有机无机复合肥产品工艺流程与研发分析

第一节 有机无机复合肥生产工艺流程分析

有机无机复合肥生产的工艺流程由4部分组成：有机质预处理；配料、混合；造粒；筛分、冷却、包装。

有机无机复混肥主要生产工艺流程图

第二节 国外有机无机复合肥生产工艺发展阶段比较

复混肥料的生产和施用始于西方发达国家。在美国，复混肥料的销售可以追溯到100多年前。现在已成相当庞大的工业体系，不但开发出无数种复混肥以满足不同农作物和不同土壤的需求，而且配制出的肥料品种常常要比农业实际需求还要多。在1980～1981年度，美国共生产出了150多个复混肥料品种，占肥料总销售量的76％。

目前，美国的复合肥施用量占化肥施用总量的70%以上。在复合肥中，尤其重视发展掺混肥。目前，掺混肥用量占复混肥的70%左右。超高浓度的复合肥，其浓度达60%以上。

在欧洲，复混肥的生产和使用比美国晚，始于20世纪中叶。

第三节 我国有机无机复合肥生产工艺创新历程与途径

我国引进的大、中型料浆法磷肥、复合肥等生产技术和装备，这些引进技术和装备在我国经过工程技术人员的不断消化吸收和努力，已在我国有关工厂转化为生产力，有些装置已经达到和超过设计能力，在我国的化肥生产中发挥着重要的带头作用。我国有机无机复合肥生产工艺的创新也是在消化吸收国外先进技术以及装备实践上展开的。

例如：上海化工研究院在国内率先从八十年代开始就从事技术的开发和工程化，通过国家"八五"攻关项目（尿素磷铵系复合肥生产技术）的研究和近年来的推广、生产实践，推出"二次干燥流程"解决了尿基复合肥的干燥问题，尿基复合肥产品的含水量可以方便的控制到1%以下，产品的结块性能有了较大的提高。同时，也推出了"以尿素（硝铵）浓溶液喷浆造粒的半料浆法"生产技术，结合"二次干燥技术"解决了尿基复合肥生产中生产能力低的问题，加工设备严重的结壁现象，产品的外观大大改善，已经为新建装置和原来装置的技术改造提供了切实可行的成套工艺技术和工程技术。

第四节 国内有机无机复合肥生产设备简介

1、原料预处理设备

当原料含水率高于90％，可采用螺旋挤压式固液分离设备降低堆肥原料的水分，分离后的固态物质含水率应不大于70％。畜禽粪便发酵的秸秆辅料可采用专业秸秆粉碎机或者秸秆揉碎机处理。畜禽粪便、秸秆和微生物菌剂等的水分、黏度、形状等物理特性相差很大，应选用专业的原料预混机进行计量、搅拌和调质。该机由底架、料箱、传动系统、称量系统、搅拌系统、出料系统等部分组成，有立式和卧式两种，混合时间3～10 min，可调。

适宜发酵的物料条件是：碳氮质量比达(25～30)：1；混合物料含水率50％～60％；物料粒径5～25 mm；物料孔隙率40％左右；pH值5．5～8．0。

2、发酵设备

1）槽式翻抛机

堆肥的一次发酵翻抛以宽幅槽式翻抛机为宜。FJ6000×1350槽式翻抛机主要由行走底盘、翻抛齿、液压升降装置、传动装置及电路控制柜组成。设备主要技术参数：主电机功率2*18．5 kW；液压驱动电机功率3 kW；行走电机功率2×0．75kW；工作速度50m／h；空驶返回速度100 m／h；翻抛工作幅宽6 000 mm；最大堆料高度1 200 film。该机特点是幅宽达到6m，能沿发酵槽正向或反向翻抛，可实现遥控操作。借助专用移行机，槽式翻抛机可实现一机多槽作业。

2）条垛式翻堆机

堆肥的二次发酵翻堆以配有大滚筒的条垛式翻堆机为宜。WT25x14条垛式翻堆机由行走履带系统、机壳、传动系统、翻抛滚筒、液压控制系统等部分组成。设备主要技术参数：滚筒直径800 mm；翻堆机内门宽度25(30nun；翻堆机内门高度1 400mm；堆积物最大允许宽度3．0 m；堆积物最大允许高度1．4 in；最大翻抛处理能力600 m ／h；前进／后退速度5～15 m／rain；柴油机动力35．5 kW。其特点是滚筒可液压升降调节地隙，滚筒拨齿段设计利于物料强力抛散降湿，采用履带行走附着力好，转弯较为灵活。

3、粉碎设备

粉碎设备主要用于粉状肥料产品，采用平模制粒时，一般情况下堆肥后有机物料不需要粉碎。堆肥后物料如需粉碎，建议采用立式链锤式粉碎机，该机采用立式变径设计和多层紊流链锤结构，适合粉碎w(H2O)在10％以下的无机肥料和w(H2O)在25％以下有机原料。

4、配料混合设备

配料是否精确关系到有机无机复混肥产品质量，采用计算机控制的连续配料装置可以实现连续精确配料、动态监测和配方批次的设置、修改、存储。一般配料精度±3％；配料物料2～l0种。连续配料后，宜采用双轴桨叶连续混合机，做到黏湿物料不易在搅拌轴根部粘附。

5、制粒设备

平模制粒机原理是：原料由送料装置输送到造粒室，造粒室内的压辊在主轴的带动下旋转。原料在分料机构的作用下均匀地落入压辊与模板之间被碾压，从分布模板上的数千个模孔中(孔径3—8 mm)向下挤出而成型，并在模板下被切割成适当长度的圆柱状颗粒成品。其优点是：模板可以正反两面使用；有机原料添加比例可以达95％以上；制粒原料一般不需细粉碎；整个制粒成型过程不需加水；颗粒成型率达到90％以上；制粒现场环境整洁，对工人操作技术要求不高。

6、干燥冷却设备

有机肥干燥可采用滚筒干燥机，滚筒转速以2—8 r／min为宜，热风进口温度可调，调节范围110～800 cC。烘干后颗粒物料的冷却宜选用占地少的翻板式逆流冷却器，冷却后的料温不高于室温5℃。注意，干燥冷却环节粉尘较多，应配备除尘装置。

7、筛分包装设备

分级筛应配有筛面清理装置，换筛方便，并有效地防止物料堵塞筛孔。包装机的包装精度、称量范围和包装速度应能适合肥料成品的计量包装要求。计量范围20～50 kg／袋，可调；计量精度3／1 000。

8、控制设备

建议全厂采用控制室集中显示，集中和现场控制相结合的方式。控制室设置控制柜、带有模拟屏的操纵台和计算机系统。通过模拟屏可对大部分设备实现启停操作，并有相应的指示灯显示设备的运行状态，对于制粒系统等关键设备还设有现场控制柜。

第五节 国内有机无机复合肥生产设备应用现状

国内生产有机无机复合肥设备主要包括包括：无机肥粉碎设备--有机无机混合设备--造粒设备--整型设备--烘干设备--冷却设备--筛分设备--包装计量设备。但是根据生产原料不同，所采用的设备及工艺也不尽相同。

1、污泥生产有机-无机复混肥料生产工艺应用设备

主要设备：污泥烘干机、粉碎机、布袋除尘器、转鼓造粒机、转筒烘干机、转筒冷却机等。

工艺次序：污泥晾晒→发酵→烘干→粉碎→混合搅拌→混合破碎→造粒→二次烘干→冷却→筛分→计量包装

2、高塔造粒工艺

固体尿素或硝铵（硝铵磷等）加热熔融后成为熔融液，也可以直接使用蒸发浓缩后的熔融液。在熔融液中加入相应的磷肥、钾肥、填料及添加剂制成混合料浆。混合料浆送入高塔造粒机进行喷洒造粒，通过造粒机喷洒进入造粒塔的造粒物料，在从高塔下降过程中，与从塔底上升的气体阻力相互作用，与其进行热交换后降落到塔底，落入塔底的颗粒物料，经筛分表面处理后得到颗粒复合肥料。

主要设备包括三部份：一是塔体。造粒塔是高塔造粒生产颗粒复合肥料的主要设备，造粒塔的主要作用是复合肥在塔内进行结晶、冷却热交换。造粒塔的直径与高度是设备的主要指标，它与产品的生产能力及品质密切相关。

二是造粒设备。造粒机根据需要可以满足复合肥造粒对各种料浆的要求，特别是对中、低氮品种复合肥的造粒具有非常优良性能；

三是反应釜。混合反应釜主要作用是将物料在设备内进行充分搅拌混合均匀，达到制备流动性能好的混合料浆目的。

另外，原料的预处理、螯合和添加各种制剂也是提高肥效的有效途径。对原料进行预处理后再制备的混合料浆，无论是粘度、流动性以及料浆的结晶性能都有很大的改善，能够更好地造粒生产和提高产品品质。通过螯合来避免在生产的过程中某些养分的流失和产生不良副反应，并使重要的养分获得保护，提高肥效，降低成本。

第六节 我国有机无机复合肥生产设备技术研发动态

1、料浆法

我国一些科研院所、高等学校和企业通过对引进先进的生产技术、生产装备的消化和吸收，已开发了一批已形成生产力的科技成果。由上海化工研究院及山东临沂红日集团结合我国国情分别开发的硫基NPK技术，可将硫酸钾生产和磷铵、复合肥生产成功地结合起来，从而大大地简化了流程，降低了生产成本。前者应用了国家"八五"、"九五"重点推广的管式反应器技术，制得的产品N含量可达15%，已在山东寿光联盟集团等企业运行成功。后者山东临沂红日集团的稀酸料浆法将生产规模扩大到了10～15万吨/年，由于"三内"技术的成功运用，使得装置的投资费用大大降低，生产成本也较低，目前国内有相当数量的工厂采用了该生产技术，同时，四川大学、郑州工业大学和上海化工研究院等针对国内的磷矿资源也开发和建成了一批相应的料浆法磷铵和配套的NPK复肥工厂，它们为我国料浆法磷铵及NPK复肥生产技术的发展做出了很大的贡献。但它们共同的特点是生产能力和规模相对不大，一般规模在3～10万吨/年。

2、团粒法

除了上述的料浆法磷铵和配套的NPK复肥生产技术以外，由上海化工研究院针对国内基础肥料二次加工成高浓度复合肥的要求研究开发了固体团粒法高浓度复合肥料成套生产技术，由于该技术适应性强，原料来源广泛易得，加工过程较为简单，投资少，生产成本低、上马快，生产灵活性大，产品的品位调整简单容易，通用性较强，采用的原料均为固体，对原材料的依托性不强，由于是基础肥料的二次加工过程，因此几乎不存在环境污染问题 ，工艺流程简单，投资少，生产成本低、操作稳定可靠，弹性大。

生产控制灵活，生产过程中能根据用户的要求较方便地调节NPK配比，还可以适当加入其它元素，生产更多品种的复合肥和专用复合肥，充分发挥多品种、多配方、多规格、专用化的特点。

原料来源广泛，适用于生产多种体系的复合肥：以尿素（尿液）为主要氮源生产尿基NPK；以氯化铵-磷铵-钾盐生产氯基NPK；以硫酸钾生产硫基NPK；以硝铵（硝铵浓溶液）-磷铵-钾盐生产硝基NPK等。

目前，我国中小型规模的复合肥厂大多采用此种方法。上海化工研究院已在全国各地推广应用，建立近300套不同规模的生产装置(3万吨/年～10万吨/年)，也成功地为东南亚三国（菲律宾、印尼、泰国）建立了7万吨/年、10万吨/年、5万吨/年、15万吨/年四套生产装置。据不完全统计到目前全国中小型规模采用此技术的复合肥厂数量（转鼓、园盘）已达3000多家。

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