìn)行團(tuán)聚造粒，所得粒子經(jīng)干燥、冷卻、篩分，得高濃度圓顆 粒氯化鉀，并提供了造粒助劑的材料組成：聚丙烯酰胺、硅酸鈉和硼砂。此造粒方法為濕法 團(tuán)聚造粒法，造粒過程中加水將物料潤濕，在團(tuán)聚在一起成粒，成粒過程中水分處于顆粒內(nèi) 部，造成所得顆粒干燥困難，耗能高，另外，該方法所得顆粒外觀較差，不均勻，強(qiáng)度較低等 缺點(diǎn)。
[0007] 專利CN201010175892. 0公開了一種輥壓式生產(chǎn)鉀肥顆粒的方法，該方法通過輥 壓機(jī)將鉀肥壓片，然后經(jīng)過干燥、破碎、整粒、篩分的步驟實(shí)施造粒，該方法效率低下，產(chǎn)量 小。
[0008] 專利CN201310347978. 0公開了一種鉀肥氯化鉀顆粒的噴淋造粒方法，該方法造 粒塔中將鉀肥氯化鉀加熱至800°C熔融后經(jīng)過噴淋，熔融氯化鉀在降落過程中迅速降溫，形 成一種圓形空心顆粒，此方法造出的氯化鉀顆粒具有很好的流動(dòng)性，但是其造粒塔建設(shè)造 價(jià)高，生產(chǎn)過程中需加熱至使氯化鉀熔融的800°C高溫，耗能太高。
[0009] 因此，開發(fā)一種工藝簡單，無需干燥，耗能低，可進(jìn)行連續(xù)生產(chǎn)，產(chǎn)量高，成粒率高 的，且所得鉀肥顆粒強(qiáng)度高的生產(chǎn)技術(shù)路線和方法對我國顆?；浄始夹g(shù)及市場應(yīng)用具有 重大的意義。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明針對上述專利中，團(tuán)聚造粒的工藝干燥操作困難、外觀差、顆粒不均勻、強(qiáng) 度低，輥式擠壓法生產(chǎn)效率低、產(chǎn)量小，熔融噴淋造粒造價(jià)高、耗能高等缺點(diǎn)，提供一種鉀肥 顆粒的制備方法。本發(fā)明的鉀肥顆粒是由鉀肥粉末及助劑混合后通過雙階式混煉擠出機(jī)組 造粒制得的，該鉀肥顆粒形狀規(guī)則、粒徑均勻，強(qiáng)度高，具有較好的緩釋性能。本發(fā)明操作簡 單，工藝適應(yīng)性強(qiáng)，投資少，能耗低，成粒率高，產(chǎn)量高，具有極大的市場價(jià)值。
[0011] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下： 一種鉀肥顆粒的制備方法，其特征在于：該鉀肥顆粒是由鉀肥粉末及助劑均與混合后， 通過雙階式混煉擠出機(jī)組擠出造粒制得的，操作方法如下： 1) 按質(zhì)量百分比稱取鉀肥粉末939Γ97%及助劑39Γ7%送入高速混合機(jī)中，常溫下混合 處理15~30分鐘，使各組分物料和助劑均勻分散，形成混合物料； 2) 將混合物料送入雙階式混煉擠出機(jī)組，在雙螺桿混煉機(jī)的螺桿剪切力及助劑的作 用下，進(jìn)行細(xì)化分散、混煉，排氣后進(jìn)入單螺桿擠出機(jī)進(jìn)行低速剪切混煉，建立高壓穩(wěn)定擠 出； 3) 經(jīng)單螺桿口模擠出的物料通過模面造粒機(jī)進(jìn)行切粒，得到規(guī)則均勻的顆粒后，進(jìn)行 包裝或儲(chǔ)存。
[0012] 上述的鉀肥顆粒的制備方法，所述的的鉀肥顆粒粒徑為2飛mm，強(qiáng)度為4(Γ60Ν，， 鉀肥含量為939Γ97%，養(yǎng)分含量為489Γ56%，緩釋性28天累計(jì)養(yǎng)分釋放< 80%。
[0013] 上述的鉀肥顆粒的制備方法，所述的雙階式混煉擠出機(jī)組中，第一階為高速嚙合 同向雙螺桿混煉機(jī)，螺桿直徑為35?95mm，長徑比為2(T36:1，轉(zhuǎn)速為10(T500 r/min，螺桿 組合包括加料段、壓縮段、熔融段、排氣段，機(jī)筒溫度設(shè)定區(qū)間為10(Tl6(rC，機(jī)筒整體溫度 呈先升后降的趨勢，熔融段溫度最高，排氣段機(jī)筒設(shè)有連接體連接第二階擠出機(jī)；第二階為 低速單螺桿擠出機(jī)，螺桿直徑為l〇(T200mm，長徑比為疒20:1，轉(zhuǎn)速為6(Tl20 r/min，螺桿 包括進(jìn)料段、壓縮段、均化段，機(jī)筒溫度設(shè)定區(qū)間為9(T160°C，機(jī)筒整體溫度呈先升后降的 趨勢，壓縮段溫度最高。
[0014] 上述的鉀肥顆粒的制備方法，所述的第一階雙螺桿混煉機(jī)螺桿擠出壓縮段設(shè)有 2~3組壓縮螺紋塊，熔融段設(shè)有2~3組正向捏合塊；所述的第二階單螺桿擠出機(jī)機(jī)頭口模為 圓孔口模，孔徑為:T4mm，溫度設(shè)定區(qū)間為8(T15(TC，相對機(jī)筒均化段溫度低KT2(TC。
[0015] 上述的鉀肥顆粒的制備方法，所述的助劑為表面活性劑：水為2~4:1的混合物，以 質(zhì)量百分比計(jì)，占造粒物料的39Γ7% ;鉀肥粉末與助劑質(zhì)量百分比之和為100%。
[0016] 上述的鉀肥顆粒的制備方法，所述的表面活性劑為木質(zhì)素磺酸鈉、月桂酸硫酸鈉、 十二烷基苯磺酸鈉、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉中的一種。
[0017] 本發(fā)明將鉀肥造粒與雙階式混煉擠出機(jī)組結(jié)合，鉀肥粉末及助劑均勻混合后，送 入雙階式混煉擠出機(jī)組，首先經(jīng)過第一階雙螺桿混煉機(jī)，在其高速旋轉(zhuǎn)的螺桿作用下，物料 得到強(qiáng)制輸送，細(xì)化分散，高效混煉，剪切，使鉀肥粉末具有了一定的濕潤性和可塑性，接著 經(jīng)排氣進(jìn)入第二階單螺桿擠出機(jī)，螺桿低速旋轉(zhuǎn)，使物料緩慢地混煉，低剪切，建立高壓，穩(wěn) 定地?cái)D出造粒，制備出顆粒規(guī)則，性能優(yōu)異、強(qiáng)度高的顆粒狀鉀肥。
[0018] 本發(fā)明所用的助劑為表面活性劑和水的混合物，在雙螺桿混煉機(jī)高剪切作用下， 表面活性劑和水快速的擴(kuò)散進(jìn)入并潤濕鉀肥粉末，使鉀肥粉末達(dá)到具有一定的可加工塑性 的效果。
[0019] 本發(fā)明具有以下的突出特點(diǎn)和有益效果： 1、本發(fā)明通過雙階式混煉擠出機(jī)組對鉀肥粉末完成造粒的，設(shè)備自動(dòng)化程度高，可連 續(xù)生產(chǎn)，工藝適應(yīng)性強(qiáng)，效率高，成粒率高，產(chǎn)量高。
[0020] 2、本發(fā)明屬干法造粒，所得顆粒內(nèi)部水分極少，不需要額外的干燥處理，工藝簡 單，耗能低。
[0021] 3、本發(fā)明所用助劑極少，并且在造粒過程中水分子將被去除，得到的鉀肥顆粒養(yǎng) 分含量極高，生產(chǎn)成本低廉。
[0022] 4、本發(fā)明生產(chǎn)的鉀肥顆粒具有形狀規(guī)則，強(qiáng)度高，緩釋效果好的特點(diǎn)，粒徑2~5_， 易于與顆粒大小相近的其他顆粒肥混配，滿足機(jī)械化施肥要求。
[0023] 5、本發(fā)明生產(chǎn)過程簡單，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，成本低廉，適合于產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，具有市場 應(yīng)用價(jià)值。
[0024] 表一，本發(fā)明的產(chǎn)品各性能指標(biāo)。

【權(quán)利要求】
1. 一種鉀肥顆粒的制備方法，其特征在于：該鉀肥顆粒是由鉀肥粉末及助劑均勻混合 后，通過雙階式混煉擠出機(jī)組擠出造粒制得的，鉀肥粉末在第一階雙螺桿混煉機(jī)中經(jīng)細(xì)化 分散、混煉處理，接著進(jìn)入第二階單螺桿擠出機(jī)壓縮擠出切粒，其操作方法如下： 1) 按質(zhì)量百分比稱取鉀肥粉末及助劑加入高速混合機(jī)中，混合處理15~30分鐘，使各 組分物料和助劑均勻分散，形成混合物料； 2) 將混合物料加入雙階式混煉擠出機(jī)組中，在雙螺桿混煉機(jī)的螺桿剪切力及助劑的作 用下，進(jìn)行細(xì)化分散、混煉，排氣后進(jìn)入第二階單螺桿擠出機(jī)進(jìn)行低速剪切混煉，建立高壓 穩(wěn)定擠出； 3) 經(jīng)單螺桿口模擠出的物料通過模面切粒機(jī)進(jìn)行造粒，得到規(guī)則均勻的顆粒后，進(jìn)行 包裝或儲(chǔ)存。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉀肥顆粒的制備方法，其特征在于：所述的的鉀肥顆粒粒徑 為2?5mm，強(qiáng)度為40?60N，，鉀肥含量為939T97%，養(yǎng)分含量為489T56%，緩釋性28天累計(jì)養(yǎng) 分釋放< 80%。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉀肥顆粒的制備方法，其特征在于：所述的雙階式混煉擠出 機(jī)組中，第一階為高速嚙合同向雙螺桿混煉機(jī)，螺桿直徑為35~95mm，長徑比為20~36:1，轉(zhuǎn) 速為10(T500 r/min，螺桿組合包括加料段、壓縮段、熔融段、排氣段，機(jī)筒溫度設(shè)定區(qū)間為 iocnecrc，機(jī)筒整體溫度呈先升后降的趨勢，熔融段溫度最高，排氣段機(jī)筒設(shè)有連接體連 接第二階擠出機(jī)；第二階為低速單螺桿擠出機(jī)，螺桿直徑為l〇(T200mm，長徑比為7~20:1， 轉(zhuǎn)速為6(T120 r/min，螺桿包括進(jìn)料段、壓縮段、均化段，機(jī)筒溫度設(shè)定區(qū)間為9(T160°C，機(jī) 筒整體溫度呈先升后降的趨勢，壓縮段溫度最高。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的鉀肥顆粒的制備方法，其特征在于：所述的第一階雙螺桿混 煉機(jī)螺桿擠出壓縮段設(shè)有2~3組壓縮螺紋塊，熔融段設(shè)有2~3組正向捏合塊；所述的第二階 單螺桿擠出機(jī)機(jī)頭口模為圓孔口模，孔徑為:T4mm，溫度設(shè)定區(qū)間為8(T15(TC，相對機(jī)筒均 化段溫度低KT20°C。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉀肥顆粒的制備方法，其特征在于：所述的助劑為表面活性 齊IJ :水為2~4:1的混合物，以質(zhì)量百分比計(jì)，占造粒物料的39T7% ;鉀肥粉末與助劑質(zhì)量百分 比之和為100%。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的鉀肥顆粒的制備方法，其特征在于：所述的表面活性劑為木 質(zhì)素磺酸鈉、月桂酸硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉中的一種。
【文檔編號(hào)】C05G3/00GK104311258SQ201410516693
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月30日
【發(fā)明者】陳慶, 廖賓 申請人:成都新柯力化工科技有限公司