摘 要：目前市场上销售的工业硝酸铵、硝酸铵钙产品都存在粒径小、强度低、结块严重等现象，在一定程度上影响了产品的销售及使用。天津华景公司成功开发了滚筒流化床法造粒大颗粒硝酸铵、硝酸铵钙生产技术，该技术成熟可靠，颗粒产品性能优良。
关键词：大颗粒；硝酸铵；硝酸铵钙；滚筒流化床；结块；造粒；
1 简 述
在硝酸铵的生产领域，主要产品包括多孔硝铵、工业硝铵、结晶硝铵和液体硝铵，这些产品在民爆行业中主要用于制造铵油炸药、乳化炸药、膨化炸药等。几年前在民爆行业，结晶硝铵的需求量相对较大，由于结块严重，逐渐被液体硝铵取代，但液体硝铵又存在储存和运输问题。大颗粒硝铵的工业化应用解决了结晶硝铵的结块问题，同时也解决了液体硝铵的储存和运输问题。
硝酸铵钙[5ca(no3)2·nh4no3·10h2o]是一种新型高效全水溶复合肥料，目前在国外已经得到广泛的应用，在国内也逐渐被农民认可，每年国内外的需求增长率都在20%左右。而国内95%以上的生产装置都是盘式造粒，其操作环境非常恶劣、单套产能低，产品颗粒也存在结块较严重的现象。
天津华景公司成功开发出大颗粒硝酸铵、硝酸铵钙产品，采用滚筒流化床造粒生产技术，该工艺流程简短，操作安全简单，操作弹性大，投资适中，造粒产品颗粒粒径大、强度高、不易结块。
本文对滚筒流化床造粒生产大颗粒硝酸铵、硝酸铵钙的技术开发及应用情况做简要介绍。
2. 大颗粒硝酸铵、硝酸铵钙生产技术简介
2.1大颗粒硝酸铵生产技术
大颗粒硝酸铵的生产工艺包括“湿线”和“干线”两部分，“湿线”主要包括氨酸中和、工艺蒸汽洗涤和硝铵溶液浓缩等工序，“干线”主要包括造粒、筛分、冷却、包装等工序，工艺流程见图1。
稀硝酸溶液和气氨在加压中和反应器中进行快速的反应，随后产生的汽液两相在分离罐中分离，液相为稀硝酸铵溶液，为满足造粒要求，需要将溶液蒸发浓缩；蒸发过程分为两步，一次蒸发是在真空条件下利用中和产生的二次蒸汽加热，将硝铵溶液提浓至92%以上；二次蒸发利用低压蒸汽加热，硝铵溶液浓度达到造粒要求后，用泵将其送入滚筒流化床造粒机，造粒机内装有喷嘴和抄板，硝铵溶液经喷嘴雾化后喷向料帘颗粒并在颗粒表面固化，颗粒不断长大；造粒机出口的物料进入筛分机、筛分得到大于4mm的颗粒经破碎后与小于2mm的小颗粒作为返料返回造粒机，2~4mm合格粒度的颗粒则输送至冷却系统，用循环水冷却。冷却后的大颗粒硝酸铵成品送去包装、仓库。造粒尾气粉尘含量较高，经过处理后达标排放。
2.2大颗粒硝酸铵钙生产技术
大颗粒硝酸铵钙的生产工艺也分为“湿线”和“干线”两部分，“湿线”包括硝酸磷肥副产物法和硝酸分解石灰石法，“干线”为滚筒流化床造粒，工艺流程见图2。
冷冻法硝酸磷肥工艺副产的四水硝酸钙溶液和硝酸分解石灰石得到的硝酸钙溶液中，都含有3%~8%的硝酸溶液，用氧化钙和氨中和后，用压滤机除去液相中的酸不溶物，滤液加入硝铵溶液调节硝酸钙和硝酸铵的摩尔比5:1；完成配比后的硝酸铵钙溶液经过蒸发浓缩至一定浓度送去滚筒流化床造粒机造粒；造粒过程与大颗粒硝酸铵造粒过程一样，也是通过喷嘴将物料雾化喷向流动的料帘使颗粒逐渐长大，然后去筛分、冷却、包装。
3. 滚筒流化床造粒技术
上述大颗粒硝铵和大颗粒硝酸铵钙的造粒工艺均采用滚筒流化床造粒技术，滚筒流化床为天津华景公司的专利设备。其结构是带有进料箱和出料箱的转筒，转筒的内壁上设置有升举抄板；转筒内部，沿转筒轴向固设有一流化床，其中流化床包括一倾斜设置的布风板，布风板的下部设置有一风管及一排用于涂布造粒的雾化喷嘴。
3.1 造粒原理
在造粒机中，干的粒子、细粉与复合肥料浆紧密地混合，通过表面张力，使液体粘附在颗粒上。理论上，形成颗粒的形式是有两种。第一种是附聚（团粒）作用，分散的颗粒与液体聚集成为一个颗粒，第二种是所谓的涂布过程，在此过程，固体粒子做为核心，小粉粒与液体涂布在此核心上而形成了颗粒。在滚筒流化床造粒机内，附聚与涂布两种作用都有。
滚筒流化床造粒机的工作方式是：外来的小颗粒返料从颗粒外返料入口进入造粒机，造粒机内返料颗粒经过内返料螺旋返回造粒机入口，随转筒的转动，造粒机内的颗粒到达转筒上的升举抄板，升举抄板一方面将颗粒物料从入口端移到出口端，一方面将颗粒物料抄送至流化床上方，并落到流化床的布风板上，通过风管的冷流化气对颗粒物料进行冷却，充分冷却后的颗粒物料从布风板料浆喷涂方向的一侧自流化床上流下形成厚厚的料帘。液体料浆从液体料液进口进入，经雾化喷嘴雾化后喷到料帘上，使得颗粒在螺旋前进过程中逐步长大。
整个造粒过程为附聚涂布造粒，因此所造颗粒球形度较好。由于颗粒是逐层涂布逐层冷却的，所以产品颗粒粒度大小可调，抗压强度大，可以生产不易结块的大颗粒。
3.2 造粒特点
本滚筒流化床造粒机的造粒特点主要有：
1、滚筒流化床造粒法工艺是国际上生产复合肥料的常用方法，在国内属先进水平；
2、流程简单，投资较省，操作弹性大，工艺适应性强，养份配比调节幅度宽，颗粒比较圆润，抗压强度高；
3、工艺流程设计有开车自动上料和停车自动清料系统，大幅降低了劳动强度；
4、造粒机内部设计有内返料，外返料比仅为1.0 ~ 1.5，有效降低了动设备的运行成本；
5、此工艺为热造粒工艺过程，造粒料浆以浓溶液形式进入造粒机，其在造粒机内放出的显热和潜热可得到有效的利用，帮助提高造粒物料温度，降低造粒物料水份含量，本工艺造粒产品无需干燥；
6、该工艺建设投资比高塔造粒低，比挤压工艺、盘式造粒略大，但工艺和工程的可靠性更好；
7、利用滚筒流化床造粒机这一台设备还可以生产石灰硝铵、硝铵磷、硝酸钙、硝酸钠、亚硝酸钠、硝酸钾等多种复合肥及无机盐产品。
4. 大颗粒产品的性能和市场预测
4.1 性能
滚筒流化床造粒生产的大颗粒硝铵和大颗粒硝酸铵钙产品克服了现有产品的缺点，使得产品储存周期大大延长，使用效果也有很大改善。
以硝酸铵产品为例，将不同性状的产品性能指标进行比较，见表1。
表1中大颗粒硝酸铵的各项指标为生产企业实测值，工业/结晶硝酸铵的指标摘自《gb/t2945-1989 硝酸铵》，各项参数指标均为工业优等品指标。
表1各项数据表明：大颗粒硝铵产品的性能指标优于结晶硝酸铵及高塔造粒工业硝铵产品，试验表明结晶硝铵仓储时很快就结成坚硬的大块，工业硝酸铵仓储1个月后出现严重的结块现象，而大颗粒硝酸铵仓储超过3个月后才会有轻微的结块现象。
4.2 市场预测
大颗粒硝铵产品的开发主要针对民爆行业，目前硝酸铵的产品包括多孔硝铵、工业硝铵、结晶硝铵和液体硝铵，主要用于制造铵油炸药、乳化炸药、膨化炸药等。2010-2017年，我国民爆行业每年硝酸铵的用量都在300万吨以上，由于用量最大的结晶/工业硝酸铵产品存储及使用时的缺陷，硝酸铵生产厂家可在炸药厂停工时，生产大颗粒硝铵代替结晶/工业硝酸铵，不但存储时间大大延长，再次溶解时也非常方便。大颗粒硝酸铵在欧美国家的应用极为普遍，目前俄罗斯、埃及等国家都在寻求此产品及其生产技术，市场潜力巨大。
据行业内人士和专家预测，未来几年内，国内硝酸铵钙产品的需求量在500万吨以上，而国内现有实际产能仅185万吨，远远不能满足国内未来几年市场的需求。该产品的发展符合国家最新的化肥产业政策，中国氮肥工业协会起草的《氮肥“十三五”发展指南》明确指出要大力发展硝酸铵钙等高效环保的新型肥料。大颗粒硝酸铵钙作为代表性产品，竞争优势明显，必将迎来发展的爆发期。
5. 造粒技术的应用
滚筒流化床造粒大颗粒硝酸铵、硝酸铵钙生产技术的典型代表装置分别建于河南永昌硝基肥有限公司（2×10万吨/年大颗粒硝酸铵）和贵州芭田生态工程有限公司（2×10万吨/年硝酸铵钙）。上述装置均一次试车成功，至今安全稳定经济运行。
参考文献
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