結(jié)合實(shí)際探討脫氟磷酸三鈣生產(chǎn)造粒

劉成 池俊（甕福（集團(tuán)）有限責(zé)任公司 貴州省 貴陽(yáng)市 550002）

一、概述

造粒主要目的就是經(jīng)過(guò)機(jī)械設(shè)備來(lái)制備符合生產(chǎn)要求的顆粒，或是直接破碎制備、或是采用攪拌法、噴霧法制備。

工業(yè)化生產(chǎn)中，常見(jiàn)的以下幾種造粒方式：

1.壓縮造粒法：是將混合好的原料粉體放在對(duì)輥間或一形態(tài)的密閉壓膜中，通過(guò)外部施加壓力使分標(biāo)題團(tuán)聚成型。

2.擠壓造粒法：是用螺旋、活塞、輥輪、回轉(zhuǎn)葉片對(duì)加濕的粉體加壓，并從設(shè)計(jì)的網(wǎng)孔中擠出。優(yōu)點(diǎn)：顆粒截面規(guī)則、均一，生產(chǎn)量大。缺點(diǎn)：模具磨損嚴(yán)重，顆粒長(zhǎng)度和端面形狀不能精確控制。

3.破碎滾動(dòng)造粒：

4.干燥噴霧造粒法:

5.流化噴霧造粒法：

目前我國(guó)的粉體造粒技術(shù)正取得長(zhǎng)足的發(fā)展，但是在我國(guó)飼料級(jí)磷酸三鈣產(chǎn)業(yè)中，這一技術(shù)的發(fā)展還不是很成熟。我國(guó)現(xiàn)在生產(chǎn)飼料級(jí)磷酸三鈣產(chǎn)品工業(yè)中，多采用高溫?zé)Y(jié)法，這一方法對(duì)于粉體造粒的要求較高。本文以脫氟磷酸三鈣生產(chǎn)中常用的盤式造粒機(jī)的成球率為研究方向，對(duì)怎樣讓圓盤造粒機(jī)顆粒滿足生產(chǎn)所需；怎樣通過(guò)提高造粒的成球率減少單位能耗、節(jié)約資源最易淺顯探討。

制備滿足于采用高溫?zé)Y(jié)法生產(chǎn)脫氟磷酸三鈣的顆粒，要著重考慮怎樣將造粒粒度控制在3～～8mm范圍內(nèi)，怎么樣讓在這一范圍內(nèi)的顆粒最多？本文將粒度在3～～8mm范圍內(nèi)的粒子成為核心粒子，其在粒子中的整體含量成為核心粒子量。主要將對(duì)于影響此部分的粒子百分含量的技術(shù)操作及其相關(guān)的影響因素作整體分析。

二、影響成球率的因素

生產(chǎn)過(guò)程中影響造粒機(jī)制備合格顆粒的因素多，根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，主要有以下因素：

1.合格精粉原料配伍

配料比（即：磷礦粉與純堿的比值）對(duì)于造粒沒(méi)有影響，生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)也找不出相應(yīng)的規(guī)律，由此可以得出配料比對(duì)于造粒的好壞沒(méi)有影響。

2.圓盤造粒機(jī)轉(zhuǎn)速

造粒機(jī)電機(jī)頻率的改變，對(duì)于造粒核心粒子的改變沒(méi)有影響，所以電機(jī)頻率的改變不是影響核心粒子分布狀態(tài)的一個(gè)主要因素。

3.磷礦粉與純堿的質(zhì)量配比對(duì)于核心粒子的影響

磷礦粉與純堿的質(zhì)量配比關(guān)系不是影響造粒機(jī)制備核心粒子的因素，所以物料磷礦粉與純堿配比的變化不會(huì)影響造粒機(jī)制備合格粒子。

4.物料在圓盤造粒機(jī)中停留時(shí)間

造粒的好壞與物料下料的高度無(wú)關(guān)，與物料在造粒機(jī)內(nèi)的停滯時(shí)間有關(guān)，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示：在22秒～～39.6秒范圍內(nèi)，物料的成球率達(dá)到目標(biāo)要求的最多。

5.磷酸濃度

磷酸在55.56%～56.45%之間時(shí)，造粒生成核心粒子的個(gè)數(shù)明顯高于在范圍之外的磷酸濃度，且相對(duì)含水量在22.0%～～22.7%之間時(shí)，粒度相對(duì)較好，更容易達(dá)到目標(biāo)設(shè)定值。

6.磷酸管道壓力對(duì)于核心粒子的影響

造粒管道壓力在0.18Mpa～～0.4Mpa之間時(shí)，造粒的粒度相對(duì)于高于0.45Mpa時(shí)明顯好很多；磷酸管道的噴霧半徑的改變對(duì)于造粒的好壞影響不大，不是其主要因數(shù)；磷酸噴頭高度（即：磷酸噴頭到物料平面的高度）對(duì)于造粒的好壞不存在較大影響，在同一位置高度粒度的變化區(qū)間較大，所以不是影響造粒好壞的主要因素。

磷酸流量的穩(wěn)定與否對(duì)于核心粒子的影響：造粒粒度的好壞與磷酸流量的大小、快慢沒(méi)有直接關(guān)系；造粒粒度的好壞與磷酸的總體使用量無(wú)關(guān)，統(tǒng)計(jì)中找不到明顯關(guān)系。所以磷酸流量大小及磷酸總使用量不是影響造粒粒度好壞的主要因素。

7.原料精粉下料位置與磷酸噴淋位置

物料下料位置和磷酸噴頭的間距對(duì)于粒度沒(méi)有特殊的影響。在實(shí)際生產(chǎn)中，物料下料位置的改變對(duì)于粒度的變化存在影響。物料在圓盤造粒機(jī)右側(cè)1.2M位置時(shí)，物料的成球效果不是很理想，但是當(dāng)改到左側(cè)相應(yīng)位置時(shí)，粒度發(fā)生了極好的變化，物料下料口及磷酸噴頭間距位置對(duì)于粒度的改變影響無(wú)規(guī)律可循。所以下料口與噴頭的間距不是影響粒度好壞的主要因素，但是下料口和噴頭位置同處在物料拋物區(qū)時(shí)，粒度的好壞較難控制。

8.造粒補(bǔ)水方式不同

粒度的好壞與水的添加量、添加方式之間有極大的關(guān)聯(lián)，采取經(jīng)混合器加水、獨(dú)立加水所生產(chǎn)的顆粒粒度達(dá)到目標(biāo)要求的很少，但是在經(jīng)混合補(bǔ)水進(jìn)入磷酸或者不補(bǔ)水的方式生產(chǎn)出來(lái)的顆粒達(dá)到目標(biāo)要求的很多，所以可以得出采取補(bǔ)水入磷酸或者不補(bǔ)水的方式，很容易掌控造粒粒度的好壞；補(bǔ)水的多少對(duì)于造粒好壞也存在著重要影響，當(dāng)補(bǔ)水水占投入精粉的比重在0.33%以上時(shí)，造粒效果明顯不好，但是在0.33%以下時(shí)，造粒效果容易控制。

9.精粉溫度

物料在純冷熱狀態(tài)下（即物料在生產(chǎn)中存儲(chǔ)于罐體中不存在集料垮塌，造成物料溫度不恒定，而全是冷料或全是熱料的狀態(tài)），物料造粒生產(chǎn)形成的目標(biāo)顆粒較多，易于滿足生產(chǎn)要求，但是一旦兩種物料冷熱混合不均的狀態(tài)下，極難滿足生產(chǎn)要求。所以物料的冷熱混合不均也是影響造粒好壞的一個(gè)重要因素。

三、影響粒子范圍的粉體工程學(xué)淺析

在粉體工程中，將細(xì)小顆粒狀物料的集合體稱之為粉體。粉體物料是由無(wú)數(shù)顆粒構(gòu)成的，顆粒是粉體物料的最小單位。工程上常把在常態(tài)下以較細(xì)的粉體狀態(tài)存在的物料成為粉體物料，簡(jiǎn)稱粉體。粉體的大小、分布、結(jié)構(gòu)形態(tài)和表面形態(tài)等因素，是粉體其他性能的基礎(chǔ)。

如果構(gòu)成粉體的所有顆粒，共大小和形狀都是一樣的，則稱這種粉體為單分散粉體。大多數(shù)粉體都是由參差不齊的各種不同大小的顆粒所組成，這樣的粉體稱為多分散粉體。粉體顆粒的大小和粉體顆粒群中所占的比例分別稱為物體物料的粒度和粒度分布。

對(duì)于飼料級(jí)磷酸三鈣生產(chǎn)，其生產(chǎn)過(guò)程中的造粒工序，就是對(duì)粉體工程學(xué)的應(yīng)用。如何提高其生產(chǎn)，使得工業(yè)生產(chǎn)的穩(wěn)定運(yùn)行，就要對(duì)造粒成球的整個(gè)過(guò)程有一個(gè)整體的了解和整體的分析。要更好的提高造粒生產(chǎn)，我們就必須站在粉體工程學(xué)的角度，對(duì)其粉體層的形成及其參數(shù)有一個(gè)具體的了解。粉體層是由大量顆粒堆積而成，粉體層內(nèi)部顆粒會(huì)形成某種空間排列。以下僅以甕福小野田化工有限公司所用原料作為藍(lán)本，對(duì)飼料級(jí)磷酸三鈣造粒生產(chǎn)中粉體的為粉體層的力學(xué)、電學(xué)、熱傳遞及流體透過(guò)等有關(guān)的各種粉體關(guān)系作一淺析。

1.原料生產(chǎn)中造粒機(jī)的容積密度

β1=填充粉體的質(zhì)量 /粉體填充體積=5*0.25*1000/（3.14*1.6*1.6*0.75）=207.4（kg/m3)

β2=填充粉體的質(zhì)量 /粉體填充體積=9*0.25*1000/（3.14*1.6*1.6*0.75）=373.2（kg/m3)

限于數(shù)據(jù)原因，計(jì)算以甕福小野田化工有限公司造粒機(jī)（直徑為3.2m,盤邊高度為0.75m）、生產(chǎn)投入量區(qū)間為藍(lán)本進(jìn)行計(jì)算推導(dǎo)。故其原料造粒機(jī)的容積密度在207.4kg/m3≤β≤373.2kg/m3。

2.原料生產(chǎn)中造粒機(jī)的空隙率ε。

空隙率ε=（粉體填充體積-填充的顆粒體積）/粉體填充體積

生產(chǎn)投入量為5噸是的空隙率ε1=Vb/V=（3.14*1.6*1.6*0.75-3.14*1.6*1.6*0.18）/3.14*1.6*1.6*0.75=76%，物料的填充率ψ1=3.14*1.6*1.6*0.18/3.14*1.6*1.6*0.75=24%；

生產(chǎn)投入量為9噸是的空隙率ε2=Vb/V=（3.14*1.6*1.6*0.75-3.14*1.6*1.6*0.36）/3.14*1.6*1.6*0.75=52%，物料的填充率ψ2=3.14*1.6*1.6*0.36/3.14*1.6*1.6*0.75=48%。

3.原料生產(chǎn)中造粒粉料的含水量

潮濕物料由于顆粒表面的吸附水，顆粒間形成所謂滑液橋力，而導(dǎo)致顆粒間附著力的增大，形成團(tuán)粒。由于團(tuán)粒尺寸較一次粒子大，同時(shí)團(tuán)粒內(nèi)部保持松散結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致整個(gè)物料的堆積率下降。故而想生產(chǎn)出合格的粒子，必須嚴(yán)格控制好物料的含水量。

通過(guò)實(shí)際及理論分析，將采用燒結(jié)法生產(chǎn)飼料磷酸三鈣的造粒部分做到最好，在生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)該滿足以下幾方面的要求：1、物料在造粒機(jī)內(nèi)的停滯時(shí)間控制在22秒～～39.6秒范圍內(nèi)；2、造粒管道壓力在0.18Mpa～～0.4Mpa之間；3、如果生產(chǎn)中物料較干，需要補(bǔ)水，補(bǔ)水量不得超過(guò)精粉的比重在0.33%；4、控制物料的投入保障物料的空隙率和容積密度在生產(chǎn)范圍內(nèi)，不然將嚴(yán)重影響粒度。

[1]《我國(guó)粉體造粒技術(shù)的現(xiàn)狀與展望》作者：李建平；李承政；王天勇；田希安；于愛(ài)蘭.

[2]《固體制劑造粒技術(shù)的研究進(jìn)展》作者：侯婷；南亞森.

[3]《固體顆粒的分散》作者：任俊；盧壽慈.