技术摘要：
本发明涉及一种含硫富过磷酸钙生产装置和制备方法，属于磷肥生产技术领域，所述的含硫富过磷酸钙生产装置包括：熔硫炉、液硫雾化喷枪、分散槽、循环泵、混合器、化成室、切削机、输送皮带、撒扬机、熟化室；本发明结合混酸法富钙生产装置的特点，通过液硫喷枪将液硫分  全部
背景技术：
作物整个生长期所必须的营养元素有大量元素﹑中量元素和微量元素，中量元素 是作物生长过程中需要量次于氮、磷、钾而高于微量元素的营养元素，占作物干物重的 0.1%-0.5%，通常指钙、镁、硫三种元素。硫是作物生长发育必须的营养元素之一，仅次于氮、 磷、钾，位于第四位，在作物体内硫的含量平均为2.0g/kg，与磷的含量相当，约为干物质重 的0.1%～0.5%，平均为0.25%左右。硫在作物生长中参与蛋白质合成、呼吸作用、光合作用、 生物固氮、脂类合成、糖代谢等生理活动，是影响作物生长的重要因素。 土壤中硫以有机、无机多种形态存在，呈多种氧化形态，我国农业土壤表层中，大 部分硫以有机态存在，占土壤全硫的90%以上，我国南方多数湿润和半湿润地区的非石灰性 表层土壤中，有机硫占85%～94%，无机硫占6%～15%。硫酸根是植物根系从土壤中吸收硫的 主要形态，受蒸腾作用影响较大，随水向上运输，向下运输的能力很差，即再利用能力很差， 加之土壤中硫酸根形态容易流失。故土壤缺硫的情况下，增施硫肥是现代农业解决土壤缺 硫导致作物缺硫的有效措施，但补充的硫肥除含硫酸根硫外，还需其他形态的硫，如单质 硫，单质硫需氧化成硫酸根才能被作物吸收利用，硫营养逐步释放，具有缓释的效果，能满 足作物整个生育期的需求。 我国氮肥和磷肥的过度施用，硫肥的忽视，提升作物产量的同时，也造成土壤中硫 元素的大量耗竭。此外，随着化肥结构的不断优化，过磷酸钙、重过磷酸钙、富钙等含硫肥量 的用量逐年减少，导致土壤中硫元素缺乏已成为农业生产中的制约因素。研究表明：我国土 壤缺硫状况日益严重，耕地土壤缺硫面积约占30%，超过20%的耕地土壤潜在缺硫。 目前，向化肥中添加单质硫制备含硫化肥的研究较多，但由于单质硫一般以较小 颗粒状的形式均匀存在于肥料中才能被作物有效吸收，因此需要将细粉状硫磺粉均匀混入 肥料中才能实现。由于硫磺粉有爆炸风险且很难分散，若直接在磷肥生产中添加硫磺粉，存 在极大的粉尘爆炸风险，且在添加过车中硫磺粉极易团聚成块，加入系统后很难在肥料中 均匀分散，制备出的含硫产品硫含量波动大。得到保证硫分散均匀的肥料产品，一直是行业 同仁的研究方向。专利CN108752097A公开了一种单质硫基磷铵缓释肥的制备方法，通过制 硫磺溶胶，将硫磺溶胶通过掺混、造粒、包裹、清洗得到含单质硫的磷铵缓释肥，制作过程中 为保证单质硫的分散，使用乳化剂、稳定剂、分散剂等，该工艺制作工艺复杂、成本高，使用 大量不能被作物吸收的添加剂，且难以实现规模化生产。专利CN104529625  A公开了一种单 质硫在磷铵中的均匀添加方式，通过将硫磺与非离子表面活性剂与水混合制备硫磺胶体， 再把硫磺悬浮液或硫磺胶体加入到原料磷酸或被铵中和的料浆中，该方法制备出的含硫肥 料，很难保证单质硫在肥料中的均匀性。这些技术虽然通过添加分散剂、表面活性剂等成 分，但这只能在一定程度上分散单质硫，制备出的产品仍然存在硫含量波动大，难以控制等 3 CN 111606739 A 说　明　书 2/5 页 问题，且多用的分散剂、稳定剂对土壤有一定污染，因此如何将单质硫均匀、稳定地添加至 磷肥中，一直是行业内的难题。 富钙等化肥属于低附加值的基础化肥，为了降低生产成本，需要通过加大生产规 模，通过高产量来提高企业利润，小规模的生产不适应于基础化肥的低成本生产要求，而添 加分散剂、稳定剂等高成本原料更是无法满足基础化肥的低成本生产要求。 富过磷酸钙简称富钙，其有效P2O5含量介于重过磷酸钙和过磷酸钙之间，产品的主 要成分是Ca(H2PO4)2.H2O和CaSO4，其次还有水溶P2O5﹑游离酸和H2O，有效P2O5根据客户需求 不同，主要有24%﹑26%﹑28%﹑30%﹑32%﹑34%等规格。富钙的制造工艺主要有掺混法和酸法。其 中，掺混法又分过磷酸钙﹑重过磷酸钙掺混或重过磷酸钙﹑磷石膏掺混等方法。酸法又可分 为磷酸法和混酸法，混酸法是直接采用磷酸和硫酸的混合酸分解磷矿粉生产富钙。在这些 制备工艺中，混酸法由于对磷矿的品位要求不高，且产品质量较为稳定的特点，是目前工业 生产的主流方法。混酸法工艺中，将磷酸和磷矿粉在带有搅拌桨叶的半封闭的混合器内混 合后送入化成室、在化成室凝固后经切削机切削呈块状，由皮带送至熟化库，熟化完成后即 得到富钙产品。在半封闭的常压混合器内，磷酸与磷矿在混合器内停留时间极短，不能完全 有效混合，我们姑且称之为初步混合，初步混合后的磷酸与磷矿混合物料以固液混合物状 态以重力作用淌入位于其正下方的化成室，并在化成室内逐渐反应由液固混合物转变为固 态，在化成室转动一周后由切削机切削成块状，进而送至熟化库熟化后，筛分造粒制备为成 品。由于后期的切削、熟化过程中的翻堆，均有进一步混合的作用，因此，富钙的生产对混合 器内物料的混合是否均匀、是否完全的要求不高。
技术实现要素：
发明人经过大量试验研究，根据富钙生产的工艺特点，在熟化库内添加单质硫会 产生大量硫磺粉尘，安全风险极大，且不能保证单质硫的均匀分散，封闭的、物料逐渐固化 的化成室内无法实现单质硫的添加。在半封闭的混合器内添加单质硫，采用粉状添加无法 实现单质硫的均匀分散，采用液态硫磺添加，由于在混合器内磷矿和磷酸的温度均较低，在 液态硫加入的瞬间，迅速凝固呈块状，不仅容易堵塞管道，且冷却后的硫磺颗粒极大，无法 实现粉状添加，且如果液态硫的输送压力过大，很容易从半封闭的混合器中喷出，安全隐患 极大。 基于以上研究，本发明的目的在于提供含硫富过磷酸钙生产装置和制备方法，通 过将液硫分散到浓磷酸中，经过液硫喷枪的喷洒及循环泵的循环混合，有效解决了液硫难 以均匀分散到产品中的难题，得到了单质硫含量均匀、质量稳定的富钙产品。 本发明的目的是通过以下技术方案实现的。 所述的一种含硫富过磷酸钙生产装置包括：熔硫炉、液硫雾化喷枪、分散槽、循环 泵、混合器、化成室、切削机、输送皮带、撒扬机、熟化室；其中熔硫炉通过带有夹套保温管道 经液硫雾化喷枪连通至分散槽；循环泵与分散槽通过管道连接为循环回路；所述分散槽通 过管道连通至磷矿粉输送管，并通过磷矿粉输送管连通至混合器；混合器设置在化成室的 上方；化成室内物料经切削机切削后经输送皮带输送至撒扬机，经撒扬机喷洒至熟化室熟 化； 用上述含硫富过磷酸钙生产装置生产含硫富过磷酸钙的方法包括如下步骤： 4 CN 111606739 A 说　明　书 3/5 页 （1）硫磺液化：将硫磺融化为液态硫磺； （2）液硫分散：将液态硫磺用泵通过液硫喷枪输送至分散槽，分散槽在循环泵的作用下 进行物料循环，实现液硫在浓磷酸中转变为粉状硫磺，并均匀分散在浓磷酸中，形成含硫磷 酸； （3）初步混合：将分散后的含硫磷酸用泵输送至混合器，使含硫磷酸和磷矿粉初步混 合； （4）化成室反应：初步混合后物料进入化成室； （5）切削：化成室内物料经切削机切削后输送至撒扬机； （6）熟化：物料经撒扬机送至熟化库熟化。 进一步地，所述的物料熟化后，再进行筛分、造粒，制备成粒状产品。 进一步地，步骤（1）的液态硫磺进行过滤再输送。 进一步地，步骤（3）初步混合是指以P2O5计浓度为44-48%的含硫湿法磷酸、细度为 180-220目的磷矿粉在混合室充分搅拌混合。 进一步地，步骤（4）物料在化成室停留时间为45-60min。 进一步地，步骤（6）的熟化时间为3-5天。 进一步地，所生产出的富钙产品各成分含量为： 总磷（以P2O5计）：36%～41% 有效磷（以P2O5计）：34%～38% 水溶磷（以P2O5计）：27%～32% 单质S （以S计）：≥4% SO2-（4 以S计）：2%～6% 总硫（以S计）：≥8% 游离酸：≤5.5% 游离水：≤5%。 本发明的有益效果： 本发明通过将固态硫磺颗粒熔融后变成液硫，经过滤后使用夹套保温管道输送，实现 了液硫输送；通过液硫喷枪并借助输送泵提供的压力将液硫进行雾化后加入到分散槽中， 实现了液硫液态形势转变了微颗粒粉状状态并均匀稳定加入到磷酸中；形成均匀的固态粉 状硫磺与浓磷酸混合物，为在混合器内与磷矿粉的均匀混合反应打下基础。磷酸与粉状固 态硫磺的均匀混合，即使在常压、半封闭、混合时间极短的混合器内也能与磷矿得到有效混 合，并在富钙生产后续的切削、熟化翻堆过程中再次有效分散；本发明的通过生产装置的设 计、工艺的改进优化，并针对混酸法富钙的生产特点，通过工艺条件的控制，实现了粉状硫 磺在富钙产品中的均匀、分散、有效添加，生产出的富钙产品，单质硫含量达4%以上，整个生 产过程简单、可控，安全性高，能适应规模化生产，目前在我公司20万吨/年富钙生产中运行 平稳，产品质量稳定，装置运行率达98%以上。 附图说明： 图1：本发明的装置流程示意图； 图2：分散槽物料沉降效果试验（黑白色）； 图3：分散槽物料沉降效果试验（原色）。 5 CN 111606739 A 说　明　书 4/5 页 备注：因黑白色图片不能准确看出分散槽的分散效果，故增加了未经颜色处理的 原色图。