背景及概述【1】
硝酸銨鈣是硝酸銨鈣是一種含氮素和鈣素的農(nóng)用硝酸銨改性化學(xué)肥料，具有良好的物理化學(xué)特性的優(yōu)質(zhì)氮抵施用面積廣,可使多種作物增產(chǎn),在市場開拓方面具有成本和價(jià)格的雙重憂勢。國外(尤其是西歐)許多國家在1980年代就已開始廣泛使用,無論生產(chǎn)工藝技術(shù),還是農(nóng)業(yè)使用效果等方面均已成熟。
性能【1】
硝酸銨鈣是由硝酸銨和硝酸鈣組成的一種復(fù)合肥料，外觀為黃褐色粒狀固體。國內(nèi)硝酸銨鈣產(chǎn)品有氨化硝酸鈣[5Ca(NO3)2·NH4NO3·10H20]和硝酸銨鈣(nNH4N03·CaC03)2種。由于有鈣元素存在，硝酸銨鈣的含氮量比普通硝酸銨有所降低，典型產(chǎn)品的含氮量為14．5％，0．5％或26．O％(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同)。硝酸銨鈣的吸濕性低于普通硝酸銨，以含氮量20．5％的硝酸銨鈣為例，其吸濕量比硝酸銨低2％～3％，但其結(jié)塊性只是純硝酸銨的1／2．4—1／3．0。含氮量<22％的硝酸銨鈣無爆炸危險(xiǎn)，含氮量≥26％的則有爆炸危險(xiǎn)；同時(shí)，由于改善了硝酸銨熱穩(wěn)定性差的缺陷，所以在儲存和運(yùn)輸過程中不易發(fā)生火災(zāi)和引起爆炸，是一種比硝酸銨更為安全的硝態(tài)氮肥?；手械牡袖@基氮和硝基氮2種存在形式。硝基氮能被農(nóng)作物直接吸收，而銨基氮?jiǎng)t不能，須被土壤中的微生物轉(zhuǎn)化成硝基氮才能被作物吸收。氨化硝酸鈣含硝基氮90％以上，其余是銨基氮；而硝酸銨鈣中硝基氮和銨基氮各占50％。與尿素相比，硝酸銨鈣雖然含氮量低，但使用效果不亞于尿素。尿素中的氮全部是以銨基氮的形式存在，須轉(zhuǎn)化成硝基氮才能被作物吸收，在儲存和使用過程中氮的損失較大。此外，硝酸銨鈣還具有存儲方便、產(chǎn)品性能安全可靠和對土壤作用呈中性等特點(diǎn)。
制備【1】
國內(nèi)硝酸銨鈣的主要生產(chǎn)方法是硝酸銨與碳酸鈣混合法，采用塔式造粒，基本上是利用原有的硝酸銨裝置改產(chǎn)硝酸銨鈣，工藝流程見圖2。
氨與硝酸經(jīng)二段中和得到硝酸銨溶液，再經(jīng)二段蒸發(fā)至質(zhì)量分?jǐn)?shù)96％一99％后，與碳酸鈣細(xì)粉混合進(jìn)行噴淋造粒(或轉(zhuǎn)鼓造粒)，造粒后經(jīng)回轉(zhuǎn)爐干燥、冷卻、篩分和涂敷而得成品。
(1)中和
氨與硝酸中和，濃縮部分與一般硝酸銨生產(chǎn)方法相同，不再贅述。主要應(yīng)控制二段蒸發(fā)壓力和溫度，分別為0．017 MPa和175 ℃，蒸發(fā)后的硝酸銨質(zhì)量分?jǐn)?shù)為96．0％～97．5％。
(2)混合
濃縮后的硝酸銨熔融液在2臺帶攪拌器的混合槽內(nèi)與粒度為20—40斗m石灰石粉按一定比例混合，混合后含水質(zhì)量分?jǐn)?shù)3％～4％的硝酸銨鈣料漿用泵送至造粒塔頂進(jìn)行噴淋造粒。在硝酸銨與碳酸鈣混合槽出口設(shè)置放射性濃度檢測裝置，以調(diào)節(jié)碳酸鈣的加入量。
(3)造粒
硝酸銨鈣混合液用泵送至造粒塔頂?shù)母呶徊壑?，依靠位差自流人造粒塔旋轉(zhuǎn)造粒器內(nèi)。造粒器為錐形多孑L噴頭，錐度30。，孔徑多1 mm，孔間距10 mm，噴頭高度500 mm，轉(zhuǎn)速300 r／min。噴頭內(nèi)設(shè)有刮刀，刮刀與噴頭以不同速度旋轉(zhuǎn)，以便清理雜物，防止噴頭堵塞。造粒器設(shè)有升降裝置，每臺造粒塔有2套造粒器，1套清洗備用，1套運(yùn)轉(zhuǎn)生產(chǎn)。當(dāng)運(yùn)轉(zhuǎn)的噴頭堵塞時(shí)，斷開進(jìn)料管，用升降裝置提升造粒器并將其旋轉(zhuǎn)1800，使備用造粒器轉(zhuǎn)到運(yùn)轉(zhuǎn)位置，再將其降低至工作位置，然后接好進(jìn)料管即可投入運(yùn)行。被堵塞的噴頭則可放人清洗槽，通蒸汽清洗。硝酸銨鈣熔融料漿進(jìn)噴頭前用角式調(diào)節(jié)閥控制流量，一般氣源壓力為0．25 MPa。閥門進(jìn)、出口管線上均配有蒸汽吹掃管，每班清洗噴頭時(shí)亦同時(shí)用低壓蒸汽吹掃閥門。噴頭附近設(shè)置攝像頭，可在主控室內(nèi)監(jiān)視造粒噴頭的工作情況。
（4)調(diào)理
出造粒塔的硝酸銨鈣顆粒首先在回轉(zhuǎn)干燥爐內(nèi)進(jìn)行干燥，含水質(zhì)量分?jǐn)?shù)降至0．3％后進(jìn)行流化冷卻和振動(dòng)篩分，粒度小于l mm的細(xì)粉返回混合槽，合格的顆粒送敷粉筒內(nèi)進(jìn)行涂層、敷粉。敷粉劑為石灰石粉，粒度小于2斗m的占60％一70％(質(zhì)量分?jǐn)?shù))。敷粉劑從敷粉筒人口處加入，在敷粉筒中部噴灑胺油(O．35 MPa)，所得成品送倉庫包裝、貯存。硝酸銨鈣(含氮、鈣和水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為26．0％，11．O％和0．3％，粒度為1～4 mm顆粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)占95％以上)，主要消耗定額見表l。
生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展方向
由于硝酸銨鈣是中性肥料，適合于多種土壤，特別是酸性土壤，可增加土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，使其不結(jié)塊，并有改善和提高作物品質(zhì)的作用，受到農(nóng)民普遍歡迎。硝酸銨鈣的生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展情況按氨化硝酸鈣和硝酸銨鈣2種產(chǎn)品分述如下。
(1)氨化硝酸鈣
山西天脊煤化工集團(tuán)公司利用硝酸磷肥生產(chǎn)中副產(chǎn)的粗硝酸鈣，經(jīng)氨化和碳酸鈣化生產(chǎn)氨化硝酸鈣，為綜合利用、變廢為寶項(xiàng)目，已經(jīng)建成了30kt／a工業(yè)示范生產(chǎn)裝置并投入試生產(chǎn)。目前，國內(nèi)工業(yè)生產(chǎn)氨化硝酸鈣的企業(yè)有豐喜集團(tuán)，采用硝酸與石灰中和法工藝制得硝酸銨鈣溶液，再經(jīng)蒸發(fā)、盤式造粒得到產(chǎn)品。
(2)硝酸銨鈣
仍沿用原硝酸銨生產(chǎn)工藝，采用硝酸銨與碳酸鈣混合法，經(jīng)塔式造粒生產(chǎn)硝酸銨鈣，為目前硝酸銨鈣生產(chǎn)的主要方法。由山西天脊煤化工集團(tuán)有限公司新開發(fā)的硝酸銨鈣轉(zhuǎn)鼓流化床造粒技術(shù)已應(yīng)用于30 kt／a氨化硝酸鈣工業(yè)示范工程建設(shè)中。轉(zhuǎn)鼓流化床造粒過程屬于熔體造粒，轉(zhuǎn)鼓中心處設(shè)有流化床，內(nèi)壁設(shè)有螺旋抄板。抄板一方面將顆粒物料從人口端移至出口端；另一方面將顆粒送至流化床正上方，并落到流化床上，經(jīng)充分流化冷卻后，自料漿噴射方向一側(cè)的流化床邊緣流下，形成厚厚的料簾。同時(shí)，抄板在上升過程中，也形成數(shù)層料簾。料漿管伸人鼓內(nèi)，朝料簾一側(cè)設(shè)有多個(gè)噴頭，并配有霧化空氣，料漿經(jīng)霧化空氣霧化后，噴涂在料簾上。造粒機(jī)理為涂布造粒，因此所造顆粒球形度較好。顆粒的結(jié)晶潛熱和顯熱由流化氣帶走。由于顆粒是逐層冷卻的，所以冷卻效果好，顆?？箟簭?qiáng)度也較大。該工藝具有設(shè)備小、顆粒大小可調(diào)、產(chǎn)品不含油等優(yōu)點(diǎn)。工藝條件舊J：一般情況下，轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速4—8 r／min，物料停留時(shí)間15 min，硝酸銨鈣料漿溫度120℃，霧化空氣溫度120℃，料漿／霧化空氣為1／100(體積比)，轉(zhuǎn)鼓內(nèi)造粒溫度80-90℃。對于新建硝酸銨鈣生產(chǎn)裝置，若采用高塔造粒，造價(jià)較高。山東臨沂某化工新技術(shù)有限公司在設(shè)計(jì)的150 kt／a硝酸銨鈣裝置中采用了轉(zhuǎn)鼓流化床造粒工藝，其造價(jià)僅為同等規(guī)模的塔式造粒的20％一25％，排放氣中粉塵含量≤30 ms／m3(標(biāo)態(tài))，但噸硝酸銨鈣產(chǎn)品電耗比塔式造粒工藝約高25 kW·h。
主要參考文獻(xiàn)
[1]唐文騫,苗興旺,Tang Wenqian,Miao Xingwang- 《化肥工業(yè)》2010年6期