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        物理混配法水溶肥生產技術改造總結

        2022-12-03 10:05:42
        肥料與健康 2022年3期
        關鍵詞:結塊包裝袋水溶

        黃 平

        (金正大生態(tài)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(guī)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(yǎng)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(tài)、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(jù)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(shù)≥50.0%,水不溶物的質量分數(shù)≤5.0%,水的質量分數(shù)≤3.0%。本文對該項目在生產調試過程中出現(xiàn)的問題和技術改造過程進行了總結。

        1 生產中出現(xiàn)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(fā)現(xiàn)了結塊現(xiàn)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(xiàn)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(tǒng)進行分析。

        主要原料規(guī)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(shù)均不超過1%,符合標準要求,但使用前應嚴格監(jiān)測,確保含水量不超標。

        表1 原料規(guī)格和相對臨界濕度

        該項目現(xiàn)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(shù)據(jù)可知,現(xiàn)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(xiàn)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(tǒng)性的措施,即控制原料含水量和環(huán)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(shù)為0.2%~3.0%,也可根據(jù)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(xiàn)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(yǎng)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(xiàn)包裝袋脹氣鼓袋的現(xiàn)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(fā)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(xiàn)脹氣現(xiàn)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(fā)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(xiàn)流動不暢、物料起拱的現(xiàn)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(xiàn)象很少再出現(xiàn)。

        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(xiàn)脹氣現(xiàn)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(fā)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?zhèn)缺?,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(xiàn)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。

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