水汽团粒法复混肥板结分析及对策

关于水汽造粒装置防结问题分析

近年来国内复混肥市场疲软，一家复合肥厂能不能有利润，单从产销上来说，就是如何生产颗粒外观好、成本最低和出厂价格最好的成品。为了更好地为客户创造价值，公司技术支持人员涂晖、田楠于2014年12月14-17日，与该公司相关领导就转鼓装置产品结块问题进行了技术交流和防结分析。现将可能影响产品结块的因素和改进建议，报告如下：

一、装置工艺基本情况：

该公司现有两条10万吨/年传统水汽团粒法生产线，采用一烘一冷，装置始建于2008年。由于东北肥料市场产品储存时间长等特殊情况，投产后产品结块问题一直未能得到彻底解决。水汽团粒法为典型的团粒造粒工艺，该工艺主要依赖于水和蒸汽提供造粒液相，靠固体粘结剂提供成粒条件，大多应用于中、低浓度的复混肥生产，所生产的产品一般水分高、强度低、外观差、结块严重，故已逐步被氨酸法生产工艺所取代。

二、产品结块的因素分析：

1、水分：水分是肥料结块的最大因素，目前该公司装置为一烘一冷，对于高浓度复混肥生产，水分控制相对难度较大，特别是尿素配比在15%以上的复混肥生产，过高的烘干温度会使尿素发生融溶，但烘干温度低，又会导致产品水分超标，使产品结块。

2、温差：东北肥料生产线刚生产出来的产品温度在35度左右，在寒冷的气候条件下，产品内部水分在降温的过程中，由于肥料表面和肥料内部之间温度差过大，导致水分向外迁移的推动力很大，迁移出来的水分，会很快冷凝到包装袋内部和颗粒的表面，从而导致产品中表层尿素潮解，使得颗粒间形成晶桥，引起产品结块。

3、颗粒：从烘干机出口看，许多尿素颗粒没有参与造粒，或者参与造粒不完全，仅仅被油、粉包裹后误认为是溶化成粒了。成品颗粒里有尿素裸露在颗粒外，尿素极易吸潮，与其他肥料颗粒接触，导致形成晶桥的机会增大。

三、现场肥料情况分析

烘干机出口的17-17-17的微观图（正常颗粒）

烘干机出口的18-18-18的微观图（非正常颗粒）

可以看出18-18-18相比17-17-17在成粒圆润度和粒子表面成分的均匀度上差距较大。

受水分、温差、尿素颗粒等综合因素影响，目前18-18-18产品结块较其他配方的肥料要严重许多。

2014年11月9日结块严重的18-18-18 的微观图示：

2014年11月15日结块轻的18-18-18的微观图示：

可以看出两种肥料均已形成了晶桥，只是11月9日生产肥料的晶桥严重，而11月15日生产肥料的晶桥相对较轻。晶桥形成的轻重程度直接决定了肥料结块的程度。

防结剂的作用机理是：油状防结剂在肥料表面形成疏水油膜，防

止颗粒表面间粘连，并阻碍复盐溶解和再结晶，降低颗粒之间的盐桥的强度，将棒状或针状的晶桥变成绒毛状的晶桥；粉状防结剂作为疏水性的无机粉体，将颗粒之间进行机械隔离。

如果颗粒析出的晶桥量在一定范围内，防结剂可以很大程度降低形成晶桥的强度；但如果析出的晶桥量过大，则防结剂也无法完全使所有晶桥均变成绒毛态。这是由于肥料比表面积的限制，在单颗肥料上包裹的防结剂的量有限，油状防结剂是由表面活性剂+油脂复配而成，当油脂和表面活性剂在肥料表面能够刚好均匀铺展开时，会在肥料表面形成一层致密的保护膜，以隔绝水分，即可起到最佳的防结效果。超过这个使防结剂均匀铺展在肥料表面的最佳用量后，多余的油只会增加保护膜的厚度，不会再增强其致密性，因此不能再增加其防结效果。在达到单位肥料所能包裹的防结剂的量后，即使再增加防结剂的量，也不能有效提升防结效果。

现场17-17-17肥料未出现结块现象，肥料颗粒微观图示：

证明肥料析出的晶桥量很少，析出的晶桥已变成极细的绒毛态附着在肥料的表面。

三、改进建议：

1、配方微调：配方中碳铵使用量调整为磷铵用量的10%，尽量不超标准使用碳铵，否则会增加烘干负荷，造成水分难以达标。尽量使用高含量磷酸一铵，腾出空间添加适量的粘土，既有利于造粒，又可

以降低肥料结块的程度，有利于肥料防结。

2、部分尿素破碎：配方中颗粒尿素使用量超过15%时，需将超过部分进行破碎，不但可以有效解决成品中夹带尿素颗粒现象发生，有利于造粒烘干，还可以有效降低成品中裸露的小颗粒尿素，从而降低肥料吸潮、析出晶桥、导致板结的问题。

3、烘干温度：配方中尿素用量在10%以内时，采用高温烘干路线，直接使产品水分达标。配方中尿素用量超过15%时，除将超过部分进行破碎外，造粒烘干时，只要不发生尿素融熔，烘干机尾温能高则高，让尿素参与造粒，完全包裹在颗粒内部，尽量不裸露在肥料外面。

4、堆垛高度：在成品装袋后，肥料没有完全冷却的情况下，尽量降低码放高度，避免成品冷却过程中形成的冷凝水，将小颗粒尿素潮解后，在受压情况下增加晶桥形成的几率，从而增加结块几率。

湖北富邦科技股份有限公司

2015年1月17日