一种钾肥颗粒的制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种钾肥颗粒的制备方法，其特征在于该钾肥颗粒是通过双阶式混炼挤出机组造粒制得的，钾肥粉末及助剂在第一阶双螺杆混炼机高转速螺杆的较大剪切力下快速细化分散、混炼，接着排气进入第二阶单螺杆挤出机，在低转速下，输出端建立高压稳定挤出，最后通过模面切粒机进行切粒，得到钾肥颗粒。本发明钾肥颗粒养分浓度高，形状规则、粒径均匀，强度高，具有较好的缓释性能；本发明造粒方法操作简单，工艺适应性强，能耗低，成粒率高，产量高，具有市场应用价值。
【专利说明】一种钾肥颗粒的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种钾肥颗粒的制备方法，更具体的说，本发明涉及一种应用双阶式 混炼挤出机组对钾肥造粒的方法，属钾肥造粒领域。
【背景技术】
[0002] 钾肥是三大化肥品种之一，钾元素是植物不可缺少的元素之一，在植物的生长发 育过程中，钾直接参与光合作用、同化产物的运输、蛋白质的合成等过程，我国每年的钾肥 消费量超过500万吨。普通钾肥如氯化钾、硫酸钾、硝酸钾、草木灰等均为粉末状，过久存放 吸潮而结块。
[0003] 粉末状钾肥物理性能不佳，装卸时易起尘，长时间存放易结块，流动性差，施肥极 不方便，同时，粉末肥直接施用与土壤后，养分过快释放，易烧伤作物，未被及时吸收利用的 养分极易流失而造成环境污染。随着科技的不断发展，农业技术的不断创新，各类农业机械 在大规模大面积的农田得到了广泛的应用，为了方便机械化施肥，颗粒肥已成为当今化肥 的发展趋势，因其较之普通粉状肥料具有物理性能好，装卸时不起尘，长期存放不结块，流 动性好，施肥时易均匀散布，易于实现机械施肥的优点，而且，颗粒肥则具有一定的缓释作 用，提高肥料养分的应用率，同时单养分颗粒肥可与颗粒大小相近的其他颗粒肥直接掺配 制成混配肥。目前，我国颗粒磷肥和氮肥已具有一定的生产规模，也有公司引进了辊压机造 粒设备技术对钾肥进行造粒，虽然填补了我国颗粒钾肥的空白，但产量有限，仍需依靠大量 进口。
[0004] 挤出造粒成型是通过螺杆挤出机完成的，它是将物料加热熔融至黏流态，借助螺 杆的强力挤压作用，推动黏流态的物料通过口模而使其成为截面与口模形状相仿的连续 体，若使用圆孔口模，则可将挤出物切成规则的颗粒状，且成粒率极高。该方法具有如下特 点：①.连续化生产；②.很高的生产率；③.应用范围广；④.投资少，收效快。单螺杆挤 出机能耗低，性能好，噪音低，承载力大，运转平稳，挤出稳定，产量高。双螺杆挤出机具有剪 切力大、传热面积大、计量准确、供料性能好，适合于粉料加工、混炼效果好，排气和反应效 果好，同时具有自洁功能等优点。
[0005] 双阶式混炼挤出机组是双螺杆挤出机与单螺杆挤出机有机结合，两段转速可独立 调控，使两者产量达到平衡，工艺适应性强，同时具备两种螺杆挤出机优点。第一阶为双螺 杆挤出机，机筒、螺杆组合设计多变，使物料强制输送，高效混炼，剪切分散；第二阶为单螺 杆挤出机，螺杆低速旋转，物料缓慢地混炼，低剪切，建高压，稳定地挤出造粒。双螺杆与单 螺杆组合，将工艺过程功能分解，增加了独立操作变量，有利于各工艺过程的分步优化。双 阶式混炼挤出机组具有设备低能耗，产品优质量，高产量的特点。
[0006] 专利CN 201310528939. 0公开了一种高浓度圆颗粒氯化钾的制造方法，该方法造 粒步骤是：将氯化钾原料和造粒剂混合均匀破碎后进入团聚造粒设备(转鼓造粒机、圆盘造 粒机)，按常规的团聚造粒工艺进行团聚造粒，所得粒子经干燥、冷却、筛分，得高浓度圆颗 粒氯化钾，并提供了造粒助剂的材料组成：聚丙烯酰胺、硅酸钠和硼砂。此造粒方法为湿法 团聚造粒法，造粒过程中加水将物料润湿，在团聚在一起成粒，成粒过程中水分处于颗粒内 部，造成所得颗粒干燥困难，耗能高，另外，该方法所得颗粒外观较差，不均匀，强度较低等 缺点。
[0007] 专利CN201010175892. 0公开了一种辊压式生产钾肥颗粒的方法，该方法通过辊 压机将钾肥压片，然后经过干燥、破碎、整粒、筛分的步骤实施造粒，该方法效率低下，产量 小。
[0008] 专利CN201310347978. 0公开了一种钾肥氯化钾颗粒的喷淋造粒方法，该方法造 粒塔中将钾肥氯化钾加热至800°C熔融后经过喷淋，熔融氯化钾在降落过程中迅速降温，形 成一种圆形空心颗粒，此方法造出的氯化钾颗粒具有很好的流动性，但是其造粒塔建设造 价高，生产过程中需加热至使氯化钾熔融的800°C高温，耗能太高。
[0009] 因此，开发一种工艺简单，无需干燥，耗能低，可进行连续生产，产量高，成粒率高 的，且所得钾肥颗粒强度高的生产技术路线和方法对我国颗粒化钾肥技术及市场应用具有 重大的意义。
【发明内容】
[0010] 本发明针对上述专利中，团聚造粒的工艺干燥操作困难、外观差、颗粒不均匀、强 度低，辊式挤压法生产效率低、产量小，熔融喷淋造粒造价高、耗能高等缺点，提供一种钾肥 颗粒的制备方法。本发明的钾肥颗粒是由钾肥粉末及助剂混合后通过双阶式混炼挤出机组 造粒制得的，该钾肥颗粒形状规则、粒径均匀，强度高，具有较好的缓释性能。本发明操作简 单，工艺适应性强，投资少，能耗低，成粒率高，产量高，具有极大的市场价值。
[0011] 本发明的技术方案如下： 一种钾肥颗粒的制备方法，其特征在于：该钾肥颗粒是由钾肥粉末及助剂均与混合后， 通过双阶式混炼挤出机组挤出造粒制得的，操作方法如下： 1) 按质量百分比称取钾肥粉末939Γ97%及助剂39Γ7%送入高速混合机中，常温下混合 处理15~30分钟，使各组分物料和助剂均匀分散，形成混合物料； 2) 将混合物料送入双阶式混炼挤出机组，在双螺杆混炼机的螺杆剪切力及助剂的作 用下，进行细化分散、混炼，排气后进入单螺杆挤出机进行低速剪切混炼，建立高压稳定挤 出； 3) 经单螺杆口模挤出的物料通过模面造粒机进行切粒，得到规则均匀的颗粒后，进行 包装或储存。
[0012] 上述的钾肥颗粒的制备方法，所述的的钾肥颗粒粒径为2飞mm，强度为4(Γ60Ν，， 钾肥含量为939Γ97%，养分含量为489Γ56%，缓释性28天累计养分释放< 80%。
[0013] 上述的钾肥颗粒的制备方法，所述的双阶式混炼挤出机组中，第一阶为高速啮合 同向双螺杆混炼机，螺杆直径为35?95mm，长径比为2(T36:1，转速为10(T500 r/min，螺杆 组合包括加料段、压缩段、熔融段、排气段，机筒温度设定区间为10(Tl6(rC，机筒整体温度 呈先升后降的趋势，熔融段温度最高，排气段机筒设有连接体连接第二阶挤出机；第二阶为 低速单螺杆挤出机，螺杆直径为l〇(T200mm，长径比为疒20:1，转速为6(Tl20 r/min，螺杆 包括进料段、压缩段、均化段，机筒温度设定区间为9(T160°C，机筒整体温度呈先升后降的 趋势，压缩段温度最高。
[0014] 上述的钾肥颗粒的制备方法，所述的第一阶双螺杆混炼机螺杆挤出压缩段设有 2~3组压缩螺纹块，熔融段设有2~3组正向捏合块；所述的第二阶单螺杆挤出机机头口模为 圆孔口模，孔径为:T4mm，温度设定区间为8(T15(TC，相对机筒均化段温度低KT2(TC。
[0015] 上述的钾肥颗粒的制备方法，所述的助剂为表面活性剂：水为2~4:1的混合物，以 质量百分比计，占造粒物料的39Γ7% ;钾肥粉末与助剂质量百分比之和为100%。
[0016] 上述的钾肥颗粒的制备方法，所述的表面活性剂为木质素磺酸钠、月桂酸硫酸钠、 十二烷基苯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠中的一种。
[0017] 本发明将钾肥造粒与双阶式混炼挤出机组结合，钾肥粉末及助剂均匀混合后，送 入双阶式混炼挤出机组，首先经过第一阶双螺杆混炼机，在其高速旋转的螺杆作用下，物料 得到强制输送，细化分散，高效混炼，剪切，使钾肥粉末具有了一定的湿润性和可塑性，接着 经排气进入第二阶单螺杆挤出机，螺杆低速旋转，使物料缓慢地混炼，低剪切，建立高压，稳 定地挤出造粒，制备出颗粒规则，性能优异、强度高的颗粒状钾肥。
[0018] 本发明所用的助剂为表面活性剂和水的混合物，在双螺杆混炼机高剪切作用下， 表面活性剂和水快速的扩散进入并润湿钾肥粉末，使钾肥粉末达到具有一定的可加工塑性 的效果。
[0019] 本发明具有以下的突出特点和有益效果： 1、本发明通过双阶式混炼挤出机组对钾肥粉末完成造粒的，设备自动化程度高，可连 续生产，工艺适应性强，效率高，成粒率高，产量高。
[0020] 2、本发明属干法造粒，所得颗粒内部水分极少，不需要额外的干燥处理，工艺简 单，耗能低。
[0021] 3、本发明所用助剂极少，并且在造粒过程中水分子将被去除，得到的钾肥颗粒养 分含量极高，生产成本低廉。
[0022] 4、本发明生产的钾肥颗粒具有形状规则，强度高，缓释效果好的特点，粒径2~5_， 易于与颗粒大小相近的其他颗粒肥混配，满足机械化施肥要求。
[0023] 5、本发明生产过程简单，产品质量稳定，成本低廉，适合于产业化生产，具有市场 应用价值。
[0024] 表一，本发明的产品各性能指标。
【权利要求】
1. 一种钾肥颗粒的制备方法，其特征在于：该钾肥颗粒是由钾肥粉末及助剂均匀混合 后，通过双阶式混炼挤出机组挤出造粒制得的，钾肥粉末在第一阶双螺杆混炼机中经细化 分散、混炼处理，接着进入第二阶单螺杆挤出机压缩挤出切粒，其操作方法如下： 1) 按质量百分比称取钾肥粉末及助剂加入高速混合机中，混合处理15~30分钟，使各 组分物料和助剂均匀分散，形成混合物料； 2) 将混合物料加入双阶式混炼挤出机组中，在双螺杆混炼机的螺杆剪切力及助剂的作 用下，进行细化分散、混炼，排气后进入第二阶单螺杆挤出机进行低速剪切混炼，建立高压 稳定挤出； 3) 经单螺杆口模挤出的物料通过模面切粒机进行造粒，得到规则均匀的颗粒后，进行 包装或储存。
2. 根据权利要求1所述的钾肥颗粒的制备方法，其特征在于：所述的的钾肥颗粒粒径 为2?5mm，强度为40?60N，，钾肥含量为939T97%，养分含量为489T56%，缓释性28天累计养 分释放< 80%。
3. 根据权利要求1所述的钾肥颗粒的制备方法，其特征在于：所述的双阶式混炼挤出 机组中，第一阶为高速啮合同向双螺杆混炼机，螺杆直径为35~95mm，长径比为20~36:1，转 速为10(T500 r/min，螺杆组合包括加料段、压缩段、熔融段、排气段，机筒温度设定区间为 iocnecrc，机筒整体温度呈先升后降的趋势，熔融段温度最高，排气段机筒设有连接体连 接第二阶挤出机；第二阶为低速单螺杆挤出机，螺杆直径为l〇(T200mm，长径比为7~20:1， 转速为6(T120 r/min，螺杆包括进料段、压缩段、均化段，机筒温度设定区间为9(T160°C，机 筒整体温度呈先升后降的趋势，压缩段温度最高。
4. 根据权利要求2所述的钾肥颗粒的制备方法，其特征在于：所述的第一阶双螺杆混 炼机螺杆挤出压缩段设有2~3组压缩螺纹块，熔融段设有2~3组正向捏合块；所述的第二阶 单螺杆挤出机机头口模为圆孔口模，孔径为:T4mm，温度设定区间为8(T15(TC，相对机筒均 化段温度低KT20°C。
5. 根据权利要求1所述的钾肥颗粒的制备方法，其特征在于：所述的助剂为表面活性 齐IJ :水为2~4:1的混合物，以质量百分比计，占造粒物料的39T7% ;钾肥粉末与助剂质量百分 比之和为100%。
6. 根据权利要求4所述的钾肥颗粒的制备方法，其特征在于：所述的表面活性剂为木 质素磺酸钠、月桂酸硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠中的一种。
【文档编号】C05G3/00GK104311258SQ201410516693
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年9月30日 优先权日:2014年9月30日
【发明者】陈庆, 廖宾 申请人:成都新柯力化工科技有限公司