硫酸鎂的造粒方法
【專利摘要】關(guān)于對硫酸鎂造粒的方法，包括在混合裝置中加水，對以無水或水合物形式存在的粉末狀硫酸鎂進行團聚造粒。該混合裝置帶有一個圓柱形的旋轉(zhuǎn)容器用于容納造粒對象。其旋轉(zhuǎn)軸相對于垂直方向是傾斜的，其中該容器帶有至少一個旋轉(zhuǎn)的、相對于該容器的旋轉(zhuǎn)中心偏心設(shè)置的混合工具以及至少一個相對于該容器的旋轉(zhuǎn)中心偏心設(shè)置的刮刀。
【專利說明】硫酸鎂的造粒方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種對無水硫酸鎂或其水合物進行造粒的方法，尤其是對主要由含不 同數(shù)量結(jié)晶水的硫酸鎂水合物進行造粒的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 硫酸鎂，尤其是硫酸鎂水合物、特別是一水硫酸鎂(天然一水硫酸鎂）已經(jīng)在農(nóng)業(yè) 中作為鎂肥得到了應(yīng)用，尤其廣泛用于缺鎂的土壤，而且在堿性土壤（pH>7)上的施用相比 其它含鎂的肥料有明顯優(yōu)勢。硫酸鎂除了對植物有效的鎂含量高之外，在缺硫土壤上，硫的 含量更是具有額外的意義。
[0003] 通常情況下生產(chǎn)出來的硫酸鎂和其水合物是粉末狀的。爾現(xiàn)代化的施肥方法則 需要將其轉(zhuǎn)化為顆粒形式。特別是用于摻混肥料（BB肥）生產(chǎn)時，要求顆粒大小介于約 0. 5mm-5mm 之間。
[0004] 礦質(zhì)顆粒肥料的制造通常采用擠壓和攪拌造粒方法，也就是將分散的細小固體粒 子聚集而變大的方法。就硫酸鎂顆粒而言，已知的制造方法已不能獲得令人滿意的結(jié)果，因 為所得顆粒機械穩(wěn)定性較差，尤其是耐磨損和抗破碎強度差，因而會產(chǎn)生粉塵和不易操作。
[0005] 在通常的情況下，由于天然一水硫酸鎂或合成一水硫酸鎂缺乏晶格平面的可移動 性而不能塑性變形，這使得擠壓成粒變得困難。
[0006] 為了提高礦質(zhì)肥料顆粒的機械穩(wěn)定性，在造粒時通常會加入粘合劑。粘合劑為液 態(tài)或固態(tài)材料，其粘合力起到了聚攏粒子的作用。常見的粘合劑有水，明膠，淀粉、木素磺化 鹽、石灰和糖漿。但是粘合劑的使用不僅提高了成本并且有可能會對顆粒的性質(zhì)產(chǎn)生負面 影響。
[0007] 從DE1183058中已知，幾乎完全加熱脫水后的天然一水硫酸鎂可以通過攪拌方法 進行造粒。由于加熱脫水，使得該方法不僅復(fù)雜而且在能量利用上效率低。同時，顆粒的品 質(zhì)也不盡如人意。
[0008] 在DE2106212中描述了對濕潤的K2S04-MgS04水合物的進行滾筒造粒的方法。 DE2316701描述了一種類似的方法，對合成的無水鉀鎂礬（K2S04 CMgSCM)進行造粒。但以 上方法制得的顆粒已無法滿足當今的品質(zhì)要求。
[0009] DE2748152描述了以硫酸銨作為造粒輔料時對天然一水硫酸鎂進行攪拌造粒的方 法。但制得的顆粒只有經(jīng)過較長的熟化之后才能通過形成水合物達到足夠的強度。另外， 由于顆粒氮含量高使施肥時間受到限制。
[0010] DE3541184中描述了通過添加不溶于水的其它肥料成分，如礦渣粉和/或巖石粉， 在對天然一水硫酸鎂造粒而存在的肥料的情況下，必要的用量卻會顯著減小鎂的含量。
[0011] EP1219581描述了在加入羧酸螯合物(例如檸檬酸鹽）時，通過攪拌法對一水硫酸 鎂(天然一水硫酸鎂）的造粒方法。由于使用了添加劑，自然地提高了顆粒的生產(chǎn)成本。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 因此本發(fā)明的目的是，提供一種對硫酸鎂水合物造粒的方法(例如天然一水硫酸 鎂或合成一水硫酸鎂)。該方法在沒有添加或添加少量粘合劑的情況下，使得顆粒具有良好 的機械強度并且尤其是還具有所希望的均勻的粒徑分布。用本方法制造的顆粒具有良好的 穩(wěn)定性，尤其突出之處是抗破碎強度高和磨損小。此外，顆粒中的鎂對于植物的有效性相對 于用現(xiàn)有技術(shù)方法制造的顆粒會得以改善。用現(xiàn)有技術(shù)方法制造，顆粒中很大一部分鎂不 溶或難溶于水。
[0013] 良好的機械強度可以通過以下詳述的方法來實現(xiàn)。將粉末狀的硫酸鎂(無水硫酸 鎂或硫酸鎂水合物）加水投入到一個屬于于團聚造粒方式的混合裝置中。此混合裝置具有 一個能夠容納造粒對象的圓柱形旋轉(zhuǎn)容器。其旋轉(zhuǎn)軸相對于垂直方向是傾斜的，并而該容 器具有至少一個相對于容器的旋轉(zhuǎn)中心偏心設(shè)置的旋轉(zhuǎn)的混合工具以及至少一個相對于 該容器的旋轉(zhuǎn)中心偏心設(shè)置的刮刀。
[0014] 依此本發(fā)明涉及一種對硫酸鎂水合物造粒的方法，將粉末狀的硫酸鎂(無水硫酸 鎂或硫酸鎂水合物）加水投入一個屬于團聚造粒的混合裝置中。此混合裝置具有一個能夠 容納造粒對象的圓柱形旋轉(zhuǎn)容器。其旋轉(zhuǎn)軸相對于垂直方向是傾斜的，并而該容器具有至 少一個相對于容器的旋轉(zhuǎn)中心偏心設(shè)置的旋轉(zhuǎn)的混合工具以及至少一個相對于該容器的 旋轉(zhuǎn)中心偏心設(shè)置的刮刀。
[0015] 與用其它造粒方法如擠壓或團聚造粒，以及其它造粒設(shè)備(如造粒圓盤或造粒滾 筒）產(chǎn)生的顆粒相比，本發(fā)明方法制得的顆粒具有良好的機械穩(wěn)定性，尤其是抗破碎強度高 和磨損低。從而可以減少甚至能夠完全避免使用粘合劑。而且，所制得的顆粒也更圓，更均 勻，表面也更光滑。
[0016] 本發(fā)明的方法中采用的混合裝置均是已知的并且可以在市場上買到。
[0017] 本發(fā)明中使用的混合裝置具有一個能夠容納造粒對象的圓柱形旋轉(zhuǎn)容器（1)。其 旋轉(zhuǎn)軸相對于垂直方向是傾斜的。旋轉(zhuǎn)軸相對于垂直方向的傾斜角度(傾斜角度α )比較 典型的是介于10°到50°的范圍內(nèi)。容器高度Η與容器直徑D的比例通常介于3:1到1:3 的范圍內(nèi)，特別是介于2:1到1:2的范圍內(nèi)。容器通常帶有容器蓋（11 )，該容器蓋帶有一個 可關(guān)閉的投料口。，在工作中，容器處于封閉狀態(tài)。容器（1)通常具有一個圓形的底部，該容 器底部與一個電動機相連接，通過該電動機，容器（1)可以作旋轉(zhuǎn)運動。容器底部帶有一個 可關(guān)閉的出料口，該出料口最好設(shè)置在容器底部的中間。
[0018] 容器至少帶有一個旋轉(zhuǎn)的混合工具（2)，該混合工具相對于容器（1)的旋轉(zhuǎn)中心 是偏心設(shè)置的。偏心的意思是，該混合工具的旋轉(zhuǎn)軸與容器（1)的旋轉(zhuǎn)軸并不重合，而是靠 近容器的圓柱體內(nèi)壁?；旌瞎ぞ撸?)旋轉(zhuǎn)軸的最佳位置應(yīng)偏離容器的旋轉(zhuǎn)中心并向靠近容 器圓柱體內(nèi)壁方向平移，偏離度至少應(yīng)為容器半徑的5%，譬如5%-60%，特別是當混合工具 下端靠近容器底部的旋轉(zhuǎn)軸呈傾斜角度時更應(yīng)采取此位置調(diào)整。值得注意的是，混合工具 應(yīng)向呈傾斜狀的容器的上部圓柱體內(nèi)壁平移。
[0019] 通?；旌瞎ぞ撸?)帶有一個轉(zhuǎn)軸（21)，它與該混合工具的旋轉(zhuǎn)軸方向一致。該轉(zhuǎn) 軸（21)，也就是混合工具（2)的旋轉(zhuǎn)軸一般來說是平行于容器的旋轉(zhuǎn)軸運動的，但也可以 與其成一個>0°的角度。通常來說，該混合工具的旋轉(zhuǎn)軸相對于容器（1)旋轉(zhuǎn)軸傾斜角不 大于20°、特別是不大于10°或5°。轉(zhuǎn)軸（21)通過容器蓋（11)的開口伸入容器內(nèi)，可以 自由旋轉(zhuǎn)并向下懸掛。在該轉(zhuǎn)軸上，一般安有一個或多個，例如2個到12個攪拌翼（22)。 相對于混合工具的旋轉(zhuǎn)軸，這些攪拌翼可以是平行或者垂直的。通常，這些攪拌翼會被設(shè)計 為片狀。在一個首選的實施方式中，該混合工具帶有至少2個、特別是至少4個垂直于旋轉(zhuǎn) 軸的攪拌翼（22)。
[0020] 容器裝置還帶有至少一個刮刀（3)，該刮刀伸入容器中并且偏心設(shè)置于容器（1) 的旋轉(zhuǎn)中心。該刮刀（3)可以被固定住或者也可以旋轉(zhuǎn)。刮刀（3)和混合工具（2)在容器 中的設(shè)置，必須保證混合工具轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時不受到刮刀的阻礙。通常來說，刮刀會安置在一個 平行于容器壁的桿柄上（31)。該桿柄最好在容器中被設(shè)計為片狀，或者帶有一個固定在其 上的為片狀的攪拌翼。另外，刮刀（3)可以帶有一個或多個平行于該容器（1)底部的，最好 為刀片式的葉片（32)。刮刀最好與容器的內(nèi)壁保持較小的間距。特別是刮刀的安置，應(yīng)該 使它與容器的內(nèi)壁形成一定的縫隙。該縫隙的寬度通常不回大于5_，最好在2mm到3mm之 間。只要刮刀帶有一個或多個葉片（32)，那么通常來講，該刮刀與容器（1)底部會有一個較 小的間距并且與其形成一個縫隙。刮刀的葉片（32)與容器底部之間的縫隙寬度通常不會 大于2mm，最好在1mm到2mm之間。
[0021] 混合工具（2 )和容器（1)彼此獨立地被驅(qū)動。驅(qū)動裝置通常為兩個獨立的、可調(diào)節(jié) 的電動機。這兩個電機通常通過傳動裝置將容器（1)以及混合工具（2)相連。此外，混合裝 置帶有常規(guī)的控制和調(diào)節(jié)設(shè)備并且該混合裝置是可以加熱的。
[0022] 在本發(fā)明的造粒過程中，混合工具（2 )和容器（1)通常具有不同的旋轉(zhuǎn)速度，并且 混合工具的轉(zhuǎn)速一般要高于容器的轉(zhuǎn)速。混合工具的轉(zhuǎn)速通常為容器轉(zhuǎn)數(shù)的至少2倍，尤 其是至少4到5倍，例如2到100倍，特別是4到50倍，更好的是5到30倍。在造粒過程 中，最好讓混合工具（2)和容器（1)保持相反方向的旋轉(zhuǎn)。
[0023] 本方法適合對主要由至少一種硫酸鎂水合物組成的混合物進行造粒。硫酸鎂+水 的重量占顆?？傊亓康谋壤ǔＪ侵辽僭?0%、特別是在95%以上。其余的重量主要是無機 雜質(zhì)，如包含在原料中的硅酸鹽或菱鎂礦。適合的水合物有一水硫酸鎂(天然一水硫酸鎂或 合成一水硫酸鎂)，六水硫酸鎂，七水硫酸鎂以及帶有5/4個結(jié)晶水的硫酸鎂。
[0024] 原料可以使用無水硫酸鎂，一種或多種硫酸鎂水合物或其與無水硫酸鎂的混合 物。本發(fā)明的方法被證實適合于對硫酸鎂水合物的造粒，特別是適用于至少80%，最好90% 的成分為一水硫酸鎂和/或帶有5/4個結(jié)晶水的硫酸鎂的造粒。也就是說，根據(jù)本發(fā)明獲 得的顆粒至少含有80%，特別是90%的一水合硫酸鎂和/或帶有5/4個結(jié)晶水的硫酸鎂。
[0025] 作為造粒原料最好選擇粉末狀的硫酸鎂，其水溶性的鎂，以MgO計算，含量在 25-30%的范圍內(nèi)。
[0026] 用于造粒的原料為粉末狀。與根據(jù)本發(fā)明制得的顆粒不同的是，粉末具有不規(guī)則、 較不密實的特點。首選粉末的大小是，至少90%的粒子直徑一般小于2_、通常小于1. 5_、 最好小于〇. 5mm。特別考慮使用的粉末，其90%的粒子直徑在0. 06mm到0. 5mm的范圍內(nèi)。 在此所述的粒子直徑可以通過篩分來確定。
[0027] 根據(jù)本發(fā)明，對粉末狀的硫酸鎂加水來進行造粒。用于造粒所需的水的重量，比較 典型的是，每1千克的原料需要加水至少1〇〇克，或者是至少150克/千克，通常是介于100 克/千克到400克/千克的范圍內(nèi)，最好是在150克/千克到350克/千克之間。這對在 使用一水硫酸鎂和/或帶有5/4個結(jié)晶水的硫酸鎂作為原料時尤其適用。在使用無水硫酸 鎂時，加水的量最高還可以達到500克/千克。最好是，所需加水總重量的至少90%，是在混 合的過程中被注入容器中的。首選的是，把水注入到容器內(nèi)混合工具的區(qū)域內(nèi)但。水可以 連續(xù)的或者分步多次的加入。首選的方式是迅速的加入水，或者也可以分步的加入，但最好 是在1到15分鐘之內(nèi)加完。
[0028] 首選的方式是，作為主要原料的粉末狀硫酸鎂，至少90%的量已經(jīng)加入到造粒的 容器，然后將所需的水量注入到該容器中。首選的是，水被注入到容器內(nèi)混合工具的區(qū)域 內(nèi)。最好是迅速的加入水，或者也可以分步的加入，但最好是在1到15分鐘之內(nèi)。。最遲當 向容器內(nèi)注水時，混合工具以及容器都必須處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，并且它們的轉(zhuǎn)速應(yīng)符合前面所 提到的。
[0029] 造粒時的溫度通常在10° C到50° C之間。
[0030] 在造粒之后也可以設(shè)置干燥或熟化的步驟，以使顆粒達到最終的強度。比較好的 干燥或熟化的溫度是在15° C到105° C之間，首選20° C到70° C。

【專利附圖】

【附圖說明】：
[0031] 圖1展示了本發(fā)明所使用混合裝置的一個示意性的、未按比例的側(cè)視圖。該混 合裝置帶有一個相對于垂直方向成傾斜角度的容器（1)，該容器帶有一個可關(guān)閉的蓋子 (11)，一個混合工具（2)和一個刮刀（3)。電機和控制裝置在圖中沒有顯示。穿過容器蓋 (11)伸入到容器內(nèi)的混合工具（2)的轉(zhuǎn)軸（21)的下部有八個分布在兩個平面中的設(shè)計為 片狀的攪拌翼（22)。穿過容器蓋的刮刀（3)的桿柄（31)在其最下端帶有一個刀片式的、垂 直于該桿柄的、例如在其縱向上彎曲的葉片（32)。桿柄（31)是可以轉(zhuǎn)動的。
[0032] 圖2展示了圖1所示混合裝置的一個沒有按比例的俯視示意圖。
[0033] 圖3展示了根據(jù)實例1所制得的顆粒的照片。

【具體實施方式】
[0034] 以下所描述的實驗是在一臺型號為R02的混合機中進行的。這套裝置是一個可加 熱的和可旋轉(zhuǎn)的帶有可關(guān)閉蓋的不銹鋼容器。容器容積大約是8升，其旋轉(zhuǎn)軸相對于垂直 方向的傾斜約35° (傾斜角度α )。穿過容器蓋進入混合容器中的是一個可以旋轉(zhuǎn)的、相 對于容器的旋轉(zhuǎn)中心偏心設(shè)置的混合工具(攪拌器)。該混合工具帶有八個垂直于混合工具 的旋轉(zhuǎn)軸并固定其上的翼片。還有一個穿過容器蓋，平行于容器壁并且靠近容器壁的刮刀， 其帶有一個固定在其末端的、刀狀的葉片，該葉片與容器底部形成一個約2_的間隙?；旌?工具和容器分別有兩個電動機來驅(qū)動。
[0035] 在這些實驗中采用的硫酸鎂是一水合成硫酸鎂。根據(jù)X射線粉末衍射儀的顯示， 其主要由天然一水硫酸鎂和少量的硬石膏、瀉利鹽以及微量的滑石和石英或是菱鎂礦組 成?；瘜W性質(zhì)在下表中給出。
[0036]

【權(quán)利要求】
1. 關(guān)于對硫酸鎂水合物造粒的方法，包括在混合裝置中加水，對以無水或水合物形式 存在的粉末狀硫酸鎂進行團聚造粒。該混合裝置帶有一個圓柱形的旋轉(zhuǎn)容器用于容納造粒 對象，其旋轉(zhuǎn)軸相對于垂直方向是傾斜的(傾斜角度α )。該容器帶有至少一個旋轉(zhuǎn)的、相對 于該容器的旋轉(zhuǎn)中心偏心設(shè)置的混合工具以及至少一個相對于該容器的旋轉(zhuǎn)中心偏心設(shè) 置的刮刀。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，該混合工具的旋轉(zhuǎn)軸與容器的旋轉(zhuǎn)軸平行或者相對于 該容器的旋轉(zhuǎn)軸傾斜不超過20°。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，混合工具設(shè)置更靠近容器的上部圓柱體內(nèi)壁。
4. 根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項所述的方法，刮刀與容器的上部圓柱體內(nèi)壁保持一個較 小的間距。
5. 根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項所述的方法，在造粒過程中，混合工具和容器呈反向旋 轉(zhuǎn)。
6. 根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項所述的方法，混合工具的轉(zhuǎn)速是容器轉(zhuǎn)速的5到50倍。
7. 根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項所述的方法，每1千克粉末狀硫酸鎂加水量為150到 350 克。
8. 根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項所述的方法，至少90%的水在造粒過程中加入。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，將水注入到容器中混合工具所在區(qū)域內(nèi)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的方法，將水在1分鐘到15分鐘之內(nèi)加完。
11. 根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項所述的方法，在容器中投入至少90%的粉末狀硫酸鎂。
12. 根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項所述的方法，至少90%的粉末狀硫酸鎂的粒子直徑小 于 2mm〇
13. 根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項所述的方法，粉末狀硫酸鎂水溶性鎂的含量，以MgO計 算，在25-30%的范圍內(nèi)。
【文檔編號】C01F5/40GK104250013SQ201310268217
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2013年6月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月28日
【發(fā)明者】貴多·鮑克, 斯忒芬·德雷斯爾, 烏爾里克·克萊恩克勒夫曼 申請人:德國鉀鹽集團股份公司