壓球機技術與化肥擠壓造粒 |
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復合肥料的常規造粒工藝是采用濕法，該法需先把濕的單一原料混合，然后再干燥，能耗較高。大部分的能量都用于干燥系統，只有一小部分用于超大顆粒的破碎和產品的運輸。對于濕法工藝，干燥過程非常關鍵，因為需將顆粒內部的水份干燥出來，否則水會在貯存過程中遷移到顆粒表面，產生結塊。同時，多孔狀的顆粒物料在造粒過程中因重結晶而結殼，這也有礙于造粒。因此，干燥過程十分緩慢，而且操作不便。
干粉狀物料的直接擠壓造粒則避免了干燥這一昂貴的過程。因而降低了能耗和生產成本，干法造粒過程一般是：先在壓球機中將物料擠壓成致密的大塊，然后經常規的破碎篩分后得到產品。篩分后的超大顆粒則循環回破碎機，不合格的小顆粒則回到擠壓機中。有時根據需要產品還經過進一步處理，如產品顆粒的圓整，用農藥包裹或用緩釋劑包裹，以改善緩釋性能。 化肥混合物的結塊性能隨著以下因素而不同，即：物料的物理化學性能、混合的方法、最終產品的貯存條件。因為破碎強度與單位體積的晶橋數量有關，它隨顆粒體積增大而增加。因此，粒狀肥料與粉狀肥料相比一般不易結塊，如果造粒過程是通過干法（即沒有液體粘合劑）時，更不易結塊。 擠壓成型造粒最先進的設備之一，輥軸的寬度達到1000 mm，直徑為1000 mm，有四個螺旋給料機，輥軸間的最大壓力約在6800 KN，根據設計軸承壽命和輥軸速度（6000-9000 KN），輥軸轉速約12轉/分。該設備能力約50-80 t/h的化肥原料，擠壓的波浪形大塊的厚度約為14~16 mm，當然，較小直徑和寬度輥軸的輥壓機，帶有一個螺旋或重力給料器，及可調節的輥軸轉速及板塊厚度，其能力比較小。還有更大的設備可處理100 t/h的鉀肥，這些機器的設計原則基本相同，都有專利設計的、高強的、預制的框架，上有控制浮動輥軸的水力加壓系統；自調整帶并自動潤滑的輥軸軸承；雙倍輸出功率的軸承減速箱；其上有浮動的齒輪、聯軸節和墊片，以允許輥軸從框架上水平卸出，設備上還有計時系統，這對于成型非常重要。輥軸的中心有內部齒輪和驅動軸頸，由高強度鑄鋼制造，壓塊設備（環或模塊）有不同的方式與軸心結合，如帶或不帶有銷的熱燒嵌或夾緊方式。壓模通過切削、軋制、磨削、電化學洗削。其它可選擇的機器性能包括輥軸和其它關鍵部分的水冷、輥軸室（如粉塵）及不同操作條件的電控系統。
擠壓后的物料必須破碎到一定的顆粒范圍，破碎設備的性能很重要，因為一般合格產品顆粒的比例往往是決定一套裝置是否成功運行的關鍵。擠壓物料的打片、磨碎和優化，是根據粘合后的固體物料經破碎后的要求而不同。擠壓后的大片，內部含有不同密度和強度的區域，其特性由原料決定。有一些產品，如鉀肥，其大片很快就有高強度和脆性，而其它大部分化肥，如含磷肥料和有機成分的NPK復合肥，它們產生的大片在貯存中通過化學反應發生硬化，因此，為得到較窄的顆粒分布范圍和較高的產量，必須選擇不同的打片方法和設備。 由于顆粒肥料在運輸、貯存、施用時不能產生過多的細粉，高強度和脆性大片在破碎時，要采用較強的沖擊力以破壞顆粒中較軟的部分，這時可采用沖擊磨。如果擠壓后的物料較軟或是塑性的，需采用其它磨機，如帶有溝絞的滾壓機、配合或交錯盤、不同形狀的螺紋。因為在打片和研磨階段，循環回路的細粉量必須最少，顆粒形狀也應盡量呈圓形或方形，所以造粒設備的選擇和優化對每套化肥擠壓/造粒裝置是非常重要的，為了提高產量，可采用二級或更高級的造粒系統。 在輔助設備中最重要的是篩分，因為其在很大程度上決定了產品的實際產量和質量。篩分設備必須有精確的分離效果，使篩上不留有產品顆粒，并且產品中沒有超大顆粒和不合格的細粉。為了達到些目的，一般使用多級篩，而且帶有振動框架的篩則己被振動的篩所取代。大部分擠壓能量都轉化為潛熱，因此使許多肥料產生塑性和粘性，這些物料會粘結在篩子和運輸設備上，而且使物料的流動性變差。在裝置設計時需考慮這些特性和條件，一般在理論上完全解決這些問題幾乎是不可能的，所以只有通過試驗裝置上的測試或通過經驗解決。這也表明對每套裝置的設計必須適應特定的肥料配方和當地條件。然而，化肥擠壓造粒裝置的最大特點是許多參數都可以調整，這就可適應很大的原料范圍。 雖然許多常規化肥裝置仍在采用濕法造粒流程生產類似球形的顆粒化肥，擠壓造粒流程具有許多優勢，其中重要的有： 低能耗 無需液體粘合劑 可采用很寬顆粒分布范圍的原料 進料組成靈活 能力適用范圍廣，大型或小型裝置均適用 因此，該技術己越來越引起人們的興趣，許多國家在建設新裝置時，均在考慮干法擠壓造粒工藝。 |
