浅析磷酸三钙圆盘造粒技术
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摘 要：造粒的分析与总结对烧结法生产脱氟磷酸三钙有重要意义。要生产出优质、经济合理的产品，造粒也是关键控制工段。因此通过理论知识与设计操作的结合，掌握造粒原理、磷酸浓度、温度、液相量、物料粒度和操作调整对提高成球率非常关键。
关键词：脱氟磷酸三钙；造粒原理；物料性质；调整
贵州瓮福小野田化工有限公司年产5万吨脱氟磷酸三钙装置采用烧结法，工艺选择钠盐-磷酸法。钠盐磷酸法是将磷矿粉、磷酸和钠盐（芒硝、纯碱、氯化钠）按照一定比例混合造粒，在回转窑进行高温烧结脱氟。配料中加入的磷酸和钠盐不仅可以强化脱氟过程，还可以提高产品中的含磷品位。
1、圆盘造粒的机理
造粒又称滚动成型，被液体润湿的精粉物料润湿到最大分子结合水分时、物料层中形成毛细水，由于毛细力的作用，水滴周围的颗粒被拉向水滴中心而形成母球，在造粒机中借滚动和搓动的作用，母球的表面就会粘上一层颗粒，使母球不断长大和紧密，达到要求的粒子。
2、圆盘造粒机的工作特点
工作特点：物料能形成有规律的运动，较大的球粒和较小的颗粒能沿各自不同的轨道运行，母球能按其大小产生偏析，只有较大的母球，最后才能从造粒机中甩出来[1]。
3、倾角、转速与物料的关系
只有适宜的圆盘转速，才能使物料沿造粒机的工作面滚动，圆盘造粒机的转速，随圆盘工作面的倾角和物料性质有所不同，通常物料停留时间为1.0―2.0米/秒，一般若物料的摩擦角较大，则转速可选择小一些，相反则选择大一些（1.6―2.0米/秒），同时转速与倾角有关倾角越大，为了使物料能上升到规定的高度，则要求较大的转速，若转速一定，则倾角的最适宜就一定，造粒机的倾角一般为45―50°（造粒机倾角应大于物料休止角，小于物料休止角物料不能成球）[2]。物料的摩擦角主要是指物料与圆盘低面的摩擦力的大小，其与物料的本身性质有关，如粘性、粒度和湿度；
4、影响粒子质量的因素
粒子好坏与原料的性质、加酸方法、磷酸浓度及工艺操作因素有关[3]：
①.原料性质
粘结性大的原料易于造粒。原料的粒度差别大，易产生偏析而导致不易造粒；原料的粒度要尽可能的小、且形状不规则更易造粒；一般要求球磨后的物料的粒度小于90μm达到80%以上。
②.原料水分含量大小对粒子质量的影响
原料的水分适宜，易形成母球，母球长大容易；原料水分少，成球速度慢；原料水分高，易粘结在一起，形成的粒子粒度较大。
原料的湿度对造粒的影响很大，若采用刚球磨的干物料造粒，温度较高，物料较干，粒子的形成很慢，且结构脆弱，若采用放置时间长的精粉分混合物，精粉中碳酸钠易吸潮水分较高，则母球更容易粘结变形，而使粒度不均匀，同时，过湿的物料和过湿的母球、容易粘在造粒机上，这种过湿的粒子，强度很小，且遇高温易粘结[4]。
③. 造粒机加酸的位置
加酸要遵守一个原则，既容易形成适当数量的母球，又能使母球迅速长大和紧密。大部分酸加在“成球区”的物料上，这时在酸滴周围，由于毛细力的作用，散料能很快形成母球，另一部分酸则以喷雾状的形势加在“长球区”的母球上，促使母球迅速长大，在“紧密区”的母球的表面上，由于滚动和搓压的过程中，水分从母球的内部挤出使得母球的表面变得过湿，因此，禁止在这一区域加酸，以防降低粒子的强度和母球粘结的现象；
④.加料位置及料量大小对制粒的影响
在造粒的过程中，加料的位置也要符合加酸的原则，必须把原料分别加在“成球区”和“长球区”而禁止在“紧密区”加料；从生产的实践中可以得出使形成母球所需的物料的量较母球的量要少，所以必须使大部分的物料下到“长球区”，而在“成球区”只能下一小部分的物料。一般造粒机的下料是自圆盘给料通过料管形成一股料流，加在造粒机略偏右下侧，基本能保证成球区和长球区的均有料，另外圆盘造粒机采用皮带给料，使物料能松散的落在造粒机中，这种效果更好。
⑤.磷酸浓度对造粒的影响
磷酸浓度对造粒有很大的影响，实践证明高浓度磷酸有利于造粒成球，浓度偏低导致造粒粒度不理想，浓度过高虽然造粒成球较好，但是过高浓度会导致磷酸与磷矿混合不均，影响磷矿在煅烧过程中反应机理。磷酸浓度的高低和磷矿的品位和成分相关，瓮福矿区磷矿磷酸适宜浓度（P2O5%）在45%～55%之间，本套装置磷酸浓度采用55%的高浓度磷酸，造粒成球粒子强度大小等均达到要求[5]。
5、粒子强度的影响因素
粒子的强度与粒子的直径的平方成正比，粒子的落下的强度与粒子的直径的平方成反比；物料的粘结性及成球时间对粒子的强度影响也较大，粒子的尺寸与成球时间、物料成分含量和反应速率有关。
造粒工艺控制及数据
粒子：粒度3―8、水分4-5%。
根据实际生产经验粒子粒度、水分、成球率控制关系。
①. 造粒物水分与造粒的关系
根据物料性质在控制范围内调整，其粒子水分超过10%时粒子粒度将超过10mm，很难达到70%以上，水分偏高还会造成窑尾结圈和热量的损失[6]。
②. 圆盘转速与造粒的关系
造粒机圆盘转速调整按照物料性质设定，依据为物料提升位置到11-12点方向为宜。但圆盘转速的控制不能低于5转/分，低于5转/分时粉状物料全部在紧密区堆积甩出，无法生产粒子。在物料性质、水分、生产量不变的情况下，造粒机转速越快粒子越大，紧密度越高，也就是粒子强度越大。我们在造粒时，只要混合后物料水分不高于10%，造粒机盘转速设定为10～13转/分。只有在物料水分高于10%时，为了保证粒子粒度不过大，有较好的成球率，才将大盘转速降低，具体转速调整要看物料的品质和造粒机产量设定，保证产出粒子不大于10mm。物料水分高于12%时，造粒机盘底部物料开始粘结，刮刀无法清理干净，调整转速已不起太大作用，造出粒子直径有时会超过20mm，物料水分大于13%时物料会全部在大盘内粘结，物料甩出困难，因此在物料水分大于12%时不适宜造粒。
③. 造粒机圆盘倾角与造粒关系
在物料性质、水分、不变的情况下，造粒机倾角越大粒子产量越高，颗粒越小，造粒机倾角越大粒子紧密度越低，也就是粒子的强度越小。造粒机圆盘倾角可通过造粒机底部的调整装置进行调整，在实际生产中，造粒机因皮带下料筒位置的限制，大部分只有调整倾角，如倾角过大，产量提高，粒子强度会减小，易碎。在物料性质、水分不变的情况下，造粒机倾角越大，相同粒度粒子的水分也会越大。
6、造粒机操作注意事项
1、造粒机边、底刮刀的调整，在使用中因物料的腐蚀和摩擦，所使用的底刀头会被磨损，必须调整好边刀片和底刀杆和圆盘造粒机之间的距离，保证造粒机大盘的填充率，不按时调整，造粒机填充率变小直接影响产量和粒子质量。还有就是每组5棵刀杆调整深度要一致，否则在生产中大盘底部会一直刮矿块起来，造成大球增加，成球率降低。
2、开始造粒时应先加入精粉，精粉在造粒机里有一定量后再通入磷酸，防止物料结成大块。
3.调整倾角时必须将圆盘中的物料全部清除干净。
4. 倾角应在450～550的范围内调整。
5. 底刮刀的调整为刀头距离盘面10―30mm，侧刮刀的调整为刀片距离侧板15mm。
参考文献
[1]周有英.无机盐工艺学【M】.北京： 化学工业出版杜.1993.
[2]陈五平主编.无机化工工艺学.第三版【M】.化学业出版社.
[3]王扶华主编.化学工程实用专题设计手册.北京：学苑出版社.2002.
[4]龚家竹.参观日本饲料脱氟磷酸钙厂【J】.2002年无机盐学术年会.
[5]刘光启等.化学化工物性数据手册.化学业出版社.
[6]J.A.迪安.兰氏化学手册.科学出版社.1998.
作者简介
侯建国（1982～），男，助理工程师，注册安全工程师，主要从事磷化工产品生产工作。
王耀（1981～），男，助理工程师，主要从事磷化工产品生产工作。