一种曼海姆炉生产硫酸钾化肥用出料冷却器的推料器的制作方法

本发明涉及硫酸钾化肥生产技术领域，具体涉及一种曼海姆炉生产硫酸钾化肥用出料冷却器的推料器。

背景技术：

目前，在广大农村，土壤板结现象较为普遍，其原因多与大量施用化肥有关，目前所施用的复合肥中，钾肥多采用氯化钾，这种化肥长期施用不仅会对某些农作物不利，还会使土壤产生板结现象。

硫酸钾化肥是一种优质无氯钾肥，可作为烟草、甜菜、果品等忌氯化物的钾肥，同时给作物提供钾和硫两种养分，硫酸钾的使用能大大改善忌氯化物的品质，提高农业经济效益。同时，把硫酸钾按照不同的比例与氮肥、磷肥等进行混合，便可生产出多种复合肥，施用这种复合肥后，不但可满足作物的生产需要，还可大大的缓解土壤的板结化。因此，国内外兴建了大批硫酸钾化肥生产基地，目前国内就有百家硫酸钾化肥生产公司。

世界上生产硫酸钾的方法主要有三大类：第一类是利用盐湖卤水抽取硫酸钾，该生产方法提供的硫酸钾量占到10-15％；第二类是利用可溶性硫酸盐矿加工生产硫酸钾；第三类则是利用曼海姆法生产，曼海姆法就是利用浓硫酸分解氯化钾生产硫酸钾。世界硫酸钾产量50％以上都是由曼海姆法生产的，我国则在70％以上。

曼海姆炉是曼海姆法生产硫酸钾的核心设备。将氯化钾投入炉中，并将硫酸均匀的布洒在氯化钾中，在520°高温状态中进行充分反应，便可生产出硫酸钾化肥。硫酸钾经过出料口后，进入出料冷却器中进行冷却后，再由输送带送至粉碎系统，粉碎后的硫酸钾经计量包装后成为硫酸钾成品。

现有出料冷却器的结构中，包括能够旋转的主轴，主轴上焊接金属材质的块状件，随着主轴的转动，主轴上的块状件推动硫酸钾化肥从出料冷却器的一端到另一端，进而从出料冷却器内排出。

在采用曼海姆海进行硫酸钾化肥生产过程中，由于特定的生产工艺流程，出料冷却器作为生产线的主要设备，特别是出料冷却器内用于推动硫酸钾化肥排出的推料件，长期处于苛刻的腐蚀环境中，不但要遭受电化学腐蚀破坏，还要抵抗硬度较高的高温硫酸钾化肥颗粒的磨损，因此，短期内便损耗严重。目前传统通用的推料器，由于对硫酸钾化肥生产工况环境和工艺流程认识不足，不清楚其腐蚀机理，所以一味的追求成本较高的耐蚀合金，实际上其所选的合金材料，均难以抵抗其电化学腐蚀和物理磨蚀，加之形状尺寸设计不当，造成推料器腐蚀严重，使用运行时间很短，生产效率低下。一个初装的推料器件，一般状态下连续使用周期仅为3-6个月(如图1)，特殊状态下，连续使用寿命仅一个多月的现象也常常发生，因此必须停产进行更换，直接影响了硫酸钾化肥生产效率和产量，大大提高了生产成本，且更换环境极其恶劣，劳动强度极大。

因此，研发一种能够在硫酸钾化肥生产线中长期使用的出料冷却器中的推料器，满足相对理想的运行使用周期，提高硫酸钾化肥企业的生产效率，降低成本，成为目前亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

针对现在技术中存在的不足之处，本发明的目的在于提供一种曼海姆炉生产硫酸钾化肥用出料冷却器的推料器，通过对其结构的巧妙设计及对材质等的改进，极大地提高了该出料冷却器内推料器的耐电化学腐蚀和抵抗物理磨蚀性能，从而提高了硫酸钾化肥生产效率。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种曼海姆炉生产硫酸钾化肥用出料冷却器的推料器，该推料器为一体结构，包括外部的耐蚀合金材料以及嵌于耐蚀合金材料之内的碳化硅陶瓷块体；该推料器具有推料端和焊接端，所述推料端用于将进入出料冷却器内的硫酸钾化肥推出，所述焊接端焊接于出料冷却器内的主轴上。

所述耐蚀合金材料为铬铁合金，所述铬铁合金中铬元素含量为8-15wt.％。

所述碳化硅陶瓷块体的制备过程如下：在碳化硅粉料中所需添加剂(如b和c)，按照所需几何形状模压成型，在2200-2600℃条件下无压烧结后，即获得碳化硅陶瓷块体，其具有优异的耐磨性和耐腐蚀性能。

所述碳化硅陶瓷块体埋铸于(通过埋铸工艺嵌于)所述推料端内部；当该推料器进行推料时，硫酸钾化肥先磨蚀所述推料端外部的耐蚀合金材料，进而再磨蚀碳化硅陶瓷。

所述碳化硅陶瓷块体上设有若干通心孔(优选为三个)，其设置目的是使在埋铸过程中使碳化硅陶瓷材料与耐蚀合金材料的结合更牢固。

所述埋铸过程如下：将碳化硅陶瓷块体置于模具中，模具的型腔内浇注铬铁合金熔体，冷却成型后脱模，脱膜后的整个工件进行热处理后即得到所述推料器；所述热处理工艺为：将脱膜后的工件在950℃条件下处理3小时，使铬铁合金组织奥氏体化，然后再进行淬火(950-980℃)，再经200-230℃回火处理后自然冷却到室温。经上述热处理后的铬铁合金材料可达到极高的耐腐蚀和高耐磨性能。

该推料器通过焊接端焊接于所述出料冷却器内的主轴上，每个出料冷却器内推料器的数量为10-30个，各推料器沿主轴呈螺旋状排布。当主轴转动时，推料器将出料冷却器内的硫化钾产品推出。

所述推料器的焊接端设有u型槽口，该u型槽口的侧面开有连接孔，u型槽口内放置金属焊片，并通入连接孔将金属焊片固定于焊接端的u型槽口内，该金属焊片焊接在出料冷却器内的主轴上。

本发明的设计原理和有益效果如下：

1、本发明针对硫酸钾化肥生产严重腐蚀环境并结合其特定的工艺流程，在硫酸钾化肥进入出料冷却器中的推料过程进行创新；首先采用了成本较为低廉的硅酸盐材料和低成本耐蚀金属材料，并按照设备的具体运行状态，根据流体力学的原理，对推料器结构进行设计，将两种材料在推料器上完美的有机结合，大大的提高了耐电化学腐蚀和抵抗物理磨蚀性能及提高了生产效率。

2、现有出料冷却器中的推料装置一般采用合金材料，研究者皆从如何选择更为耐蚀耐磨的合金材料入手进行改进，但硫酸钾化肥对推料工件具有严重电化学腐蚀和物理磨蚀，合金材料的抗磨蚀能力有限。本发明则打破常规思维的局限性，不是从整体替换材料的角度去考虑，而是采用在合金材料内的推料端包埋耐磨蚀的碳化硅陶瓷的方式，推料时，先磨蚀外部的合金材料，再磨蚀内部的具有极强耐磨蚀性能的碳化硅陶瓷材料，极大的提高了推料器的使用寿命。

3、本发明使用埋铸工艺将碳化硅陶瓷块体镶嵌于铬铁合金材料内部，在推料器的焊接端都为合金材料，以利于与出料冷却器内主轴的焊接。

4、本发明出料冷却器内的推料器，在硫酸钾生产过程中，大大的延长了其使用寿命，经在硫酸钾化肥生产企业设备上运行实验近一年，运行使用状态完好，完全可达到(一个大修期为一年半)理想的使用周期。提高了生产效率，降低了生产成本。

附图说明

图1为现有出料冷却器内推料装置在连续生产三个月的磨蚀情况照片图。

图2为本发明出料冷却器内的推料器结构示意图。

图3为本发明出料冷却器内的推料器结构示意图(对应于图2的侧面视图)。

图4为本发明出料冷却器内的推料器中的碳化硅陶瓷块体结构示意图。

图5为本发明出料冷却器内的推料器内埋铸的碳化硅陶瓷块体照片图。

图6为本发明出料冷却器内的推料器的实物照片图。

图中：1-推料端；2-焊接端；3-u型槽口；4-连接孔；5-碳化硅陶瓷块体；6-通心孔。

具体实施方式

以下结合附图和实施例详述本发明。

本发明为曼海姆炉生产硫酸钾化肥用出料冷却器的推料器，其使用过程为：曼海姆炉内制备硫酸钾化肥，硫酸钾经曼海姆炉出料口后，送入出料冷却器中进行冷却，由出料冷却器中的推料器将硫酸钾推出，再由输送带送出进行粉碎和包装，即成为硫酸钾成品。

本发明推料器的制备过程为：根据设计图纸，按照其形状尺寸，首先制作出可满足设计技术指标性能的硅酸盐陶瓷工件(碳化硅陶瓷块体)，并通过铸造的方法，把其完好的埋铸在耐蚀金属材料之中，再经过热处理工艺处理，使之达到最佳的使用效果。

本发明推料器结构如图2-3所示，该推料器5为变截面柱状一体结构，包括外部的耐蚀合金材料以及嵌于耐蚀合金材料之内的碳化硅陶瓷块体5；该推料器的粗端为推料端1，细端为焊接端2，所述推料端1用于将进入出料冷却器内的硫酸钾化肥推出，所述焊接端2焊接于出料冷却器内的主轴上。

所述耐蚀合金材料优选为铬铁合金，所述铬铁合金中铬元素含量为8-15wt.％。

所述碳化硅陶瓷块体5的制备过程如下：在碳化硅粉料中所需添加剂(如b和c)，按照所需几何形状模压成型，在2200-2600℃条件下无压烧结后，即获得碳化硅陶瓷块体5，其具有优异的耐磨性和耐腐蚀性能。

所述碳化硅陶瓷块体5通过埋铸工艺嵌于所述推料端1内部；当该推料器进行推料时，硫酸钾化肥先磨蚀所述推料端1外部的耐蚀合金材料，进而再磨蚀碳化硅陶瓷。

所述碳化硅陶瓷块体上设有若干通心孔6，优选为三个，如图4-5所示。该通心孔6的设置目的是使在埋铸过程中使碳化硅陶瓷材料与耐蚀合金材料的结合更牢固。

所述埋铸过程如下：将碳化硅陶瓷块体置于模具中，模具的型腔内浇注铬铁合金熔体，浇注温度1380-1410℃，冷却成型后脱模，将脱膜后的整个工件进行热处理，热处理工艺为：首先在950℃处理3小时，使铬铁合金组织奥氏体化，然后在950-980℃进行淬火2-4小时，再经200-230℃回火处理2-4小时后自然冷却到室温，即获得所述推料器，如图6所示。经上述热处理后的铬铁合金材料可达到极高的耐腐蚀和高耐磨性能。

该推料器通过焊接端2焊接于所述出料冷却器内的主轴上，每个出料冷却器内推料器的数量为10-30个，各推料器沿主轴呈螺旋状排布。当主轴转动时，推料器将出料冷却器内的硫化钾产品推出。

所述推料器的焊接端设有u型槽口3，该u型槽口3的侧面开有连接孔4，u型槽口3内放置金属焊片，并通入连接孔4将金属焊片固定于焊接端的u型槽口3内，该金属焊片焊接在出料冷却器内的主轴上。

本发明上述结构的推料器，不但可满足抵抗硫酸钾化肥生产恶劣的腐蚀环境对推料器造成的电化学腐蚀与物理磨蚀的破坏，又可大大提高生产效率，节约能源，降低了生产成本，生产运行使用寿命可达一年半以上。

上述实例仅作参考，具有和本专利相似或者从本专利思路出发而延伸的光致形变材料及其制备方法和应用，均在本专利的保护范围。