張雪峰，曾志偉

（云南云天化股份有限公司，云南 昆明 650228）

0 前言

我國磷復(fù)肥工業(yè)經(jīng)歷了60 多年的發(fā)展歷程，特別是近20 年的高速發(fā)展，已經(jīng)進(jìn)入產(chǎn)能過剩的時(shí)代。磷酸二銨（DAP）是被農(nóng)資市場廣泛認(rèn)可的高濃度肥料，既可直接作為基肥或追肥，適用于喜氮需磷作物，亦可作為原料與氮、鉀及其他作物所需的元素?fù)交鞛閾交旆剩˙B肥）。

有研究顯示，基礎(chǔ)肥料的粒徑差異將影響摻混肥產(chǎn)品施用的精準(zhǔn)度，造成養(yǎng)分的不均勻性［1-2］，原料基礎(chǔ)肥料的SGN 值（Size Guide Number，主導(dǎo)粒徑）是影響摻混肥養(yǎng)分分離狀況的主要物理特性［2-3］。

1 磷酸二銨SGN值的概念與意義

1.1 磷酸二銨SGN值簡述

SGN 由加拿大學(xué)者開發(fā)［4］。國家標(biāo)準(zhǔn)GB 21633—2008 附錄B 中指出［3］，SGN 即平均主導(dǎo)粒徑，是指根據(jù)質(zhì)量分?jǐn)?shù)50%以上所在兩篩間物料的平均粒徑，反映的是主導(dǎo)粒徑的大小。磷酸二銨SGN 值為顆粒粒徑大?。╩m）的100 倍，如檢測計(jì)算后SGN值為315，即該磷酸二銨產(chǎn)品的平均粒徑為3.15 mm。SGN 值越小，則產(chǎn)品顆粒整體粒徑越小；反之，則產(chǎn)品顆粒整體粒徑越大。

1.2 磷酸二銨SGN值的意義

國標(biāo)GB 21633—2008［3］指出，原料基礎(chǔ)肥料的SGN 值一般在280 ～340 比較適合摻混。導(dǎo)致?lián)交旆食霈F(xiàn)分層及養(yǎng)分分離現(xiàn)象的因素有很多，如原料基礎(chǔ)肥料的密度、離子強(qiáng)度、粒徑和粒徑分布等，其中粒徑的影響最為顯著［5］。SGN 值和UI 值（均勻度指數(shù)）是反映肥料產(chǎn)品粒徑的常用指標(biāo)［6］，目前已廣泛應(yīng)用于磷復(fù)肥生產(chǎn)領(lǐng)域，作為產(chǎn)品內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)。磷復(fù)肥企業(yè)主動供應(yīng)適宜SGN值的磷酸二銨產(chǎn)品，是BB肥市場自然選擇的結(jié)果，不少BB肥企業(yè)采購合同中明確列出了SGN值要求。

同時(shí)，大顆粒磷酸二銨產(chǎn)品（SGN值高）相對小顆粒產(chǎn)品（SGN 值低）粉塵含量低，粒子強(qiáng)度高，不易破碎和結(jié)塊，利于較長距離的運(yùn)輸。而且，大顆粒肥料產(chǎn)品適于規(guī)?；N植的機(jī)械化施肥。

2 影響磷酸二銨SGN值的因素

2.1 設(shè)備因素

2.1.1 造粒機(jī)

磷酸二銨生產(chǎn)過程中，造粒機(jī)內(nèi)的噴漿造粒通過將霧化料漿涂布、黏結(jié)在抄揚(yáng)返料形成的料幕顆粒上使顆粒長大［7］。造粒機(jī)內(nèi)成粒過程同時(shí)存在徑向偏析與軸向偏析，顆粒群在造粒機(jī)（回轉(zhuǎn)圓筒）內(nèi)運(yùn)動一段距離后，軸向偏析才能達(dá)到最佳狀態(tài)。造粒機(jī)內(nèi)物料成粒進(jìn)程中，料幕密度是影響物料SGN 值的關(guān)鍵因素。一般而言，料幕密度越小，顆粒增大得越快、越不均勻，且管式反應(yīng)器（或中和槽）噴射的料漿易穿透料幕，直接黏附在造粒機(jī)筒壁形成結(jié)疤；反之，參與成粒的細(xì)小顆粒越多，料漿越難以均勻涂布，影響造粒工況。造粒機(jī)內(nèi)料幕密度與造粒機(jī)轉(zhuǎn)速、直徑、擋料圈高度有關(guān)。

2.1.2 篩網(wǎng)

工藝運(yùn)行平穩(wěn)、造粒工況良好的情況下，造粒機(jī)出口物料粒徑分布為：≤2 mm 占比10% ～30%，2 ～4 mm占比50%～70%，≥4 mm占比5%～15%。此時(shí)合理的篩網(wǎng)孔徑是獲得成品理想SGN值的必要因素。筆者取造粒機(jī)出口物料500 g，選用不同孔徑篩網(wǎng)組合進(jìn)行模擬振動實(shí)驗(yàn)，振動器型號為XSB-88，振擊次數(shù)為147次/min，振動時(shí)間為120 s，之后取兩篩網(wǎng)間成品檢測計(jì)算其SGN值，結(jié)果見表1。

表1 磷酸二銨產(chǎn)品篩分模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果

由表1可知，對于相同的原料，采用不同的篩網(wǎng)組合，其SGN值差異明顯；模擬實(shí)驗(yàn)2篩分后的產(chǎn)品SGN 值達(dá)328，但其篩除的產(chǎn)品中合格粒子（2 ～4 mm）比例高達(dá)62%，造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失；模擬實(shí)驗(yàn)3 篩分后的產(chǎn)品SGN 值為312，其篩除的產(chǎn)品中合格粒子（2 ～4 mm）比例為42%，可作為系統(tǒng)返料。

2.1.3 破碎機(jī)

磷酸二銨生產(chǎn)流程中，篩分后不合格的大顆粒物料經(jīng)破碎機(jī)破碎后進(jìn)入返料系統(tǒng)，如破碎機(jī)選型不佳或破碎性能不佳，返料中大顆粒物料占比過高，易導(dǎo)致造粒工況惡化。

2.2 工藝因素

2.2.1 料漿水含量、噴射角度

料漿中一定比例的液相利于成粒和顆粒長大，也有利于生產(chǎn)裝置的水平衡。料漿水含量過低，自成粒作用增強(qiáng)，產(chǎn)品細(xì)粉增多［7］，而且導(dǎo)致料漿輸送困難，噴口堵塞，噴漿不均進(jìn)而粘結(jié)成塊或大顆粒［7］。部分企業(yè)也用料漿相對密度來反映料漿水含量。

料漿噴射角度過小，料漿易噴射至造粒機(jī)內(nèi)壁而形成結(jié)疤，使造粒工況惡化；反之霧化效果差。

2.2.2 返料比

涂布造粒為料漿均勻涂布在返料顆粒上，在工況良好的情況下，以涂布造粒為主。實(shí)際生產(chǎn)中一般以造粒機(jī)出口物料干濕程度及粒徑分布狀況調(diào)節(jié)系統(tǒng)返料比。返料比過高，易造成粒子偏細(xì)；反之，料漿易噴射至造粒機(jī)內(nèi)壁形成結(jié)疤。

2.2.3 二次通氨量

磷酸二銨生產(chǎn)過程中，料漿n（N）/n（P）（也稱中和度）為1.4 ～1.6，造粒機(jī)內(nèi)二次通氨后可提高至1.7 ～2.0。二次通氨除具有提氮蒸水作用外，還影響物料粒徑，使得物料顆粒失水過多，外表黏結(jié)性下降，粒徑無法順利長大。實(shí)際生產(chǎn)中可通過調(diào)整二次通氨量來調(diào)控造粒機(jī)物料干濕程度及粒徑分布狀況。

3 提高磷酸二銨SGN值的技術(shù)措施及應(yīng)用

根據(jù)磷酸二銨SGN值的影響因素分析結(jié)果，制定提高磷酸二銨SGN 值的措施。選擇公司1 套300 kt/a 多功能復(fù)混肥裝置實(shí)施生產(chǎn)，可根據(jù)市場需求，生產(chǎn)磷酸二銨，磷酸一銨，高、中、低濃度復(fù)合肥，硫磷酸銨等系列肥料，其生產(chǎn)工藝流程為普通傳統(tǒng)法工藝流程，同時(shí)配有管式反應(yīng)器與中和槽（料漿制備）。根據(jù)客戶需求，磷酸二銨產(chǎn)品SGN目標(biāo)值為280 ～340。之前產(chǎn)品SGN 值為260 ～305，為進(jìn)一步提高產(chǎn)品質(zhì)量，在不改變工藝流程及主體設(shè)備的情況下，采取了如下技術(shù)措施。

3.1 設(shè)備改進(jìn)

3.1.1 選用新規(guī)格的篩網(wǎng)

根據(jù)篩網(wǎng)模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果，利用檢修機(jī)會，更換裝置振動篩篩網(wǎng)，新篩網(wǎng)規(guī)格為粗篩3.8 mm×3.8 mm、細(xì)篩2.8 mm×2.8 mm（裝置原篩網(wǎng)規(guī)格為粗篩3.5 mm×3.5 mm、細(xì)篩2.5 mm×2.5 mm）。篩網(wǎng)更換后，成品包裝系統(tǒng)輸出更多符合SGN值（280 ～340）要求的磷酸二銨成品。

3.1.2 造粒機(jī)內(nèi)壁安裝膠板

為減輕結(jié)疤等現(xiàn)象，在造粒機(jī)內(nèi)壁安裝膠板，膠板表面光滑，料漿不易在在膠板上形成結(jié)疤。即便形成結(jié)疤，在造粒機(jī)筒體通氣孔的配合下，結(jié)疤也易脫落。造粒機(jī)內(nèi)壁不結(jié)疤或很少結(jié)疤，有利于造粒工況的穩(wěn)定，以及工藝調(diào)整與優(yōu)化。

3.2 工藝調(diào)整與優(yōu)化

3.2.1 調(diào)整料漿噴射角度

將料漿噴射角度適當(dāng)下傾（由45°調(diào)至43°），此時(shí)料漿與料幕的距離縮短，霧化料漿落入料層后還有相當(dāng)部分具有黏結(jié)性，使黏結(jié)成粒量增加，物料顆粒長大［7］，有利于提高產(chǎn)品SGN值。

3.2.2 調(diào)整造粒洗滌液相對密度

生產(chǎn)實(shí)踐中，料漿由造粒洗滌液與氨反應(yīng)制得，料漿水含量的高低很大程度上與造粒洗滌液相對密度有關(guān)。之前為提高裝置產(chǎn)能，造粒洗滌液相對密度控制為1.55 ～1.60。為增加料漿液相量，利于顆粒長大，將指標(biāo)控制范圍下調(diào)為1.53 ～1.57。

3.2.3 調(diào)整二次通氨量

適度減少二次通氨量，保持造粒物料微潮，利于顆粒長大，提高產(chǎn)品SGN值。

4 結(jié)語

在不改變現(xiàn)有工藝流程及主體設(shè)備的情況下，通過采取上述技術(shù)措施，該裝置連續(xù)生產(chǎn)15 d，共45個批次，磷酸二銨產(chǎn)品SGN均值為312，最小值為290，最大值為325；同時(shí)UI 均值為61。實(shí)現(xiàn)了既定目標(biāo)，既達(dá)到合同標(biāo)準(zhǔn)，提高了磷酸二銨產(chǎn)品的市場競爭力，也為公司磷酸二銨產(chǎn)品SGN值的提高探索了一整套行之有效的技術(shù)方法。