压实的杂卤石及其生产工艺的制作方法

发明领域本发明涉及肥料领域，具体地涉及压实的杂卤石(compactedpolyhalite)的生产。发明背景为了正常生长，植物需要通常可以在土壤中找到的营养素(氮、钾、钙、锌、镁、铁、锰等)。有时需要肥料来实现期望的植物生长，因为这些肥料可以增强植物的生长。植物的这种生长以两种方式来满足，传统的方式是提供营养素的添加剂。一些肥料起作用的第二模式是通过改良土壤的水保留率(waterretention)和曝气(aeration)来增强土壤的效力。肥料通常以变化的比例提供三种主要的常量营养素(macronutrient)：氮(n)：叶生长；磷(p)：根、花、种子、果实的发育；钾(k)：旺盛的茎生长，植物中水的移动，促进开花和结果；三种次要的常量营养素：钙(ca)、镁(mg)和硫(s)；微量营养素：铜(cu)、铁(fe)、锰(mn)、钼(mo)、锌(zn)、硼(b)，以及偶尔重要的是存在硅(si)、钴(cv)和钒(v)加上稀有矿物催化剂。使营养素的可用性与植物需求一致的最可靠且有效的方式是通过使用缓释肥料(slowreleasefertilizer)或控释肥料(controlledreleasefertilizer)来控制营养素向土壤溶液中的释放。缓释肥料(srf)和控释肥料(crf)两者均逐渐地供应营养素。然而，缓释肥料和控释肥料在许多方面不同：它们使用的技术、释放机制、寿命、释放控制因素及更多方面。固体肥料包括颗粒物、小粒(prill)、晶体和粉末。小粒状肥料(prilledfertilizer)是通过使自由下落的液滴在空气或流体介质中固化而制成的接近球形的一种类型的颗粒状肥料。在商业苗圃中使用的大多数控释肥料(crf)是已经被硫或聚合物包覆的小粒状肥料。这些产品已经被开发成在整个作物发育中允许营养素缓慢释放到根部区域中。杂卤石是一种蒸发岩矿物，具有式：k2ca2mg(so4)4·2h2o的钾、钙和镁的水合硫酸盐。杂卤石被用作肥料，因为它包含四种重要的营养素并且氯化物是低的：48％so3以硫酸盐计14％k2o6％mgo17％cao。发明概述根据一些说明性的实施方案，本文提供了一种用于压实杂卤石的工艺。在压实机中将所述混合物压实以产生团块(mass)；在破碎机中将所述团块破碎以产生颗粒；以及在筛分机(screener)中筛分所述颗粒以产生三种不同尺寸的不同颗粒：经历第二破碎工艺并且被返回至所述筛分机用于筛分的尺寸过大的颗粒(oversizedparticle)、被转移至所述混合器用于进一步混合的尺寸过小的颗粒(undersizedparticle)以及被转移至筛分机的期望尺寸的颗粒状颗粒。根据一些实施方案，该工艺可以是包括添加粘合剂的湿法工艺。根据一些实施方案，粘合剂可以与所述杂卤石的进料一起作为固体浆料或溶液被添加至混合器中。根据一些实施方案，粘合剂可以是无机粘合剂或无机粘合剂与有机粘合剂的混合物，其选自包括以下的组：淀粉、糖蜜、膨润土、偏高岭土、硅酸钠、木质素磺酸盐、熟石灰、沥青、波特兰水泥、粘土、酸(硝酸、盐酸、磷酸、硫酸)、纤维素胶、蔗糖、水、水玻璃、水泥、粉煤灰、硅酸钾和硅酸钠、mgo、cao、地质聚合物(geo-polymer)、油和蜡及类似物、或其组合。根据一些说明性的实施方案，粘合剂优选地是无机粘合剂，包括膨润土、偏高岭土、硅酸钠、木质素磺酸盐、水泥、粉煤灰、硅酸钾和硅酸钠。根据一些实施方案，由于对植物高度有益的硅酸盐元素的存在，使用无机粘合剂是优选的。根据一些实施方案，粘合剂最优选地是有机组分和无机组分的混合物。根据一些实施方案，该工艺是干法工艺(dryprocess)，其中所述混合物在所述混合器中被混合之后在加热器中被加热。发明详述根据一些说明性的实施方案，提供了一种用于压实杂卤石的工艺。根据一些实施方案，压实可以是湿法压实或干法压实。根据一些实施方案，压实工艺可以包括添加粘合剂。根据一些实施方案，如本文提到的粘合剂可以包括但不限于可以机械地和/或化学地将其他材料保持或拉动(draw)在一起以形成紧密结合整体(cohesivewhole)的任何合适的材料或化合物，包括例如有机粘合剂和无机粘合剂的混合物，诸如淀粉、膨润土、硅酸钠、木质素磺酸盐、糖蜜、熟石灰、沥青、波特兰水泥、粘土、酸(硝酸、盐酸、磷酸、硫酸)、纤维素胶、蔗糖、水、水玻璃、水泥、粉煤灰、硅酸钾和硅酸钠、mgo、cao、偏高岭土、地质聚合物、油和蜡及类似物、或其组合。根据一些说明性的实施方案，粘合剂优选地是无机粘合剂或无机粘合剂与有机粘合剂的混合物，包括膨润土、偏高岭土、硅酸钠、木质素磺酸盐、水泥、粉煤灰、硅酸钾和硅酸钠。根据一些实施方案，由于对植物高度有益的硅酸盐元素的存在，使用无机粘合剂是优选的。根据一些实施方案，粘合剂最优选地是有机组分和无机组分的混合物。根据一些说明性的实施方案，粘合剂可以以在0.5％w/w-20％w/w之间的范围内的浓度被添加。根据一些说明性的实施方案，向该工艺中添加粘合剂改进压实工艺、增强所得的颗粒物(在本文中还被称为薄片(flake))的强度并且减小最终产品的磨损，例如当运输最终所得的产品时减少最终产品的磨损。根据一些实施方案，所得的产品可以具有低的磨损水平。根据一些实施方案，当压实是湿法压实时，除了粘合剂之外，还可以添加水。根据一些实施方案，压实可以在高进料温度进行。根据一些说明性的实施方案，干法压实工艺可以包括以下步骤：将杂卤石任选地与有机粘合剂或无机粘合剂如瓜尔胶、淀粉、聚合物、地质聚合物、酸、偏高岭土或碱性添加剂混合，并且其他添加剂也可以在该阶段被添加；混合物可以被加热至在20℃-170℃之间、优选地160℃的温度；将混合物进料到压实机中以提供压实的薄片；研磨薄片；筛分所研磨的薄片；并且根据一些实施方案，在筛分之后，存在三种类型的产出物：1.期望尺寸的薄片-在9mm-33mm之间的厚度，在1.9g/cm3至2.2.8g/cm3之间的s.g.。根据一些实施方案，薄片(在本文中还被称为“颗粒”或“颗粒物”)的期望尺寸在1mm-6mm之间、最优选地在1.4mm-4.75mm之间。2.尺寸过大的(os)薄片-被返回至研磨阶段，例如，总的所得的薄片的4％w/w-20％w/w-40％w/w之间。3.尺寸过小的(us)薄片-被返回至混合物用于压实，例如，总的所得的薄片的10％w/w至70％w/w之间。根据一些实施方案，在干法工艺中，任选地，粘合剂可以以在0.01％w/w-7％w/w之间、优选地在1％w/w-5％w/w之间、最优选地在2％w/w-4％w/w之间的浓度被添加。根据一些实施方案，可以进行润湿和干燥以使产品的表面光滑，例如3％的水添加和在150度干燥。根据一些实施方案，油可以被添加至所得的颗粒物中，例如，以改进产品的流变学并且减少粉尘形成。例如以在3000ppm-5000ppm之间、优选地3000ppm的量。根据一些实施方案，可以使用任何合适的油，包括例如矿物油或类似物、疏松蜡或类似物、石蜡或类似物或它们的混合物。根据一些说明性的实施方案，该工艺可以包括能够有效压实杂卤石的独特的条件，该独特的条件包括在从20℃至170℃的范围内、优选地160℃的高温和在从45kn/cm至100kn/cm的范围内、优选地55kn/cm的高的力条件以及在9mm至33mm之间的flack厚度(flackthickness)。根据一些实施方案，颗粒物的期望尺寸在1mm-6mm之间、最优选地在1.4mm-4.75mm之间。根据一些说明性的实施方案，本发明允许杂卤石的有效压实，由于在实现杂卤石颗粒的变形方面的困难，杂卤石在常规条件下难以压实。根据一些实施方案，向杂卤石中添加钾碱(potash)、磷酸盐化合物或类似物以及本文描述的独特的条件能够克服压实杂卤石的困难并且在添加磷酸盐化合物、硝酸钾或硫酸钾的情况下，能够有效地提供压实的颗粒物。根据一些说明性的实施方案，硝酸钾将被添加至杂卤石中，并且本文描述的独特的条件能够克服压实杂卤石的困难，并且能够有效地提供压实的杂卤石的颗粒物，任选地使用另外的化合物如钾碱、磷酸盐化合物或硝酸钾或硫酸钾，任选地添加粘合剂。根据一些实施方案，该工艺可以包括湿法压实，其中该工艺在从室温(～20℃)至100℃的范围内的温度进行。根据这些实施方案，在湿法压实中，该工艺包括以下步骤：将杂卤石任选地与粘合剂或粘合剂悬浮液、固体或溶液在室温混合；将混合物进料到压实机中以提供湿法压实的薄片；研磨薄片；筛分所研磨的薄片；并且根据一些实施方案，在筛分之后，存在三种类型的产出物：1.期望尺寸的薄片-从9mm至33mm的厚度，在1.9g/cm3至2.8g/cm3之间的s.g.。2.尺寸过大的(os)薄片-被返回至研磨阶段，例如，在产出物的20％-40％之间。3.尺寸过小的(us)薄片-被返回至混合物用于压实。根据这些实施方案，湿法压实工艺包括将期望尺寸的颗粒物加热以从颗粒物中蒸发任何水残余物，这导致干燥的颗粒物。根据一些实施方案，颗粒物被加热至在100℃-160℃之间、优选地160℃的温度。根据一些实施方案，粘合剂悬浮液可以包含浸没在水中的粘合剂，其中湿法工艺中的粘合剂优选地是粉煤灰、氧化钙和/或氢氧化钙。根据一些实施方案，可以向所得的薄片中添加添加剂，所述添加剂包括例如营养素、矿物、涂层材料、持续释放化合物及类似物。根据一些实施方案，营养素可以包括：氮(n)：叶生长；磷(p)：根、花、种子、果实的发育；钾(k)：旺盛的茎生长，植物中水的移动，促进开花和结果；三种次要的常量营养素：钙(ca)、镁(mg)和硫(s)；微量营养素：铜(cu)、铁(fe)、锰(mn)、钼(mo)、锌(zn)、硼(b)，以及偶尔重要的是存在硅(si)、钴(cv)和钒(v)加上稀有矿物催化剂。根据一些实施方案，本发明的混合物还可以包含除了杂卤石之外的另外的肥料。根据一些说明性的实施方案，术语“肥料”可以包括任何天然来源或合成来源的材料，其被施用至土壤或植物组织以供应植物的生长所必需的一种或更多种植物营养素，所述材料包括例如单营养素(“单质(straight)”)肥料，诸如硝酸铵、尿素、硝酸铵钙(calciumammoniumnitrate)、过磷酸盐(superphosphate)例如“单过磷酸盐(singlesuperphosphate)”(ssp)、磷石膏、三过磷酸盐(triplesuperphosphate)(tsp)或其混合物；多营养素肥料，例如二元(np、nk、pk)肥料例如磷酸一铵(map)和/或磷酸二铵(dap)，为提供氮、磷和钾的三组分肥料的npk肥料；包括铁、锰、硼、钼、锌和铜及类似物的主要微量营养素来源中的一种或更多种的肥料；化合物肥料，例如其包含n、p和k；有机肥料，诸如泥煤、动物废物、来自农业的植物废物以及污水污泥；和/或其他元素，诸如钙、镁和硫。根据一些实施方案，肥料优选地包括以下中的一种或更多种：氮肥料，诸如氨、无水硝酸铵、尿素和硝酸钠；磷酸盐肥料；钾肥料，诸如钾碱、氯化钾、硫酸钾、碳酸钾或硝酸钾。根据一些实施方案，肥料优选地是硫酸铵。根据一些说明性的实施方案，使用带有具有在1.4mm-4.5mm之间、优选地在2mm-4mm之间、最优选地3.4mm的直径的开口的筛进行筛分。根据一些实施方案，混合在叶片共混器和/或能够具有旋转速度的任何其他合适的装置例如混合器中进行，所述旋转速度产生用于完全均质化和高共混精度的涡旋运动。根据一些实施方案，所得的薄片/颗粒物可以被上釉(glaze)并且用合适的涂层另外包覆。例如，涂层可以包括可生物降解的涂层、持续释放涂层、控制释放涂层、油性涂层、蜡涂层。所得的杂卤石可以包括如表1中详述的以下性质。表1表2根据一些说明性的实施方案，本文提供了一种用于压实杂卤石的工艺，包括：在混合器中将杂卤石的进料与无机粘合剂混合以产生混合物；在压实机中将所述混合物压实以产生团块；在破碎机中将所述团块破碎以产生颗粒；以及在筛分机中筛分所述颗粒以产生三种不同尺寸的颗粒：经历第二破碎工艺并且被返回至所述筛分机用于筛分的尺寸过大的细颗粒、被转移至所述混合器用于进一步混合和压实的尺寸过小的细颗粒以及被转移至精制筛分机(polishscreener)用于上釉和上油的期望尺寸的细颗粒。根据一些实施方案，该工艺可以是包括添加粘合剂的湿法工艺。根据一些实施方案，粘合剂可以与杂卤石的进料一起被添加至混合器中。根据一些实施方案，粘合剂可以选自包括以下的组：膨润土、硅酸钠、木质素磺酸盐、熟石灰、沥青、波特兰水泥、粘土、酸(硝酸、盐酸、磷酸、硫酸)、水、水玻璃、水泥、粉煤灰、硅酸钾和硅酸钠、mgo、cao、地质聚合物及类似物、或其组合。根据一些实施方案，粘合剂可以是2％的cao+5％的na2sio3。根据一些实施方案，粘合剂可以是木质素磺酸镁，例如，以在2％-5％之间的浓度的木质素磺酸镁。根据一些实施方案，该工艺可以是干法工艺，其中所述混合物在所述混合器中被混合之后在加热器中被加热。根据一些实施方案，该工艺可以包括向无机粘合剂中添加有机粘合剂以产生有机-无机粘合剂的混合物。根据一些说明性的实施方案，本文提供了包含无机粘合剂的、压实的杂卤石的颗粒物。根据一些实施方案，颗粒物包括9mm至33mm的厚度和在1.9g/cm3至2.8g/cm3之间的比重(s.g.)。根据一些实施方案，颗粒物在1mm-6mm之间、最优选地在1.4mm-4.75mm之间。根据一些实施方案，颗粒物包括在0.8kg力/颗粒物至3.5kg力/颗粒物之间、优选地在0.9kg力/颗粒物至3.3kg力/颗粒物之间、最优选在1.9kg力/颗粒物至2.0kg力/颗粒物之间的单一强度。根据一些实施方案，粘合剂可以选自包括以下的组：膨润土、硅酸钠、木质素磺酸盐、熟石灰、沥青、波特兰水泥、粘土、酸(硝酸、盐酸、磷酸、硫酸)、水、水玻璃、水泥、粉煤灰、硅酸钾和硅酸钠、mgo、cao、地质聚合物及类似物、或其组合。根据一些实施方案，粘合剂可以是2％的cao+5％的na2sio3。根据一些实施方案，粘合剂可以是木质素磺酸镁，例如，以在2％-5％之间的浓度的木质素磺酸镁。根据一些实施方案，粘合剂还可以包括有机粘合剂，该有机粘合剂被添加到无机粘合剂中以产生有机-无机粘合剂的混合物。现在参考图1，图1描绘了根据本文描述的一些说明性实施方案的用于压实杂卤石的湿法工艺1。如图1中示出的，湿法工艺100可以包括粘合剂制备步骤108。根据一些实施方案，制备步骤108可以包括以下步骤：粘合剂的加热、混合、研磨、活化、溶解以及固化。步骤106描绘了将粘合剂添加至预混合器110中，其中预混合器110保持粘合剂混合物的均匀组成。根据一些实施方案，然后粘合剂被添加至混合器112中，杂卤石的进料102任选地与微量元素104一起被添加至混合器112中。根据一些实施方案，在混合器112中，杂卤石、微量元素和粘合剂被均匀地混合在一起，以产生杂卤石的湿混合物(“混合物”)。根据一些实施方案，然后混合物可以被转移至压实机114以经历压实。压实机可以在以下条件下工作：在从20℃至100℃的范围内的高温或低温和在从45kn/cm至100kn/cm的范围内、优选地55kn/cm的高的力条件，以及在9mm至33mm之间的flack厚度。根据一些实施方案，混合物作为压实的团块离开压实机114，然后压实的团块被转移至破碎机116，并且然后团块被破碎成在从0.1mm至33mm的范围内的尺寸的较细颗粒。根据一些实施方案，颗粒可以在筛分机118中经历初级筛分，所述筛分机214具有在1mm至6mm之间、优选地1.44mm至4.75mm的多个层板(deck)。根据一些说明性的实施方案，从筛分机118可以产生3种不同尺寸范围的颗粒：1.具有大于6mm的尺寸直径的尺寸过大的颗粒138(在本文中还被称为“os”)；2.具有低于1mm的尺寸直径的尺寸过小的颗粒134(在本文中还被称为“us”)；3.具有在1mm至6mm之间的尺寸直径的期望尺寸的颗粒。根据一些实施方案，尺寸过小的颗粒134和/或在穿过筛分机118时可以形成的任何粉尘可以被单独地造粒和/或被引回到该工艺，例如，被引回到混合器112以与混合物再次混合。尺寸过小的颗粒134和/或在穿过筛分机118时可以形成的任何粉尘的范围可以在0.1mm至1mm之间。尺寸过大的颗粒138可以经历至少一个破碎程序以被破碎成期望的尺寸。例如，os138可以被转移至破碎机120，并且在筛分机122中经历二级筛分。可以从筛分机122得到的具有在0.1mm至6mm之间的范围内的期望尺寸的任何颗粒可以被添加回至筛分机118。从筛分机122得到的尺寸过大的颗粒142可以在破碎机124中经历另外的破碎，其中从破碎机124产生的颗粒被添加回至筛分机118用于进一步加工。根据一些实施方案，破碎机120和破碎机124之间的差异可以是锤式磨机或其他类型的破碎机。根据一些实施方案，离开筛分机118的期望尺寸的颗粒可以经历干燥的工艺，以将来自颗粒的任何残余水分干燥并且产生干燥的颗粒。干燥的颗粒然后被转移至精制筛分机128以经历1mm至6mm、优选地1.4mm至4.75mm的另外的、更细的筛分过程。根据一些说明性的实施方案，从精制筛分机128可以产生3种不同尺寸范围的颗粒：1.具有超过6mm的尺寸直径的尺寸过大的颗粒140(在本文中还被称为“os”)；2.具有低于1mm的尺寸直径的尺寸过小的颗粒136(在本文中还被称为“us”)；3.具有1mm至6mm、优选地1.4mm-4.75mm的尺寸直径的最终颗粒。根据一些说明性的实施方案，尺寸过小的颗粒136可以被转移回至混合器112，以与混合物再次混合。尺寸过大的颗粒140可以经历破碎程序以被破碎成期望的尺寸。例如，os140可以在破碎机124中经历破碎，其中从破碎机124产生的颗粒被添加回至筛分机118用于进一步加工。根据一些实施方案，从精制筛分机128产生的最终颗粒可以在上釉机130中经历上釉的过程。根据一些实施方案，上釉系统可以防止运输期间的磨损和粉尘污染。上釉机130可以包括转鼓、干燥罐、多种类型的干燥器，例如流化床干燥器或其他。来自上釉机130的产出物将被包装成最终产品132。现在参考图2，图2描绘了用于压实杂卤石的干法工艺2。如图2中示出的，干法工艺200可以包括杂卤石的进料202，杂卤石的进料202任选地与微量元素的进料204一起被添加至混合器206中。根据一些实施方案，在混合器206中，杂卤石被均匀地混合在一起，以产生杂卤石/添加剂的干燥混合物(“干燥混合物”)。根据一些实施方案，干燥混合物然后可以被转移至加热器208，以将材料加热至在100度至170度之间、优选地160度的压实工艺。根据一些实施方案，加热的干燥混合物然后可以被转移至压实机210以经历压实并且产生压实的团块。根据一些实施方案，压实参数可以包括：在从20℃至170℃的范围内、优选地160℃的高温和在从45kn/cm至100kn/cm的范围内、优选地55kn/cm的高的力条件，以及在14mm至37mm之间的flack厚度。根据一些实施方案，压实的团块然后被转移至破碎机212，并且然后团块被破碎成较细的颗粒。根据一些实施方案，颗粒可以在筛分机214中经历初级筛分，所述筛分机214具有在1mm至6mm之间、优选地1.4mm-4.75mm的多个层板。根据一些说明性的实施方案，从筛分机214可以产生3种不同尺寸范围的颗粒：1.具有大于6mm的尺寸直径的尺寸过大的颗粒232(在本文中还被称为“os”)；2.具有小于1mm的尺寸直径的尺寸过小的颗粒228(在本文中还被称为“us”)；3.具有在1mm至6mm之间的尺寸直径的期望尺寸的颗粒。根据一些实施方案，尺寸过小的颗粒228和/或在穿过筛分机214时可以形成的任何粉尘可以被单独地造粒和/或被引回到该工艺，例如，被引回到混合器206或加热器208。尺寸过小的颗粒228和/或在穿过筛分机214时可以形成的任何粉尘的范围可以在0.1mm至1mm之间。根据一些说明性的实施方案，尺寸过小的颗粒228可以被转移回至加热器208。尺寸过大的颗粒232可以经历至少一个破碎程序以被破碎成期望的尺寸。例如，os232可以被转移至破碎机222，并且在筛分机224中经历二级筛分。可以从筛分机224得到的具有在1mm至6mm之间、优选地在1.4mm至4.7mm之间的范围内的期望尺寸的任何颗粒可以被添加回至筛分机214。从筛分机224得到的尺寸过大的颗粒236可以在破碎机226中经历另外的破碎，其中从破碎机226产生的颗粒被添加回至筛分机214用于进一步加工。根据一些实施方案，破碎机222和破碎机226之间的差异可以是破碎机的类型和操作参数。根据一些实施方案，离开筛分机214的期望尺寸的颗粒可以通过精制筛分机216，以经历1mm至6mm、优选地1.4mm至4.7mm的另外的、更细的筛分过程。根据一些说明性的实施方案，从精制筛分机216可以产生3种不同尺寸范围的颗粒：1.具有高于6mm的尺寸直径的尺寸过大的颗粒234(在本文中还被称为“os”)2.具有低于1mm的尺寸直径的尺寸过小的颗粒230(在本文中还被称为“us”)3.具有1mm-6mm、优选地在1.4mm-4.7mm之间的尺寸直径的最终颗粒。根据一些说明性的实施方案，尺寸过小的颗粒230可以被转移回至加热器208。尺寸过大的颗粒234可以经历破碎程序以被破碎成期望的尺寸。例如，os234可以在破碎机226中经历破碎，其中从破碎机226产生的颗粒被添加回至筛分机214用于进一步加工。根据一些实施方案，从精制筛分机216产生的最终颗粒可以在上釉机218中经历上釉的工艺。根据一些实施方案，上釉系统可以防止运输期间的磨损和粉尘污染。上釉机218可以包括转鼓和干燥器，可以使用多种类型的干燥器，例如流化床干燥器、旋转干燥器或其他。来自上釉机218的产出物将被包装成最终产品220。实施例实施例-1设置以下条件：所得的产品的规格粒度1.4mm-4.7mm％h2o0.1％单一强度2kg力/颗粒物磨损后的粉尘(％)4实施例-2设置以下条件：所得的产品的规格粒度1.4mm-4.7mm％h2o0.1％单一强度2kg力/颗粒物磨损后的粉尘(％)4实施例-3粒度1.4mm-4.7mm单一强度1.9kg力/颗粒物磨损后的粉尘(％)19.9实施例-4粒度1.4-4.7mm％h2o1％-0.8％单一强度0.9kg力/颗粒物在干燥之后的单一强度3.3kg力/颗粒物虽然已经根据一些具体的实施例描述了本发明，但是许多修改和变形是可能的。因此，应当理解，在所附权利要求的范围内，本发明可以与具体描述不同的另外方式来实现。当前第1页12