专利名称：制造复合肥料的方法
技术领域：
本发明涉及一种制备含N和P和/或K颗粒肥料产品的方法，其中(a)将精细分粒含N和/或P和/或K的肥料原料与水接触，制得一种湿混合物，和(b)把该湿混合物粒化成颗粒肥料，和任选地，(c)进一步处理上述肥料颗粒得到所述的颗粒肥料产品。
在含NPK(N＝氮、P＝磷、K＝钾)的硝酸盐中，有几种化学反应发生。这些化学反应应在制造过程中完成，以避免继续进行化学反应。这些继续进行的后反应引起许多不希望的现象，如降低抗碎强度，表面龟裂，增加结块倾向，盐表面的粉化导致处理时产生粉尘，以及低的磨损等。
在硝酸铵和氯化钾之间的反应导致生成硝酸钾和氯化铵。
原则上用非活性氯化钾可以抑止硝酸铵和氯化钾之间的反应，但是考虑到非反应性氯化钾不易得到，因此这一方法并不吸引人。也可用具有相当低水含量的浆料来遏止反应。但是，实际上如此严格的条件会导致这种方法成为非常敏感的方法。
完成硝酸铵和商业氯化钾之间的反应的另一常用的方法是使用过量的硝酸铵或过量的氯化钾以使得氯化钾或硝酸铵两者中一个能完全转化。例如还可通过在粒化器前的一个单独的混合器预混硝酸铵和氯化钾，以增加初始组分的反应时间而实现完全转换。这类方法不可用于氯化钾摩尔数过量的情况，因为混合物太粘不再能粒化。
使用精细粉碎的氯化钾或使用预热的氯化钾能实现完全转换。但是这些方法需要高的耗能，因而引起相应的高生产成本。
通常要求完全转换硫酸铵以防止继续后反应。形成双盐如2NH4NO3＊(NH4)2SO4，3NH4NO3＊-(NH4)2SO4导致颗粒结块和降解。通过粉碎硫酸铵可促进反应完全。另一种可能途径是操作时采用无水浆状物。在处理和贮存期间吸附的湿气加速反应的完全性。如此形成的双盐在水中有较大的溶解度，还有移动离子易从颗粒盐析。这导致高结块倾向。
在用硫酸铵和氯化钾的情况下，会按下列方程式生成硫酸钾。
所生成的硫酸钾几乎不含未反应的，并生成一系列固溶体(NH4，K)2SO4。在用细粉碎的硫酸铵和氯化钾情况下，该反应在贮存过程中完成。在二种组分均为较大的晶体时，反应在晶体表面进行但如果没有足够的水加速反应，则反应不会进一步进行。
铵双盐也形成一系列固溶体2(NH4，K)NO3＊(NH4，K)2SO4。这一系列固溶体较初始组分更容易溶解在水中。由于较高的可溶性，存在着可移动的离子以加速进一步反应。当此类化合物存在于复合肥料中时，他们引起与高结块性有关的严重的质量问题。
硫酸铵和硝酸铵或硝酸钾间的反应可用与上述相似的方法来处理。
在硝酸磷酸盐方法中磷酸盐石转换成磷的形式，这对植物是有用的。当硝酸与磷酸盐石反应时，发生此现象，此时磷以磷酸的形式释出。在后续的步骤中所产生的酸的混合物用铵中和至所希望的程度。在这些方法中生成的硝酸钙可通过使它结晶成四水硝酸钙除去，但其缺点为昂贵的结晶处理步骤和有大量副产物。钙也可在许多氨反应器内用酸(如磷酸)来沉淀，该方法的缺点是例如需要许多反应器及需要贮存酸的铵，这意味着高的投资和复杂操作。
在用蒸气粒化制造复合肥料的方法中，固体原材料被粉碎并混合在一起，接着是粒化阶段，其中加入蒸气或水。在这些方法中，粒化对粒化条件例如湿气含量，温度等是敏感的，并且最终产品的物理性能较差。制造含硝酸盐产品时，硝酸铵与氯化钾连续反应较长时间，结果在颗粒间产生很强的结晶桥，说明它们有强的结块倾向。
在粒化器内粒化时，在TVA铵粒化器内，氨或氨化溶液与硫酸或磷酸反应制出一种浆料。这方法的缺点是需要供应液体原材料如酸和氨。
机械混合肥料或整体共混肥料允许相对它们初始成分含量而言以各种比例进行生产。但是，只要整体共混肥料制备中所用肥料原料被很好粒化并且颗粒尺寸分布不仅接近而且十分相似，整体共混仅仅是一种实用的主张。用常规粒化设备如转鼓或转盘或圆筒掺和器以实用方法很难制得具有很窄尺寸范围的尿素，硫酸铵，氯化钾，磷酸铵，磷酸双铵的颗粒。这些因素影响到共混肥料的物理性质，特别在共混组分是粒状尿素、粒状磷酸铵、致密氯化钾和粗粒结晶硫酸铵时，不同的颗粒尺寸分布也引起区内非均匀分布模式。
在压实方法中，不同原材料通过压实机进料，原材料颗粒被压力压实。由于高磨损，产品性质并不优良，这种高磨损导致在产品处理中形成粉尘。
现在已经发现具有简化工艺方案和好的物理性能的复合肥料可通过改进的制造方法来得到。本发明涉及制备含N和P和/或K的颗粒肥料产品的方法，其中(a)将精细分粒含N和/或P和/或K的肥料原料与水接触制得一种湿混合物，和(b)把该湿混合物粒化成肥料颗粒，和任选地(c)进一步处理上述肥料颗粒得到所述的颗粒状肥料产品，其实质性特征在于接触步骤
(a)包括下列副步骤(i)将被精细分粒的肥料原料分成至少二部分，第一部分构成整个被精细分粒的肥料原料的约10%至约50%重量，(ⅱ)所述精细分粒的肥料原料的第一部分与水和/或蒸汽接触，得到含水量为5%至30%重量的浆料;及(ⅲ)所述浆料与被精细分粒的肥料原料的剩余部分接触得到水含量为约1%至5%重量的湿混合物。
因此，可以明白先有技术方法的上述缺点可用一种新的，制备含N和P和/或P和/或K的粒状肥料的方法来避免，其中，至少将被精细分粒的肥料原料分成二部分，其中第一部分构成整个被精细分粒的肥料原料的约10%至约50%重量，所述的第一部分被精细分粒的肥料原料与水接触得到含5%至30%重量水的水浆料，所说的水浆料与被精细分粒的肥料原料的剩余部分接触得到一种水含量约为1%至5%重量的湿混合物。
所述的湿混合物然后粒化成肥料颗粒，任选地，进一步处理肥料颗粒得到所说的颗粒肥料产品。
本发明中可使用固态商售肥料原料。肥料原料被精细分粒和优选地，被粉碎。含硝酸盐的NK和/或NP和/或NPK肥料作为本发明所述的精细分粒肥料原料的第一部分是有利的。所述的第一部分即与水接触得到水浆料的部分也可以是含氨的非硝酸盐型NP和/或NPK肥料。根据本发明的一个优选具体实施方案，NK或NP或NPK肥料包括硫酸铵，氯化钾，磷酸单铵和磷酸双铵。
在含氮磷钾的尿素的情况下，精细分粒肥料原料的剩余部分包括尿素也是优选的。
在根据本发明的方法中，被精细分粒肥料原料被分为至少二部分，第一部分构成整个被精细分粒肥料原料的约10%至50%重量。然后所述的第一部分被精细粒肥料原料与水接触得到含5%至30%重量水的水浆状物。在此步骤，被精细分粒的肥料原料与水在50至150℃良好地接触，优选的是在另外的装备有加热器和搅拌器的溶解容器中进行。根据本发明的一个具体实施方案，所述的被精细分粒肥料原料的第一部分在二个副步骤中与水接触，这二个副步骤优选地在另外的容器内进行。在此阶段，由于所制浆料的低反应势能，前面所述的化学反应减少。在浆料中硝酸铵的大部分已经反应，在贮存和处理肥料期间不再进一步反应。
浆料形成后，它与被精细分粒肥料原料的剩余部分接触得到潮湿混合物，此混合物水含量为约1%至5%重量。接着是潮湿混合物的造粒步骤。把浆料导入如转鼓、圆筒掺和器或类似的造粒器中。在同一造粒器中进行水浆料与被精细分粒的肥料原料的剩余部分的接触和所说的造粒阶段是有利的。根据本发明的一个具体实施方案，造粒步骤在温度为50到100℃的造粒器内进行，使被精细分粒的肥料原料凝结成颗粒。本发明中可用典型d50值范围从50到800μm的轻微压碎的原材料来进行造粒。
造粒步骤后进行进一步处理，以得到本发明颗粒肥料产品。进一步处理可包括干燥步骤以减少肥料颗粒湿气，优选将湿气减至约0.2%至0.5%重量。另外也可包括冷却步骤以把肥料颗粒的温度降到约30至55℃。优选地，进一步处理还可包括分级步骤，例如对颗粒肥料过筛。分级步骤分离出适合商用的尺寸范围从1到10mm，优选尺寸范围为2至5mm的产品。在这种情况下特别优选地是把尺寸不够的肥料颗粒再返回到所述的水浆和被精细分粒的肥料原料的剩余部分之间接触的步骤。分级步骤也可包括把已压碎成小颗粒尺寸的过大尺寸的肥料颗粒返回到所述的接触步骤。
在下面所举实施例中对本发明进行进一步说明。这些实施例只是用于说明而不是对本发明的限制。
实施例1含硝酸盐的NPK肥料将225kg/t的NP30-10和100kg/t磷酸二铵连续地用皮带供给器输送到装有混合器的反应器内。反应容器的温度保持在120℃，湿含量调节至约10%。
稍不粘性的液体混合物通过温度约为60-75℃的圆筒形掺和器造粒器。其它原材料，如被压碎(至约750μm)的硫酸铵236kg/t，氯化钾255kg/t，压碎的磷酸单铵163kg/t和填料14kg/t同样连续的供至造粒器中。
出口温度为约60℃的所生成的颗粒干燥至湿气含量约0.4%，筛分成小于2mm的部分，2-5mm的产品部分及大于5mm的部分，后一部分再被压碎。小于2mm部分和被压碎部分返回到造粒器作为固体再循环物料。
即使在数周贮存后贮存的产品颗粒(N-P2O5-K2O 15-15-15)未显示出结块的倾向。所得产品的抗碎强度为约35N。
以NK作为原料用以下步骤制造上述产品。用皮带输送器连续供给253kg/t的NK(N-K2O24-13)和磷酸单铵290kg/t至装有混合器的混合容器内。用加入蒸气使反应容器的温度保持在74℃和湿气含量约9%。
稍微粘稠的浆料通到温度约68℃的转鼓形造粒器内。被压碎的硫酸铵290kg/t和氯化钾197kg/t同样连续地供给至这个造粒器。
所生成的颗粒干燥至湿气含量至约0.4%和筛分出小于2mm的部分，2-5mm的产品部分，及大于5mm的部分，后一部分再被压碎，小于2mm的部分和压碎的部分返回到造粒器内作为固体再循环物料。
即使经过8周贮存后贮存的产品颗粒(N-P2O5-K2O 15-15-15)未显示出结块倾向。产品内稍带入湿气并不增加结块倾向。颗粒的抗碎强度约60N。
实施例2不含硝酸盐的NPK肥料磷酸二铵200kg/t和磷酸单铵133kg/t连续地供给至装备有混合器的混合容器中。用皮带输送器连续地供给原材料。反应容器内的温度保持在100℃，湿气含量调节至约12.5%。
稍带粘性的液体混合物通过温度约为50-60℃的鼓状造粒器。包括压碎磷酸单铵79kg/t，和压碎(约750μm)的硫酸铵489kg/t和填料99kg/t的其余部分也同样连续的供给至造粒器。
出口温度为约60℃的所生成的颗粒干燥至湿气含量约为0.3%和筛分出小于2mm的部分，2-5mm的产品部分和大于5mm的部分，后一部分再被压碎。小于2mm的部分和被压碎的部分返回到造粒器内作为固体再循环物料。
甚至在数周贮存后，被贮存的产品颗粒(N-P2O5-K2O 16-20-0)未显示结块的倾向。所得颗粒的抗压强度为约30N。
另外一种不含硝酸盐类物质(N-P2O5-K2O 16-16-8)通过下列步骤制备。用皮带输送器连续供给磷酸双铵350kg/t至装备有混合器的混合容器内。并用蒸气使温度保持57℃，湿含量调节至约18.5%。
稍带粘性的浆料通过温度为约50℃的鼓状造粒器。氯化钾137kg/t和稍压碎的硫酸铵494kg/t也连续地同样供给至这个造粒器。
所形成的颗粒干燥至湿气含量约0.5至0.8%筛分出小于2mm的部分，2-5mm的产品部分和大于5mm的部分，后一部分被压碎。小于2mm的部分和被压碎的部分返回到粒化器内，作为固体再循环物料。
甚至贮存数周后被贮存的产品颗粒(N-P2O5-K2O 16-16-8)未表现出结块倾向。抗碎强度为约45N。
实施例3含尿素的NPK肥料用皮带输送器连续的供给磷酸二铵150kg/t和磷酸单铵258kg/t至装备有混合器的混合容器内。反应容器的温度保持在98℃和湿气含量调节至约15%。
稍带粘性的液体混合物通到温度为50-60℃的鼓形造粒器内。把尿素55kg/t，被压碎的硫酸铵106kg/t，硫酸钾404kg/t和硫酸镁20kg/t同样连续的供给至这个造粒器。
出口温度为约50℃的所生成的颗粒干燥至湿气含量约为0.3%和筛分出小于2mm的部分，2-5mm的产品部分和大于5mm的部分，后一部分被压碎。小于2mm的部分和被压碎的部分返回到造粒器内作为固体再循环物料。
甚至贮存数周后被贮存的产品颗粒未表现出结块倾向。所得颗粒的抗碎强度为约38N。
实施例4用含NPK的硝酸盐作为原料的NPK肥料用皮带输送器连续地供给磷酸二铵200kg/t和NPK(26-7-4)275kg/t至装备有混合器的一个混合容器内。反应容器内温度保持125℃和湿气含量保持约12%。
稍带粘性液体混合物通到温度为约60-65℃的圆筒形掺和器的造粒器内。压碎的硫酸铵275kg/t，氯化钾215kg/t和填料40kg/t也连续地同样供给这个造粒器。
所生成的颗粒干燥至湿气含量为约0.3%和筛分出小于2mm的部分，2-5mm的产品部分，和大于5mm的部分，后述部分被压碎。小于2mm的部分和被压碎的部分返回到造粒器内作为固体再循环物料。
甚至数周贮存后，被贮存的产品颗粒(N-P2O5-K2O 16-11-14)未表现出结块倾向。所得颗粒的抗碎强度约为50N。
权利要求
1.一种制备含N和P和/或K的颗粒肥料产品的方法，其中(a)将精细分粒含N和/或P和/或K的肥料原料与水接触制得湿混合物，和(b)把该湿混合物粒化成肥料颗粒，和任选地(c)进一步处理上述肥料颗粒得到所述的颗粒状肥料产品，其特征在于接触步骤(a)包括下列副步骤(i)将被精细分粒的肥料原料分成至少二部分，第一部分构成整个被精细分粒的肥料原料的约10%至约50%重量，(ii)所述被精细分粒的肥料原料的第一部分与水和/或蒸汽接触得到含水5%至30%重量的浆料，(iii)所述浆料与被精细分粒的肥料原料的剩余部分接触得到水含量为约1%至5%重量的湿混合物。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于被精细分粒的肥料原料的第一部分为含硝酸盐的NK和/或NP和/或NPK肥料。
3.根据权利要求1或1和2的方法，其特征在于所说的被精细分粒的肥料原料的第一部分为含氨的非硝酸盐型NP和/或NPK的肥料。
4.根据权利要求1，2或3的方法，其特征在于被精细分粒的NK或NP或NPK肥料原料的剩余部分包括硫酸铵，氯化钾，磷酸单铵和磷酸二铵。
5.根据权利要求1，3或4的方法，其特征在于被精细分粒的肥料原料的剩余部分包括尿素。
6.根据前面任一项权利要求的方法，其特征在于所述被精细分粒的肥料原料的第一部分在副步骤(ⅱ)中在温度50至150℃与水接触，优选在装有加热器和搅拌器的另外的溶解容器内进行。
7.根据前面任一项权利要求的方法，其特征在于所述被精细分粒的肥料原料的第一部分在副步骤(ⅱ)中分二个阶段与水接触，优选在另外的容器内进行。
8.根据前面任一项权利要求的方法，其特征在于造粒步骤(b)是在温度从50到100℃的造粒器内进行，使被精细分粒的肥料物料凝结成颗粒。
9.根据前面的任一项权利要求的方法，其特征在于造粒步骤(c)和浆料与被精细分粒的肥料原料的剩余部分接触的副步骤(ⅲ)在同一造粒器内完成。
10.根据前面任一项权利要求的方法，其特征在于步骤(c)包括干燥步骤以减少颗粒肥料中湿气含量至约0.2到0.5%重量。
11.根据前面任一项权利要求的方法，其特征在于步骤(c)包括冷却步骤以降低颗粒肥料温度至约30到55℃。
12.根据前面任一项权利要求的方法，其特征在于步骤(c)包括分级步骤，得到的尺寸范围从1到10mm、优选从2到5mm的产品被回收。
13.根据权利要求11的方法，其特征在于分级步骤包括尺寸过小的肥料颗粒再循环到所说的接触副步骤(ⅲ)。
14.根据权利要求11或12的方法，其特征在于把已压碎成较小颗粒尺寸的过大尺寸肥料颗粒再循环到所述的副步骤(ⅲ)。
15.用前面任一项权利要求的方法制备的肥料。
全文摘要
制备具有更好性能的含N和P和/或K的颗粒肥料产品的方法，其中(a)将精细分粒含N和/或P和/或K的肥料与水接触制得湿混合物，和(b)把该湿混合物粒化成肥料颗粒，和任选地，(c)进一步处理上述肥料颗粒得到所述的粒状肥料产品。阶段(a)包括(i)将被精细分粒肥料原料至少分成二部分，第一部分构成整个原料的约10％至约5％重量，(ii)第一部分与水接触得到含5％至30％重量水的浆料，(iii)浆料与原料的剩余部分接触得到水含量为约1％至5％重量的湿混合物。
文档编号C05G5/00GK1097185SQ9410223
公开日1995年1月11日 申请日期1994年3月7日 优先权日1993年7月8日
发明者E·海坦恩, J·康塔劳, H·凯斯基, P·沃林恩 申请人:凯米拉公司