專利名稱：制造復(fù)合肥料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制備含N和P和/或K顆粒肥料產(chǎn)品的方法，其中(a)將精細(xì)分粒含N和/或P和/或K的肥料原料與水接觸，制得一種濕混合物，和(b)把該濕混合物?；深w粒肥料，和任選地，(c)進(jìn)一步處理上述肥料顆粒得到所述的顆粒肥料產(chǎn)品。
在含NPK(N＝氮、P＝磷、K＝鉀)的硝酸鹽中，有幾種化學(xué)反應(yīng)發(fā)生。這些化學(xué)反應(yīng)應(yīng)在制造過程中完成，以避免繼續(xù)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。這些繼續(xù)進(jìn)行的后反應(yīng)引起許多不希望的現(xiàn)象，如降低抗碎強(qiáng)度，表面龜裂，增加結(jié)塊傾向，鹽表面的粉化導(dǎo)致處理時(shí)產(chǎn)生粉塵，以及低的磨損等。
在硝酸銨和氯化鉀之間的反應(yīng)導(dǎo)致生成硝酸鉀和氯化銨。
原則上用非活性氯化鉀可以抑止硝酸銨和氯化鉀之間的反應(yīng)，但是考慮到非反應(yīng)性氯化鉀不易得到，因此這一方法并不吸引人。也可用具有相當(dāng)?shù)退康臐{料來遏止反應(yīng)。但是，實(shí)際上如此嚴(yán)格的條件會(huì)導(dǎo)致這種方法成為非常敏感的方法。
完成硝酸銨和商業(yè)氯化鉀之間的反應(yīng)的另一常用的方法是使用過量的硝酸銨或過量的氯化鉀以使得氯化鉀或硝酸銨兩者中一個(gè)能完全轉(zhuǎn)化。例如還可通過在?；髑暗囊粋€(gè)單獨(dú)的混合器預(yù)混硝酸銨和氯化鉀，以增加初始組分的反應(yīng)時(shí)間而實(shí)現(xiàn)完全轉(zhuǎn)換。這類方法不可用于氯化鉀摩爾數(shù)過量的情況，因?yàn)榛旌衔锾巢辉倌芰；?br> 使用精細(xì)粉碎的氯化鉀或使用預(yù)熱的氯化鉀能實(shí)現(xiàn)完全轉(zhuǎn)換。但是這些方法需要高的耗能，因而引起相應(yīng)的高生產(chǎn)成本。
通常要求完全轉(zhuǎn)換硫酸銨以防止繼續(xù)后反應(yīng)。形成雙鹽如2NH4NO3＊(NH4)2SO4，3NH4NO3＊-(NH4)2SO4導(dǎo)致顆粒結(jié)塊和降解。通過粉碎硫酸銨可促進(jìn)反應(yīng)完全。另一種可能途徑是操作時(shí)采用無水漿狀物。在處理和貯存期間吸附的濕氣加速反應(yīng)的完全性。如此形成的雙鹽在水中有較大的溶解度，還有移動(dòng)離子易從顆粒鹽析。這導(dǎo)致高結(jié)塊傾向。
在用硫酸銨和氯化鉀的情況下，會(huì)按下列方程式生成硫酸鉀。
所生成的硫酸鉀幾乎不含未反應(yīng)的，并生成一系列固溶體(NH4，K)2SO4。在用細(xì)粉碎的硫酸銨和氯化鉀情況下，該反應(yīng)在貯存過程中完成。在二種組分均為較大的晶體時(shí)，反應(yīng)在晶體表面進(jìn)行但如果沒有足夠的水加速反應(yīng)，則反應(yīng)不會(huì)進(jìn)一步進(jìn)行。
銨雙鹽也形成一系列固溶體2(NH4，K)NO3＊(NH4，K)2SO4。這一系列固溶體較初始組分更容易溶解在水中。由于較高的可溶性，存在著可移動(dòng)的離子以加速進(jìn)一步反應(yīng)。當(dāng)此類化合物存在于復(fù)合肥料中時(shí)，他們引起與高結(jié)塊性有關(guān)的嚴(yán)重的質(zhì)量問題。
硫酸銨和硝酸銨或硝酸鉀間的反應(yīng)可用與上述相似的方法來處理。
在硝酸磷酸鹽方法中磷酸鹽石轉(zhuǎn)換成磷的形式，這對(duì)植物是有用的。當(dāng)硝酸與磷酸鹽石反應(yīng)時(shí)，發(fā)生此現(xiàn)象，此時(shí)磷以磷酸的形式釋出。在后續(xù)的步驟中所產(chǎn)生的酸的混合物用銨中和至所希望的程度。在這些方法中生成的硝酸鈣可通過使它結(jié)晶成四水硝酸鈣除去，但其缺點(diǎn)為昂貴的結(jié)晶處理步驟和有大量副產(chǎn)物。鈣也可在許多氨反應(yīng)器內(nèi)用酸(如磷酸)來沉淀，該方法的缺點(diǎn)是例如需要許多反應(yīng)器及需要貯存酸的銨，這意味著高的投資和復(fù)雜操作。
在用蒸氣?；圃鞆?fù)合肥料的方法中，固體原材料被粉碎并混合在一起，接著是粒化階段，其中加入蒸氣或水。在這些方法中，粒化對(duì)?；瘲l件例如濕氣含量，溫度等是敏感的，并且最終產(chǎn)品的物理性能較差。制造含硝酸鹽產(chǎn)品時(shí)，硝酸銨與氯化鉀連續(xù)反應(yīng)較長(zhǎng)時(shí)間，結(jié)果在顆粒間產(chǎn)生很強(qiáng)的結(jié)晶橋，說明它們有強(qiáng)的結(jié)塊傾向。
在粒化器內(nèi)?；瘯r(shí)，在TVA銨?；鲀?nèi)，氨或氨化溶液與硫酸或磷酸反應(yīng)制出一種漿料。這方法的缺點(diǎn)是需要供應(yīng)液體原材料如酸和氨。
機(jī)械混合肥料或整體共混肥料允許相對(duì)它們初始成分含量而言以各種比例進(jìn)行生產(chǎn)。但是，只要整體共混肥料制備中所用肥料原料被很好粒化并且顆粒尺寸分布不僅接近而且十分相似，整體共混僅僅是一種實(shí)用的主張。用常規(guī)粒化設(shè)備如轉(zhuǎn)鼓或轉(zhuǎn)盤或圓筒摻和器以實(shí)用方法很難制得具有很窄尺寸范圍的尿素，硫酸銨，氯化鉀，磷酸銨，磷酸雙銨的顆粒。這些因素影響到共混肥料的物理性質(zhì)，特別在共混組分是粒狀尿素、粒狀磷酸銨、致密氯化鉀和粗粒結(jié)晶硫酸銨時(shí)，不同的顆粒尺寸分布也引起區(qū)內(nèi)非均勻分布模式。
在壓實(shí)方法中，不同原材料通過壓實(shí)機(jī)進(jìn)料，原材料顆粒被壓力壓實(shí)。由于高磨損，產(chǎn)品性質(zhì)并不優(yōu)良，這種高磨損導(dǎo)致在產(chǎn)品處理中形成粉塵。
現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)具有簡(jiǎn)化工藝方案和好的物理性能的復(fù)合肥料可通過改進(jìn)的制造方法來得到。本發(fā)明涉及制備含N和P和/或K的顆粒肥料產(chǎn)品的方法，其中(a)將精細(xì)分粒含N和/或P和/或K的肥料原料與水接觸制得一種濕混合物，和(b)把該濕混合物粒化成肥料顆粒，和任選地(c)進(jìn)一步處理上述肥料顆粒得到所述的顆粒狀肥料產(chǎn)品，其實(shí)質(zhì)性特征在于接觸步驟
(a)包括下列副步驟(i)將被精細(xì)分粒的肥料原料分成至少二部分，第一部分構(gòu)成整個(gè)被精細(xì)分粒的肥料原料的約10%至約50%重量，(ⅱ)所述精細(xì)分粒的肥料原料的第一部分與水和/或蒸汽接觸，得到含水量為5%至30%重量的漿料;及(ⅲ)所述漿料與被精細(xì)分粒的肥料原料的剩余部分接觸得到水含量為約1%至5%重量的濕混合物。
因此，可以明白先有技術(shù)方法的上述缺點(diǎn)可用一種新的，制備含N和P和/或P和/或K的粒狀肥料的方法來避免，其中，至少將被精細(xì)分粒的肥料原料分成二部分，其中第一部分構(gòu)成整個(gè)被精細(xì)分粒的肥料原料的約10%至約50%重量，所述的第一部分被精細(xì)分粒的肥料原料與水接觸得到含5%至30%重量水的水漿料，所說的水漿料與被精細(xì)分粒的肥料原料的剩余部分接觸得到一種水含量約為1%至5%重量的濕混合物。
所述的濕混合物然后?；煞柿项w粒，任選地，進(jìn)一步處理肥料顆粒得到所說的顆粒肥料產(chǎn)品。
本發(fā)明中可使用固態(tài)商售肥料原料。肥料原料被精細(xì)分粒和優(yōu)選地，被粉碎。含硝酸鹽的NK和/或NP和/或NPK肥料作為本發(fā)明所述的精細(xì)分粒肥料原料的第一部分是有利的。所述的第一部分即與水接觸得到水漿料的部分也可以是含氨的非硝酸鹽型NP和/或NPK肥料。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選具體實(shí)施方案，NK或NP或NPK肥料包括硫酸銨，氯化鉀，磷酸單銨和磷酸雙銨。
在含氮磷鉀的尿素的情況下，精細(xì)分粒肥料原料的剩余部分包括尿素也是優(yōu)選的。
在根據(jù)本發(fā)明的方法中，被精細(xì)分粒肥料原料被分為至少二部分，第一部分構(gòu)成整個(gè)被精細(xì)分粒肥料原料的約10%至50%重量。然后所述的第一部分被精細(xì)粒肥料原料與水接觸得到含5%至30%重量水的水漿狀物。在此步驟，被精細(xì)分粒的肥料原料與水在50至150℃良好地接觸，優(yōu)選的是在另外的裝備有加熱器和攪拌器的溶解容器中進(jìn)行。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施方案，所述的被精細(xì)分粒肥料原料的第一部分在二個(gè)副步驟中與水接觸，這二個(gè)副步驟優(yōu)選地在另外的容器內(nèi)進(jìn)行。在此階段，由于所制漿料的低反應(yīng)勢(shì)能，前面所述的化學(xué)反應(yīng)減少。在漿料中硝酸銨的大部分已經(jīng)反應(yīng)，在貯存和處理肥料期間不再進(jìn)一步反應(yīng)。
漿料形成后，它與被精細(xì)分粒肥料原料的剩余部分接觸得到潮濕混合物，此混合物水含量為約1%至5%重量。接著是潮濕混合物的造粒步驟。把漿料導(dǎo)入如轉(zhuǎn)鼓、圓筒摻和器或類似的造粒器中。在同一造粒器中進(jìn)行水漿料與被精細(xì)分粒的肥料原料的剩余部分的接觸和所說的造粒階段是有利的。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施方案，造粒步驟在溫度為50到100℃的造粒器內(nèi)進(jìn)行，使被精細(xì)分粒的肥料原料凝結(jié)成顆粒。本發(fā)明中可用典型d50值范圍從50到800μm的輕微壓碎的原材料來進(jìn)行造粒。
造粒步驟后進(jìn)行進(jìn)一步處理，以得到本發(fā)明顆粒肥料產(chǎn)品。進(jìn)一步處理可包括干燥步驟以減少肥料顆粒濕氣，優(yōu)選將濕氣減至約0.2%至0.5%重量。另外也可包括冷卻步驟以把肥料顆粒的溫度降到約30至55℃。優(yōu)選地，進(jìn)一步處理還可包括分級(jí)步驟，例如對(duì)顆粒肥料過篩。分級(jí)步驟分離出適合商用的尺寸范圍從1到10mm，優(yōu)選尺寸范圍為2至5mm的產(chǎn)品。在這種情況下特別優(yōu)選地是把尺寸不夠的肥料顆粒再返回到所述的水漿和被精細(xì)分粒的肥料原料的剩余部分之間接觸的步驟。分級(jí)步驟也可包括把已壓碎成小顆粒尺寸的過大尺寸的肥料顆粒返回到所述的接觸步驟。
在下面所舉實(shí)施例中對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明。這些實(shí)施例只是用于說明而不是對(duì)本發(fā)明的限制。
實(shí)施例1含硝酸鹽的NPK肥料將225kg/t的NP30-10和100kg/t磷酸二銨連續(xù)地用皮帶供給器輸送到裝有混合器的反應(yīng)器內(nèi)。反應(yīng)容器的溫度保持在120℃，濕含量調(diào)節(jié)至約10%。
稍不粘性的液體混合物通過溫度約為60-75℃的圓筒形摻和器造粒器。其它原材料，如被壓碎(至約750μm)的硫酸銨236kg/t，氯化鉀255kg/t，壓碎的磷酸單銨163kg/t和填料14kg/t同樣連續(xù)的供至造粒器中。
出口溫度為約60℃的所生成的顆粒干燥至濕氣含量約0.4%，篩分成小于2mm的部分，2-5mm的產(chǎn)品部分及大于5mm的部分，后一部分再被壓碎。小于2mm部分和被壓碎部分返回到造粒器作為固體再循環(huán)物料。
即使在數(shù)周貯存后貯存的產(chǎn)品顆粒(N-P2O5-K2O 15-15-15)未顯示出結(jié)塊的傾向。所得產(chǎn)品的抗碎強(qiáng)度為約35N。
以NK作為原料用以下步驟制造上述產(chǎn)品。用皮帶輸送器連續(xù)供給253kg/t的NK(N-K2O24-13)和磷酸單銨290kg/t至裝有混合器的混合容器內(nèi)。用加入蒸氣使反應(yīng)容器的溫度保持在74℃和濕氣含量約9%。
稍微粘稠的漿料通到溫度約68℃的轉(zhuǎn)鼓形造粒器內(nèi)。被壓碎的硫酸銨290kg/t和氯化鉀197kg/t同樣連續(xù)地供給至這個(gè)造粒器。
所生成的顆粒干燥至濕氣含量至約0.4%和篩分出小于2mm的部分，2-5mm的產(chǎn)品部分，及大于5mm的部分，后一部分再被壓碎，小于2mm的部分和壓碎的部分返回到造粒器內(nèi)作為固體再循環(huán)物料。
即使經(jīng)過8周貯存后貯存的產(chǎn)品顆粒(N-P2O5-K2O 15-15-15)未顯示出結(jié)塊傾向。產(chǎn)品內(nèi)稍帶入濕氣并不增加結(jié)塊傾向。顆粒的抗碎強(qiáng)度約60N。
實(shí)施例2不含硝酸鹽的NPK肥料磷酸二銨200kg/t和磷酸單銨133kg/t連續(xù)地供給至裝備有混合器的混合容器中。用皮帶輸送器連續(xù)地供給原材料。反應(yīng)容器內(nèi)的溫度保持在100℃，濕氣含量調(diào)節(jié)至約12.5%。
稍帶粘性的液體混合物通過溫度約為50-60℃的鼓狀造粒器。包括壓碎磷酸單銨79kg/t，和壓碎(約750μm)的硫酸銨489kg/t和填料99kg/t的其余部分也同樣連續(xù)的供給至造粒器。
出口溫度為約60℃的所生成的顆粒干燥至濕氣含量約為0.3%和篩分出小于2mm的部分，2-5mm的產(chǎn)品部分和大于5mm的部分，后一部分再被壓碎。小于2mm的部分和被壓碎的部分返回到造粒器內(nèi)作為固體再循環(huán)物料。
甚至在數(shù)周貯存后，被貯存的產(chǎn)品顆粒(N-P2O5-K2O 16-20-0)未顯示結(jié)塊的傾向。所得顆粒的抗壓強(qiáng)度為約30N。
另外一種不含硝酸鹽類物質(zhì)(N-P2O5-K2O 16-16-8)通過下列步驟制備。用皮帶輸送器連續(xù)供給磷酸雙銨350kg/t至裝備有混合器的混合容器內(nèi)。并用蒸氣使溫度保持57℃，濕含量調(diào)節(jié)至約18.5%。
稍帶粘性的漿料通過溫度為約50℃的鼓狀造粒器。氯化鉀137kg/t和稍壓碎的硫酸銨494kg/t也連續(xù)地同樣供給至這個(gè)造粒器。
所形成的顆粒干燥至濕氣含量約0.5至0.8%篩分出小于2mm的部分，2-5mm的產(chǎn)品部分和大于5mm的部分，后一部分被壓碎。小于2mm的部分和被壓碎的部分返回到粒化器內(nèi)，作為固體再循環(huán)物料。
甚至貯存數(shù)周后被貯存的產(chǎn)品顆粒(N-P2O5-K2O 16-16-8)未表現(xiàn)出結(jié)塊傾向。抗碎強(qiáng)度為約45N。
實(shí)施例3含尿素的NPK肥料用皮帶輸送器連續(xù)的供給磷酸二銨150kg/t和磷酸單銨258kg/t至裝備有混合器的混合容器內(nèi)。反應(yīng)容器的溫度保持在98℃和濕氣含量調(diào)節(jié)至約15%。
稍帶粘性的液體混合物通到溫度為50-60℃的鼓形造粒器內(nèi)。把尿素55kg/t，被壓碎的硫酸銨106kg/t，硫酸鉀404kg/t和硫酸鎂20kg/t同樣連續(xù)的供給至這個(gè)造粒器。
出口溫度為約50℃的所生成的顆粒干燥至濕氣含量約為0.3%和篩分出小于2mm的部分，2-5mm的產(chǎn)品部分和大于5mm的部分，后一部分被壓碎。小于2mm的部分和被壓碎的部分返回到造粒器內(nèi)作為固體再循環(huán)物料。
甚至貯存數(shù)周后被貯存的產(chǎn)品顆粒未表現(xiàn)出結(jié)塊傾向。所得顆粒的抗碎強(qiáng)度為約38N。
實(shí)施例4用含NPK的硝酸鹽作為原料的NPK肥料用皮帶輸送器連續(xù)地供給磷酸二銨200kg/t和NPK(26-7-4)275kg/t至裝備有混合器的一個(gè)混合容器內(nèi)。反應(yīng)容器內(nèi)溫度保持125℃和濕氣含量保持約12%。
稍帶粘性液體混合物通到溫度為約60-65℃的圓筒形摻和器的造粒器內(nèi)。壓碎的硫酸銨275kg/t，氯化鉀215kg/t和填料40kg/t也連續(xù)地同樣供給這個(gè)造粒器。
所生成的顆粒干燥至濕氣含量為約0.3%和篩分出小于2mm的部分，2-5mm的產(chǎn)品部分，和大于5mm的部分，后述部分被壓碎。小于2mm的部分和被壓碎的部分返回到造粒器內(nèi)作為固體再循環(huán)物料。
甚至數(shù)周貯存后，被貯存的產(chǎn)品顆粒(N-P2O5-K2O 16-11-14)未表現(xiàn)出結(jié)塊傾向。所得顆粒的抗碎強(qiáng)度約為50N。
權(quán)利要求
1.一種制備含N和P和/或K的顆粒肥料產(chǎn)品的方法，其中(a)將精細(xì)分粒含N和/或P和/或K的肥料原料與水接觸制得濕混合物，和(b)把該濕混合物粒化成肥料顆粒，和任選地(c)進(jìn)一步處理上述肥料顆粒得到所述的顆粒狀肥料產(chǎn)品，其特征在于接觸步驟(a)包括下列副步驟(i)將被精細(xì)分粒的肥料原料分成至少二部分，第一部分構(gòu)成整個(gè)被精細(xì)分粒的肥料原料的約10%至約50%重量，(ii)所述被精細(xì)分粒的肥料原料的第一部分與水和/或蒸汽接觸得到含水5%至30%重量的漿料，(iii)所述漿料與被精細(xì)分粒的肥料原料的剩余部分接觸得到水含量為約1%至5%重量的濕混合物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于被精細(xì)分粒的肥料原料的第一部分為含硝酸鹽的NK和/或NP和/或NPK肥料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或1和2的方法，其特征在于所說的被精細(xì)分粒的肥料原料的第一部分為含氨的非硝酸鹽型NP和/或NPK的肥料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1，2或3的方法，其特征在于被精細(xì)分粒的NK或NP或NPK肥料原料的剩余部分包括硫酸銨，氯化鉀，磷酸單銨和磷酸二銨。
5.根據(jù)權(quán)利要求1，3或4的方法，其特征在于被精細(xì)分粒的肥料原料的剩余部分包括尿素。
6.根據(jù)前面任一項(xiàng)權(quán)利要求的方法，其特征在于所述被精細(xì)分粒的肥料原料的第一部分在副步驟(ⅱ)中在溫度50至150℃與水接觸，優(yōu)選在裝有加熱器和攪拌器的另外的溶解容器內(nèi)進(jìn)行。
7.根據(jù)前面任一項(xiàng)權(quán)利要求的方法，其特征在于所述被精細(xì)分粒的肥料原料的第一部分在副步驟(ⅱ)中分二個(gè)階段與水接觸，優(yōu)選在另外的容器內(nèi)進(jìn)行。
8.根據(jù)前面任一項(xiàng)權(quán)利要求的方法，其特征在于造粒步驟(b)是在溫度從50到100℃的造粒器內(nèi)進(jìn)行，使被精細(xì)分粒的肥料物料凝結(jié)成顆粒。
9.根據(jù)前面的任一項(xiàng)權(quán)利要求的方法，其特征在于造粒步驟(c)和漿料與被精細(xì)分粒的肥料原料的剩余部分接觸的副步驟(ⅲ)在同一造粒器內(nèi)完成。
10.根據(jù)前面任一項(xiàng)權(quán)利要求的方法，其特征在于步驟(c)包括干燥步驟以減少顆粒肥料中濕氣含量至約0.2到0.5%重量。
11.根據(jù)前面任一項(xiàng)權(quán)利要求的方法，其特征在于步驟(c)包括冷卻步驟以降低顆粒肥料溫度至約30到55℃。
12.根據(jù)前面任一項(xiàng)權(quán)利要求的方法，其特征在于步驟(c)包括分級(jí)步驟，得到的尺寸范圍從1到10mm、優(yōu)選從2到5mm的產(chǎn)品被回收。
13.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其特征在于分級(jí)步驟包括尺寸過小的肥料顆粒再循環(huán)到所說的接觸副步驟(ⅲ)。
14.根據(jù)權(quán)利要求11或12的方法，其特征在于把已壓碎成較小顆粒尺寸的過大尺寸肥料顆粒再循環(huán)到所述的副步驟(ⅲ)。
15.用前面任一項(xiàng)權(quán)利要求的方法制備的肥料。
全文摘要
制備具有更好性能的含N和P和/或K的顆粒肥料產(chǎn)品的方法，其中(a)將精細(xì)分粒含N和/或P和/或K的肥料與水接觸制得濕混合物，和(b)把該濕混合物?；煞柿项w粒，和任選地，(c)進(jìn)一步處理上述肥料顆粒得到所述的粒狀肥料產(chǎn)品。階段(a)包括(i)將被精細(xì)分粒肥料原料至少分成二部分，第一部分構(gòu)成整個(gè)原料的約10％至約5％重量，(ii)第一部分與水接觸得到含5％至30％重量水的漿料，(iii)漿料與原料的剩余部分接觸得到水含量為約1％至5％重量的濕混合物。
文檔編號(hào)C05G5/00GK1097185SQ9410223
公開日1995年1月11日 申請(qǐng)日期1994年3月7日 優(yōu)先權(quán)日1993年7月8日
發(fā)明者E·海坦恩, J·康塔勞, H·凱斯基, P·沃林恩 申請(qǐng)人:凱米拉公司