专利名称：一种以硝酸铵为原料的氮磷钾复混肥料生产方法
技术领域：
本发明涉及一种颗粒状氮磷钾复混肥料的生产方法，具体地说是涉及一种以硝酸铵为原料的颗粒状氮磷钾复混肥料生产方法。
背景技术：
复混肥料是近代化肥工业发展的必然趋势，在化肥工业发达的国家里已占总用肥量的70％～80％。复混肥料的生产方法有团粒法、料浆法、熔体法、挤压法和掺混法等，它们是将基础肥料如尿素、氯化铵、重钙、磷铵、氯化钾、硫酸钾等进行二次加工制成含有氮、磷、钾等多种营养元素的高浓度复混肥料。
熔体造粒法制复合肥技术最早应用于磷酸一铵(MAP)，硝酸磷酸铵(APN)，尿素磷酸铵(UAP)等，在这些生产方法中，熔融态的氮素或磷素物料中加入钾盐或其它固体物料生产颗粒状氮磷钾复合肥产品。按造粒方式的不同，熔体造粒法制复混肥工艺主要可分为造粒塔喷淋造粒工艺、油冷造粒工艺、双轴造粒工艺、转鼓造粒工艺、喷浆造粒工艺、盘式造粒工艺及钢带造粒工艺等。
熔体造粒工艺一般是将处于高温熔融状态、含水量很低、可流动的熔体物料直接喷入冷媒中，冷媒通常是空气或熔体物料不溶解的液体，如矿物油等，物料在冷却时固化成球形颗粒。或者是将可流动的熔体喷入机械造粒机内的固体物料或返料粒子上，使之在细小的粒子表面涂布或粘结成符合要求的肥料颗粒。
造粒塔喷淋造粒工艺应用最早应用于尿素、硝酸铵等的造粒，应用也比较广泛，近年来，该工艺逐渐扩大到复混肥料的造粒。造粒塔一般有圆形和方形两种，而以圆形居多。塔内视具体条件可采用自然通风或强制通风。塔的有效高度按照熔体的液滴冷却固化所需时间而定，故与物料特性、粒子大小和通风方式等有关。造粒喷头有旋转式喷头和振动式喷头两类，后者主要应用于方形塔。
中国专利CN1448374A公开了一种采用塔式造粒制备硝基复混肥料的方法，该方法先将硝酸铵溶液浓缩至浓度为98.0～99.7％，粉状磷、钾复肥原料预热至85～110℃；再将浓缩的硝酸铵溶液与预热的粉状磷、钾复肥原料以及添加剂按一定比例混合制成混合熔融盐；混合熔融盐在造粒塔喷淋造粒，制成颗粒复合肥。该方法采用直接在熔融硝酸铵中加入固体复合肥原料的方法生产颗粒硝基复合肥，消除了单一硝酸铵肥料具有爆炸性的隐患，制成的肥料颗粒强度高，吸湿性小，抗结块性好，粒度均匀。
发明内容
本发明的目的是提供一种以硝酸铵为原料的颗粒状氮磷钾复混肥料生产方法。
本发明方法的原理是根据硝酸铵和磷酸铵可以形成低共熔物的特点，制成具有良好流动性的含氮磷钾的熔融物料，该物料通过造粒喷头喷洒分散成小液滴，在重力和浮力作用下降落，与从塔下进入的冷空气流逆向接触，彼此产生传热传质作用，固化、冷却为小颗粒，即得到颗粒状氮磷钾复混肥料。
本发明是这样实现的。本发明的一种以硝酸铵为原料的氮磷钾复混肥料生产方法，其特征在于该方法包括以下生产步骤(1)浓度≥99重量％的硝酸铵液与磷酸铵加热混合，制成硝磷铵熔融料浆，硝酸铵与磷酸铵的重量比是1～10∶1，混合后的硝磷铵熔融料浆温度是145～165℃，(2)钾盐和添加剂预热至80～140℃，(3)硝磷铵熔融料浆与预热的钾盐和添加剂混合制成肥料料浆，钾盐加入量占肥料总量的0～35重量％，添加剂加入量占肥料总量的0～15重量％，(4)肥料料浆通过设置在造粒塔顶部的造粒喷头分散成小液滴，向下降落，固化，冷却，制得复混肥料。
本发明方法中使用的原料硝酸铵液可以是硝酸铵生产厂生产的浓度≥99重量％的硝酸铵熔体；也可以是硝酸铵生产厂生产的浓度为90～95重量％的硝酸铵溶液，但需将其浓缩至浓度≥99重量％；也可以是固体硝酸铵熔融后的硝酸铵液。
本发明方法中，浓度≥99重量％硝酸铵液首先与磷酸铵加热混合，制成硝磷铵熔融料浆，进一步，再将硝磷铵熔融料浆与其它预热后的钾盐以及其它固体物料混合制成肥料料浆。分两步制备肥料料浆，是利用硝酸铵和磷酸铵可以形成低共熔物的特点，熔融物料具有良好的流动性；另外，硝酸铵与钾盐一起熔融混合会引起复分解反应，生成溶解度更低的硝酸钾，所以，要控制料浆混合时间。
本发明方法所述的硝酸铵与磷酸铵的重量比是1～10∶1，较佳的重量比是5～10∶1。混合后的硝磷铵熔融料浆温度是145～165℃，较佳的熔融料浆温度是155～165℃。所述的磷酸铵是磷酸一铵。所述的钾盐是氯化钾或硫酸钾。所述的添加剂是硫酸铵、硝酸镁、白云石粉或碳酸钙粉中的一种或一种以上的混合物。所述的钾盐加入量占肥料总量的0～35重量％，添加剂加入量占肥料总量的0～15重量％。
虽然农作物对微量元素的需求量很少，但对提高作物产量和改善作物的品质有相当的作用。本发明方法中，在硝酸铵液与磷酸铵混合，或者硝磷铵熔融料浆与预热的钾盐和添加剂混合的同时，可根据作物需求加入中量元素化合物或者微量元素化合物，制成同时含有中、微量元素养分的颗粒氮磷钾复混肥料。少量的中量和微量元素化合物可以不经预热直接加入到料浆中，与其它原料一起混合，或者预热后再与其它原料一起混合。
所述的中量元素化合物是硫酸钙、硝酸钙、硫酸镁、硫酸钾镁、硫磺等化合物中的一种或一种以上的混合物。微量元素化合物是硫酸铜、氧化铜、钼酸铵、钼酸钠、硼酸、硼砂、硫酸亚铁、螯合铁、硫酸锌、氧化锌、氯化锌、硫酸锰、氧化锰、氯化锰等化合物中的一种或一种以上的混合物。
将混合后的肥料料浆通过设置在造粒塔顶部的造粒喷头喷洒，使肥料料浆分散为小液滴，小液滴在重力和浮力作用下向下降落，与从塔底部进入的冷空气流逆向接触，彼此产生传热传质作用，固化，冷却，降落到塔底部时即制成颗粒氮磷钾复混肥料。本发明方法所述的造粒塔是圆柱形塔，为钢筋混凝土或钢结构，塔高30～100米，塔内径依生产能力而定，为10～24米。所述的造粒喷头是旋转式差动喷头。通风方式可以是自然通风或采用在塔顶安装轴流风机强制通风。
本发明方法与现有技术相比具有以下优点1、本发明方法可以直接利用硝铵厂生产的浓硝酸铵液生产氮磷钾复混肥料，简化了复混肥料生产流程，投资费用和操作费用较低。同时改变了硝酸铵厂肥料品种单一，并且避免了单一硝酸铵产品易结块，具有爆炸危险性，易被用作非法炸药生产原料的缺陷。
2、本发明方法采用熔融肥料料浆造粒，可充分利用原硝酸铵液的热能，物料水分含量很低，无需干燥过程，节省了能耗。产品合格率高，生产过程中返料少，产品颗粒表面圆滑，不易结块。操作环境好，无三废排放。
3、本发明方法可以生产含有多种中量、微量元素的复混肥料，以适应不同作物、土壤、气候的要求。
4、本发明方法可以生产采用常规的复混肥料生产工艺很难生产的高氮含量复混肥料。
具体实施例方式
为了更好地实施本发明，现举出如下实施例对本发明作进一步的说明，但实施例不是对本发明的限制。实施例中的百分数含量都为重量百分数含量。
实施例1取硝酸铵厂蒸发器出口硝酸铵液240克，浓度≥99％，温度约170℃，加入粒度小于1.0毫米的磷酸一铵100克，硝酸镁3克，加热搅拌混合，料浆温度155～160℃，含有固体悬浮物的料浆通过造粒喷头喷洒成为液滴从高度为40米、塔内径为14米的造粒塔顶部下落，在下落的过程中与上升气流进行传热和传质，冷却并固化为1～4毫米的小球粒，即为颗粒状氮磷钾复混肥料产品，该产品含N 27.5％、P2O514.2％、H2O 0.6％。
实施例2取硝酸铵厂硝酸铵溶液500克，浓度95％，蒸发浓缩至99％，温度约175℃，加入粒度小于1.0毫米的磷酸一铵50克，硫酸铵5克，七水硫酸镁5克，硼酸3克，硫酸锰2克，硫酸锌2克，加热搅拌混合，料浆温度145～150℃，含有固体悬浮物的料浆通过造粒喷头喷洒成为液滴从高度为30米、塔内径为10米的造粒塔顶部下落，在下落的过程中与上升气流进行传热和传质，冷却并固化为1～4毫米的小球粒，即为颗粒状氮磷钾复混肥料产品，该产品含N 32.0％、P2O54.6％、H2O 0.9％。该肥料含有中量元素镁、硫和微量元素硼、锰、锌。
实施例3取硝酸铵厂蒸发器出口硝酸铵液300克，浓度≥99％，温度约180℃，加入粒度小于1.0毫米的磷酸一铵130克，加热搅拌混合，料浆温度150～155℃，该料浆与150克硫酸钾混合，混合料浆通过造粒喷头喷洒成为液滴从高度为60米、塔内径为20米的造粒塔顶部下落，在下落的过程中与上升气流进行传热和传质，冷却并固化为1～4毫米的小球粒，即为颗粒状氮磷钾复混肥料产品，该产品含N 20.5％、P2O511.2％、K2O12.2％、H2O 0.5％。同时含有中量元素硫和微量元素铜和钼。
实施例4取硝酸铵厂蒸发器出口硝酸铵液500克，浓度≥99％，温度约180℃，加入粒度小于1.0毫米的磷酸一铵350克，硫酸铵10克，加热搅拌混合，料浆温度150～155℃，该料浆与200克氯化钾、30克白云石粉混合，混合料浆通过造粒喷头喷洒成为液滴从高度为80米、塔内径为24米的造粒塔顶部下落，在下落的过程中与上升气流进行传热和传质，冷却并固化为1～4毫米的小球粒，即为颗粒状氮磷钾复混肥料产品，该产品含N18.7％、P2O515.7％、K2O 10.8％、H2O 0.5％。
实施例5温度170℃、浓度≥99％的硝酸铵液200克，与粒度小于1.0毫米的磷酸一铵100克加热混合为硝磷铵熔融料浆，料浆温度145℃。硝磷铵熔融料浆与在80℃下预热的氯化钾100克和白云石粉50克混合，混合后的肥料料浆通过造粒喷头喷洒成为液滴从造粒塔顶部下落，冷却，固化，得到颗粒状氮磷钾复混肥料产品，该产品含N 17.6％、P2O511.1％、K2O12.9％、H2O 0.5％。
实施例6浓度≥90％的硝酸铵液1000克，经蒸发浓缩至浓度为99％，与磷酸一铵200克混合为硝磷铵熔融料浆，料浆温度145℃。硝磷铵熔融料浆与在140℃下预热的氯化钾650克和碳酸钙粉200克混合，混合后的肥料料浆通过造粒喷头喷洒成为液滴从造粒塔顶部下落，冷却，固化，得到颗粒状氮磷钾复混肥料产品，该产品含N 17.0％、P2O55.1％、K2O 19.7％、H2O 0.6％。
实施例7固体硝酸铵500克，与磷酸一铵100克加热混合为硝磷铵熔融料浆，料浆温度155℃。硝磷铵熔融料浆与在100℃下预热的硫酸钾100克混合，再向肥料料浆中加入硫酸铜3克、钼酸铵5克、硼酸5克、硫酸锌2克及硫酸锰5克，混合后的肥料料浆通过造粒喷头喷洒成为液滴从造粒塔顶部下落，冷却，固化，得到颗粒状氮磷钾复混肥料产品，该产品含N34.9％、P2O59.58％、K2O 9.65％、H2O 0.4％。
实施例8固体硝酸铵650克，与磷酸一铵100克加热混合为硝磷铵熔融料浆，料浆温度165℃。硝磷铵熔融料浆与在80℃下预热的氯化钾90克和白云石粉50克混合，混合后的肥料料浆通过造粒喷头喷洒成为液滴从造粒塔顶部下落，冷却，固化，得到颗粒状氮磷钾复混肥料产品，该产品含N23.3％、P2O513.8％、K2O 5.0％、H2O 0.3％。
实施例9浓度≥99％的硝酸铵液800克，与磷酸一铵200克加热混合为硝磷铵熔融料浆，料浆温度160℃。硝磷铵熔融料浆与在80℃下预热的氯化钾280克和白云石粉50克以及硫酸钾镁50克混合，再向肥料料浆中加入氧化铜5克、钼酸钠5克、硼砂5克、硫酸亚铁10克及氯化锰3克，混合后的肥料料浆通过造粒喷头喷洒成为液滴从造粒塔顶部下落，冷却，固化，得到颗粒状氮磷钾复混肥料产品，该产品含N 20.9％、P2O57.2％、K2O 11.9％、H2O 0.6％。
实施例10浓度≥99％的硝酸铵液900克，与磷酸一铵150克加热混合为硝磷铵熔融料浆，料浆温度155℃。硝磷铵熔融料浆与在80℃下预热的硫酸钾150克和硝酸镁150克混合，混合后的肥料料浆通过造粒喷头喷洒成为液滴从造粒塔顶部下落，冷却，固化，得到颗粒状氮磷钾复混肥料产品，该产品含N 26.9％、P2O55.7％、K2O 5.8％、H2O 0.3％。
权利要求
1.一种以硝酸铵为原料的氮磷钾复混肥料生产方法，其特征在于该方法包括以下生产步骤(1)浓度≥99重量％的硝酸铵液与磷酸铵加热混合，制成硝磷铵熔融料浆，硝酸铵与磷酸铵的重量比是1～10∶1，混合后的硝磷铵熔融料浆温度是145～165℃，(2)钾盐和添加剂预热至80～140℃，(3)硝磷铵熔融料浆与预热的钾盐和添加剂混合制成肥料料浆，钾盐加入量占肥料总量的0～35重量％，添加剂加入量占肥料总量的0～15重量％，(4)肥料料浆通过设置在造粒塔顶部的造粒喷头分散成小液滴，向下降落，固化，冷却，制得复混肥料。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述的硝酸铵液是硝酸铵生产厂生产的浓度≥99重量％的硝酸铵熔体，或者是硝酸铵生产厂生产的浓度为90～95重量％并浓缩至浓度≥99重量％的硝酸铵溶液，或者是固体硝酸铵熔融后的硝酸铵液。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述的磷酸铵是磷酸一铵。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述的钾盐是氯化钾或硫酸钾。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述的添加剂是硫酸铵、硝酸镁、白云石粉或碳酸钙粉中的一种或一种以上的混合物。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述的造粒塔是圆柱形塔，为钢筋混凝土或钢结构，塔高30～100米，塔内径10～24米。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于造粒塔顶部的造粒喷头是旋转式差动喷头。
全文摘要
一种以硝酸铵为原料的氮磷钾复混肥料生产方法，其步骤(1)大于99重量％的硝酸铵液与磷酸铵加热混合，制成硝磷铵熔融料浆，前者与后者重量比1～10∶1，混合料浆温度145～165℃；(2)钾盐和添加剂预热至80～140℃；(3)硝磷铵料浆与钾盐和添加剂混合制成肥料料浆，钾盐和添加剂加入量分别占肥料总量的0～35重量％和0～15重量％；(4)肥料料浆经造粒喷头喷洒，固化，冷却，制得复混肥料。本方法生产流程简单，产品合格率高，返料少，无干燥过程，能耗低，节省了投资和操作费用，操作环境好，无三废排放。
文档编号C05G5/00GK1891678SQ200510027619
公开日2007年1月10日 申请日期2005年7月8日 优先权日2005年7月8日
发明者陈明良, 梁济, 葛建国, 赵军辉, 朱东明 申请人:上海化工研究院