一种包膜缓控释肥料肥芯颗粒表面改性装置的制作方法

本实用新型涉及包膜缓/控释肥料加工及生产制造领域，尤其涉及到一种包膜缓控释肥料肥芯颗粒表面改性装置。

背景技术：

化肥是可为植物提供养分，是高产、高效农业的基础，是最重要的农资产品之一。然而，传统化肥利用率低下，造成了严重的资源浪费和环境污染。缓/控释肥料通过采取某种调控机制技术延缓或控制肥料在土壤中的养分释放期与释放量，使其与作物养分吸收相协调或同步，可显著提高肥料利用率，达化肥高效的要求；同时，还能减少硝态氮淋洗，减缓农业面源污染，符合国家可持续发展的战略需求；另外，缓/控释肥技术一次性基施可实现作物整个生育期的养分需求，简化了施肥程序，减少用工成本，具有省时、省力、节肥、高效的优势，已成为国内外研究的热点。

包膜缓控释肥料是目前主要的缓/控释肥品种之一, 主要是以颗粒化肥为核芯，表层涂覆一层低水溶性或微溶性的无机物质或有机聚合物, 改变化肥养分的溶出特性,从而调控养分释放。然而，由于包膜缓控释肥肥料核芯颗粒不圆整，表面粗糙，比表面积大，增加了包膜工艺所需膜材量，既造成了资源浪费，又额外增加了生产成本，提高了产品市售价格，限制了我国缓/控释肥产业绿色发展和产品规模化应用。因此，迫切需要一种工艺简单、成本低廉的肥料核芯颗粒改性技术，以此降低膜材用量，提高包膜缓控释肥料养分控释精准度，有利于产品产业化规模生产和在农业生产中大面积推广应用。

相关专利CN101659583A公布了一种颗粒肥料的后处理方法，能够改善肥料颗粒花费的圆润度和表面光滑度，然而该方式需要配备尿素和/或硝酸铵水溶液，涂布溶质还包括粘结剂，过程繁琐，增加了加工成本，且粘结剂易使颗粒粘结。相关专利CN104496566A和CN107840682A公布一种大颗粒尿素表面再造方法和一种改进的大颗粒尿素表面再造方法，该方式采用甲醛、脲甲醛喷涂后尿素颗粒自摩擦的方式提高尿素表面颗粒圆整性，效果显著，然而物料间摩擦系数有限，而且填补大颗粒尿素表面低凹部分的尿素100%来自于大颗粒尿素表面凸起的部分，肥表改性效率相对较低，同时，甲醛和脲甲醛的使用易造成环境污染，对生产人员的身体健康和土壤、食品安全不利，此外，其表面改性方式适用范围窄，不能适用于其他肥料颗粒的表面改性。

技术实现要素：

本实用新型针对现有技术的不足，提供一种包膜缓控释肥料肥芯颗粒表面改性装置，通过改性装置对肥芯颗粒进行筛分、加热、抛光、抛圆和烘干操作，并可连续化生产，成本低、能耗小，改性后的肥芯颗粒光滑圆整。

本实用新型是通过如下技术方案实现的，提供一种包膜缓控释肥料肥芯颗粒表面改性装置，包括滚筒和位于所述滚筒进料端的进料箱，所述进料箱上固设有与滚筒内部连通的热气进管和伸至所述滚筒内的进料管，所述滚筒内固设有推动物料向出料端移动的螺旋式抄板。

本方案通过热进气管可以向滚筒内通入热风对筒内进行预热和加热，滚筒正向转动时，通过螺旋式抄板的作用推动肥料颗粒和研磨料由进料端向出料端移动，移动的同时，肥芯颗粒与滚筒内的研磨料、筒壁、抄板之间，以及肥芯颗粒与肥料颗粒之间产生相互摩擦，实现对肥芯颗粒表面的抛光和抛圆；并可以通过改变滚筒的旋转方向，实现连续式改性和间歇式改性，可以满足不同的进料工况，如果存在连续式的送料设备，则可以使用连续式改性，如果没有连续式的送料设备，则可采用间歇式改性，提高了本装置的应用范围。

作为优化，所述滚筒的进料端固接有伸至进料箱内的环形细孔筛，进料箱上开设有低于所述细孔筛位置的小颗粒出料口。本优化方案通过设置环形的细孔筛，在滚筒正转时，进料端会出现物料堆积，在料堆中的物料随滚筒转动时发生研磨，产生体积不同的颗粒，并且出现大颗粒在上、小颗粒在下的分层现象，在细孔筛随滚筒转动的过程中，将规格过小的肥芯颗粒筛除，并由小颗粒出料口流出，从而提高了肥芯颗粒规格的均匀化程度；在滚筒反转时，物料集中在进料端进行研磨，在研磨过程中会出现被研磨过小的颗粒，并且小颗粒位于下层，通过细孔筛将规格过小的肥芯颗粒筛除，同样可以提高肥芯颗粒规格的均匀化程度。

作为优化，所述进料箱上安装有与所述细孔筛对应的筛网振打装置。本优化方案通过筛网振打装置对细孔筛进行振打，提高了小颗粒物料的通过速度，避免筛孔堵塞，保证了筛分的连续性。

作为优化，所述进料箱上还穿设固定有伸至滚筒内的加水管，位于滚筒内的加水管上设有若干沿轴向布置的喷头。本优化方案通过设置加水管和喷头，可以进行肥料增效剂或肥表改性剂的加入，满足改性的多种需求。

作为优化，还包括固定设置且伸至滚筒出料端内部的压缩气管，所述压缩气管上开设有朝向物料的喷气口。通过压缩气管和喷气口向物料上喷射干燥气体，进行对肥芯颗粒的干燥，满足烘干要求。

作为优化，还包括位于滚筒出料端的出料箱，所述滚筒的出料端固接有伸至所述出料箱内的环形粗孔筛，出料箱上开设有低于所述粗孔筛位置的改性颗粒出料口。本优化方案通过设置出料箱，使改性后的肥芯颗粒收集更加方便，同时通过粗孔筛将肥芯颗粒与研磨料分离，肥芯颗粒从筛孔落下，研磨料被粗孔筛阻挡而留在滚筒内，方便重复利用。

作为优化，所述滚筒的轴线与水平方向夹角为1°~6°，且进料端低于出料端。本优化方案中对滚筒的设置，延长了物料在滚筒内的时间，并且提高了螺旋抄板与肥芯颗粒之间的摩擦力，从而提高了抛光和抛圆效果。

本改性装置的使用方法包括间歇式改性和连续式改性；

连续式改性包括以下步骤：

（1）将研磨料加入至滚筒中，并将滚筒内的温度预热至45℃~100℃；

（2）将肥芯颗粒加入至滚筒内，所用研磨料的质量为肥芯颗粒质量的0.5~3倍，转动滚筒，使螺旋抄板推动物料向出料端移动，并同时向滚筒内通入100℃~150℃的热风，风量为20m³/min~800m³/min，使肥芯颗粒表面温度保持在45℃~100℃，滚筒转速为5~20rpm，物料从进料端移动至出料端的时间为5~50min；

间歇式改性包括以下步骤：

（1）将研磨料加入至滚筒中，并将滚筒内的温度预热至45℃~100℃；

（2）将肥芯颗粒加入至滚筒内，所用研磨料的质量为肥芯颗粒质量的0.5~3倍，沿与连续式改性相反的方向转动滚筒，使肥芯颗粒与研磨料在进料端进行研磨，并同时向滚筒内通入100℃~150℃的热风，风量为20m³/min~800m³/min，使肥芯颗粒表面温度保持在45℃~100℃，滚筒转速为5~20rpm，研磨5~40min后，改变滚筒的旋转方向，利用螺旋抄板将物料推至出料端。

本方法可以通过改变滚筒的旋转方向，实现连续式改性和间歇式改性，可以满足不同的进料工况，如果存在连续式的送料设备，则可以使用连续式改性，如果没有连续式的送料设备，则可采用间歇式改性，提高了本装置的应用范围；

本实用新型的有益效果为：

1、集增效剂添加和肥料颗粒筛分、加热、抛光、抛圆、烘干于一体，能够实现连续化表面改性作业，工艺简单、设备投入低、能耗小，环境适应能力强，适用范围宽，可广泛应用于我国主流的无溶剂转鼓包膜式、有溶剂底喷流化床式缓控释肥料生产线，也可应用于精密件连续化、批量化去毛刺、倒角和刀纹；

2、研磨料一次性投入后可重复利用，与控释肥肥料核芯颗粒配套的研磨料的机械摩擦强度远大于肥料间的摩擦系数，处理效率更高，效果更显著；

3、通过设置加水管和喷头可进行肥料增效剂喷涂，方便制备增值型肥料，适用范围广，操作性强；

5、使用本装置处理的肥芯颗粒表面变得光滑圆整，无明显凸起，显著提高肥芯颗粒堆肥密度、圆整度和流化性，降低了肥芯颗粒比表面积、空隙率和包膜材料用量，较同等养分控释期包膜缓控释肥料显著降低了包膜用量，同比等包膜量条件下显著延长养分释放期，从而降低生产成本，解决了当前缓控释肥产业中存在膜材养分控释精准度低、包膜材料用量大、成本高、产业化推广难等关键问题。

附图说明

图1为本实用新型改性装置结构示意图；

图2为图1的左视图；

图3为研磨料进料及加热过程；

图4：未经表面处理及经过本实用新型处理的肥料核芯颗粒光滑度；

图5：未经表面处理及经过本实用新型处理的肥料核芯颗粒粒径分布；

图6：未经表面处理及经过本实用新型处理的肥料核芯颗粒休止角；

图7：未经表面处理及经过本实用新型处理的肥料核芯颗粒堆密度；

图8：未经表面处理及经过本实用新型处理的包膜缓控释肥料养分释放曲线对比；

图9：未经表面处理及经过本实用新型处理的肥料核芯颗粒表面扫描电镜。

图1和2中所示：

1、加水管，2、进料箱，3、进料管，4、细孔筛，5、筛网振打装置，6、滚筒，7、保温层，8、喷头， 9、粗孔筛，10、喷气口，11、热气除尘回流管，12、压缩气管，13、热气进管，14、螺旋式抄板，15、改性颗粒出料口，16、托轮，17、减速器，18、小颗粒出料口，19、防倒料挡板。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，对本方案进行阐述。

如图1所示一种包膜缓控释肥料肥芯颗粒表面改性装置，包括外表面套设固定有两个滚圈的滚筒6、位于所述滚筒6进料端的进料箱2，以及位于滚筒出料端的出料箱，滚筒的直径为0.5~6m，长度为2~10m，滚筒的轴线与水平方向夹角为1°~6°，且进料端低于出料端。

滚筒的筒壁外层设有保温层7，滚筒内固设有推动物料向出料端移动的螺旋式抄板14，滚筒由驱动装置驱动旋转，驱动装置包括四个呈矩形分布且支撑所述滚圈的托轮16，至少一个托轮通过减速器17连接正反转电机，正反转电机带动托轮转动时，利用托轮与滚圈之间的摩擦力带动滚圈转动，从而使滚筒发生转动。

进料箱2上固设有与滚筒内部连通的热气进管13和伸至所述滚筒内的进料管3，滚筒6的进料端固接有伸至进料箱2内且与进料管出口对应的环形细孔筛4，细孔筛4与滚筒同轴且密封固接，细孔筛的进料端内部固设有防倒料挡板19，防止物料从进料端流出，细孔筛的筛孔直径为0.5~3mm，以便将研磨后产生的小颗粒筛出。

进料箱2上安装有与所述细孔筛对应的筛网振打装置5，通过筛网振打装置5振打细孔筛网，防止出现堵料；进料箱2还上开设有低于所述细孔筛4位置的小颗粒出料口18，肥芯颗粒从进料管流出后落至细孔筛，小颗粒的物料由小颗粒出料口流出，其余颗粒在进料管不断进料的情况下被料堆向出料端推动。

进料箱上还穿设固定有伸至滚筒内的加水管1，加水管1伸至滚筒内的一端距细孔筛0.5~5m，位于滚筒内的加水管上设有若干沿轴向布置的喷头8，相邻喷头之间的间隔为0.5~2.5m。

出料箱上固定设置且伸至滚筒出料端内部的压缩气管12，所述压缩气管上开设有朝向物料的喷气口10，使用时通过压缩气管和喷气口对物料进行吹扫，吹扫间隔为10~60 s/次，吹耗气量60~200 L/h。

滚筒的出料端固接有伸至所述出料箱内的环形粗孔筛9，出料箱上开设有低于所述粗孔筛位置的改性颗粒出料口15，粗孔筛9与滚筒同轴且密封连接，粗孔筛的筛孔直径为5~6mm，出料箱上设有与粗孔筛对应的筛网振打装置，在出料箱的顶部固接有热气除尘回流管11。

上述包膜缓控释肥料肥芯颗粒表面改性装置的使用方法，包括连续式改性和间歇式改性，如图3所示，连续式改性包括以下步骤：

1是指将研磨料加入至滚筒中，所用研磨料的质量为肥芯颗粒质量的0.5~3倍，并通过热气进管向滚筒内通入热风，并将滚筒内的温度预热至45℃~100℃；

2是指通过细筛孔将小颗粒的物料筛除，保证物料规格的均匀性；

3是指将筛分后保留的肥芯颗粒加入至滚筒内；

4是指包膜缓控释肥料肥芯颗粒表面改性过程，预处理时间为5~50min；

其中图3中的4包含4-1、4-2、4-3和4-4四种表面改性方式：4-1是不添加任何增效剂和改性剂进行肥芯颗粒表面改性；4-2是仅添加肥料增效剂进行肥芯颗粒表面改性，使用肥料增效剂时，其干物质用量为肥料颗粒质量的0.1~5%，加入速率为10~50 g/s；4-3是仅添加肥表改性剂进行肥芯颗粒表面改性，表面改性物质时，其用量为肥料颗粒质量的0.1~5%，加入速率为10~80 g/s；4-4是同时添加肥表改性剂和肥料增效剂进行肥芯颗粒表面改性，使用肥料增效剂时的干物质用量为肥料颗粒质量的0.1~5%，加入速率为10~50 g/s，同时加入表面改性物质时，表面改性物质用量为肥料颗粒质量的0.1~5%，加入速率为10-80 g/s；

5是加热及控温，肥芯颗粒表面温度为45℃~100℃；

6是鼓风，正向转动滚筒并同时通过热气进管向滚筒内通入100℃~150℃的热风，风量为20m³/min~800m³/min，使肥芯颗粒表面温度保持在45℃~100℃；

7是旋转控制，滚筒转速为5~20rpm，物料从进料端移动至出料端的时间为5~50min；

8是拌料，通过螺旋式抄板的作用推动肥料颗粒和研磨料由进料端向出料端移动，移动的同时，肥芯颗粒与滚筒内的研磨料、筒壁、抄板之间，以及肥芯颗粒与肥料颗粒之间产生相互摩擦，实现对肥芯颗粒表面的抛光和抛圆；

9是压缩空气间歇吹扫，压缩空气间歇吹扫间隔为10~60 s/次，吹耗气量60~200 L/h；

10是干燥过程，如肥表改性方式选择含肥料增效剂水溶液的过程时应对肥料颗粒进行干燥；

11是将肥料颗粒与研磨料筛分后出料、冷却、封装和储存过程，肥料颗粒由粗孔筛落下，研磨料被粗孔筛阻挡，方便重复利用。

间歇式改性与连续式改性的区别在于，加料后，反向转动滚筒，肥芯颗粒和研磨料在进料端进行充分研磨，研磨过程中产生的细小颗粒从细孔筛漏下，研磨完成后，滚筒正转，利用螺旋抄板将物料推至出料端。

本改性装置可应用于尿素、硝酸磷肥、碳酸氢铵、NPK复合肥、硝酸铵、硫酸铵、磷酸氢二铵、磷酸二氢铵、氯化钾、硫酸钾或硝酸钾颗粒的改性，适用范围广。

研磨料可采用由棕刚玉、白刚玉、钢珠、白陶瓷、氧化锆珠、玻璃珠、铬刚玉、高频瓷、树脂、竹粒或不锈钢制成的研磨颗粒中的一种或几种。

当然，上述说明也并不仅限于上述举例，本实用新型未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述；以上实施例及附图仅用于说明本实用新型的技术方案并非是对本实用新型的限制，参照优选的实施方式对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换都不脱离本实用新型的宗旨，也应属于本实用新型的权利要求保护范围。