高塔復合肥生產換配方時降低返料量的方法

謝 晉

（湖北三寧化工股份有限公司，湖北 宜昌 443000）

0 引言

高塔熔融造粒工藝是我國顆粒復合肥生產的主要工藝之一，相對經濟且環保，單位時間產量高，消耗低，且無“三廢”產生［1］，但和其他復合肥生產工藝一樣，因市場需求和生產特點，需要頻繁換配方，而在每次換配方時都要產生大量返料。大量返料不僅占用了復合肥生產廠家的倉庫，而且處理這些返料需要額外的消耗，不利于提高企業的經濟效益［2］。因此，降低換配方期間的返料量一直是復合肥生產廠家研究的課題。湖北三寧化工股份有限公司（以下簡稱公司）自2014 年開始生產高塔復合肥以來，經過多年的探索，總結出了換配方期間降低返料量的方法，分析總結如下，供參考。

1 高塔熔融造粒工藝

以尿素為氮源的復合肥生產為例，尿素經過斗提機提升至尿素熔融槽中進行熔融后，液體尿素通過尿素熔融槽溢流口溢流至1#混合槽，與鉀鹽粉料充分混合后溢流至2#混合槽，與磷銨粉料進行充分混合后溢流至均混器，通過造粒機噴杯噴漿造粒出的粒子在重力作用下自由落至圓盤，通過刮板機將肥料刮至出料皮帶，經皮帶運輸至成品工段進行冷卻、篩分得到成品。其大致的工藝流程見圖1。

2 降低返料量的思路

在常規換配方過程中，塔下停止投料后，將尿素熔融槽和混合槽內料漿放空，不再向混合槽中添加粉料。因為添加量不好把握和計算，一旦粉料量添加不準，就會導致料漿養分不合格，最終導致成品養分不合格。在傳統換配方過程中，這些養分不合格的料漿所得成品均會被包成返料。

公司在復合肥生產換配方過程中降低返料量的思路是不包返料。在尿素熔融槽和混合槽放料過程中保證料漿養分合格，即在放空尿素熔融槽時，根據配方要求向1#混合槽和2#混合槽補充適量粉料；放空1#混合槽時，向2#混合槽內補充適量的粉料，保證混合槽中的料漿養分一直滿足配方要求，成品可當作合格的產品進行包裝。

3 參數測量和計算

以生產尿基復合肥26-10-16 配方為例，其配方原料構成為尿素占比（質量分數，下同）53%，58%磷酸一銨占比20%，氯化鉀占比27%。

為了計算出尿素熔融槽和混合槽放料過程中粉料的添加量，必須提前測量尿素熔融槽溢流口平面到槽底的體積V1，1#混合槽溢流口平面到槽底的體積V2。假設液體尿素的密度為ρ1，1#混合槽內料漿的密度為ρ2，則粉料添加量計算如下。

放空尿素熔融槽期間，1#混合槽需要添加氯化鉀的量為27×ρ1×V1/53；2#混合槽需要添加58%磷酸一銨的量為20×ρ1×V1/53。

放空1#混合槽期間，1#混合槽停止添加氯化鉀，2#混合槽仍需添加58%磷酸一銨的量為20 ×ρ2×V2/80。

放空2#混合槽時，2#混合槽內料漿養分滿足配方要求，所有槽內無須添加粉料。

經測量，液體尿素的密度ρ1=1 220 kg/m3，1#混合槽內料漿的密度ρ2=1 389 kg/m3，2#混合槽內料漿的密度ρ3=1 397 kg/m3，尿素熔融槽溢流口平面到槽底的體積V1=6.28 m3，1#混合槽溢流口平面到槽底的體積V2=7.36 m3，2#混合槽溢流口平面到槽底的體積V3=6.86 m3。

尿素熔融槽的放料量m1=ρ1×V1=1 220×6.28 kg=7 661.6 kg，放空尿素熔融槽期間，1#混合槽需要補充氯化鉀的量m2=27×ρ1×V1/53=3 903.1 kg，2#混合槽需要補充58%磷酸一銨的量m3=20×ρ1×V1/53=2 891.2 kg。

同樣，1#混合槽的放料量m4=ρ2×V2=1 389×7.36 kg=10 223.0 kg，放空1#混合槽期間，2#混合槽還需要繼續補充58%磷酸一銨的量m5=20×ρ2×V2/80=2 555.8 kg。2#混合槽的放料量m6=ρ3×V3=1 397×6.86 kg=9 583.4 kg。因此，從放空尿素熔融槽開始，共生產的成品肥料量為m1+m2+m3+m4+m5+m6=36 818.1 kg。即每次換配方可多生產36 818.1 kg肥料，產生了可觀的經濟效益。

4 換配方過程控制

操作人員接到換配方通知后塔下停止投料，并將系統返料移出系統，將原料料倉、計量皮帶秤、原料斗提機、原料振網篩及刮板機內物料走完后，按照設備順序依次停下塔下所有設備。

當尿素熔融槽內液位剛好低于溢流口時，打開尿素熔融槽放凈閥，開始將槽內液體尿素排空，所有尿液排至1#混合槽。放空尿素熔融槽大約需要15 min，在這15 min內，操作人員應繼續向1#、2#混合槽勻速進料。

當1#混合槽液位剛好低于溢流口時，打開1#混合槽放凈閥，此時1#混合槽粉料已進完，將1#混合槽內料漿全部排空，所有料漿排至2#混合槽。放空1#混合槽大約需要20 min，在這20 min內，操作人員應繼續向2#混合槽勻速進料。

當2#混合槽液位剛好低于溢流口時，打開2#混合槽放凈閥，此時2#混合槽粉料已進完，將2#混合槽內料漿全部排空，所有料漿排至均混器，通過造粒機噴灑至造粒塔底圓盤，再經過篩分、冷卻后包裝成合格的產品。

5 小結

換配方不包返料過程中稍不注意就會造成養分不合格，一方面需要操作人員精心操作，嚴格管控重要操作如放槽、進粉料的時間節點，另一方面需要精準計算粉料進料量，在規定的時間內將粉料均勻投入混合槽內，才能生產出合格的產品。