結合實際探討脫氟磷酸三鈣生產造粒

劉成 池俊（甕福（集團）有限責任公司 貴州省 貴陽市 550002）

一、概述

造粒主要目的就是經過機械設備來制備符合生產要求的顆粒，或是直接破碎制備、或是采用攪拌法、噴霧法制備。

工業化生產中，常見的以下幾種造粒方式：

1.壓縮造粒法：是將混合好的原料粉體放在對輥間或一形態的密閉壓膜中，通過外部施加壓力使分標題團聚成型。

2.擠壓造粒法：是用螺旋、活塞、輥輪、回轉葉片對加濕的粉體加壓，并從設計的網孔中擠出。優點：顆粒截面規則、均一，生產量大。缺點：模具磨損嚴重，顆粒長度和端面形狀不能精確控制。

3.破碎滾動造粒：

4.干燥噴霧造粒法:

5.流化噴霧造粒法：

目前我國的粉體造粒技術正取得長足的發展，但是在我國飼料級磷酸三鈣產業中，這一技術的發展還不是很成熟。我國現在生產飼料級磷酸三鈣產品工業中，多采用高溫燒結法，這一方法對于粉體造粒的要求較高。本文以脫氟磷酸三鈣生產中常用的盤式造粒機的成球率為研究方向，對怎樣讓圓盤造粒機顆粒滿足生產所需；怎樣通過提高造粒的成球率減少單位能耗、節約資源最易淺顯探討。

制備滿足于采用高溫燒結法生產脫氟磷酸三鈣的顆粒，要著重考慮怎樣將造粒粒度控制在3～～8mm范圍內，怎么樣讓在這一范圍內的顆粒最多？本文將粒度在3～～8mm范圍內的粒子成為核心粒子，其在粒子中的整體含量成為核心粒子量。主要將對于影響此部分的粒子百分含量的技術操作及其相關的影響因素作整體分析。

二、影響成球率的因素

生產過程中影響造粒機制備合格顆粒的因素多，根據數據統計分析，主要有以下因素：

1.合格精粉原料配伍

配料比（即：磷礦粉與純堿的比值）對于造粒沒有影響，生產數據統計也找不出相應的規律，由此可以得出配料比對于造粒的好壞沒有影響。

2.圓盤造粒機轉速

造粒機電機頻率的改變，對于造粒核心粒子的改變沒有影響，所以電機頻率的改變不是影響核心粒子分布狀態的一個主要因素。

3.磷礦粉與純堿的質量配比對于核心粒子的影響

磷礦粉與純堿的質量配比關系不是影響造粒機制備核心粒子的因素，所以物料磷礦粉與純堿配比的變化不會影響造粒機制備合格粒子。

4.物料在圓盤造粒機中停留時間

造粒的好壞與物料下料的高度無關，與物料在造粒機內的停滯時間有關，統計數據顯示：在22秒～～39.6秒范圍內，物料的成球率達到目標要求的最多。

5.磷酸濃度

磷酸在55.56%～56.45%之間時，造粒生成核心粒子的個數明顯高于在范圍之外的磷酸濃度，且相對含水量在22.0%～～22.7%之間時，粒度相對較好，更容易達到目標設定值。

6.磷酸管道壓力對于核心粒子的影響

造粒管道壓力在0.18Mpa～～0.4Mpa之間時，造粒的粒度相對于高于0.45Mpa時明顯好很多；磷酸管道的噴霧半徑的改變對于造粒的好壞影響不大，不是其主要因數；磷酸噴頭高度（即：磷酸噴頭到物料平面的高度）對于造粒的好壞不存在較大影響，在同一位置高度粒度的變化區間較大，所以不是影響造粒好壞的主要因素。

磷酸流量的穩定與否對于核心粒子的影響：造粒粒度的好壞與磷酸流量的大小、快慢沒有直接關系；造粒粒度的好壞與磷酸的總體使用量無關，統計中找不到明顯關系。所以磷酸流量大小及磷酸總使用量不是影響造粒粒度好壞的主要因素。

7.原料精粉下料位置與磷酸噴淋位置

物料下料位置和磷酸噴頭的間距對于粒度沒有特殊的影響。在實際生產中，物料下料位置的改變對于粒度的變化存在影響。物料在圓盤造粒機右側1.2M位置時，物料的成球效果不是很理想，但是當改到左側相應位置時，粒度發生了極好的變化，物料下料口及磷酸噴頭間距位置對于粒度的改變影響無規律可循。所以下料口與噴頭的間距不是影響粒度好壞的主要因素，但是下料口和噴頭位置同處在物料拋物區時，粒度的好壞較難控制。

8.造粒補水方式不同

粒度的好壞與水的添加量、添加方式之間有極大的關聯，采取經混合器加水、獨立加水所生產的顆粒粒度達到目標要求的很少，但是在經混合補水進入磷酸或者不補水的方式生產出來的顆粒達到目標要求的很多，所以可以得出采取補水入磷酸或者不補水的方式，很容易掌控造粒粒度的好壞；補水的多少對于造粒好壞也存在著重要影響，當補水水占投入精粉的比重在0.33%以上時，造粒效果明顯不好，但是在0.33%以下時，造粒效果容易控制。

9.精粉溫度

物料在純冷熱狀態下（即物料在生產中存儲于罐體中不存在集料垮塌，造成物料溫度不恒定，而全是冷料或全是熱料的狀態），物料造粒生產形成的目標顆粒較多，易于滿足生產要求，但是一旦兩種物料冷熱混合不均的狀態下，極難滿足生產要求。所以物料的冷熱混合不均也是影響造粒好壞的一個重要因素。

三、影響粒子范圍的粉體工程學淺析

在粉體工程中，將細小顆粒狀物料的集合體稱之為粉體。粉體物料是由無數顆粒構成的，顆粒是粉體物料的最小單位。工程上常把在常態下以較細的粉體狀態存在的物料成為粉體物料，簡稱粉體。粉體的大小、分布、結構形態和表面形態等因素，是粉體其他性能的基礎。

如果構成粉體的所有顆粒，共大小和形狀都是一樣的，則稱這種粉體為單分散粉體。大多數粉體都是由參差不齊的各種不同大小的顆粒所組成，這樣的粉體稱為多分散粉體。粉體顆粒的大小和粉體顆粒群中所占的比例分別稱為物體物料的粒度和粒度分布。

對于飼料級磷酸三鈣生產，其生產過程中的造粒工序，就是對粉體工程學的應用。如何提高其生產，使得工業生產的穩定運行，就要對造粒成球的整個過程有一個整體的了解和整體的分析。要更好的提高造粒生產，我們就必須站在粉體工程學的角度，對其粉體層的形成及其參數有一個具體的了解。粉體層是由大量顆粒堆積而成，粉體層內部顆粒會形成某種空間排列。以下僅以甕福小野田化工有限公司所用原料作為藍本，對飼料級磷酸三鈣造粒生產中粉體的為粉體層的力學、電學、熱傳遞及流體透過等有關的各種粉體關系作一淺析。

1.原料生產中造粒機的容積密度

β1=填充粉體的質量 /粉體填充體積=5*0.25*1000/（3.14*1.6*1.6*0.75）=207.4（kg/m3)

β2=填充粉體的質量 /粉體填充體積=9*0.25*1000/（3.14*1.6*1.6*0.75）=373.2（kg/m3)

限于數據原因，計算以甕福小野田化工有限公司造粒機（直徑為3.2m,盤邊高度為0.75m）、生產投入量區間為藍本進行計算推導。故其原料造粒機的容積密度在207.4kg/m3≤β≤373.2kg/m3。

2.原料生產中造粒機的空隙率ε。

空隙率ε=（粉體填充體積-填充的顆粒體積）/粉體填充體積

生產投入量為5噸是的空隙率ε1=Vb/V=（3.14*1.6*1.6*0.75-3.14*1.6*1.6*0.18）/3.14*1.6*1.6*0.75=76%，物料的填充率ψ1=3.14*1.6*1.6*0.18/3.14*1.6*1.6*0.75=24%；

生產投入量為9噸是的空隙率ε2=Vb/V=（3.14*1.6*1.6*0.75-3.14*1.6*1.6*0.36）/3.14*1.6*1.6*0.75=52%，物料的填充率ψ2=3.14*1.6*1.6*0.36/3.14*1.6*1.6*0.75=48%。

3.原料生產中造粒粉料的含水量

潮濕物料由于顆粒表面的吸附水，顆粒間形成所謂滑液橋力，而導致顆粒間附著力的增大，形成團粒。由于團粒尺寸較一次粒子大，同時團粒內部保持松散結構，導致整個物料的堆積率下降。故而想生產出合格的粒子，必須嚴格控制好物料的含水量。

通過實際及理論分析，將采用燒結法生產飼料磷酸三鈣的造粒部分做到最好，在生產過程中應該滿足以下幾方面的要求：1、物料在造粒機內的停滯時間控制在22秒～～39.6秒范圍內；2、造粒管道壓力在0.18Mpa～～0.4Mpa之間；3、如果生產中物料較干，需要補水，補水量不得超過精粉的比重在0.33%；4、控制物料的投入保障物料的空隙率和容積密度在生產范圍內，不然將嚴重影響粒度。

[1]《我國粉體造粒技術的現狀與展望》作者：李建平；李承政；王天勇；田希安；于愛蘭.

[2]《固體制劑造粒技術的研究進展》作者：侯婷；南亞森.

[3]《固體顆粒的分散》作者：任俊；盧壽慈.