現代農業是精耕細作的農業,需要針對作物和土壤的要求,實現準確的配肥,近幾年化肥生產技術也發生了很大的變化,使高濃度復合肥成為市場的主流,摻混肥料的產量越來越高。
與傳統的濕法造粒不同,對輥擠壓造粒機的工藝要求水分低,進入造粒機的水分為2.5-3,出口造粒機的水分為1.5-2,大大降低了干燥能耗和成本,零污染物排放,是一種節能環保的造粒工藝。對輥擠壓造粒機是一種利用機械壓力將材料(原則上不發生化學反應,經過一定比例的粉末混合物)團聚成型的造粒過程。
利用常規復合肥裝置增設一套對輥擠壓造粒機設備,使其既能生產復合肥,又能生產粒狀氯化銨、硫酸銨等單一肥料。同時還可以生產高氮、高鉀復合肥,彌補滾筒式造粒設備配方的局限性,實現了生產線多品種生產技術,滿足市場多樣化需求,利用了原復合肥在原有生產線上的投料、混合、篩、干燥、冷卻、包膜等裝置,降低投資成本。
1.對輥擠壓造粒機的工作原理被強制送入一對大小相等、速度相等、相向旋轉的擠壓輥之間。在強擠壓力的作用下,材料被擠壓成密實的碎片。碎片和篩分后,可獲得所需粒度的顆粒肥料。
擠出滾筒一般為水平排列,一輥固定,一輥浮動(由液壓缸加壓的浮動輥),在普通滾筒表面上有排列整齊的形狀、大小一致的凹槽、穴孔或凸起,配比的粉末狀物料從上面均勻地加入兩輥之間,到達加壓角(α)內的加壓角(α)內,在擠壓角(β=1/2α)中,物料被添加到上面,然后就是在10~15°之間。由于滾筒連續轉動,物料被擠出,當兩滾筒半徑連線成水平位置時,壓力達到較大(Pmax),然后壓力迅速下降,此時成型物料在回彈力作用下脫離與輥面的貼合,順利進入下一工序。
2.材料在擠壓成型機理中的成型機理一般是:材料受擠壓后,其顆粒會重新排列,并排出顆粒之間的空氣,從而縮小材料之間的間隙。它的過程是: a、材料的重新排列; b、破碎; c、塑性流動三個階段。這些階段并不需要連續進行,也可能會穿插發生。結果:該材料的壓縮系數為2.5:1,氣體去除率大于60。
3.擠壓效果的影響因素為獲得更好的擠壓效果,進料的粒度應該有不同的尺寸,其適宜范圍應控制在0.1~1 mm。過細(<0.1 mm)的物料中含有過多的空氣,影響到成品的密實度,并且會影響擠壓加工(使擠出機振動加劇);過大的物料需要消耗較多的壓碎能量。因此要很好地控制原料的粒度。在擠壓過程中,材料的硬度或塑性對壓力的影響。部分物料如氯化鉀、磷酸二銨、尿素等,塑性較好,擠壓成粒效果較好。而且硫酸氨、氯化銨的塑性差,不易擠成顆粒。為獲得更好的效果,可以加入適當的膠粘劑。
材料溫度效應。擠出過程中,物料的溫度上升,顆粒間的摩擦加劇,并產生熱。一般說來,提高溫度有利于獲得較密實的擠壓產品——料片,但溫度過高會帶來不利影響,尤其是含有尿素的配料要避免溫度過高,否則會出現粘輥現象。一般來說,氣溫要控制在70~80℃。在此基礎上,利用擠出機內循環冷卻水進行控制。
4.對輥擠壓造粒機主要工藝3.混合貯存,當產品為復合肥時,盡量采用間歇式混合操作,配方中各成分的原料在稱重倉中稱重,滿足配方要求后,全部加入間歇式混合器中混合。而且單肥一般都是連續計量和混合。無論是連續混合還是間歇混合,混合器的類型都須根據化肥的配方和配方中的成分來確定,為了保證微量元素的顆粒分布均勻,應選擇高強度的混合器。加入新材料時,雙軸槳混合器中應將破碎篩分后的小顆粒返回到新材料中。
5.對輥擠壓造粒機混合后的化肥混合物應通過擠壓機擠壓,物料應通過擠壓成型。物料通過垂直螺旋給料機加入兩個相向旋轉的擠壓輥之間。在擠壓過程中,物料的壓力逐漸增加。當滾筒小時,擠壓力達到較大,然后迅速減小到0。在擠壓過程中,混合物料的密度可以增加1.5~3倍,擠壓后的產品一般是厚度為5~20毫米的板材。
6.破碎篩分擠壓機擠壓形成的板材,需要進一步破碎,通過多級篩分才能獲得所需的顆粒尺寸。通常,擠壓機下安裝一臺板式破碎機,板式材料被破碎成幾個小碎片(薄片),易于運輸和被后續破碎機破碎。破碎后的物料在多級篩上被篩分成超大顆粒、產品顆粒和細小顆粒,較低篩上的細小顆粒被循環回收到混合機中,然后進入擠壓機進行擠壓成型;但多級篩上層的超大顆粒需要進一步破碎(二級破碎),然后繼續篩分;產品顆粒進入修整過程。
7.修整一般情況下,成品需要一到兩步修整。不規則形狀的顆粒有時會通過圓筒磨圓。修整過程中產生的細粉應經過篩分(一層篩網)后循環。進一步修整時,一般應加入防結塊劑,防止肥料結塊。
修復后的成品是粒狀肥料(如2~5mm),具有一定的強度,每個顆粒的組成與所需的配方相同。顆粒的強度可以通過化肥的特殊測試方法來確定。
除上述優點外,對輥擠壓造粒機還特別適用于熱敏材料的造粒。擠壓法還容易在材料中添加微量元素、生物刺激素等,使肥料在營養和功效上多樣化。配合復合肥裝置,還可生產顆粒單質肥,滿足日益增長的BB肥原料需求,實現1+1>3。
設備選擇對輥擠壓造粒機重要的是選擇好的設備。壓輥是整個設備的核心部件,對材料要求很高。它不僅要保證足夠的硬度和強度,還要有良好的韌性,以適應高壓下的翅膀變化,避免壓輥斷裂。此外,由于工作環境的特殊性,壓輥需要具有很強的耐腐蝕性,以減緩高溫高壓下化肥的腐蝕。