粒状硝酸铵钙造粒工艺的探讨谷守玉,张文辉,李 华,段 平,穆 军(郑州大学化工学院,河南郑州 450002) [关键词]硝酸铵钙;造粒;生产工艺[摘 要]含有5Ca(NO3)2・N H4NO3・10H2O的硝酸铵钙母液蒸发提浓后可以用经过改造的复混肥造粒机进行造粒。
最佳的硝酸铵钙母液造粒工艺条件为:溶液密度1182～1183g c m3,温度140～146℃。
这一工艺适合硝酸铵或者硝酸磷肥厂家转产粒状硝酸铵钙产品。
[中图分类号]TQ44112 [文献标识码]A [文章编号]10076220(2005)03001602D iscussion on technology for production of granular calc iu m amm on iu m n itrateGU Shou yu,ZHAN G W en hu i,L I H ua,DU AN P ing,M U Jun(S chool of Che m ica l E ng ineering,Z heng z hou U n iversity,Z heng z hou,H enan450002,Ch ina)Key words:calcium amm on ium n itrate;granu lati on;techno logyAbstract:T he m o ther liquo r of calcium amm on ium n itrate con tain ing(5Ca(NO3)2・N H4NO3・10H2O)is concen trated fo r the granu lati on of com pound fertilizer w ith a m odified granu lato r.T he op ti m um techno logical conditi on s fo r the granu lati on are these:the so lu ti on den sity of1.82～1.83g c m3, tem p eratu re of140～146℃.T he techno logy is con sidered su itab le fo r the p roducti on of granu lar calcium amm on ium n itrate from the p roductive sh ift of amm on ium n itrate o r n itrop ho sp hate p rocess. 硝酸铵钙是一种含氮素和钙素的化学肥料,其产品按照物质结构可以分为两大类。
一类为硝酸铵与碳酸钙的混合物。
通常情况下,根据N H4NO3与CaCO3混合物摩尔比的不同,混合型硝酸铵钙含氮为20%～27%,其中铵态氮和硝态氮各占1 2,氧化钙含量为4%～12%。
比如由烟台市农业生产资料科技有限公司经销的德国巴斯夫公司生产的硝酸铵钙[1],其氮含量大于27%,氧化钙含量大于12%。
另一类产品为由硝酸铵、硝酸钙母液经过蒸发得到的混合物结晶,其物质结构式是5Ca(NO3)2・N H4NO3・10H2O。
如沈阳文通化工有限公司[2]销售的硝酸铵钙产品,其氮含量大于1515%,氧化钙含量大于2516%。
在西欧和美国等地,硝酸铵钙是一个重要的氮肥品种,并占有一定比例。
该产品具有以下特点: (1)硝酸铵钙含有硝态氮和铵态氮,因而氮利用率高,据报道,硝酸铵钙的氮损失比尿素的氮损失少30%～40%;(2)含有元素氮和钙,更适合蔬菜、甘蔗等作物,增产效果明显;(3)硝酸铵钙属于中性肥料,不会引起土壤板结,对酸性土壤还有一定的改良作用;(4)热稳定性好,容易贮藏和搬运。
随着国务院办公厅[2002]第52号文《关于进一步加强民用爆炸物品安全管理的通知》的发布,硝铵禁止作为化肥使用。
作为硝酸铵的换代产品,硝酸铵钙在氮肥中的比重必然得到快速提升。
对粒状硝酸铵钙生产工艺进行研究,使之与复混肥生产线或者硝酸铵生产线等进行整合具有一定的意义。
1 硝酸铵钙工艺路线西欧是世界上硝酸铵钙的最大生产和消费地区。
在美国、西欧等地,硝酸铵钙的生产技术在20世纪80年代就已成熟,单套硝酸铵钙生产装置产量可达到40万t a。
西德K rupp U hde公司的硝酸铵钙工艺技术最具有代表性,许多国家和公司利用其技术来设计和安装规模为40万t a的硝酸铵钙生产装置。
硝酸铵钙的生产方法[3～5]主要有2种:一为混合法,即将熔融硝酸铵与石灰石细粉混合,经造粒而成;另一种方法为四水硝酸钙氨化、碳化工艺流程,是利用冷冻法生产硝酸磷肥副产四水硝酸钙,在转化器中利用氨和二氧化碳进行氨化和碳化反应,得到硝酸铵硝酸钙悬浮液,经蒸发浓缩造粒而成。
硝酸铵钙的造粒方法有喷淋造粒、转鼓造粒、双轴造粒[收稿日期]20041108[作者简介]谷守玉(1971),男,吉林磐石人,讲师,主要从事无机化工产品(化学肥料)的研究与开发和化学、化工课程的教学工作。
2005年5月第20卷第3期 磷肥与复肥Pho sphate&Compound FertilizerM ay2005V o l.20N o.3和高温盘式造粒等。
关于高温盘式造粒工艺在国内未有生产厂家,其工艺研究也未见文献报道。
本文以某公司提供的硝酸铵钙母液作为原料,利用复混肥盘式造粒机进行硝酸铵钙造粒,对硝酸铵钙造粒的工艺条件进行探讨。
实验工艺流程见图1。
2 小型连续试验生产粒状硝酸铵钙2・1 试验原料与设备本研究进行试验的原料为某公司提供的硝酸铵钙水溶液及进口硝酸铵钙的商品样品。
硝酸铵钙溶液溶质成分为5Ca (NO 3)2・N H 4NO 3・10H 2O ,该晶体理论含氮(质量分率,下同)1515%、Ca 1815%(CaO 25.9%)、H 2O 1616%。
经化验硝酸铵钙液体成分如表1,进口硝酸铵钙商品为粒状固体,其成分为:总氮14132%,铵态氮1103%,CaO 23187%。
表1 硝酸铵钙液体成分%w (N 总)w (N H 4+N )w (CaO )w (M gO )w (H 2O )9192018916138010945实验用阶梯盘造粒机:内盘直径016m ,外盘直径1m ,内盘深013m ,外盘深012m ,转速11r m in 。
烘干用的电热干燥机由上海市实验仪器总厂生产,型号为101A 1。
2・2 试验方案以小颗粒或粉状硝酸铵钙作为核心,以蒸发到合适浓度并保持一定温度的母液作为料浆,利用料浆热量及造粒机内物料热量进行水分蒸发及造粒。
母液含水量及温度是影响造粒的主要因素。
2・3 试验结果及讨论(1) 试验基础数据在确定造粒工艺参数前,为更准确研究工艺条件,先测定硝酸铵钙母液的基础数据。
该溶液密度与水分含量之间的关系数据见表2,经计算机回归,其水分含量y 与密度x 的关系方程为y =172164-85173x 。
表2 硝酸铵钙母液含水量与密度关系母液w (H 2O )y %母液密度x (g ・c m 3)母液w (H 2O )y %母液密度x(g ・c m 3)47 1147211941176401311542119117832161163(2) 加入母液的含水量对造粒工艺的影响保持溶液温度在145～146℃,通过增加压力使硝酸铵钙溶液雾化进行造粒。
当溶液密度115～118g c m 3,即含水量在4411%～1813%时,造粒盘中的物料随溶液的加入而呈现过湿状态,具有较高的粘性,容易结块,不能进行连续的造粒试验;当溶液密度在1182～1183g c m 3,即含水量在1617%～1517%时,造粒盘中的物料随着溶液的加入而逐渐进行粉体附聚并造粒成球,物料状态不湿,不结块,流动性好,能进行连续的造粒;当溶液密度超过1183g c m 3时,溶液含水量太少,粘性大,颗粒与颗粒之间容易粘结、结块,不能进行良好造粒。
(3) 加入母液的温度对造粒的影响保持溶液密度在1182～1183g c m 3,改变加入溶液的温度进行试验。
当温度低于120℃时,溶液容易出现结晶,堵塞喷浆管道,料浆雾化效果不好,并且造粒盘中的物料由于温度低导致物料的流动性差,不易造粒;当保持溶液温度在140～146℃时,溶液流动性好,不易出现结晶,粘性适宜,易于造粒。
3 产品的组成及物性对最佳试验条件下的粒状成品进行分析,其w (N 总)为15114%、w (CaO )为25128%,颗粒平均抗压碎力为12N 。
4 结论(1) 含有5Ca (NO 3)2・N H 4NO 3・10H 2O 的硝酸铵钙母液经过蒸发提浓后,可采用经过改造的复混肥造粒机进行造粒。
其产品总氮含量为15114%,氧化钙含量为25128%,养分配比符合当前市场流通的硝酸铵钙产品。
这一工艺适合硝酸铵或者硝酸磷肥生产厂家转产粒状硝酸铵钙产品。
(2) 硝酸铵钙母液造粒的最佳工艺条件为:溶液密度为1182～1183g c m 3,温度140～146℃。
在最佳工艺条件下,母液含水量在1617%～1517%。
而纯5Ca (NO 3)2・N H 4NO 3・10H 2O 晶体理论含水为1616%,可见,造粒时母液含5Ca (NO 3)2・N H 4NO 3・10H 2O 的浓度应该接近100%或者使其失去小部分结晶水。
[参考文献][1] 烟台市农业生产资料有限公司,狮马牌硝酸铵钙[EB OL ].h ttp : www .k jxn .com .cn jinkou 4.asp ,20041009.[2] 沈阳文通化工有限公司.硝酸铵钙[EB OL ].h ttp : www .w entong .chem bb .com XSA G .asp,20041009,[3] 《化肥工业大全》编辑委员会.化肥工业大全[M ].化学工业出版社,1998.460461.[4] 艾晓冬,吕 丰.硝酸铵钙的生产与市场[J ].河南化工,2001,(7):34.[5] 高之江.造粒硝铵装置改产硝酸铵钙[J ].中氮肥,2003,(2):79.・71・2005年第20卷第3期 谷守玉等 粒状硝酸铵钙造粒工艺的探讨。