王宇航 赵玉良 崔冬
(中国重型机械研究院有限公司、陕西 西安 710032)
摘要：阐述了复合肥造粒技术概况、挤压造粒原理及其影响因素，介绍了挤压机的主要性能参数及挤压造粒法的基本工艺流程，并指出了造粒技术的发展方向。
关键词： 复合肥； 挤压造粒； 挤压机；工艺流程
Making granule technology and process of compound fertilizer
WANG Yu-hang ZHAO Yu-liang CUI Dong
Abstract: This paper elaborated the general situation of making granule technology of compound fertilizer, the principle of press and making granule and their influence factors. It also proposed the main technology function of extruder and the process flow of press and making granule. Furthermore, it pointed out the direction of making the granule technology.
Key Words: compound fertilizer; press and granule; extruder; process flow
1 前言
现代化农业是精耕细作的农业,需要施加各种复合肥。化肥生产技术在近些年发生了很大的变化,低养分的产品越来越不受欢迎,而高浓度、复合养份肥料成为市场的主流。以前, 高浓度养份肥料都是细粉状的,在贮存、运输时原料会分层或结块；另外,粉状肥料施用时,相当多的肥料会被风吹走,或被雨水从植物根部冲走,肥效释放过快,造成很大的浪费。为了克服以上的不足,使粉状肥变成易于运输和使用、并具有缓释功能的颗粒肥,需要使用造粒技术。复合肥造粒技术由此应运而生并且得到了迅猛的发展。 传统的复合肥造粒采用湿法造粒工艺，湿法造粒工艺也称化学造粒法。自上世纪30年代以来, 化学造粒经历了漫长的发展过程。从最初的向造粒器内物料喷洒水发展到喷硫酸、磷酸或氨溶液，然后再干燥处理。在干燥过程中，通过化学反应、溶解物结晶、粘合剂固化而达到造粒效果。湿法造粒工艺能耗高，大部分能量都用于干燥系统，而且有大量的腐蚀性污水排放，污染环境。 222b2
与传统的湿法造粒不同，挤压造粒工艺则避免了干燥过程，因而降低了能耗和成本，并且没有污染物排放，是一种节能、环保的造粒工艺。挤压造粒是借助于机械压力而使物料(原则上不起化学反应、并经一定配比的粉料混合物)团聚成型的造粒过程，亦称干法造粒。干法造粒工艺由于节能、环保，近些年得到了长足的发展。
2 复合肥的挤压造粒
挤压造粒法在化肥行业上的应用起始于上世纪50年代对氯化钾造粒的研究，直到80年代初，复合肥的挤压造粒法才得以工业化生产并迅速推广。现在挤压造粒工艺已成为复合肥造粒技术的发展潮流。
2.1 挤压造粒的工作原理
经过配比的混合物料被强制送入一对大小相等、转速相等、相向旋转的挤压辊辊缝之间，在强大的挤压力作用下，物料被挤压成密实的片料。此片料经破碎、筛分后即可得到所需粒度的颗粒肥料。其基本工作原理如图1无人机防御系统所示。
挤压辊一般呈水平布置，一辊固
图1 挤压造粒原理示意图
定、一辊浮动(浮动辊即加压辊，由液压缸加载)，一般辊面上有规则排列的形状、大小一致的凹槽、穴孔或凸起，经过配比的粉状物料从上方均匀连续地加入两辊之间，到达加压角(α)内即进入挤压角β (β=1/2α)，物料被强制喂入，一般β=10~15°。随着辊子的连续旋转，物料被挤压，当处于两辊半径连线成水平位置时，压力达到最大（无纺布折叠机Pmax），然后压力迅速降低，此时成型物料在回弹力的作用下脱离与辊面的贴合，顺利落下进入下一工序。
2.2 物料的成型机理
挤压过程中物料的成型机理一般为：物料受到挤压后，其颗粒将进行重排，并排出颗粒间的空气，从而减小物料间的空隙。其过程为：a、物料的重排；b、碎裂；c、塑性流动三个阶段。这几个阶段不一定是顺序进行的，可能穿插发生。挤压的结果：物料的压缩比接近2.5：1，气体的去除率在60%以上。
2.3 影响挤压效果的因素
为了得到较好的挤压效果，进料的粒度应是大小不一的，其合适的范围应控制在0.1~1mm。过细的物料(<0.1mm)含空气太多，影响成品料片的密实度，而且会对挤压过程产生影响(造成挤压机振动加剧)；过大的物料又需消耗更多的压碎能量。所以要很好的控制进料粒度。
物料的硬度或塑性影响挤压过程所采用的压力。有些物料如氯化钾、磷酸二铵及尿素，塑性较好，挤压成粒的效果较好。而硫酸钾、硫酸氨、磷矿粉的塑性差，不易挤压成粒。为了达到较好的效果,可配加适量的粘合剂。尿素、氯化钾或少量的水份均能起到粘合剂的作用。
物料温度的影响。在挤压过程中，粒子间的摩擦会加剧并产生热量而使物料的温度升高。一般来说，温度升高有利于得到较密实的挤压产物—料片，但过高的温度会带来不利影响，特别是含尿素的配料要避免温度过高，否则会发生粘辊现象。一般温度要控制在70~80℃之间。这可借助挤压辊内部通循环冷却水来控制。
3 挤压造粒法的主要工艺流程
3.1 简介
图2是挤压造粒系统的简明工艺流程图
图2 挤压造粒简明工艺流程图
该系统共由四个部分组成，每部分都有各自的设备及仪表，分别为：
● 贮存、计量、混合
● 挤压
● 破碎、筛分
● 修整
物料在各级间的输送由斗提机、皮带或链式输送机来完成。
3.2 贮存、计量、混合
当产品是复合肥时，最好用间歇式混合操作，配方中的各组分原料在称重仓内称重，达到配方要求后，全部加入间歇式混合器中混合。而单一肥一般是连续计量和混合。无论是连续还是间歇式混合，混合器的类型必须根据化肥的配方和配方中的组分来决定，为了保障
微量元素的颗粒分布均匀，应选用高强度的混合器。在加入新料时，应将经破碎和筛分后的小颗粒返料在双轴桨式混合器中与新料混合。一般循环物料与新料比介于1：1到2：1之间。
3.3 挤压
混合后的化肥混和物要经过挤压机挤压，通过挤压使物料成型。物料通过一个垂直螺旋加料机加入两个相向旋转的挤压辊之间，在挤压过程中，物料的受压逐渐增大，当辊逢最小时，挤压力达到最大，然后又迅速减小，直到0激光投影键盘。在挤压过程中，混合物料的密度能增大1.5~3倍，挤压后的产物一般是一块厚5~20mm的板料。
3.4 破碎、筛分
经过挤压机挤压而形成的板料要经过进一步破碎，并通过多级筛分才能得到需要的颗粒尺寸。通常在挤压机下安装一台板块破碎机，板块料被破碎成若干小的碎片（薄片），薄片易于运送，而且也易于被后续的破碎机破碎。
破碎后的物料在多级筛上被筛分成超大颗粒、产品颗粒和细小颗粒，在最低筛上的细小颗
粒经循环回收到混合机中，再进入挤压机挤压成型；而在多级筛上层被滞留的超大颗粒需进一步破碎（二级破碎），然后再继续筛分；产品颗粒则进入修整工序。
3.5 修整
通常情况下，最终成品需经过一到两步的修整。不规则形状的颗粒有时要经过磨圆滚筒将边角等处磨圆。在修整过程中产生的细粉应通过筛分(一层筛网)后循环。进一步修整时,一般还要加入结块剂。
经过修整后的成品是在一定粒度范围内的粒状肥(如2~5mm)，它们有一定的强度，每个颗粒的组成与所需
的配方相同。颗粒的强度可以通过化肥专用的测试方法来确定。
4 挤压设备
图3所示为中国重型机械研究院
有限公司研制的φ800×340挤压机外
形简图。
该机主要由以下几部分组成：框
架、挤压辊(动辊、定辊) 、主轴承及
轴承座、干油润滑系统、液压系统、
4.1 挤压机简介
挤压过程对挤压造粒至关重要，挤压是通过辊轴式挤压机来实现的。挤压机是挤压造粒工艺中最核心的设
电控系统、主传动系统及给料系统。
经过计量、配比的混合物料由给
料系统(螺旋给料机)强制喂入两挤压
辊的辊缝中挤压成型。其中一辊固定、
备。
图3 挤压机外形简图
1、框架 2、挤压辊 3、轴承座 4、液压系统 5、 主传动 6、给料系统
一辊浮动，浮动辊即加压辊，由液压系统实现动态加压并确保辊缝保持在要求的范围内，这对保证挤压成型效果非常重要。
名称 | 比压值（KN/cm） |
尿素基NPK | 20~40 |
氯化钾 | 20~50 |
NPK | 30~80 |
硫铵 | 90~100 |
硝酸钙 | 60金丝雀定位 |
鞋楦机碳酸钙 | 20 |
| |
如果外界异物或过多物料进入辊缝中，泄压阀降压， 浮动辊水平移动，使辊缝增大，避免过载。液压系统还设有充氮的蓄能器，在进料发生变化时，调节辊缝，使辊轴间压力保持恒定，这样才能使产品的质量保持均匀。主传动系统由主电机、联轴器、齿轮箱组成，若需调节辊轴的转速也可采用变频调速的交流电机，齿轮箱也可采用行星齿轮传动方式。给料系统一般采用螺旋给料机，螺旋给料机对物料起着加压填塞的作用，使物料在挤压之前就预挤压了。螺旋给料机一般配备变频调速的驱动机，这可保持给料能力与挤压机能力相匹配。
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