物理混配法水溶肥生產技術改造總結

黃 平

(金正大生態工程集團股份有限公司 山東臨沂 276700)

隨著水肥一體化技術在全國的大規模應用[1]，水溶肥的市場需求量越來越大。物理混配法生產水溶肥具有工藝簡單、養分全面、濃度較高、配方靈活[2]等特點，是常用的生產工藝之一，其產品質量受原料配伍性、物理狀態、含濕量、空氣相對濕度、產品溫度等因素的影響[3]。

某水溶肥項目生產流程見圖1，根據產品配方的不同要求，原料采用尿素、硫酸鉀、磷酸二氫鉀、磷酸一銨、硝酸鉀、硫酸銨等，添加劑主要是防結塊劑、中微量元素，生產得到的水溶肥產品呈粉狀，大量元素的總質量分數≥50.0%，水不溶物的質量分數≤5.0%，水的質量分數≤3.0%。本文對該項目在生產調試過程中出現的問題和技術改造過程進行了總結。

1 生產中出現的問題及原因分析

1.1 產品結塊

水溶肥產品庫存1～2個月后，以及對外出口到達境外目的港后，都發現了結塊現象，嚴重影響了產品質量和客戶的信任。水溶肥從大氣中吸收水分后，表面進行重結晶形成晶橋，產品儲存或運輸過程中會堆放一定的高度，物料之間相互擠壓變得更加密實，晶橋連接作用進一步加強，時間長了就會出現產品結塊。因此，需要對原料化學相容性和含濕量、空氣相對濕度、防結塊劑添加系統進行分析。

主要原料規格和相對臨界濕度[4]見表1。從化學成分看，幾種原料是可以混配的，原料中水的質量分數均不超過1%，符合標準要求，但使用前應嚴格監測，確保含水量不超標。

表1 原料規格和相對臨界濕度

該項目現場空氣相對濕度見表2，年平均空氣相對濕度為65%，年平均溫度為20～32 ℃。

對比表1、表2數據可知，現場全年各月份最高空氣相對濕度均高于尿素的相對臨界濕度，其中6—9月最高空氣相對濕度甚至高于磷酸一銨、磷酸二氫鉀的相對臨界濕度。這使得原料容易受潮結團，流動性變差。

表2 現場空氣相對濕度 %

為了避免對產品顏色均勻性可能造成的影響，項目設計時未考慮向產品中添加防結塊劑，加大了產品結塊的風險。

通過以上分析可知，解決水溶肥結塊需要采取全過程、系統性的措施，即控制原料含水量和環境空氣相對濕度、縮短原料與濕空氣的接觸時間、混合過程中使用熱空氣降低物料含濕量、添加防結塊劑、包裝袋采取防吸潮措施等。

1.2 微量元素混合不均勻

水溶肥產品中微量元素質量分數為0.2%～3.0%，也可根據市場和客戶需求進行調整。生產中按要求添加微量元素后，水溶肥產品經常出現微量元素含量偏低、質量不達標的情況。

從物料平衡看，產品質量不合格的直接原因為微量元素在產品中分布不均勻。所有原料在混合前都已處理成粉狀，不存在因粒度不匹配產生離析[5]導致養分不均勻的問題。由于中微量元素添加總量小，很難在設定時間內與混合機內的大量元素混合均勻。

1.3 包裝袋脹氣

產品存放一段時間后，出現包裝袋脹氣鼓袋的現象，運輸過程中包裝袋容易破裂。包裝袋脹氣說明有新的氣體產生，且產生的氣體無法向外釋放。

從原料角度分析，各混配原料之間本身不會發生化學反應而產生氣體。在曼海姆法硫酸鉀生產過程中，需要添加碳酸鈉中和產品中過量的游離酸。碳酸鈉為固體，與硫酸鉀中游離酸接觸面積小，反應速率慢，當硫酸鉀與其他原料混合得到水溶肥產品后，碳酸鈉與游離酸的反應可能仍在進行，反應生成的二氧化碳在包裝袋中積累以后，就可能出現脹氣現象。在硝酸鉀生產中，某些生產廠家會使用碳酸鉀作防結塊劑，硝酸鉀進入呈微酸性的水溶肥以后，碳酸鉀可能會與酸性物質發生化學反應產生二氧化碳，導致包裝袋脹氣。

1.4 產品在料倉內流動不暢

水溶肥進入錐形料倉后，出現流動不暢、物料起拱的現象，影響包裝效率，延長了產品在料倉內的停留時間，增大了吸潮結塊的風險。項目投運初期，生產車間沒有安裝除濕設備，加上料倉內物料相互擠壓密實度大，容易造成物料起拱，影響其流動性。

2 解決方法和效果

2.1 產品結塊解決措施

(1)控制原料含水量：每批次原料含水量經檢測合格后使用，生產中定期檢測。

(2)控制廠房內空氣相對濕度：將廠房設置為全封閉車間；增設除濕機，將車間空氣相對濕度維持在低于物料相對臨界濕度以下；安裝通風設施，將車間內粉塵濃度控制在標準要求值以下。

(3)控制生產中物料吸潮：粉碎后的原料采用除濕后的壓縮空氣輸送，減少物料在輸送中吸濕；混合機中使用熱風作為物料混合媒介，降低產品含濕量；混合完成后，向混合機內通入除濕壓縮空氣對物料進行冷卻，防止自然冷卻吸潮。

(4)控制產品吸潮：采用聚乙烯(PE)袋或帶內膜聚丙烯(PP)包裝袋，PE袋和PP袋內膜采用熱熔封口；產品生產后盡快完成包裝，減少物料吸潮；保持庫房干燥，運輸途中做好防雨防潮保護。

(5)防結塊劑：向產品中添加防結塊劑，防止結塊。

通過這些組合措施，產品結塊的現象很少再出現。

2.2 微量元素混合不均勻解決措施

顆粒摻混肥生產中常將某一種主要原料與其他物料團球后再與尿素、顆粒鉀肥摻混[6]。該項目中，進入混合機的物料均為粉狀，通過改造，采用了二次混合的方法解決微量元素混合不均勻的問題。第一次為預混合，添加劑(微量元素、防結塊劑)先與磷酸二氫鉀或磷酸一銨進行混合，得到的混合物料再與尿素、硫酸鉀等進行第二次混合。通過二次混合，將微量元素均勻地分散到產品中。

2.3 包裝袋脹氣解決措施

對已經出現脹氣現象的包裝袋進行放氣，避免包裝袋裂口或爆袋。

對原料硫酸鉀采取兩方面的措施：①要求生產商在生產中按照硫酸鉀中游離酸含量定量添加碳酸鈉，不得過量；②硫酸鉀購入后，先在庫房存放1個月左右，再用于水溶肥生產。采用未添加碳酸鹽防結塊劑的硝酸鉀作為生產水溶肥的原料。

水溶肥生產中采用以高分子表面活性劑為主要成分的防結塊劑，不使用碳酸鹽或者堿性防結塊劑，防止與水溶肥中的少量酸性物料發生化學反應產生二氧化碳或水。

2.4 產品在料倉內流動不暢解決措施

在錐形成品料倉四面側壁，分別安裝3組助流氣碟。儀表壓縮空氣通入助流氣碟后，沿錐形壁噴出，可破壞產品在料倉內架橋起拱。

2.5 改造后的生產工藝流程

改造后的水溶肥生產流程見圖2。與改造前相比，主要是增加了1臺預混合機、1臺除濕機(非工藝設備，用于控制整個生產車間空氣的相對濕度)以及采用氣力輸送設備代替斗提皮帶輸送機輸送粉碎后的原料。

3 結語

(1)嚴格控制原料含水量、設置除濕機、使用壓縮空氣輸送原料、采用熱空氣作為物料混合媒介、向產品中添加防結塊劑、采用聚乙烯包裝袋、使用熱熔法對包裝袋封口等是解決水溶肥產品結塊的有效措施。

(2)二次混合是微量元素在水溶肥中混合均勻的有效措施。

(3)避免原料硫酸鉀中加入過量的碳酸鹽、采用不含碳酸鹽防結塊劑的硝酸鉀原料，是防止水溶肥產品包裝袋出現脹氣的重要措施。

(4)在錐形產品料倉側面安裝助流氣碟可破壞產品架橋起拱，防止堵料。