提高顆粒硫酸鉀強度的試驗研究

郭　翔，董廣峰，邵宇峰

(國投新疆羅布泊鉀鹽有限責任公司　新疆哈密　839000)

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提高顆粒硫酸鉀強度的試驗研究

郭翔，董廣峰，邵宇峰

(國投新疆羅布泊鉀鹽有限責任公司新疆哈密839000)

以粉料硫酸鉀為原料，研究了影響擠壓造粒法生產(chǎn)的顆粒硫酸鉀強度的因素。試驗結(jié)果表明，通過改變粉料硫酸鉀含水量、適當增大原料顆粒的粒徑以及在造粒成型的顆粒表面噴灑適量的水后再烘干，都能有效提高顆粒硫酸鉀的強度。

硫酸鉀擠壓造粒顆粒強度

硫酸鉀是一種品質(zhì)優(yōu)良的無氯鉀肥，是目前應用最多的鉀肥之一，約占世界鉀肥總產(chǎn)量的5%，主要用于煙草、葡萄、西瓜等喜鉀忌氯作物及海產(chǎn)養(yǎng)殖，不但能提高產(chǎn)量，而且還能提高農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量[1]。目前，工業(yè)化生產(chǎn)的硫酸鉀基本上都是粉末狀，在貯存、運輸過程中容易分層或結(jié)塊；另外，粉狀肥料施用時，相當多的肥料會被風吹走，或被雨水從植物根部沖走，造成很大的浪費。為了克服以上不足，使硫酸鉀變成易于運輸、使用并具有緩釋功能的顆粒鉀肥，就需要進行造粒，因此，硫酸鉀造粒技術(shù)應運而生，并且得到了迅猛的發(fā)展。

根據(jù)多年的造粒生產(chǎn)及造粒設備的發(fā)展演變，目前肥料造?；居?種方法，即料漿與固體團粒、塔式造粒和擠壓造粒。本次試驗主要研究影響硫酸鉀擠壓造粒后顆粒強度的因素，以探索出提高硫酸鉀擠壓造粒后顆粒強度的方法，為我國硫酸鉀擠壓造粒生產(chǎn)提供技術(shù)參考[2]。

1　試驗過程

1.1試驗原料

“羅布泊”牌硫酸鉀粉料成品。

1.2試驗設備與儀器

MP280/300造粒機(法國SC公司)，YHKC-2A強度測定儀(姜堰市銀河儀器廠)，101-2ABS烘箱(北京光明儀器廠)，標準篩(中國航空工業(yè)540廠)。

1.3試驗方法

在查閱MP280/300造粒機相關(guān)資料后，經(jīng)過長期的生產(chǎn)實踐，已掌握了該造粒設備在正常生產(chǎn)情況下的最優(yōu)設備參數(shù)(以下所有試驗均以此設備參數(shù)為準)：轉(zhuǎn)速45 r/min，擠壓壓力19.0 MPa，給料擋位7.0，給料寬度16 mm。因此，本次試驗是在設備各項參數(shù)確定的條件下，通過改變原料硫酸鉀在擠壓造粒前后的各項性質(zhì)，將擠壓造粒后成型的顆粒在150 ℃烘箱中烘30 min，均勻選取20個顆粒，用強度測定儀測定其強度后取其平均值，通過對比硫酸鉀顆粒強度來探索出影響硫酸鉀擠壓造粒后顆粒強度的因素。

2　結(jié)果與討論

試驗考察了3種因素，即原料的水分含量、原料顆粒的粒徑和造粒后顆粒噴水烘干對硫酸鉀顆粒強度的影響。

2.1原料水分含量對硫酸鉀顆粒強度的影響

對硫酸鉀粉料分別通過計算配制水分質(zhì)量分數(shù)為1.0%，1.2%，1.4%，1.6%，1.8%及2.0%的物料進行擠壓造粒，然后測定不同水分含量的原料經(jīng)擠壓造粒后得到的硫酸鉀顆粒強度，試驗結(jié)果見表1。

表1原料水分含量對硫酸鉀顆粒強度的影響

原料中w(水)/%造粒后顆粒強度/N1～5min10～15min烘干后w(水)/%烘干后顆粒強度/N1.03.24.30.226.01.24.77.10.228.61.49.912.90.230.01.67.28.50.229.21.87.17.80.228.92.05.66.20.227.1

由表1可看出，在設備參數(shù)不變的情況下，擠壓造粒后硫酸鉀顆粒強度隨著原料水分含量的變化而變化。在完成造粒后1～5 min，硫酸鉀初始顆粒強度在3～10 N范圍內(nèi)波動；在造粒后10～15 min，其顆粒強度在4～13 N。將硫酸鉀顆粒烘干后，其顆粒強度均大幅增加，其中顆粒強度最高值的原料含水質(zhì)量分數(shù)在1.4%左右。利用表1數(shù)據(jù)，做出顆粒強度隨原料水分含量的變化曲線(圖1)，可直觀反映出原料水分含量是影響硫酸鉀顆粒強度的影響因素之一。

圖1　顆粒強度隨原料水分含量的變化曲線

2.2原料顆粒的粒徑對硫酸鉀顆粒強度的影響

為了探索原料顆粒的粒徑對擠壓造粒后硫酸鉀顆粒強度的影響，對原料進行了系統(tǒng)篩分，然后將不同粒徑的原料進行擠壓造粒。篩分試驗結(jié)果見表2。

表2篩分試驗結(jié)果

粒徑/mm1號2號3號4號質(zhì)量分布/%累計/%質(zhì)量分布/%累計/%質(zhì)量分布/%累計/%質(zhì)量分布/%累計/%≥0.3801.11.11.81.82.42.40.80.80.250～0.38028.529.69.911.77.29.63.44.20.180～0.25041.871.429.541.229.639.220.524.60.150～0.18011.783.017.058.218.057.216.541.10.120～0.1504.287.36.965.110.067.29.350.40.109～0.1203.190.44.169.26.773.86.156.50.080～0.1095.695.916.485.618.292.027.884.30.075～0.0801.697.53.288.84.496.45.790.0≤0.0752.5100.011.2100.03.6100.010.1100.0

原料經(jīng)系統(tǒng)篩分后，將粒徑不同的原料分別編號為1號，2號，3號和4號，然后再分別進行擠壓造粒，得到的硫酸鉀顆粒強度如表3所示。

由試驗結(jié)果可以看出：1號物料的粒徑較大，4號物料的粒徑最??；不同粒徑的物料造粒后顆粒的強度也不相同，其中1號物料造粒后顆粒強度最大，4號物料造粒后顆粒強度最小，說明伴隨著原料粒徑由大到小變化，造粒后顆粒強度也是由大到小在變化。因此，原料粒徑是影響造粒后硫酸鉀顆粒強度的因素之一。

表3原料顆粒的粒徑對硫酸顆粒強度的影響

原料編號原料中w(水)/%造粒后顆粒強度/N1～5min10～15min烘干后w(水)/%烘干后顆粒強度/N1號1.49.512.10.1864.02號1.47.611.00.1949.03號1.47.49.80.2046.04號1.44.17.40.2329.0

2.3成型顆粒噴水后烘干對硫酸鉀顆粒強度的影響

選取擠壓造粒后的硫酸鉀顆粒并分成2個部分：一部分直接放入150 ℃烘箱中烘30 min；另一部分用氣霧噴水器在顆粒表面噴少量水，使其表面浸濕后再放入150 ℃烘箱中烘30 min。烘干的顆粒冷卻至室溫，然后對其進行顆粒強度測定，試驗結(jié)果見表4。

表4　成型顆粒噴水后烘干對硫酸鉀顆粒強度的影響

由表4可以看出：硫酸鉀顆粒噴水烘干后，顆粒強度明顯增加；噴水烘干后，顆粒強度最小為45.0 N，最大為70.0 N，平均強度為54.5 N；噴水前顆粒平均強度為38.7 N，噴水后顆粒平均強度增加了15.7 N。因此，成型顆粒噴水能夠提高硫酸鉀顆粒強度，其是影響硫酸鉀顆粒強度的因素之一。

綜上所述，原料的水分含量、原料顆粒的粒徑和造粒后顆粒噴水烘干對硫酸鉀顆粒強度都有所影響。原料的水分質(zhì)量分數(shù)在1.4%時，硫酸鉀顆粒強度最大；造粒后的硫酸鉀顆粒強度隨著原料粒徑的增大而增大；對造粒后的硫酸鉀顆粒噴水處理后再烘干，能明顯增大顆粒強度。

3　結(jié)語

目前，生產(chǎn)硫酸鉀的工藝很多，技術(shù)水平各異，但生產(chǎn)的硫酸鉀幾乎都是粉末狀，顆粒硫酸鉀的批量生產(chǎn)和產(chǎn)品的穩(wěn)定性對于鉀肥的發(fā)展有著重要意義。本文利用MP280/300造粒機對硫酸鉀粉料產(chǎn)品擠壓造粒后的顆粒強度進行了試驗分析，以期探索出提高顆粒硫酸鉀強度的方法。結(jié)果表明，通過改變粉料硫酸鉀含水量、適當增大原料顆粒的粒徑以及在造粒成型的顆粒表面噴灑適量的水后再烘干，都能夠有效提高硫酸鉀的顆粒強度。

Experimental Study of Increasing Potassium Sulfate Granular Strength

GUO Xiang, DONG Guangfeng, SHAO Yufeng

(SDIC Xinjiang Luobupo Hoevellite Co., Ltd.Xinjiang Hami839000)

Using powder potassium sulfate as raw material, the factors influencing potassium sulfate granular strength produced by extruding granulation are researched. Experimental results show that all these measures, such as changing water content of powder potassium sulfate, increasing properly particle size of raw material particles and spraying appropriate amount of water on the surface of granulated grain before drying, can increase potassium sulfate granular strength.

potassium sulfateextruding granulationgranular strength

郭翔(1989—)，助理工程師，主要從事項目技術(shù)管理及產(chǎn)品研發(fā)；gx3756@163.com。

TQ443.2

A

1006- 7779(2016)04- 0087- 03

[1]胡小云.硫酸鉀生產(chǎn)現(xiàn)狀及展望[J].硫酸工業(yè)，2000(5)：16- 22.

[2]汪國平，卓震.化肥干粉造粒的應用[C]∥全國第九屆新型肥料開發(fā)與應用技術(shù)交流會論文資料集.2004：62- 66.

2016- 04- 12)