云南云天化股份红磷分公司18万吨/年磷铵装置，是一套主要生产高浓度颗粒状磷铵的装置，目前通过多次技改后，生产能力已经达到180kt/a，本装置主要采用管反-预中和工艺进行生产。

随着磷铵市场的竞争越来越大，对于肥料产品的要求越来越高，从粉状到粒状磷铵不断在提高磷铵产品的品质和外观。我公司在生产球型颗粒磷酸一铵(GMAP)中，由于磷酸一铵较磷酸二铵工艺指标控制精度高，操作范围小，导致过程中出现了诸多问题，严重影响产品外观质量，后期通过不断试验、摸索，确定了生产粒状磷酸一铵的最佳工艺要求和解决产品外观质量差的措施。

1 影响产品粒度的因素分析

1.1 磷酸中杂质含量和固含量对粒度的影响

磷酸中杂质含量和固含量不仅对GMAP产品颜色有较大影响, 而且对料浆的粘度及粘接力影响较大, 从而影响产品粒度。资料表明, 料浆的粘度随固含量增加而急剧增大, 经验公式为:

Gp= 0.403Ge/(0.403- @s)

式中　

Gp ——料浆粘度, Pa·s;

Ge——液相粘度, Pa·s;

@s——料浆中含固量体积分数, %。

其次, 磷酸中杂质的种类对料浆粘度也有较大影响, 其中铝和镁对料浆的粘度影响最大, 铁和氟的影响较小。此外, SiO₂含量对料浆粘度影响也较大,SiO₂在反应中逐步形成凝胶, 随着SiO₂含量增加,料浆粘度急剧升高。料浆粘度过大, 造粒过程中自成粒作用将增大,就会导致产品颗粒偏细, 圆润度差。我公司磷酸中杂质含量及固含量的不同, 在同等条件下造粒成粒状况时好时坏。表1为在生产GMAP过程中使用磷酸情况。

  表1：GMAP磷酸使用情况表

在生产过程中，酸质对GMAP影响非常大，在酸质比重低于1.64g/m³的情况下，生产系统水平衡难以维持，目前根据我公司生产情况来看，磷酸酸质含固量在9.5%—10.5%之间，酸浓在45%以上，比重在1.65g/m³以上，生产稳定，出料情况较好，系统内水平衡基本能达到。

1.2 料浆质量对产品粒度的影响

喷浆造粒主要有涂布、粘结、自成粒3 种方式,料浆的液相量是影响成粒的主要因素。液相量过大,料浆太稀、密度较小时, 造粒过程中粘结作用增大,造粒成粒率过高, 但造粒出口物料中大颗粒及大块物料较多, 细粉量较少, 这种情况所得到的产品颗粒几乎都是粘合而成, 很难得到光滑的球面颗粒。反之, 若液相量过小, 料浆太稠、密度较大时, 造粒过程中自成粒作用增大, 造粒出口物料中小颗粒和细粉量增多, 合格粒子减少, 成品取出量减少, 造成成品取出量与料浆量不匹配, 导致系统返料量逐渐升高,工艺工况更加恶化, 而且这种情况所得产品颗粒较细, 不均匀、圆润度较差。以红磷分公司改装置在生产中除严格控制料浆的中和度(n (N ):n (P))控制在1. 08～1. 12)(中和度的控制主要以调整氨酸比为主，氨化为辅） 外, 还必须严格控制料浆密度(根据生产经验,料浆密度控制在1.59～1.61 g/cm³较适宜) , 使造粒过程中的涂布、包裹成粒作用占主导, 以得到圆润度和均匀性较好的产品

1.3 返料粒度分布对产品粒度的影响

返料中的细粉量对颗粒圆润度影响很大。返料中的合格粒子可提供造粒核, 但合格粒子和大粒子过多(特别是1～3mm的粒子较多),小颗粒相互粘接的机率就比较大,很难得到光滑的产品颗粒。而返料中的细粉在造粒过程中包裹在滚动的合格粒子表面,很容易得到光滑的产品颗粒。因而在造粒过程中必须有足够的细粉,才能得到较光滑的颗粒产品。我公司18万吨/年磷铵装置在生产粒状磷酸一铵时，处于长时间未生产粒状磷酸一铵，过程中对工艺控制点不稳定，导致管反氨酸比（管反通氨质量与上酸体积量比值）波动较大，出现造粒内出料偏潮，大颗粒粒子和块状物料较多，在经过振动筛分后，大粒子经破碎机破碎后，成为了极不规则的颗粒进入到返料系统中，在经过造粒再次成粒后只会成为不规则颗粒，表面不光滑。过程中，控制好管反氨酸比对粒度分布起到很重要影响因素。氨酸比控制偏高和偏低，会导致物料中和度趋于结晶差的状态，所以找对最佳氨酸比控制范围进行调整，才能保证产品外观质量。从我公司生产情况来看，当氨酸比在120~130kg/m³,造粒出口物料粒度最佳，生产稳定。在几次取样分析中造粒出口物料中细粉量1~2.8mm占40%～ 50%，2.8~3.5mm占30%~40%；3.5mm以上的占10%~20%，此时粒度分布状态对返料再次成粒提供最好保证。因此, 返料粒度分布是影响GMAP产品颗粒圆润度的一个主要因素。

1.4返料比对产品粒度的影响

控制合适的返料比, 有利于保证料浆充分湿润的颗粒表面, 以满足最佳粒化与再氨化的需要, 便于生产表面较光滑的产品。如果长时间返料不足, 则造粒机内物料不能形成完整的料幕, 料浆喷到造粒机胶板上, 使挡圈和胶板结疤严重, 缩短造粒时间; 同时因没有足够返料移走料浆带入造粒机内的水分,就会使物料颗粒表面水分过多, 出现潮料，互相粘接, 形成大颗粒和大团块, 使得造粒出口物料大颗粒增多, 细粉量减少, 所得产品不光滑, 均匀性差。若返料过高, 则造粒过程液相量不足, 造粒出口物料较干, 小颗粒和细粉所占比例较大; 同时返料量过大, 成粒中心增多,粒子成长速率减小, 成粒率下降。操作上只有加大喷浆量来调整, 但由于返料量较大, 造粒床层较厚, 造粒机内形成的料幕密度较大, 会阻碍喷舌伸展, 使料幕中的部分粒子被遮蔽, 无法与料浆接触, 几乎未被料浆包裹、涂布、长大就直接滚出造粒机, 而一部分粒子又被过量的料浆包裹、涂布、粘接成大颗粒和大团块物料, 从而导致造粒机出口物料大小颗粒两极分化, 合格粒子较少, 并且所得到的产品颗粒不均匀、圆润度较差。因此, 控制合适的返料量是提高产品外观质量的一个重要指标。我公司18万吨/年磷铵装置在生产粒状一铵时，要求返料比为4∶1 左右, 但我公司返料量控制一直偏低, 在27t/h的生产负荷时, 实测出的返料量达81吨左右, 返料比为3∶1 左右。造成返料量偏低的主要原因是: 振动筛上层筛网网孔大, 部分大粒子进入合格系统,系统返料比明显减少。后期，通过对一级筛和二级筛上层筛网更换成小口径筛网后，返料比达到了3.8:1，符合了生产要求条件。

1.5　喷浆量对产品粒度的影响

在返料量、料浆质量及其它工艺条件相同时, 喷浆量直接影响产品粒度及颗粒圆润度。若料浆量过大, 则造粒中粘接作用增强, 造粒出口物料中大颗粒增多, 合格粒子及细粉量所占比例减少, 此时得到的产品虽然相对均匀, 但圆润度不理想, 而且颗粒含湿量大, 增加了干燥和破碎负荷。且成品取出量与喷浆量不匹配, 导致系统返料量逐渐升高。反之, 若喷浆量过小, 造粒过程中液相量不足, 成粒率低(颗粒失去涂布、包裹长大的过程) , 造粒出口物料较干, 小颗粒和细粉较多, 合格粒子少,产品粒子偏细, 不均匀, 圆润度差。我公司在稳定生产后，负荷一直按15±0.5 m³/h进行生产，氨酸比控制在110~130kg/m³，出料情况较理想，造粒出料分散，但略偏潮。过程中，不断在正常生产情况下尝试提高负荷至18 m³/h，不成功，主要表现在负荷提高后，造粒机出口物料就出潮料较严重，在试着提高氨酸比至90—110kg/m³之间后，物料开始发白，并且大块物料增多，导致有个班组造粒机下料口堵塞。而后又尝试通入0.3—0.5 m³/h二次氨化来进行生产，出口物料还是较潮，后期尝试采用气氨生产后，氨酸比控制在120~130kg/m³，整体出料情况较好，负荷提至满负荷生产，生产稳定，造粒出口物料粒度干散。

2. 改善磷酸一铵产品粒度的措施

(1) 工艺控制操作精确提升，在生产GMAP过程中，氨酸比、料浆比重控制稳定是改善粒度的重要条件，根据我公司生产经验，氨酸比在125±5kg/m³,料浆比重在1.59-1.60kg/m³，出料干散、返料比适中、并且圆润度较好。当氨酸比控制较高后（物料中和度偏高），产品颜色开始发黄。反之，氨酸比低时（物料中和度偏低）产品颜色发白。操作人员可通过直观产品颜色来判断物料中和度高低，以便作出相应的氨酸比调整，

 (2) 改造破碎机。改善破碎后物料的粒度分

布, 尽量增大破碎后物料中的细粉量, 以增加返料中的细粉。可通过提高转速, 增加链条排数和链锤个数来提高破碎机破碎物料的细度, 或采用二次破碎。

(3) 可在造粒机内增加一个雾化程度较高的

喷嘴, 增加造粒出口物料中细粉量所占的比例。根据生产需要改变其它喷嘴尺寸及喷嘴与料床间的距离, 从而改变雾化程度, 以改善造粒过程成粒作用和出口物料的粒度分布。目前所采用的管试反应器槽口为20*200mm，管反喷嘴角度为37~38度。

（4）在确保产品水分合格的基础上，适当提高预中槽上酸量，或者在返料量得以控制的情况下, 把一部分冷却的产品返回到返料中, 通过降低返料温度, 以降低造粒物料温度, 有利于提高产品颗粒圆润度。

（5）稳定矿源, 稳定磷酸质量, 尽量降低酸中的固含量, 以稳定料浆质量。确保生产GMAP所使用的酸满足浓度≥45%，比重≥1.64g/m³。

（6）稳定并适当减少喷浆量的波动,严格控制料浆质量。建议料浆管反氨酸比控制在120~130    kg/m³以稳定料浆中和度在1.08~1.12 mol/mol之间，密度控制在1.59～1.51g/cm³,二次氨化量在0.8-1.3m³/h根据预中和喷浆量调整, 使造粒出口物料以微显黄色为宜，这种情况下料浆流动性好, 盐类溶解度大, 分散性好, 有利于造粒过程的涂布成粒。另外, 确保造粒氨分布器畅通, 避免因堵塞而造成造粒出口物料干湿不均, 粒度大小两极分化的情况。

（7）为了提高产品颗粒的均匀性,确保产品在市场的质量保证，提高产品粒度合格率，通过更换成品振网筛上层筛网3.8mm更换为3.5mm，以避免3.5~4.0mm的颗粒混入到均匀的合格粒子中流入市场，影响产品质量。并且筛分回来的返料加入到系统内，可有效调整产品外观质量。

3. 结论

要改善目前GMAP产品颗粒圆润度、均匀性差的状况, 一是要加强生产管理, 严格工艺指标的控制; 二是应对相应设备进行改造, 满足生产工艺要求; 同时还要保证和稳定磷酸质量。

参考文献

[1] 化学工业部化肥司，中国磷肥工业协会.磷酸磷铵的生产工艺[M].成都：成都科技大学出版社，1991.

[2] 化学工业部建设协调司，化工部硫酸和磷肥设计技术中心.磷酸磷铵重钙技术与设计手册[M].北京：化学工业出版社，1996.

[3] 化肥工业丛书.磷酸、磷肥和复混合肥[M].北京：化学工业出版社，1999.