轮辊式挤压造粒机生产有机无机复混肥的技术研究

轮辊式挤压造粒机生产有机无机复混肥的技术研究

目前，生产有机有机混肥的技术通常有两种。其中之一是旋转或回收粮食的工艺。其次，还有挤珠法。转盘或转鼓造粒工艺,对有机物料的细度要求较高,否则造粒比较困难,并且有机物料的添加量极为有限。挤压造粒技术成熟可靠,原料适应性强,比较适合于有机无机复混肥料的造粒,尤其是适于有机物料比例较高的有机无机复混肥料的造粒。采用挤压工艺时,由于受到较大的挤压力,有机物料的添加量可高达物料总量的50%～60%。2000年底我公司兴建1条年产2万t的有机无机复混肥生产线,采用轮碾式挤压造粒机,运行几年来,取得良好的经济效益和社会效益,积累了一些经验,现从生产工艺和管理方面介绍如下。1有机有机混肥的生产工艺1.1吸湿性相关地有机无机复混肥原料广泛,在养分含量及其比例相同的条件下,原料的种类及其配比可有不同的组合,肥料产品的理化性状(如pH值、硬度、吸湿性等)亦相应地有较大的差异。因此,原料的选择,不仅要考虑养分因素,还要考虑对肥料产品的理化性质的影响。提供氮、磷、钾基础肥料一般为氯化铵、尿素、磷铵、过磷酸钙、钙镁磷肥、氯化钾、硫酸钾等。提供有机原料最大项是畜禽粪尿与作物秸秆,还有饼粕、草木灰、污泥、生活垃圾等等。广西本地的有机原料资源丰富,有桐麸、泥炭土、花生麸、糖厂滤泥、鸡粪等,我公司有机质原料基本是采用这几种原料。1.2尿素用量过磷酸钙比例我公司的产品规格主要有8-3-4-20(有机质)、10-5-5-20(有机质)和15-5-5-20(有机质),为了生产出性价比较好的产品,我们在无机原料和有机原料品种选择和配比方面做了很多的探索。在挤压造粒中,无机肥料除了尿素是颗粒状的,其他基本是粉状,具有较好的可挤压性,无机原料的选择和配比,对造粒效果和产量影响不大;但因尿素与过磷酸钙会发生反应,限制了两者的用量比例,一般尿素用量占总物料量不能高于15%,过磷酸钙比例不能高于25%,否则肥料黏湿、结团,无法造粒。而有机原料的品种选择和配比对肥料的延压性、肥料颗粒的硬度等造粒效果和产量影响最大。现以10-5-5-20为例阐述原料的组成、品种的选择和配比,对产量、返料量和产品的外观、硬度、粒度的影响(见表1到表4)。由表3和表4可看出:1)无机原料品种的选择和配比主要考虑尿素和过磷酸钙的搭配,过磷酸钙用量多了应适当减少尿素的用量,并用钙镁磷肥或硅钙肥调剂水分。2)单独用桐麸或花生麸作有机原料无法造粒。这是因为这两种原料粗纤维多,粗糙,密度小,黏性差,不能和无机原料很好地粘合在一起。3)单独用泥炭土造粒效果也不好。泥炭土密度低,漂浮在无机物料表面,不易混合均匀,不能和无机物料很好地嵌合在一起,影响产品的品质。4)配入适量的糖厂滤泥,造粒效果很好。这是因为滤泥含有一定的水分,密度和粒度适中,能很好地和其他物料嵌合在一起;但配比用量大时,因为滤泥水分高,造粒后物料容易成团结块。1.3原料选择与堆无机复混肥国家标准无pH值和卫生指标要求,但是由于有机无机复混肥的原料复杂多变,规定了pH值和卫生指标。对pH值的调控,能保证肥料养分形态和有效性;限制大肠杆菌和蛔虫卵死亡率、有毒有害金属元素指标,确保肥料安全施用。过磷酸钙作为磷源,一般游离酸w(P2O5)5%左右,如不进行预处理:一是酸度太低,pH值在2左右;二是在混合过程中与尿素发生以下反应,上述反应生成的磷酸·尿素和磷酸一钙·尿素加合物,都具有很大的溶解度,并释放出结晶水,变成游离水,产生过多的液相,使混合物料变湿,甚至成泥团无法造粒。一般使用钙镁磷肥、硅钙肥和滤泥作为中和剂处理过磷酸钙,这类原料的加入量可在较大范围内变动而不致使pH值过高,但也要严格控制使用量,避免有效磷退化。有机原料必须经过高温发酵或堆沤进行无害化和稳定化处理方能安全使用。鸡粪中的氮素以尿素态为主,不能被作物直接吸收利用,需经过堆腐高温发酵、除臭等无害化处理。桐麸、花生麸、泥炭土和糖厂滤泥要经过堆沤,通过微生物降解将有机质不稳定状态转为稳定的腐殖质为作物所吸收,不会对作物种子和作物苗期生长产生不利影响。根据所用原料特点,干鸡粪直接外购,已经过无害化处理;过磷酸钙是自产,含有的游离酸,对有机物料具有腐化作用。过磷酸钙用钙镁磷肥或硅钙肥预中和处理时会产生大量的热量,而干鸡粪在堆腐过程中也产生高温。故我们利用物料之间的相互作用和产生的热量,采用过磷酸钙和钙镁磷肥(或硅钙肥)与有机物料按比例一起堆沤,堆沤物料内部温度可达到65℃左右,堆沤1个月(2次翻堆),分析堆肥的pH值、有效P2O5、有机质、水分和卫生指标。经过多年的生产实践,效果非常好,干鸡粪松软,有机原料得到充分腐化达到无害化和稳定化的目的。1.4影响正常生产的因素挤压造粒是免干燥造粒工艺,通过控制混合物料水分和利用挤压后物料50℃的温度蒸发部分水分,使产品达到肥料水分要求。水分对物料的流动性、可挤压性和能否正常生产有较大的影响,在生产中混合物料w(H2O)应控制在8%～10%。水分少了,物料太干,物料之间不能很好粘合和嵌入,颗粒表面粗糙不结实,粉料多,产量低,主机负荷大,易造成自动停车和堵孔;水分偏高,则颗粒不结实,硬度不够,物料容易挤压成团,严重时会粘满整个造粒室无法正常生产。生产中基础肥料尿素、氯化铵、氯化钾、磷铵等水分含量较低,主要是控制过磷酸钙堆肥的w(H2O)在8%～12%,通过加水或增加翻堆频次来控制造粒物料水分。2旋转截截法我公司采用的是轮碾动辊式挤压造粒机(见图1)。挤压造粒机的工作原理是:立轴以一定的速度旋转,带动固定在立轴上的3个辗轮分别绕自身的心轴自转,混合物料利用分子之间的亲和力被挤压成圆柱状,再通过旋转的切刀,将其截成所需的短圆柱状。辗轮和平模是造粒系统的关键部件,在挤压过程中易磨损,故要求材质坚硬耐磨。2.1由倾斜齿轮材料和结构组成辗轮的材质采用20Cr锰钛钢,辗轮靠近中心轴的一端直径比另一端要稍微小些。辗轮出现故障主要是轴承损坏,辗轮无法转动,磨损严重。2.2平模材料和结构平模的材质耐磨,硬度比辗轮更高,采用40Cr锰钛钢,模板厚40mm,模孔是直柱状,两面可以使用。2.3原料的选择与平模的处理在造粒系统中,平模出现故障最多,一般是堵模或模孔未堵但出料很少,模板断裂,使用寿命短等问题对产量影响最大。平模堵塞原因:一是原料配方不合理或原料间有过多放热反应,造粒机温度太高;二是因断料、物料水分偏低,辗轮和平模干磨温升过高;三是生产中停机次数过多或停机时间超过1h,物料在模孔中结成硬块;四是物料中混有铁屑、碎石子、砖渣等杂物;五是平模太厚,出料不顺畅。为此,我们采取了以下措施排除故障。1)把好设备采购质量关。2)加强生产管理,建立科学合理的生产操作规程,严格按操作规程操作。挤压造粒的操作者必须具有很强的工作责任心,稍有疏忽,就会产生闷车或模孔堵塞现象,致使机器不能正常运转。3)采取措施,减少平模堵塞现象。一是对新模进行脱模处理,用废油加锯木屑或稻糠(油料)对新模多次挤压直到模孔光滑为止;二是每次开机和停机时间超过1h,必须用油料清模孔;三是尽量避免少料或无料空转,否则机器温升异常,造成模孔变形容易堵孔;四是对长时间不用的平模放在水中浸泡,对被堵的模孔应及时处理,先放入水中浸泡12h以上,然后用水泥钉或钻机通孔,处理后的平模若暂时不用应涂油防止生锈;五是减少模孔深度,从40mm减到30mm,并不影响平模使用寿命。从使用效果来看,产量提高了,对产品的强度影响很小,堵模孔的现象也减少了。4)在过磷酸钙堆肥上料皮带输送机上加装磁选设备,吸除有机原料中的铁丝、螺栓等杂物,避免其进入造粒机引起辗轮和平模损坏。