CN105418201B - 一种颗粒硼镁肥酸法免干燥制备工艺 - Google Patents

一种颗粒硼镁肥酸法免干燥制备工艺 Download PDF

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Abstract

一种颗粒硼镁肥酸法免干燥制备工艺，包括以下步骤：（1）将湿硼泥投入到双轴混合机中，加92.5%浓硫酸，使硼泥中的硼、镁酸化分解，放出热量并逸出二氧化碳和水蒸气，此时物料温度65～80℃、pH值7～8，使部分氧化镁形成一水硫酸镁。（2）搅拌后投凉静置，待水分完全逸出后，硼泥开始硬化并自然干燥成块，即为酸化硼泥块。（3）粉碎酸化硼泥块，得干粉。（4）粉碎后的干粉，以40～68%稀硫酸为粘合剂，在圆盘造粒机中喷酸造粒，硼泥进一步酸化、成球，投凉冷却后，筛分即得成品。本发明采用免干燥工艺，省去了燃煤的消耗，有效降低了生产成本；同时，该制备工艺以硼泥为基础原料，酸法免干燥，可以有效减少硼泥对环境的危害。

Description

一种颗粒硼镁肥酸法免干燥制备工艺
技术领域
本发明涉及农用肥料技术领域，尤其涉及一种颗粒硼镁肥酸法免干燥制备工艺。
背景技术
硼泥中的主要组分Mg、B、Fe、Si、Ca都是植物生长所需的中微量元素，特别是我国大部分耕地属缺硼的土壤，对硼的潜在需求量很大，而我国又是一个硼资源不丰富且分配不均的国家，因此硼泥作为农业上的微肥来源之一，前景广阔。通过对硼泥的深加工利用，可以生产不同的复合微量元素肥料，如：硼镁磷肥、硼镁肥、硼钙镁磷肥、硼钾镁锌肥以及含硼复合肥等。
基于硼泥必须做到综合利用才有效益这一现实，选择硼泥在农业上的开发利用是有前途的，硼泥含水溶硼较少，大多为酸溶硼，也含一定量的游离碱，pH值在8～10之间，而且含水率较高，所含重金属等有害杂质极其微量，因此必须经过处理才能做为肥料使用。通常的做法是把硼泥堆放到一个足够大的晾晒场地，并由机械适时地翻倒晾晒，之后做成干粉，做为复合肥料的原材料。可是这样做不仅受场地限制，成本也会很高，产量也低。硼泥制成干粉后，与粘土等混合，用圆盘造粒机喷水造粒，烘干后经筛分可制得粒状硼镁肥，此工艺不仅能耗高，产品质量也不过关，产品呈碱性，水溶元素较少，只适合酸性土壤使用，市场应用受限。专利申请号为02129938.2的发明提供了“利用硼泥生产硼镁肥的方法”，是将粉碎的硼泥与40～75%硫酸或硝酸反应5～10min，使其pH值为2.5～5.0，反应温度控制80～100℃，反应物料堆放将至室温，粉碎后用碳铵混合使pH值为5.5～9.0，而后加水造粒，再经干燥、筛分而成。目前，每吨肥料干燥需要5000大卡以上的煤0.2吨，按照目前市场价格来看，每吨5000大卡煤价格为600元，0.2吨×600元/吨=120元。由此可见，该专利申请中需干燥的工艺，耗费大量时间、人力，制备成本较高，且不易推广。
硼泥一般含水量在25%左右，如何用最低的成本脱除这些水分，使之成为粉状物，是深加工硼泥微肥的关键技术之一；为大面积推广使用硼泥微肥，仅做成粉状剂型是远远不够的，因为粉状物不能用于机械播种、施肥，所以用较低的成本制造成颗粒剂型是深加工硼泥微肥的关键技术之二。
用硼泥（含硼和高含量氧化镁）制造硼镁肥颗粒在国外未见报道，原因在于国外的硼矿含镁量很低，而且因为矿石成分和结构的不同，国外的硼泥渣含硼量也很低，没有深加工利用的价值，大多作为废弃物排掉。国内大多数是利用硼泥作为复合肥的一种填充料去使用，考虑成本等因素，并没有大量推广使用。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种颗粒硼镁肥酸法免干燥制备工艺，可以有效提高硼泥各种营养成分在使用中的有效性，降低硼泥深加工过程中的成本。
为实现本发明的上述目的，本发明提供一种颗粒硼镁肥酸法免干燥制备工艺，包括以下步骤。
步骤1、酸化中和：将湿硼泥投入到双轴混合机中，加92.5%浓硫酸，使硼泥中的硼、镁酸化分解，放出热量并逸出二氧化碳和水蒸气，此时物料温度65～80℃、pH值7～8，使部分氧化镁形成一水硫酸镁。
步骤2、硼泥硬化：搅拌后投凉静置，待水分完全逸出后，硼泥开始硬化并自然干燥成块，即为酸化硼泥块。
步骤3、硼泥粉碎：粉碎酸化硼泥块，得干粉。
步骤4、酸化造粒：粉碎后的干粉，以40～68%稀硫酸为粘合剂，在圆盘造粒机中喷酸造粒，硼泥进一步酸化、成球，投凉冷却后，筛分即得成品。
所述步骤1中浓硫酸的用量为理论用量的20～30%。
所述步骤3所得干粉为120～200目。
所述硼泥显碱性，pH：8～9，水溶性B2O3在0.4%左右，必须经过酸化处理才能使用。
所述颗粒硼镁肥在使用过程中只要与大量元素肥料按比例混合均匀，人工或随机基施土壤中即可。
与现有技术相比本发明的有益效果。
本发明提供的颗粒硼镁肥酸法免干燥制备工艺，将湿硼泥经酸化处理，不需干燥即可得到硼泥干粉；以稀硫酸做粘合剂对干粉造粒，勿需干燥即可得到强度很高、游离水含量很低的颗粒硼镁肥成品；湿硼泥酸化到以稀硫酸为粘合剂造粒，这两个过程对硼的酸解率在65%左右，其中的镁转化成为一水硫酸镁。由于在制造颗粒时采用的是免干燥工艺，省去了燃煤的消耗，有效降低了生产成本，为硼泥深加工开发利用创造了条件。同时，该制备工艺以硼泥为基础原料，酸法免干燥，圆盘机一次造粒成型生产质优价廉的颗粒硼镁肥，可以减少硼泥对环境的危害，使硼泥变废为宝，从根本上解决了多年困扰企业的硼泥堆放场对环境污染的问题，为发展我国高新农业起到了重要作用。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步详细说明本发明。
本实施例提供一种颗粒硼镁肥酸法免干燥制备工艺，包括以下步骤。
步骤1、酸化中和：将1kg湿硼泥投入到双轴混合机中，加0.1kg的92.5%浓硫酸，使硼泥中的硼、镁、钙等部分酸化分解，放出热量并逸出二氧化碳和水蒸汽，此时物料温度为65～80℃、pH值7～8，使部分氧化镁形成一水硫酸镁。
本发明通过湿硼泥加入一定量的浓硫酸，使pH值直接达到7～8；而背景技术中专利申请号为02129938.2的“利用硼泥生产硼镁肥的方法”，是通过粉碎硼泥＋40%～75%硫酸或硝酸，使其pH值达到2.5～5.0，粉碎后加入碳铵，使pH值达到5.5～9.0”。由此可见，本发明更加省时，简便易操作，且不需要碳铵物料，生产成本有效降低。
步骤2、硼泥硬化：搅拌后，放料并堆放到空地投凉，待水分完全逸出后，硼泥开始硬化并自然干燥成块，即为酸化硼泥块。
步骤3、硼泥粉碎：粉碎酸化硼泥块，此时块状硼泥中的有效成分（硼、镁）已发生了化学变化，一部分已有可溶性，得干粉，所述干粉为150目。
步骤4、酸化造粒：粉碎后的干粉，以40～68%的稀硫酸为粘合剂，在圆盘造粒机中喷酸造粒，硼泥进一步酸化、成球，待造粒机中干粉80%左右达到颗粒状态后，停止喷酸，继续转动圆盘，水蒸汽不断逸出，直至全部成粒，由皮带机连续输送到冷却机中冷却、不用干燥即可得到含水量达标的半成品，此时得到的半成品重量是1.4～1.7kg；半成品经筛分得0.8～1kg合格成品，不合格的大粒粉碎后与不合格的细粒可返回到圆盘造粒机中循环配料。
所述步骤1中浓硫酸的用量为理论用量的20～30%。
所述硼泥产自辽宁宽甸，其化学成份如表1所示。由表1可知，硼泥显碱性，pH：8～9，水溶性B2O3在0.4%左右，必须经过酸化处理才能使用。其中硅、镁、钙、硼均为农作物必需的中微量元素。
表1：硼泥的化学成分。
项目 SiO<sub>2</sub> 4MgO▪3CO<sub>2</sub>▪XH<sub>2</sub>O CaO R<sub>2</sub>O<sub>3</sub> Na<sub>2</sub>O B<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 其它
含量（%） 8.5 70.1 7.9 5.6 1.3 4.8 1.4
硼泥酸化处理的主要化学反应为：
2MgO▪B2O3▪H2O+2H2SO4＝2H3BO3+2MgSO4+H2O
CaO+H2SO4＝CaSO4↓+H2O
Na2O+H2SO4＝Na2SO4+H2O。
通过酸化反应可以看出，有效微量元素硼、镁、钙解离出来，除了钙、硅为微溶外，硼、镁是完全水溶的。控制酸的浓度和用量，使产品pH值调整在6～7范围内。
所述颗粒硼镁肥是以硼泥为基本原料，经酸化制粉、造粒等工艺生产的中微量元素肥料，几乎适用于各种农作物，尤其是对硼、镁较敏感的经济作物，如棉花、油菜、花生、瓜果、蔬菜等。
所述颗粒硼镁肥在使用过程中也非常方便，只要与大量元素肥料按比例混合均匀，人工或随机基施土壤中即可。因为颗粒硼镁肥有效成份65%左右是速效的，余下的是缓效的，这就决定了这种肥料具有长效性，它能根据作物在不同生长期均衡地供应养分，这是其它同类产品所不能比拟的。国内同类产品要么是全水溶的，要么是全枸溶的，全水溶的在土壤中易淋溶损失，全枸溶的往往满足不了作物苗期对硼、镁的需求。所述颗粒硼镁肥的主要技术指标见表2。
表2：主要技术指标。
项目 技术指标
B（%） 0.5～1.1
Mg(%) ≥10.0
S(%) ≥8.0
SiO<sub>2</sub>(%) ≥5
颗粒平均抗压强度，N ≥12
粒度2～4mm颗粒（百分率，%） ≥90
游离水（%） ≤2
pH值 6～7
本发明利用硫酸与硼泥中和反应放热、生成物为一水硫酸镁再次吸水亦放热的特性，控制硫酸的用量和浓度，使反应物靠自身的热量达到干燥的目的，这样不仅提高了大量处理硼泥的效率，更重要的是降低了能耗。另一方面反应物为中性可溶易被农作物吸收，这就达到了硼泥农用的有效性。由此可见，选择硫酸为酸解剂、干燥剂、粘合剂是确定本发明技术方案的基础，最终达到湿硼泥经酸解，免干燥制粉、造粒一次成型的目的。

Claims (4)

1.一种颗粒硼镁肥酸法免干燥制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、酸化中和：将湿硼泥投入到双轴混合机中，加浓硫酸，使硼泥中的硼、镁酸化分解，放出热量并逸出二氧化碳和水蒸气，此时物料温度65～80℃、pH值7～8，使部分氧化镁形成一水硫酸镁；
步骤2、硼泥硬化：搅拌后投凉静置，待水分完全逸出，硼泥开始硬化并自然干燥成块，即为酸化硼泥块；
步骤3、硼泥粉碎：粉碎酸化硼泥块，得干粉；
步骤4、酸化造粒：粉碎后的干粉，以40～68%稀硫酸为粘合剂，在圆盘造粒机中喷酸造粒，硼泥进一步酸化、成球，待造粒机中干粉80%达到颗粒状态后，停止喷酸，继续转动圆盘，水蒸汽不断逸出，直至全部成粒，投凉冷却后，筛分即得成品。
2.如权利要求1所述的颗粒硼镁肥酸法免干燥制备工艺，其特征在于，所述步骤1中浓硫酸的用量为理论用量的20～30%。
3.如权利要求1所述的颗粒硼镁肥酸法免干燥制备工艺，其特征在于，所述步骤3所得干粉为120～200目。
4.如权利要求1所述的颗粒硼镁肥酸法免干燥制备工艺，其特征在于，所述硼泥显碱性，pH：8～9，水溶性B2O3在0.4%，必须经过酸化处理才能使用。
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