一种絮状钙镁磷肥的制造设备的制作方法

本实用新型涉及农业肥料领域，尤其涉及一种絮状钙镁磷肥的制造设备。

背景技术：

磷肥的生产与应用，早年是采用硫酸处理磷矿石，得到过磷酸钙的方法。主要有用组分是磷酸二氢钙的水合物ca(h2po4)2·h2o和少量游离的磷酸，还含有无水硫酸钙组分（对缺硫土壤有用）。过磷酸钙含有效p2o514～20%（其中80～95%溶于水），属于水溶性速效磷肥。其产品为灰色或灰白色粉料（或颗粒），可直接作磷肥。也可作制复合肥料的配料。

过磷酸钙水溶性好，本是很好的农业肥料，但是，由于水溶液状态的过磷酸钙比较活泼，会与土壤中的成分起化学反应，产生不溶性沉淀。具体说来，肥料中的水溶性磷酸一钙容易被固定，移动性慢，移动距离短，因此，合理施用过磷酸钙的原则是既要减少其与土壤的接触面积，又要尽量增加与根系的接触机会。这是一种很难化解的矛盾。由此导致过磷酸钙的利用率较低，一般只有10～25%。

为了提高磷肥的肥效，人们生产了更加科学、更加先进的更新换代新产品——钙镁磷肥。钙镁磷肥是用磷矿与硅酸镁矿物配制的原料，在电炉、高炉或平炉中于1350～1500°c熔融，熔体用水骤冷，形成粒度小于2mm的玻璃质物料，经干燥磨细后成为产品。主要成分包括ca3（po4)2、casio3、mgsio3。钙镁磷肥是一种构溶性（微酸溶性）磷肥，其水溶性差，但是植物能够缓慢吸收所需养分。不仅提供12～18%的低浓度磷，还能提供大量的硅、钙、镁。对于所含有的磷的低浓度磷，其利用率可以到95%，也就是说，所含的12～18%的低浓度磷，在较长的时期中，几乎全部被植物吸收，而不是被土壤固定。但是，其水溶性差。为了增加水溶性，碾磨的细度要求高，且越细，成本和作业时间都大大增加。

另一方面，传统钙镁磷肥的生产，采用高炉融化磷矿石和含硅镁矿石，（典型的配比：磷矿石100kg，白云石24～30kg，硅石9～17kg，焦炭24～28kg），得到熔体，再经过水淬、烘干、球磨、分筛、包装等工序。水淬以后的各道工序，对环境粉尘污染大、水污染大、噪声污染也大，同时能耗很高；而生产环境的粉尘、噪声控制，亦需要较高成本。

技术实现要素：

本实用新型的目的就在于克服现有技术存在的缺点和不足，提供一种絮状钙镁磷肥的制造设备。

本实用新型的目的是这样实现的：

将产品做成纤维状，以取代传统的粉状产品形态，简化工艺，大大减少污染，节省成本。而产品用于农业，有两个优势，其一是絮状肥料更容易与作物根系相互作用，利于肥效，亦利于保持根系附近土壤疏松；同时，絮状肥料本身可以作为无土栽培的载体——农业岩棉的升级换代品，既是肥料，又是农业岩棉。

目前，工业上的另一种技术值得借鉴。工业上用冲天炉融化玄武岩矿石，（典型配比：玄武岩：白云石：矿渣：焦炭=60：20：20：23），得到熔体，用离心机将熔融岩浆制作成岩棉，用作隔热用途的工业岩棉，亦以此作为现代化农业用的农用岩棉，主要用作无土栽培的载体，其技术成熟。

本实用新型采用其离心成纤原理，用于加工磷矿石熔体，得到絮状钙镁磷肥，这是粉状钙镁磷肥的更新换代产品，具有多方优势和积极意义；同时，也是一种新型现代化农业用农业棉的更新换代产品，其既是无土栽培载体，也是肥料。

具体地说：

一、絮状钙镁磷肥的组分

磷矿石：55～65%；

白云石：14～18%；

硅石：5～11%；

焦炭：14～17%。

重量百分比验证：

各组分的下限之和小于100%，各组分的上限之和大于100%；

每一组分的下限与其它组分的上限之和大于或等于100%；

每一组分的上限与其它组分的下限之和小于或等于100%。

由此可见，上述组分的重量百分比符合要求。

另外，选用上述4种组分的工作机理是：

磷矿石：含有磷元素，通常为磷灰石或磷块岩，是钙镁磷肥中磷的主要来源。

白云石：助熔剂，使整个配料更易于熔化，其主要化学成分为camg(co3)2，晶体属三方晶系的碳酸盐矿物，除了助熔，同时增加产品的钙质。（也可以采用蛇纹石助熔，此时蛇纹石的比例和硅石的比例都需要重新调整，且需要添加石灰石等。）

硅石：又称石英砂，主要成分二氧化硅（sio2）；其作用是：调节熔体的酸碱度、且使熔体在成纤时具有一定的粘稠度，便于玻璃化，而玻璃化是成纤的关键。（传统的钙镁磷肥，在用水冲击熔体时，也要求熔体具有一定的粘性，易于玻璃化，使之成为一厘米左右玻璃态颗粒，随后干燥、研磨、分筛）。

焦炭：作为燃料，提供热能，保持炉温，熔化物料；其它物料熔化后，流到颅腔底部，焦炭仍然是固体，且密度低于熔体，成品中原则上不包含碳。生产过程中，焦炭在炉体内全部燃烧。

空气：在生产过程中需要持续稳定地鼓入空气，有时用热空气，必要时辅以氧气；其作用是助燃。空气或氧气燃烧后，经过处理、排出；在熔炉准备阶段，需要点燃炉子。

二、絮状钙镁磷肥的制造方法

①将原料按配比混合于已经点燃的熔炉，鼓入空气或氧气，使焦炭完全燃烧，工作温度在1350～1800°c之间，以1500-1550°c为佳，得到熔体，熔体通过熔炉出口引出；

②熔体流到离心机上，通过离心成纤和空气冲击成纤原理，制成杂乱纤维，即絮状钙镁磷肥；

③用集棉机集棉；

④用打包机打包、打捆，经过质检后，即可入库，或装车发运。

三、絮状钙镁磷肥的制造设备

本设备包括依次连接的熔炉、离心机、集棉鼓、第1传送带、摆锤、第2传送带和打包机；

所述的熔炉是熔融原料的装置。

熔炉包括支座、钢铁外壳和内衬耐火材料，在支座上设置有钢铁外壳，在钢铁外壳内设置有内衬耐火材料；

钢铁外壳呈中空圆筒形，高处直径略缩小，底部呈凹形；

在钢铁外壳底部设置有水平方向的出料口及其铜块门；

在钢铁外壳底部还设置有一个或多个空气入口和出铁口。

与现有技术相比，本实用新型具有下列优点和积极效果：

1、其生产方法，与传统钙镁磷肥生产工艺相比，省掉了磷矿石熔体的水淬、烘干、球磨、分筛等工序，大幅度简化了工艺、大规模地节省能源、减少污染（包括粉尘污染、以及噪声污染）、节省总工时，降低成本；

2、本实用新型结合钙镁磷肥的化学原理、以及保温隔热用的工业棉的工艺，技术成熟；

3、用作无土栽培时，能缓释磷肥；

4、钙镁磷肥需要避免有限成分被土壤固定，也就是尽量少接触土壤，尽量多地接触作物根系；这种产品，其为蓬松的结构，纤维成束或成网状结构，形成一个小的絮团，与土壤接触面较粉状磷肥少，只有周边接触土壤，称为絮团结构；而根系可穿过，与纤维纵横交错；因此，缓缓释放的有效磷抵抗土壤固定的能力更强，更能发挥肥效；

5、这种磷肥，形成絮团结构能改善土壤板结，增强透气性，疏松性，通常在土壤中掺沙形成含含沙量不同的各种沙土，以提高疏松性和透气性，但与此同时，会导致蓄水性下降；而絮团结构在疏松土壤，增强透气的同时，还增加了涵水能力，改善了土壤；

6、用作基肥，絮团结构能大量吸收水分，吸附其他肥料，储水、储肥；

7、产品有兼容性，实际上原料蛇纹石并不比玄武岩贵，因此，这种纤维代替玄武岩纤维，做各种其他用途，也是可行的。因此有更加广阔的市场以及潜在市场。

附图说明

图1是本设备的结构方框图；

图2是本设备的结构示意图；

图3是熔炉的结构示意图。

图中：

10—熔炉，

11—支座，

12—钢铁外壳，

121—出料口，122—铜块门，123—空气入口，124—出铁口；

13—内衬耐火材料；

20—离心机，

30—集棉鼓；

40—第1传送带；

50—摆锤；

60—第2传送带；

70—打包机。

a—配料；b—熔体；c—絮状钙镁磷肥；d—成品。

具体实施方式

下面结合附图和实施例详细说明：

一、设备

1、总体

本生产设备包括依次连接的熔炉10、离心机20、集棉鼓30、第1传送带40、摆锤50、第2传送带60和打包机70。

2、功能部件

下列的功能部件均为常用件，。

1）熔炉10

熔炉10是熔融原料a的装置。

如图3，熔炉10包括支座11、钢铁外壳12和内衬耐火材料13，在支座11上设置有钢铁外壳12，在钢铁外壳12内设置有内衬耐火材料13；

钢铁外壳12呈中空圆筒形，高处直径略缩小，底部呈凹形；

在钢铁外壳12底部设置有水平方向的出料口121及其铜块门122；

在钢铁外壳12底部还设置有一个或多个空气入口123和出铁口124。

其工作机理是：

底部呈凹形以聚集暂存岩浆，并分离少量的铁水，铁水比磷矿石岩浆重，处于最低位置；

熔化的岩浆从出料口121流出；出料口121的关闭，由铜块门122完成，用铜块门122阻挡岩浆，由于铜块门122导热快，立即在其表面形成一堆凝固的岩石，而凝固的岩石导热性差，不再传热给铜块门122，铜块门122不会被熔化。这堆岩石进一步阻挡流动的岩浆，岩浆流动速度慢，便会降温凝固，使更多的岩浆凝固，很快就堵塞了出料口121。出料口121的开启，需要用电动或气动钻头，在出料口121的准确位置打孔，穿透到岩浆后迅速将钻头退出，引出岩浆。为了钻孔准确定位，将钻机固定于一个滑轨上，可以前后一定，而左右、上下有导轨约束，因此每次开启，都会准确地定位于出口钻孔，而不至于伤及炉体。

熔炉10的底部有一个或多个空气入口123，用以鼓入空气、热空气或纯氧。

熔炉10的底部位置更低处，有一个出铁口124，熔融状态的铁，从这里引出，以免铁水积累，影响熔炉10正常工作。铁水积累的原因是矿石中含有少量铁质，工作时间久了，会积累，必须排除以免影响正常生产。（此铁中往往含有镍，因此引出的铁冷却后成为副产品，镍铁，可以出售。）出铁口124的开启、封闭方法，同出料口121的操作。

2）离心机20

只要一个辊轮即可成纤；辊轮以典型转速4500～6000转/分钟旋转，其直径为370mm；辊轮将熔体b通过离心成纤和空气冲击成纤原理，制成杂乱纤维，即絮状钙镁磷肥c；

为了达到更好的成纤效果，可以采用三辊离心机或四辊离心机。

原理上一个或多个离心辊轮均能成纤成絮。而典型结构包含四个辊轮，以及周边的喷口。

在生产絮状岩棉时，喷口噴水，以降温。

三辊离心机的转速，逐级增加，初始辊轮为4500转/分，而末级即第三辊轮为6000转/分；其直径逐级增大，初级370mm，末级可达450mm。

四辊离心机转速更快而直径更大，末级直径可达500mm，而末级转速达到7000转/分。

3）集棉鼓30

将离心机20抛出的杂乱絮状物收集在集棉鼓30的圆形表面，缓缓转动，将聚集的絮状物传送到第一传送带40。

集棉鼓30是一个直径大约3-10米，宽度大约1-3米的圆柱面，水平放置，柱面为网格状，用以收集磷肥絮，空气流可以流过柱面；柱面两端有辐条连接到转轴，转轴水平；集棉鼓30表面的线速度大约在0.1m/s到2.0m/s之间；通常0.8m/s.集棉鼓能耐高温，工作温度在120-350°c左右。

4）第1传送带40

接收从集棉鼓30上传来的絮状物，传送给摆锤50。

耐高温传送带，可以是耐高温织物的传送带，亦可以是金属链状格栅。工作温度在80-180°c左右，带动其运转的传动链条，需要用高温润滑油润滑。

5）摆锤50

絮状物沿着摆锤落下，而摆锤左右摆动。可以把疏松平铺状态的絮状物在传送带2上边折叠起来，成为较厚的絮层，调节第2传送带60的速度，即可调节厚度。

摆锤50为长方形板状结构，长方形的上、下边水平，上边为轴，下边自由。其上边到下边的距离，即摆锤长度，大约1.5-4米，随需要而设计，而宽度与集棉鼓30、以及第一传送带40宽度相同；摆锤50可以绕轴摆动，从板上连续滑下的絮状物（相互连成一体，呈薄层状），随着摆锤50摆动，折叠于第二传送带60；第二传送带60可以与摆锤50摆动方位垂直，此时折叠层是之字形的斜纹；也可以是一摆动方位相同，此时折叠层是平行的波浪形。

6）第2传送带60

速度比第1传送带40低很多，其上的絮状物是层叠状的，速度可调，以便调节总体厚度。

耐高温织物组成的传送带，或金属链式栅格形成的链式传送带。工作温度40-100°c。如果其摆设方位与摆锤摆动方位一致，则其宽度与摆锤50（以及第一传送带40、以及集棉鼓30）宽度相同，或者略大；如果其摆设方位与摆锤50摆动方位垂直，则其宽度与摆锤50的摆动幅度一致，或略大。

7）打包机70

絮状物很蓬松，采用传统棉花（皮棉）的压缩打包技术，以便运输、储存。

3、工作原理

1）利用熔炉10，将配料a熔化成高温熔体b，从出口流出。

2）利用成熟的离心成纤及空气冲击成纤原理，采用离心机20（工作原理包含两种成纤机制）制成杂乱纤维；熔体b流到离心机20的辊轮；絮状物漂浮在空气中，落到集棉鼓30（可以有气流引导，以加强收集效果）；这种成熟技术，借助了工业隔热保温岩棉或玻璃棉的技术。

3）通过摆锤50与第2传送带60，将产品堆叠整齐并可通过调节第2传送带60速度调节产品厚度。从集棉鼓30到摆锤50由第1传送带40链接，第1传送带40的速度与集棉鼓30协调一致。

4）再经过打包机70打包，使成品d更加密实，且有连续输出状态，变成一个一个的独立的絮状磷肥棉包，以便运输、储存。

二、实验结果

1、组分取其下限时

磷矿石：55%；白云石%：14；硅石：5%；焦炭：14%。

其性状是：熔点较高，熔体粘性较低。

2、组分取其上限时

磷矿石：65%；白云石：18%；硅石：11%；焦炭：17%。

其性状是：熔点较低，熔体粘性较大。

3、组分取其中间值时

磷矿石：60%；白云石：16%；硅石：8%；焦炭：15.5%。

其性状是：熔点适中，有一定粘性，便于成纤。

三、絮状钙镁磷肥的应用

本实用新型采用离心成纤和空气冲击成纤原理，用于加工磷矿石熔体，得到絮状钙镁磷肥，这是粉状钙镁磷肥的更新换代产品，具有多方优势和积极意义，同时，也是一种新型现代化农业用农业棉的更新换代产品；

其应用既是无土栽培载体，也是肥料。

1、这种产品呈絮状，具体地说，是一种纤维状；其特征细度，即纤维直径大约为7微米，远小于传统的钙镁磷肥粉颗粒的特征尺寸0.25毫米粒径；因此，可溶性更好，更容易发挥肥效。

2、既是高质量的钙镁磷肥，又是现代农业所需要的农业棉，适用于无土栽培。

3、絮状肥与土壤接触面较粉状肥少，其为蓬松的结构，纤维成束或成网状结构，形成一个小的絮团，只有周边接触土壤，因此，缓缓释放的有效肥抵抗土壤固定的能力更强，更能发挥肥效。

4、用作基肥，絮团结构能大量吸收水分，吸附其他肥料，储水、储肥。

5、植物根系可以伸展到絮团结构内，与纤维相互交错，有利于根部分泌物溶解肥料纤维中的有效成分，并加以吸收。

6、絮团结构能改善土壤板结，增强透气性，疏松性；通常在土壤中掺沙形成含沙量不同的各种沙土，以提高疏松性和透气性，但与此同时，会导致蓄水性下降；而絮团结构在疏松土壤，增强透气的同时，还增加了涵水能力，改善了土壤。

7、用作无土栽培时，能缓释肥效。

8、实际上原料蛇纹石并不比玄武岩贵，因此，这种纤维代替玄武岩纤维，做各种其他用途，也是可行的。

9、相对于传统肥料生产，由于免去了水淬、烘干、球磨、过筛等工序，大大节省能源、减少工时、减少粉尘污染和噪声污染。

10、高度可降解性，这种新型肥料，絮团结构能在土壤中存在好几年，起到上述供肥、涵水、疏松透气、与根系相互作用等功能，其残余部分最终在耕耘作用下，自然粉碎成为极细的颗粒，回归土壤状态。

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