本发明涉及一种粉状化肥造粒技术，特别是一种提高硫酸钾颗粒强度的方法；本发明还涉及一种硫酸钾不规则挤压造粒方法。
背景技术：
由于颗粒状肥料相比于粉状化肥具有运输方便，施肥便利，缓释功效等优点，粉状化肥颗粒化成为肥料行业的发展趋势。化肥造粒的方法有转鼓造粒，团聚造粒，挤压造粒等多种，其中挤压造粒由于其降低能耗、节省投资及环保等独特的优势而广泛应用于化肥造粒工艺。
挤压造粒根据生产出的产品又分为规则造粒和不规则造粒。规则造粒即生产的颗粒为统一规则的球状颗粒，其关键工艺设备挤压机对辊的辊皮为球状辊模，粉状化肥在挤压时在球状形模型的作用下，挤压出统一、规则的球形颗粒；不规则造粒即挤压机对辊辊皮光滑无模，挤压出的物料即是平整的薄块状物料。通过破碎筛分工艺生产统一尺寸范围的颗粒。本发明属于硫酸钾不规则挤压造粒。
目前市场上生产的颗粒状硫酸钾均是以粉末状硫酸钾成品为原料进行造粒生产。我国大部分硫酸钾生产是以盐湖卤水为原料，经过转化分解浮选结晶等系列工艺生产出含水较高的（30%~50%）硫酸钾，而后经过滤、离心、干燥等脱水工艺得到符合标准的硫酸钾产品。而挤压法生产颗粒状硫酸钾的原料为含有少量水分的硫酸钾。大多数生产企业在此过程中对硫酸钾物料先进行脱水，干燥，然后生产颗粒硫酸钾时再添加水分，造成了工业能耗的巨额浪费。
由于硫酸钾本身性质特性导致其挤压可塑性极差，目前市场尚没有较为成熟的硫酸钾不规则造粒工艺，大多采用普遍的挤压-破碎-筛分-干燥-抛光-包装其他复合肥造粒工艺，且在硫酸钾粉料中添加化学粘结剂增强颗粒强度。上述工艺的缺点为物料在包装前返料较多、生产流程不畅，物料一次成型率过低以及生产过程粉尘过大、生产成本过大等多方面问题；且添加化学粘结剂不仅增加了生产成本，而且影响了硫酸钾肥料的纯度，部分粘结剂影响硫酸钾缓释的效果，并对农作物的生长有一定的负面作用。
不规则挤压造粒生产硫酸钾工艺由于破碎筛分工艺的弊端，生产出的颗粒圆整度较差，颗粒粒度大小不均，形状不规则，施肥时与其他复合肥掺混时易导致分层现象的出现，且物理挤压后的颗粒强度较低，运输过程中易导致粉化。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种新的提高硫酸钾颗粒强度的方法，该方法在不添加化学粘结剂的前提下通过控制工艺条件来增强物料成型颗粒强度。
本发明所要解决的另一个技术问题是提供了一种采用前述方法的硫酸钾不规则挤压造粒方法。
本发明所要解决的技术问题是通过以下的技术方案来实现的。本发明是一种提高硫酸钾颗粒强度的方法，其特点是：该方法是通过向硫酸钾颗粒表面喷洒硫酸钾溶液后再进行干燥来提高硫酸钾颗粒强度。
本发明所述的一种提高硫酸钾颗粒强度的方法，其进一步优选的技术方案是：所述的硫酸钾溶液的质量浓度为3%以上，一般优选质量浓度为3%－10%的硫酸钾溶液，最优选饱和硫酸钾溶液。所述的硫酸钾溶液采用卤水生产硫酸钾过程中的硫酸钾过滤的滤液，或者硫酸钾离心工段的离心液，或者用水和硫酸钾配置的硫酸钾溶液。用水配制硫酸钾溶液的原料优先采用造粒生产过程中除尘器回收的硫酸钾粉尘，此部分硫酸钾粉尘（粒度极细）返回系统，不利于硫酸钾的造粒成型，且此部分特细物料能够更快速溶解。实现了硫酸钾粉尘的有效利用。所述的硫酸钾溶液与硫酸钾颗粒的质量比优选为1~6：100，进一步优选为3~4：100。
本发明还公开了一种硫酸钾不规则挤压造粒方法，其特点是：其步骤如下：以硫酸钾为原料进行挤压造粒，造粒步骤包括原料混合、物料挤压、物料破碎和筛分干燥；通过物料挤压工序将物料挤压造粒成块，通过物料破碎和筛分工段得到硫酸钾颗粒；采用以上技术方案中任何一项所述的提高硫酸钾颗粒强度的方法，用硫酸钾溶液向颗粒物料喷雾后，再进行干燥，制得硫酸钾颗粒。
本发明所述的一种硫酸钾不规则挤压造粒方法，其进一步优选的技术方案是：所述的原料为：硫酸钾粉末成品和卤水生产硫酸钾工艺的中间产物湿料硫酸钾组成的混合物，湿料硫酸钾为过滤后的滤饼或者离心后的固料，原料混合时加入适量的水至混合物含水量达到1.5%~3.0%；进一步优选为2%~2.5%；最优选为2.1%~2.3%。
本发明所述的一种硫酸钾不规则挤压造粒方法，其进一步优选的技术方案是：所述的原料为：所述的原料为硫酸钾粉末成品，混合时加入适量的水或者硫酸钾溶液，混合均匀至混合物含水量达到1.0%~2.5%，进一步优选为1.2%~2.0%，最优选为1.6%~1.8%；混合时加入硫酸钾溶液的质量浓度为是3%以上，优选饱和硫酸钾溶液。
本发明所述的一种硫酸钾不规则挤压造粒方法，其进一步优选的技术方案是：水或者硫酸钾溶液的添加形式为在混合器中以喷雾或蒸汽加入，或者在进入混合器的输送胶带上添加喷头进行喷雾加水。
本发明所述的一种硫酸钾不规则挤压造粒方法，其进一步优选的技术方案是：所述的物料挤压方法如下：在挤压机进料端设有料仓，并设置控制料仓出料速度的阀门，用强制喂料设备对挤压机进行强制给料，使挤压机进料腔内充满物料；所述的强制喂料设备优选为螺旋给料机。通过阀门控制出料进入挤压机，保证挤压机的进料腔充满物料，严格控制料仓出料速度与挤压机处理量一致（料仓出料速度取决于挤压机的处理量，挤压机处理量越大，料仓出料速度越大）。保证挤压机挤压出统一厚度（3-5mm），密度一致的块状物料。挤满给料确保物料被挤压机对辊挤压前较大限度的挤出粉状物料间的空气，使粉状物料间具有一定的压力，有利于提升物料挤压的效果，也是颗粒物料统一尺寸、保证圆整度的前提条件。
本发明所述的一种硫酸钾不规则挤压造粒方法，其进一步优选的技术方案是：硫酸钾造粒过程中的筛分干燥工序包括一次筛分、颗粒修整干燥和颗粒二次筛分；其中：一次筛分方法采用双层分级振动筛对物料进行分级，分成小于2mm，2~5mm和大于5mm的三部分；大于5mm部分返回至物料破碎工段；小于2mm部分返回至物料混合工段；2~5mm部分进行颗粒修整干燥和颗粒二次筛分；颗粒修整干燥前，一次筛分得到的颗粒在进入干燥转筒前，用硫酸钾溶液向颗粒物料喷雾。干燥前的一次筛分工艺能够提前返回不合格的物料，优化流程且节约成本；干燥后的筛分能够返回后续生产过程中摔碎的物料，保证包装产品颗粒的质量。
本发明所述的一种硫酸钾不规则挤压造粒方法，其进一步优选的技术方案是：颗粒修整干燥工段采用干燥转筒，且在该干燥转筒内壁上设有凹凸状衬板。增大颗粒与内壁的接触时间和接触面积，颗粒在转筒底部与内壁接触并缓慢旋转时，可磨蚀凹凸衬板，提高颗粒的圆整度。
本发明所述的一种提高硫酸钾颗粒强度的方法，其进一步优选的技术方案是：颗粒二次筛分得到不大于2mm和大于2mm两部分；大于2mm两部分为成品，不大于2mm两部分返回原料混合工段。
与现有技术相比，本发明的优点如下：
1、本发明方法通过向硫酸钾颗粒表面喷洒硫酸钾溶液，再进行干燥，可以大大提高硫酸钾颗粒的强度。
2、本发明在不添加化学粘结剂的前提下，通过进一步控制物料工艺条件、工艺流程的方法实现了硫酸钾物料挤压造粒。通过进一步地控制水分与干物料的质量比例，实现硫酸钾不规则挤压造粒，得度强度高的硫酸钾颗粒，且制得的硫酸钾颗粒能具备较好的圆整度。
3、本发明方法可以利用生产硫酸钾的中间产物（过滤后的滤饼或离心后的离心干料）作为原料，生产颗粒状硫酸钾，能大幅度减少物料干燥过程中的能量消耗，降低颗粒硫酸钾生产成本。
具体实施方式
以下进一步描述本发明的具体技术方案，以便于本领域的技术人员进一步地理解本发明，而不构成对其权利的限制。
实施例1，一种提高硫酸钾颗粒强度的方法，该方法是通过向硫酸钾颗粒表面喷洒硫酸钾溶液后再进行干燥来提高硫酸钾颗粒强度。硫酸钾溶液的质量浓度为3%；所述的硫酸钾溶液采用卤水生产硫酸钾过程中的硫酸钾过滤的滤液；所述的硫酸钾溶液与硫酸钾颗粒的质量比为1：100。硫酸钾颗粒采有常规方法进行造粒后，向硫酸钾颗粒表面喷洒3%硫酸钾溶液，再进行干燥处理。
实施例2，一种提高硫酸钾颗粒强度的方法，该方法是通过向硫酸钾颗粒表面喷洒硫酸钾溶液后再进行干燥来提高硫酸钾颗粒强度。硫酸钾溶液的质量浓度为8%；所述的硫酸钾溶液采用卤水生产硫酸钾过程中硫酸钾离心工段的离心液；所述的硫酸钾溶液与硫酸钾颗粒的质量比为6：100。以硫酸钾为原料进行挤压造粒，造粒步骤包括原料混合、物料挤压、物料破碎和筛分干燥；通过物料挤压工序将物料挤压造粒成块，通过物料破碎和筛分工段得到硫酸钾颗粒；用8%硫酸钾溶液向颗粒物料喷雾后，再进行干燥。
实施例3，一种提高硫酸钾颗粒强度的方法，该方法是通过向硫酸钾颗粒表面喷洒饱和硫酸钾溶液后再进行干燥来提高硫酸钾颗粒强度。所述的硫酸钾溶液用水和硫酸钾配置的饱和硫酸钾溶液；配置硫酸钾溶液的原料采用造粒生产过程中除尘器回收的硫酸钾粉尘，此部分硫酸钾粉尘（粒度极细）返回系统，不利于硫酸钾的造粒成型，且此部分特细物料能够更快速溶解。所述的硫酸钾溶液与硫酸钾颗粒的质量比为3：100。
实施例4，一种提高硫酸钾颗粒强度的方法，该方法是通过向硫酸钾颗粒表面喷洒饱和硫酸钾溶液后再进行干燥来提高硫酸钾颗粒强度。所述的硫酸钾溶液用水和硫酸钾配置的饱和硫酸钾溶液；所述的硫酸钾溶液与硫酸钾颗粒的质量比为4：100。
实施例5，一种硫酸钾不规则挤压造粒方法，其步骤如下：以硫酸钾为原料进行挤压造粒，造粒步骤包括原料混合、物料挤压、物料破碎和筛分干燥；通过物料挤压工序将物料挤压造粒成块，通过物料破碎和筛分工段得到硫酸钾颗粒；采用实施例1－4中任何一项所述的提高硫酸钾颗粒强度的方法，用硫酸钾溶液向颗粒物料喷雾后，再进行干燥，制得硫酸钾颗粒。
实施例6，实施例5所述的一种硫酸钾不规则挤压造粒方法中：所述的原料为：硫酸钾粉末成品和卤水生产硫酸钾工艺的中间产物湿料硫酸钾组成的混合物，湿料硫酸钾为过滤后的滤饼或者离心后的固料，原料混合时加入适量的水至混合物含水量达到1.5%；通过物料挤压工序将物料挤压造粒成块，通过物料破碎和筛分工段得到硫酸钾颗粒；所述的物料挤压方法如下：在挤压机进料端设有料仓，并设置控制料仓出料速度的阀门，用强制喂料设备对挤压机进行强制给料，使挤压机进料腔内充满物料；所述的强制喂料设备优选为螺旋给料机。用饱和硫酸钾溶液向颗粒物料喷雾后，再进行干燥。
实施例7，实施例5所述的一种硫酸钾不规则挤压造粒方法中：所述的原料为硫酸钾粉末成品，混合时加入适量的硫酸钾溶液，混合均匀至混合物含水量达到2.0%；混合时加入硫酸钾溶液为饱和硫酸钾溶液。硫酸钾溶液的添加形式为在混合器中以喷雾形式加入，或者在进入混合器的输送胶带上添加喷头进行喷加。通过物料挤压工序将物料挤压造粒成块，通过物料破碎和筛分工段得到硫酸钾颗粒；
所述的物料挤压方法如下：在挤压机进料端设有料仓，并设置控制料仓出料速度的阀门，用强制喂料设备对挤压机进行强制给料，使挤压机进料腔内充满物料；所述的强制喂料设备优选为螺旋给料机。用饱和硫酸钾溶液向颗粒物料喷雾后，再进行干燥。
硫酸钾造粒过程中的筛分干燥工序包括一次筛分、颗粒修整干燥和颗粒二次筛分；其中：一次筛分方法采用双层分级振动筛对物料进行分级，分成小于2mm，2~5mm和大于5mm的三部分；大于5mm部分返回至物料破碎工段；小于2mm部分返回至物料混合工段；2~5mm部分进行颗粒修整干燥和颗粒二次筛分；颗粒修整干燥前，一次筛分得到的颗粒在进入干燥转筒前，用硫酸钾溶液向颗粒物料喷雾。
颗粒修整干燥工段采用干燥转筒，且在该干燥转筒内壁上设有凹凸状衬板；优选的颗粒二次筛分得到不大于2mm和大于2mm两部分；大于2mm两部分为成品，不大于2mm两部分返回原料混合工段。
实施例8，一种提高硫酸钾颗粒强度的方法对比实验：
一、实验目的：通过在干燥前对硫酸钾颗粒进行不同的处理来考察对其强度影响的因素。
二、试验设备及方法
表试验方法
表试验所用设备及材料
三、实验分组与结果：
1、实验共分为6个组别：以喷洒物质区别进行分类，分为：
（1）未喷洒对照组；
（2）喷水对照组；
（3）喷洒硫酸钾溶液实验组，其中按硫酸钾溶液的质量浓度区分为：
实验一组：质量浓度为3%；
实验二组：质量浓度为5%；
实验三组：质量浓度为8%；
实验四组：饱和硫酸钾溶液（在实验温度下质量浓度为10.5%）。
2、实验过程：
普通的硫酸钾粉末产品经挤压机挤压、而后经破碎、筛分后的合格粒度的硫酸钾颗粒（未经干燥），取适量此类硫酸钾颗粒进行喷液对比实验。将此部分硫酸钾颗粒取样，分组。一部分直接放入150℃烘箱半小时，另一部分用气雾喷水器在颗粒表面均匀喷洒适量水或硫酸钾溶液，使其表面浸湿之后再放入150℃烘箱半小时，待冷却至室温对其进行强度测试。
3、实验结果：经强度检测，喷洒物质的浓度与烘干后颗粒强度的影响如下表所示：
由实验结果表明，喷洒了硫酸钾溶液的颗粒经烘干后的强度明显大于未喷洒硫酸钾溶液颗粒的强度。且随着喷洒溶液浓度的升高，颗粒平均强度随之升高，添加饱和溶液时，硫酸钾颗粒平均强度约70n/颗。同时，喷洒硫酸钾溶液的颗粒经烘干后的平均强度明显大于喷水的硫酸钾颗粒强度，取得了预料不到的技术效果。
通过喷洒硫酸钾溶液能够大幅度提高硫酸钾颗粒产品质量，从而提升硫酸钾颗粒产品竞争力。