一種鉀肥顆粒及其造粒方法
2023-04-28 11:38:26 1
一種鉀肥顆粒及其造粒方法
【專利摘要】本發明涉及一種鉀肥顆粒及其造粒方法，其特徵在於該顆粒鉀肥組成物質百分數為：氯化鉀或硫酸鉀粉末85%~90%，熱塑性澱粉7%~14%，分散劑0.4%~1.8%，表面處理劑0.4%~1.8%，各組成物質之和為100%。所述鉀肥造粒方法是通過雙螺杆擠出機對鉀肥完成造粒的，鉀肥和熱塑性澱粉在助劑作用下，在雙螺杆擠出機中均勻分散，混煉偶聯，然後壓縮擠出切粒。具體步驟為：a．粉碎；b．配料；c．混合；d．混煉；e．造粒；f．冷卻；g．篩選；h．包裝，得到合格的鉀肥顆粒。此方法工藝簡單，成本低，可進行連續生產，所得鉀肥顆粒規則，養分分散均勻，強度高，具有市場應用價值。
【專利說明】一種鉀肥顆粒及其造粒方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種鉀肥，更具體的說，本發明涉及一種鉀肥顆粒及其造粒方法，屬顆 粒性緩釋鉀肥領域。
【背景技術】
[0002] 鉀肥是三大化肥品種之一，主要是氯化鉀、硫酸鉀、草木灰(碳酸鉀）等鉀鹽，這些 鉀鹽為粉末或小顆粒晶體，在水中極易溶解，植物則主要是吸收土壤溶液中的鉀離子。鉀元 素是植物不可缺少的元素之一，植物體內含鉀一般佔乾物質重的〇. 29T4. 1%，僅次於氮，可 見鉀肥用量之大，據統計，我國每年的鉀肥消費量接近500萬噸。
[0003] 普通鉀肥呈粉末狀，是一種肥效較快的速效肥料，當施用於土壤後，養分過快釋 放，容易燒傷作物。同時，未被作物及時吸收的養分易隨水流失，導致鉀肥利用率下降，據統 計，我國鉀肥的當季利用率僅為359T40%，鉀資源的浪費不僅使經濟受到損失，而且汙染土 壤、水源。另外，粉末狀鉀肥物理性能不佳，裝卸時易起塵，長時間存放易結塊，流動性差，施 肥極不方便，更難以實現機械施肥。而顆粒狀的鉀肥能起到一定緩釋作用，能提高鉀肥養分 的利用率；同時顆粒狀鉀肥物理性能好，裝卸時不起塵，長期存放不結塊，流動性好，易於滿 足農業機械化施肥的要求；還能與顆粒大小相近的其他顆粒肥直接摻配製成BB肥而具有 複合肥的效果。
[0004] 但是，由於鉀肥氯化鉀屬於立方晶系，硫酸鉀屬於斜方晶系，均為離子晶體，這種 晶體結構導致其無粘結性和可塑性，使得其造粒困難。目前，世界鉀肥產量約7400萬t氯 化鉀，其中僅40%被加工成顆粒型，而90%的顆粒鉀肥都以粉狀鉀肥為原料，採用輥式擠壓 法二次加工製得。因此，一種工藝簡單，成本低，耗能少，可進行連續生產的，且所得鉀肥顆 粒強度高的生產方法對我國顆粒化鉀肥技術及市場具有極其重大的意義。
[0005] 擠出成型是通過螺杆擠出機完成的，它是將物料加熱熔融至黏流態，藉助螺杆的 擠壓作用，推動黏流態的物料通過口模而使其成為截面與口模形狀相仿的連續體，若使用 圓孔口模，則可將擠出物切成規則的顆粒狀，且成粒率極高。擠出成型法在塑料製品成型 加工工業佔有很重要的地位，該方法具有如下特點：①.連續化生產；②.很高的生產率； ③.應用範圍廣；④.投資少，收效快。
[0006] 雙螺杆擠出機是在單螺杆擠出機的基礎上出現和發展起來的，除了具備單螺杆擠 出機基本特點外，其還具有剪切力大、傳熱面積大、計量準確、供料性能好，適合於粉料加 工、混煉效果好，排氣和反應效果好，同時具有自潔功能等優點，廣泛用於成型加工、預塑混 煉、聚合反應以及廢料處理等方面。嚙合同向雙螺杆擠出機更以其積木式結構帶來了多變 性和適應性及優異的混合性能，目前，雙螺杆擠出機除了運用於聚合物加工業外，還廣泛運 用於化學工業、食品加工業、飼料加工業、造紙業、火藥製造業等領域。
[0007] 專利CN201310528939. 0公開了一種團聚造粒所需的造粒助劑組合，造粒助劑是 由聚丙烯醯胺、矽酸鈉和硼砂混合而成的，聚丙烯醯胺、矽酸鈉和硼砂是具有粘結性的有機 或無機材料，這些造粒助劑與粉末鉀肥及水均勻混合破碎後，在團聚造粒機中（如圓盤造粒 機、轉鼓造粒機）進行團聚造粒，最後進行乾燥、冷卻、篩選等工序。此造粒方法為溼法團聚 造粒(加水)，其生產過程中造粒、乾燥操作困難，產品外觀差，顆粒強度低等缺點。
[0008] 專利CN201010175892. 0公開了一種輥壓式生產鉀肥顆粒的方法，該方法通過輥 壓機將鉀肥壓片，然後經過乾燥、破碎、整粒、篩分的步驟實施造粒，該方法造粒效應低，產 量小，難以滿足大規模生產。
[0009] 專利CN201310347978. 0公開了一種鉀肥氯化鉀顆粒的噴淋造粒方法，該方法造 粒塔中將鉀肥氯化鉀加熱至800°C熔融後經過噴淋，熔融氯化鉀在降落過程中迅速降溫，形 成一種圓形空心顆粒，此方法造出的氯化鉀顆粒具有很好的流動性，但是其造粒塔建設造 價高，生產過程中需加熱至使氯化鉀熔融的800°C高溫，耗能太高。
[0010] 因此，開發一種工藝簡單，成本低，耗能少，可進行連續生產，產量高的，且所得鉀 肥顆粒強度高的生產技術路線和方法對我國顆粒化鉀肥技術及市場具有極其重大的意義。
【發明內容】
[0011] 本發明針對上述專利中，輥式擠壓法生產的鉀肥顆粒不規則，產量低，熔融噴淋造 粒造價高、耗能大，團聚造粒的工藝操作困難、外觀差、顆粒強度低等缺點，提供一種鉀肥顆 粒及其造粒方法。本發明將鉀肥造粒與雙螺杆擠出機結合，通過熱塑性澱粉及其他助劑，制 備出一種顆粒規則、養分分散均勻、高強度鉀肥顆粒。本發明工藝簡單，成本低，耗能少，可 連續生產，產量高，具有極大的市場價值。
[0012] 本發明的技術方案如下： 一種鉀肥顆粒，其特徵在於：該鉀肥顆粒組成物質質量百分數為：氯化鉀或硫酸鉀粉 末859T90%，熱塑性澱粉79T14%，分散劑0. 49T1. 8%，表面處理劑0. 49T1. 8%，各組成物質之 和為100%。
[0013] 上述的鉀肥顆粒，所述的氯化鉀或硫酸鉀粉末粒度小於100ym;所述的熱塑性澱 粉結晶度為彡5%，熔體流動速率為0. 2飛g/10min，熔融加工溫度範圍為12(Tl60°C;所述的 分散劑為低分子聚乙烯、硬脂酸中的一種，表面處理劑為三油醯基鈦酸異丙酯、磷酸三丁酯 中的一種。
[0014] 上述的鉀肥顆粒，該顆粒鉀肥造粒方法是通過雙螺杆擠出機對鉀肥完成造粒的， 造粒步驟為： a. 粉碎，將鉀肥氯化鉀或硫酸鉀在球磨機中粉碎至100Um以下； b. 配料，按物質百分比分別稱取粉碎後氯化鉀或硫酸鉀、熱塑性澱粉、分散劑、表面處 理劑； c. 混合，先將鉀肥粉末與熱塑性澱粉及分散劑依次加入高速混合機或二維混合機，啟 動混合機，混合1(T20分鐘，接著加入表面處理劑混合1(T15分鐘，使物料混合均勻； d. 混煉，將均勻混合的物料送入雙螺杆擠出機，經過進料、輸送、混煉、偶聯反應，壓縮， 最後經口模擠出； e. 造粒，混煉反應後被壓實的物料，通過氣流造粒機經口模擠出後直接切成粒料； f. 冷卻，粒料在氣流造粒機的空氣流中進行初步淬冷，接著被空氣流送入流化床對粒 料進行進一步冷卻； g. 篩選，將冷卻後的粒料送入振動篩進行篩選，粒徑3± 1mm為合格的粒料，不合格的 粒料處理後重新送入擠出機造粒； h.包裝，將粒徑合格的粒料進行包裝，得到合格的鉀肥顆粒。
[0015] 上述的鉀肥顆粒造粒方法，所述的雙螺杆擠出機螺杆長徑比為20~35:1，直徑為 6(Tl50mm;螺杆組合包括進料段、輸送段、混煉段、壓縮段，各段溫度設定區間為9(T12(TC， i2(ri3〇°c，i3(Ti4(rc，i2(ri3(rc，口模溫度設定區間為i〇(Ti2(rc;螺杆轉速設定區間為 100?350r/min。
[0016] 上述的鉀肥顆粒造粒方法，所述的螺杆壓縮段包括2組或2組以上的壓縮螺紋塊； 所述口模為圓孔口模，孔徑3mm。
[0017] 本發明將鉀肥造粒與雙螺杆擠出機結合，鉀肥粉末與熱塑性澱粉及其他助劑均勻 混合後，送入雙螺杆擠出機後，經過進料段、輸送段，熱塑性澱粉逐漸熔融塑化，然後經過混 煉段和壓縮段，鉀肥粉末與熔融的熱塑性澱粉充分混合，分散包覆，偶聯反應，混煉壓實，最 後經口模擠出切粒，製備出顆粒規則，強度高的顆粒狀鉀肥。
[0018] 本發明所用助劑為分散劑和表面處理劑，與鉀肥及熱塑性澱粉均勻混合後，在分 散劑的作用下，鉀肥即有一定分散程度。再經過雙螺杆擠出機輸送、混煉段，經過表面處理 齊IJ，即偶聯劑的作用，鉀肥粉末與熱塑性澱粉進行偶聯反應，鉀肥粉末在熔融的熱塑性澱粉 中充分地混合，偶聯，使鉀肥養分的達到充分分散的要求，不會出現鉀肥養分偏聚的現象， 同時提高了鉀肥顆粒的抗壓強度。
[0019] 本發明所用的熱塑性澱粉具有可生物降解性，其作為鉀肥的載體，使鉀肥得以形 成強度高的規則顆粒狀，同時其具有優良的生物降解性能，對環境友好，與鉀肥成粒施用 後，在土壤各類微生物的作用下，熱塑性澱粉逐步降解，鉀肥養分緩慢釋放，大大提高了鉀 元素的利用率，而且不會造成土壤、水體的汙染。
[0020] 本發明具有以下的突出特點和有益效果： 1、本發明生產的鉀肥顆粒由於利用熱塑性澱粉作為造粒基體，而具有形狀規則，強度 高，流動性好的特點，易於與顆粒大小相近的其他顆粒肥混配，滿足機械化施肥要求。
[0021] 2、本發明所用造粒機為雙螺杆擠出造粒機，自動化程度高，操作簡單，成本低，耗 能少，效率高，具有推廣生產的市場應用價值。
[0022] 3、本發明屬幹法造粒，所得顆粒不需進行乾燥處理，只需冷卻篩分即可，工藝簡 單，耗能低，可進行連續生產，產量高，生產成本低廉，對我國顆粒化鉀肥技術及市場具有極 其重大的意義。
[0023] 表一，本發明的產品主要性能指標。
【權利要求】
1. 一種鉀肥顆粒，其特徵在於：該鉀肥顆粒組成物質質量百分數為：氯化鉀或硫酸鉀 粉末859T90%，熱塑性澱粉79T14%，分散劑0. 49T1. 8%，表面處理劑0. 49T1. 8%，各組成物質 之和為100%。
2. 根據權利要求1所述的鉀肥顆粒，其特徵在於：所述的氯化鉀或硫酸鉀粉末粒度小 於100 ym ;所述的熱塑性澱粉結晶度為彡5%，熔體流動速率為0. 2飛g/10min，熔融加工溫 度範圍為12(T16(TC ;所述的分散劑為低分子聚乙烯、硬脂酸中的一種，表面處理劑為三油 醯基鈦酸異丙酯、磷酸三丁酯中的一種。
3. 根據權利要求1所述的鉀肥顆粒，其特徵在於：該顆粒鉀肥造粒方法是通過雙螺杆 擠出機對鍾肥完成造粒的，造粒步驟為： a. 粉碎，將鉀肥氯化鉀或硫酸鉀在球磨機中粉碎至100 U m以下； b. 配料，按物質百分比分別稱取粉碎後氯化鉀或硫酸鉀，熱塑性澱粉，分散劑，表面處 理劑； c. 混合，先將鉀肥粉末與熱塑性澱粉及分散劑依次加入高速混合機或二維混合機，啟 動混合機，混合1(T20分鐘，接著加入表面處理劑混合1(T15分鐘，使物料混合均勻； d. 混煉，將均勻混合的物料送入雙螺杆擠出機，經過進料、輸送、混煉、偶聯反應，壓縮， 最後經口模擠出； e. 造粒，混煉反應後被壓實的物料，通過氣流造粒機經口模擠出後直接切成粒料； f. 冷卻，粒料在氣流造粒機的空氣流中進行初步淬冷，接著被空氣流送入流化床對粒 料進行進一步冷卻； g. 篩選，將冷卻後的粒料送入振動篩進行篩選，粒徑3± 1mm為合格的粒料，不合格的 粒料處理後重新送入擠出機造粒； h. 包裝，將粒徑合格的粒料進行包裝，得到合格的鉀肥顆粒。
4. 根據權利要求3所述的鉀肥顆粒造粒方法，其特徵在於，所述的雙螺杆擠出機螺 杆長徑比為20~35:1，直徑為6(Tl50mm;螺杆組合包括進料段、輸送段、混煉段、壓縮段， 各段溫度設定區間為9(T 120°C，120?130°C，130?140°C，120?130°C，口模溫度設定區間為 10(Tl20°C ;螺杆轉速設定區間為100?350 r/min。
5. 根據權利要求4所述的鉀肥顆粒造粒方法，其特徵在於，所述的螺杆壓縮段包括2組 或2組以上的壓縮螺紋塊；所述口模為圓孔口模，孔徑3mm。
【文檔編號】C05G3/00GK104355778SQ201410499552
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年9月26日 優先權日:2014年9月26日
【發明者】陳慶, 廖賓 申請人:成都新柯力化工科技有限公司