硫酸鉀造粒成型率的研究

黎國亮

(國投新疆羅布泊鉀鹽有限責(zé)任公司，新疆哈密 839000)

1 前言

擠壓造粒工藝是將粉狀物料進(jìn)行混合，依靠外部壓力使物料團(tuán)聚的干法造粒過程。物料在高壓下, 粒子緊密靠近而引起分子力、靜電力、價力, 使分子緊密結(jié)合團(tuán)聚成型[1]。DH850擠壓造粒機(jī)通過將物料由兩個反向旋轉(zhuǎn)的輥軸擠壓，輥軸由偏心套或液壓系統(tǒng)驅(qū)動。固體物料在受到擠壓時，首先排除粉粒間的空氣使粒子重新排列，以消除物料間的空隙。試驗利用工業(yè)性投產(chǎn)前的設(shè)備、工藝調(diào)試階段完成。

2 試驗過程

2.1 試驗原料

羅布泊牌粉末硫酸鉀，微咸水。

2.2 試驗設(shè)備及儀器

DH850擠壓造粒機(jī)(6臺)；強(qiáng)度測定儀；標(biāo)準(zhǔn)篩0.074 mm～4.76 mm。

2.3 試驗方法

控制其他條件不變時，分別把水分、粒度、擠壓機(jī)油壓、擠壓機(jī)主機(jī)頻率作為變量，配合生產(chǎn)現(xiàn)場進(jìn)行試驗。

3 結(jié)果與討論

根據(jù)《造粒初步設(shè)計書》確定：擠壓機(jī)處理能力主要依據(jù)試驗確定，對于不同物料差異較大，針對公司硫酸鉀粉料試驗，每臺DH850擠壓機(jī)處理能力在5 t/h～7 t/h之間波動。造粒數(shù)量質(zhì)量流程圖如圖1。

圖1 造粒數(shù)量質(zhì)量流程圖Fig.1 Quality flow chart of granulation number

根據(jù)《造粒數(shù)質(zhì)量流程圖》，算出成型率范圍為45.58%～63.81%，計算公式如下：

5÷(65.84÷6)×100%=45.58%

7÷(65.84÷6)×100%=63.81%

得到理論擠壓機(jī)成型率后，在此基礎(chǔ)上開始試驗。

3.1 水分影響

原料水分的性質(zhì)對擠壓效果有很大的影響 。物料要進(jìn)入咬入?yún)^(qū), 就必須具有良好的流動性 , 就要求物料的含水量很低。當(dāng)然，這并不是說，絕對干燥的原料就是最為理想的。把原料加工成絕對干燥品，加工成本將大大提高。而且，少量的水分對于擠壓成型過程還是有利的。不同的物料具有不同的最佳含水量范圍。對于化肥來說, 實際操作范圍大約在0.5 %～2 %左右[2]。

在進(jìn)擠壓機(jī)前的上料皮帶上安裝一個噴淋頭，用于控制微咸水的加入量。控制其他工藝條件及設(shè)備參數(shù)不變，現(xiàn)場控制水分范圍在0.4%～1.4%之間，找到水分和成型率的關(guān)系，如表1。

表1 擠壓機(jī)水分與成型率關(guān)系表Tab.1 Relation table of moisture and molding rate of squeeze machine

利用MINI-table軟件，分別對6臺擠壓機(jī)做擬合線圖，得出R-Sq(R2)分別為：0.867、0.808、0.862、0.896、0.916、0.797。當(dāng)R-Sq大于0.8時，說明兩個變量擬合度高，且成正相關(guān)關(guān)系。但在水分過大時，擠壓強(qiáng)度過低，且容易堵塞管道。擬合線圖見圖2。

3.2 擠壓機(jī)油壓影響

控制其他工藝條件及設(shè)備參數(shù)不變，直接在擠壓機(jī)上調(diào)節(jié)油壓，油壓范圍控制在7 MPa～14 MPa之間。油壓與成型率關(guān)系見圖3。

圖2 擬合線圖(1#、2#擠壓機(jī))Fig.2 Fitted line plot (1#,2# squeeze machine)

圖3 水分相同條件下油壓和成型率關(guān)系圖Fig.3 Relation table of oil pressure and molding rate under the same condition of moisture

找到水分相同條件下，油壓和成型率的關(guān)系。通過折線圖發(fā)現(xiàn)規(guī)律：水分相同條件下，油壓越大，成型率越高。但在實際操作時發(fā)現(xiàn)，擠壓機(jī)油壓大于12 MPa時，擠壓機(jī)會出現(xiàn)漏油現(xiàn)象。

3.3 擠壓機(jī)原料粒度影響

51%(K2O含量)粉末較細(xì)，52%(K2O含量)粉末粒度相對較大，通過篩析，得出不同粉末的粒度分析數(shù)據(jù)。篩析數(shù)據(jù)見表2。

表2 51%(K2O含量)，52%(K2O含量)粉末篩析數(shù)據(jù)表Tab.2 Powder sieve data sheet of 51% K2O content and 52% K2O content

51%粉末大于0.147 mm的占34%，52%粉末大于0.147 mm的占67%。根據(jù)相關(guān)化驗數(shù)據(jù)，從《造粒生產(chǎn)報表》中找出51%、52%上料時間，從而找到對應(yīng)成型率，隨機(jī)選取部分?jǐn)?shù)據(jù)，得到如圖4。

圖4 不同粒度對成型率的影響Fig.4 Effect of different particle sizes on molding rate

從折線圖4中可以得到結(jié)論：粒度對成型率無影響。

3.4 擠壓機(jī)主機(jī)頻率影響

經(jīng)查閱擠壓機(jī)資料，主機(jī)轉(zhuǎn)速決定了產(chǎn)量，主機(jī)轉(zhuǎn)速越高，產(chǎn)量越大。實踐證明，對于任何擠壓機(jī)來說，并非產(chǎn)量越大越好，一般控制在主機(jī)最高轉(zhuǎn)速80%，轉(zhuǎn)速過大，物料在螺桿中停留時間小，成型率低。車間擠壓機(jī)主機(jī)頻率控制在70%～80%以內(nèi)，符合標(biāo)準(zhǔn)。因此得到結(jié)論，主機(jī)頻率控制合適就不會對成型率產(chǎn)生影響。

4 結(jié)論

本著“提質(zhì)增效”的原則，根據(jù)現(xiàn)場生產(chǎn)試驗，得到了適合生產(chǎn)的工藝控制指標(biāo)，水分控制在0.9%～1.1%，油壓控制在11 MPa最佳，擠壓機(jī)主機(jī)頻率控制在70%～80%以內(nèi)。對于硫酸鉀粉料沒有要求，粒度對于成型率沒有影響。