專利名稱：一種顆粒狀復(fù)合炭肥工業(yè)化生產(chǎn)方法
一種顆粒狀復(fù)合炭肥工業(yè)化生產(chǎn)方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于化學(xué)肥料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種顆粒狀復(fù)合炭肥工業(yè)化生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
生物炭是植物組織在無氧狀態(tài)和貧氧高溫裂解下分離可燃氣后剩下的炭化副產(chǎn)品，它是一種疏松多孔骨架結(jié)構(gòu)的活性物質(zhì)。
目前是氣候危機最嚴(yán)重的時期，人類的活動導(dǎo)致大氣中的二氧化碳含量正在逐漸升高?？刂贫趸家殉蔀槿祟惞餐呢?zé)任和義務(wù)，控制二氧化碳的方法很多，向土壤中添加木炭就是最有效的方法之一，木炭可以穩(wěn)定地將炭元素鎖住長達數(shù)百年。除對大氣及人類生存有好處外，木炭對凈化地下水系、改良貧瘠土壤、增進農(nóng)作物的生長、提高化肥養(yǎng)分的利用率、緩釋養(yǎng)分并吸附和釋放水分等均有明顯的好處。
高塔復(fù)合肥熔體造粒工藝與傳統(tǒng)的團粒造粒工藝相比較具有明顯的優(yōu)勢，故自該工藝問世以來短短幾年國內(nèi)就已有超過百套的高塔裝置投入了商業(yè)運營。但高塔熔體造粒工藝自身也有著它致命的缺點，其中百米高塔的粉塵排放尤為突出，隨著國家對PM2. 5排放的嚴(yán)格監(jiān)管，高塔熔體造粒工藝遲早會像發(fā)達國家一樣無奈的退出歷史舞臺。
由于生物炭的疏松多孔骨架結(jié)構(gòu)的吸附特性，用現(xiàn)有的熔體法以及團粒法造粒技術(shù)均很難令炭粉含量超過 總量20%的配方成粒。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種顆粒狀復(fù)合炭肥工業(yè)化生產(chǎn)的方法，可生產(chǎn)炭粉含量大于20%的氮磷鉀復(fù)合炭肥以及其它低氮高中濃度配比的平衡肥、低氮高鉀肥、低氮腐植酸肥等，生產(chǎn)工藝簡單，生產(chǎn)成本低廉，適合工業(yè)化生產(chǎn)。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種顆粒狀復(fù)合炭肥工業(yè)化生產(chǎn)方法，將復(fù)合炭肥的原料混合，采用螺旋擠出裝置加熱、擠壓、擠出、切斷，再進入臥式冷卻滾筒內(nèi)滾動冷卻制得。
本發(fā)明的特征還在于，
螺旋擠出裝置包括擠出裝置傳動機構(gòu)，擠出裝置傳動機構(gòu)殼體內(nèi)設(shè)置有螺旋擠出桿，擠出裝置驅(qū)動電機與螺旋擠出桿的一端連接，擠出裝置傳動機構(gòu)擠入端上方設(shè)置有料斗，擠出裝置傳動機構(gòu)的殼體上設(shè)置外部電加熱元件，擠出裝置傳動機構(gòu)的擠出端端頭是孔板，孔板上開有若干個等徑的圓孔；孔板的外部設(shè)置有可旋轉(zhuǎn)的切斷刀，切斷刀依次和切斷裝置傳動機構(gòu)、切斷裝置驅(qū)動電機連接；
然后采用以下步驟進行
步驟1、
取復(fù)合炭肥的原料固體商品尿素、商品磷銨、商品鉀鹽以及木炭粉，均粉碎至 60-80目，然后在無水的狀態(tài)下均勻混合得到粉體物料；
步驟2、
將步驟I混合好的粉體物料從料斗送入所述螺旋擠出裝置，開啟擠出裝置驅(qū)動電機，擠出裝置驅(qū)動電機帶動螺旋擠出桿繞軸向轉(zhuǎn)動；同時開啟外部電加熱元件，在螺旋擠出桿旋轉(zhuǎn)時自身對粉體物料劇烈的摩擦生熱以及外部電加熱元件雙重升溫作用下，粉體物料內(nèi)的可熔物質(zhì)尿素達到自身的熔點溫度而發(fā)生相變，此時粉體物料中在此溫度下尚不會發(fā)生相變的物質(zhì)與可熔物質(zhì)尿素之間就自然形成了一種質(zhì)密的可塑的復(fù)合物；在螺旋擠出桿的作用下，質(zhì)密的可塑的復(fù)合物從擠出裝置傳動機構(gòu)擠出端的孔板擠出，擠成若干圓柱形條狀復(fù)合物；
步驟3、
開啟切斷裝置驅(qū)動電機，經(jīng)過切斷裝置傳動機構(gòu)帶動切斷刀轉(zhuǎn)動，自孔板擠出的圓柱形條狀復(fù)合物經(jīng)旋轉(zhuǎn)的切斷刀切成長度等于直徑的短圓柱形顆粒，由變頻器控制切斷裝置 驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)速即控制切斷刀的轉(zhuǎn)速；
步驟4、
短圓柱形顆粒落入在螺旋擠出裝置下方設(shè)置的臥式冷卻滾筒內(nèi)，隨旋轉(zhuǎn)的臥式冷卻滾筒筒壁作滾動運動以及顆粒與顆粒間相互擠壓碰撞產(chǎn)生形變，由短圓柱形過渡到準(zhǔn)圓球形，同時在臥式冷卻滾筒內(nèi)逐漸冷卻成固體然后從臥式冷卻滾筒的出料端瀉出。
本發(fā)明的顆粒狀復(fù)合炭肥工業(yè)化生產(chǎn)方法與現(xiàn)有復(fù)合肥生產(chǎn)工藝相比較，具有如下優(yōu)點
1、無需造粒塔，故有效緩解了 PM2. 5排放的問題。
2、無需造粒塔，故省去了百米高塔的建設(shè)以及配套的塔上物料斗提、計量、熔融、 混合、差動造粒等專用設(shè)備及裝置，以及消除了粘塔壁粘塔底的工藝事故和浪費。
3、在現(xiàn)有的復(fù)合肥團粒法工藝中，生產(chǎn)過程需用蒸汽或水作為顆粒成球的粘結(jié)媒介，本發(fā)明則無此需要故也就無需導(dǎo)致該工藝高運行成本的脫水烘干工序及裝置。
4、生產(chǎn)中不需專用的容器來熔融尿素，故不存在尿素縮二脲超標(biāo)的問題以及熔融尿素的能耗。
5、除北方冬季采暖外，工藝中不使用蒸汽故無需配套工業(yè)高壓蒸汽鍋爐。
6、裝置布置積木化，可隨產(chǎn)量變化而隨意增減，理論產(chǎn)量不受諸如造粒塔、鍋爐、 烘干裝置等硬件的限制。
7、產(chǎn)品顆粒的單顆體積一致性以及顆粒的強度都較高。
8、可生產(chǎn)碳含量大于20%的氮磷鉀復(fù)合炭肥以及其它低氮高中濃度配比的平衡肥、低氮高鉀肥、低氮腐植酸肥。
9、尤其適合生產(chǎn)直徑大于4毫米的顆粒產(chǎn)品，單顆體積越大產(chǎn)量就越大。
10、除N，P，K元素外還可添加工藝所需的多種其它物質(zhì)。
11、比較容易做到造粒生產(chǎn)自動化，可以做到現(xiàn)場用人極少乃至全程無人化操作。
12、以年產(chǎn)十萬噸的生產(chǎn)裝置為例，其占地面積以及投資規(guī)模低于現(xiàn)有的顆粒復(fù)合肥的生產(chǎn)工藝。
13、綜合生產(chǎn)成本低于現(xiàn)有的顆粒復(fù)合肥的生產(chǎn)成本。


圖1是本發(fā)明方法中使用的螺旋擠出裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明的工藝流程圖。圖中，1.擠出裝置驅(qū)動電機，2.擠出裝置傳動機構(gòu)，3.料斗，4.粉體物料，5.外部電加熱元件，6.螺旋擠出桿，7.孔板，8.切斷刀，9.短圓柱顆粒，10.切斷裝置傳動機構(gòu)，11.切斷裝置驅(qū)動電機。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明進行詳細說明。本專利就是將一定比例的生物炭與氮磷鉀等元素結(jié)合后做成顆粒狀復(fù)合炭肥。本發(fā)明是利用尿素具有以下的低溫相變特性即當(dāng)其溫度高于132攝氏度熔點時它將由固相轉(zhuǎn)變?yōu)橐合?；?dāng)其溫度低于132攝氏度熔點時它將由液相轉(zhuǎn)變?yōu)楣滔??；诖颂匦裕媚蛩卦谘b置運行中自身的摩擦生熱以及筒體的外部電加熱雙重升溫作用下很 快達到自身的熔點溫度而發(fā)生相變，此時粉體物料中的其它物質(zhì)在此溫度下尚不會發(fā)生相變，這些物質(zhì)與可熔物質(zhì)尿素之間就自然形成了一種質(zhì)密的可塑的復(fù)合物。本發(fā)明正是利用尿素?zé)崛垠w作為將其他粉體物料P、K、C元素粘結(jié)成一體的媒介，發(fā)明了一種顆粒狀復(fù)合炭肥工業(yè)化生產(chǎn)方法。本發(fā)明顆粒狀復(fù)合炭肥工業(yè)化生產(chǎn)方法，采用一種螺旋擠出裝置，結(jié)構(gòu)如圖1所
/Jn ο包括擠出裝置傳動機構(gòu)2，擠出裝置傳動機構(gòu)2殼體內(nèi)設(shè)置有螺旋擠出桿6，擠出裝置驅(qū)動電機I與螺旋擠出桿6的一端連接，控制螺旋擠出桿6在擠出裝置傳動機構(gòu)2內(nèi)轉(zhuǎn)動；擠出裝置傳動機構(gòu)2擠入端上方設(shè)置有料斗3，擠出裝置傳動機構(gòu)2的殼體上設(shè)置外部電加熱元件5，擠出裝置傳動機構(gòu)2的擠出端端頭是孔板7，孔板7上開有若干個等徑的圓孔?？装?的外部單獨設(shè)置有可旋轉(zhuǎn)的切斷刀8，切斷刀8依次和切斷裝置傳動機構(gòu)10、切斷裝置驅(qū)動電機11連接。然后采用以下步驟進行，流程如圖2所示步驟1、取固體尿素、磷銨、鉀鹽以及木炭粉，均粉碎至60-80目，然后在無水的狀態(tài)下均勻混合得到粉體物料4 ；步驟2、將步驟I混合好的粉體物料4從料斗3送入螺旋擠出裝置，開啟擠出裝置驅(qū)動電機I，擠出裝置驅(qū)動電機I帶動螺旋擠出桿6繞軸向轉(zhuǎn)動；同時開啟外部電加熱元件5，在螺旋擠出桿6旋轉(zhuǎn)時自身對粉體物料劇烈的摩擦生熱以及筒體的外部電加熱元件5雙重升溫作用下，粉體物料內(nèi)的可熔物質(zhì)尿素很快達到自身的熔點溫度而發(fā)生相變，此時粉體物料中在此溫度下尚不會發(fā)生相變的其它物質(zhì)與可熔物質(zhì)尿素之間就自然形成了一種質(zhì)密的可塑的復(fù)合物。在螺旋擠出桿6的作用下，質(zhì)密的可塑的復(fù)合物從擠出裝置傳動機構(gòu)2擠出端的孔板7擠出，擠成若干圓柱形條狀復(fù)合物。步驟3、開啟切斷裝置驅(qū)動電機11，經(jīng)過切斷裝置傳動機構(gòu)10帶動切斷刀8轉(zhuǎn)動，自孔板7擠出的圓柱形條狀復(fù)合物經(jīng)旋轉(zhuǎn)的切斷刀8切成長度等于直徑的短圓柱形顆粒，由變頻器控制切斷裝置驅(qū)動電機11的轉(zhuǎn)速即控制切斷刀8的轉(zhuǎn)速，長度等于直徑的短圓柱形顆粒比較容易過渡成準(zhǔn)圓球形；步驟4、短圓柱形顆粒落入在螺旋擠出裝置下方設(shè)置的臥式冷卻滾筒內(nèi)，由于此時其顆粒仍具有一定的溫度也就仍具有一定的可塑性，故在隨旋轉(zhuǎn)的臥式冷卻滾筒筒壁作滾動運動以及顆粒與顆粒間相互擠壓碰撞的作用下產(chǎn)生一定的形變，即由短圓柱形過渡到準(zhǔn)圓球形，同時在臥式冷卻滾筒內(nèi)逐漸冷卻成固體然后從臥式冷卻滾筒的出料端瀉出。其中，臥式冷卻滾筒為復(fù)合肥行業(yè)的通用機械裝置?？装?的端面開有若干等徑的圓孔，不同規(guī)格的孔板7其圓孔直徑有所不同，圓孔直徑在3-8毫米之間，圓孔的直徑?jīng)Q定了成品顆粒的直徑。
視產(chǎn)量不同，本發(fā)明可采用多臺螺旋擠出裝置配一臺臥式冷卻滾筒的配置方式。如圖2所示，采用本發(fā)明中的裝置生產(chǎn)含炭的復(fù)合肥時，在原料欄中的其它粉體為木炭。如圖2所示，采用本發(fā)明中的裝置生產(chǎn)其它不含炭的復(fù)合肥時，在原料欄中的其它粉體為碳酸鈣或膨潤土等復(fù)合肥行業(yè)通用的填充礦粉。如圖2所示，采用本發(fā)明中的裝置生產(chǎn)其它不含炭的復(fù)合肥時，也可以將固體尿素換成硝酸銨，在原料欄中其它粉體為碳酸鈣或膨潤土等復(fù)合肥行業(yè)通用的填充礦粉。硝酸銨不可和木炭混合。實施例1以顆粒直徑4毫米，氮磷鉀總養(yǎng)分比例為39%各有效養(yǎng)分標(biāo)示為N13-P13-K13的氮磷鉀復(fù)合炭肥為例，具體的配比為按照質(zhì)量百分比，標(biāo)示為N46-0-0的尿素22. 6%、標(biāo)示為N10-P50-0的磷酸一銨26%、標(biāo)示為0-0-K60的氯化鉀21. 6%、木炭29. 8%，將全部都粉碎至60-80目在無水狀態(tài)下均勻混合?？装?的端面開有若干直徑4毫米的通孔。然后按照上述步驟2-4生產(chǎn)出顆粒狀復(fù)合炭肥。實施例2以顆粒直徑4毫米，氮磷鉀總養(yǎng)分比例為40%各有效養(yǎng)分標(biāo)示為N14-P12-K14的氮磷鉀復(fù)合炭肥為例，具體的配比為按照質(zhì)量百分比，標(biāo)示為N46-0-0的尿素25. 2%，標(biāo)示為N10-P50-0的磷酸一銨24%，標(biāo)示為0-0-K60的氯化鉀23. 3%，木炭27. 5%，將全部都粉碎至60-80目在無水狀態(tài)下均勻混合?？装?的端面開有若干直徑4毫米的通孔。然后按照上述步驟2-4生產(chǎn)出顆粒狀復(fù)合炭肥。實施例3以顆粒直徑4毫米，氮磷鉀總養(yǎng)分比例為35%各有效養(yǎng)分標(biāo)示為N12-P10-K13的氮磷鉀復(fù)合炭肥為例，具體的配比為按照質(zhì)量百分比，標(biāo)示為N46-0-0的尿素21. 7%，標(biāo)示為N10-P50-0的磷酸一銨20%，標(biāo)示為0-0-K60的氯化鉀21. 7%，木炭36. 6%，將全部都粉碎至60-80目在無水狀態(tài)下均勻混合?？装?的端面開有若干直徑4毫米的通孔。然后按照上述步驟2-4生產(chǎn)出顆粒狀復(fù)合炭肥。復(fù)合肥的配比因農(nóng)作物的需求即市場所定有所不同，本實施例舉包含但不僅限于。
權(quán)利要求
1.一種顆粒狀復(fù)合炭肥工業(yè)化生產(chǎn)方法，其特征在于，將復(fù)合炭肥的原料混合，采用螺旋擠出裝置加熱、擠壓、擠出，再進入臥式冷卻滾筒內(nèi)滾動冷卻制得。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顆粒狀復(fù)合炭肥工業(yè)化生產(chǎn)方法，其特征在于，所述螺旋擠出裝置包括擠出裝置傳動機構(gòu)(2)，擠出裝置傳動機構(gòu)(2)殼體內(nèi)設(shè)置有螺旋擠出桿(6)， 擠出裝置驅(qū)動電機(I)與螺旋擠出桿(6)的一端連接，擠出裝置傳動機構(gòu)(2)擠入端上方設(shè)置有料斗(3)，擠出裝置傳動機構(gòu)(2)的殼體上設(shè)置外部電加熱元件(5)，擠出裝置傳動機構(gòu)(2)的擠出端端頭是孔板(7)，孔板(7)上開有若干個等徑的圓孔；孔板(7)的外部設(shè)置有可旋轉(zhuǎn)的切斷刀(8)，切斷刀(8)依次和切斷裝置傳動機構(gòu)(10)、切斷裝置驅(qū)動電機(11) 連接；然后采用以下步驟進行步驟1、取復(fù)合炭肥的原料固體尿素、磷銨、鉀鹽以及木炭粉，均粉碎至60-80目，然后在無水的狀態(tài)下均勻混合得到粉體物料；步驟2、將步驟I混合好的粉體物料從料斗(3)送入所述螺旋擠出裝置，開啟擠出裝置驅(qū)動電機(I)，擠出裝置驅(qū)動電機(I)帶動螺旋擠出桿(6 )繞軸向轉(zhuǎn)動；同時開啟外部電加熱元件(5)，在螺旋擠出桿(6)旋轉(zhuǎn)時自身對粉體物料劇烈的摩擦生熱以及外部電加熱元件(5 )雙重升溫作用下，粉體物料內(nèi)的可熔物質(zhì)尿素達到自身的熔點溫度而發(fā)生相變，此時粉體物料中在此溫度下尚不會發(fā)生相變的物質(zhì)與可熔物質(zhì)尿素之間就自然形成了一種質(zhì)密的可塑的復(fù)合物；在螺旋擠出桿(6)的作用下，質(zhì)密的可塑的復(fù)合物從擠出裝置傳動機構(gòu)(2)擠出端的孔板(7)擠出，擠成若干圓柱形條狀復(fù)合物；步驟3、開啟切斷裝置驅(qū)動電機(11)，經(jīng)過切斷裝置傳動機構(gòu)(10)帶動切斷刀(8)轉(zhuǎn)動，自孔板(7)擠出的圓柱形條狀復(fù)合物經(jīng)旋轉(zhuǎn)的切斷刀(8)切成長度等于直徑的短圓柱形顆粒， 由變頻器控制切斷裝置驅(qū)動電機(11)的轉(zhuǎn)速即控制切斷刀(8)的轉(zhuǎn)速；步驟4、短圓柱形顆粒落入在螺旋擠出裝置下方設(shè)置的臥式冷卻滾筒內(nèi)，隨旋轉(zhuǎn)的臥式冷卻滾筒筒壁作滾動運動以及顆粒與顆粒間相互擠壓碰撞產(chǎn)生形變，由短圓柱形過渡到準(zhǔn)圓球形，同時在臥式冷卻滾筒內(nèi)逐漸冷卻成固體然后從臥式冷卻滾筒的出料端瀉出。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的的顆粒狀復(fù)合炭肥工業(yè)化生產(chǎn)方法，其特征在于，所述固體尿素為占總質(zhì)量百分比22. 6%、標(biāo)示為N46-0-0的尿素，所述磷銨為占總質(zhì)量百分比26%、 標(biāo)示為N10-P50-0的磷酸一銨，所述鉀鹽為占總質(zhì)量百分比21. 6%、標(biāo)示為0-0-K60的氯化鉀，所述木炭粉占粉體物料質(zhì)量百分比29. 8%，氮磷鉀總養(yǎng)分比例為39%，各有效養(yǎng)分標(biāo)示為 N13-P13-K13。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的的顆粒狀復(fù)合炭肥工業(yè)化生產(chǎn)方法，其特征在于，所述固體尿素為占總質(zhì)量百分比25. 2%、標(biāo)示為N46-0-0的尿素，所述磷銨為占總質(zhì)量百分比24%、 標(biāo)示為N10-P50-0的磷酸一銨，所述鉀鹽為占總質(zhì)量百分比23. 3%、標(biāo)示為0-0-K60的氯化鉀，所述木炭粉占粉體物料質(zhì)量百分比27. 5%，氮磷鉀總養(yǎng)分比例為40%，各有效養(yǎng)分標(biāo)示為 N14-P12-K14。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的的顆粒狀復(fù)合炭肥工業(yè)化生產(chǎn)方法，其特征在于，所述固體尿素為占總質(zhì)量百分比21. 7%、標(biāo)示為N46-0-0的尿素，所述磷銨為占總質(zhì)量百分比20%、 標(biāo)示為N10-P50-0的磷酸一銨，所述鉀鹽為占總質(zhì)量百分比21. 7%、標(biāo)示為0-0-K60的氯化鉀，所述木炭粉占粉體物料質(zhì)量百分比36. 6%，氮磷鉀總養(yǎng)分比例為35%，各有效養(yǎng)分標(biāo)示為 N12-P10-K13。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的顆粒狀復(fù)合炭肥工業(yè)化生產(chǎn)方法，其特征在于，所述孔板(7) 的端面開有若干等徑的圓孔，不同規(guī)格的孔板(7)其圓孔直徑不同，圓孔直徑為3-8毫米。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種顆粒狀復(fù)合炭肥工業(yè)化生產(chǎn)方法，將復(fù)合炭肥的原料混合，采用螺旋擠出裝置加熱、擠壓、擠出，再進入臥式冷卻滾筒內(nèi)滾動冷卻制得。利用尿素在裝置運行中自身的摩擦生熱以及筒體的外部電加熱雙重升溫作用下很快達到自身的熔點溫度而發(fā)生相變，此時粉體物料中的其它物質(zhì)在此溫度下尚不會發(fā)生相變，這些物質(zhì)與可熔物質(zhì)尿素之間就自然形成了一種質(zhì)密的可塑的復(fù)合物。本發(fā)明正是利用尿素?zé)崛垠w作為將其他粉體物料P、K、C元素粘結(jié)成一體的媒介?？缮a(chǎn)碳含量大于20%的氮磷鉀復(fù)合炭肥以及其它低氮高中濃度配比的平衡肥、低氮高鉀肥、低氮腐植酸肥，生產(chǎn)工藝簡單，生產(chǎn)成本低廉，適合工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號C05G3/00GK102992910SQ201210585269
公開日2013年3月27日 申請日期2012年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月28日
發(fā)明者孔亦周 申請人:孔亦周