Một số công nghệ tạo hạt phân bón - ưu điểm và nhược điểm

12:00' AM - Chủ nhật, 12/03/2006

Hiện nay, có 4 quy trình cơ bản để sản xuất phân bón đa dinh dưỡng dạng hạt là:

- Tạo hạt bằng phương pháp hóa học.

- Tạo hạt bằng hơi nước.

- Tạo hạt bằng nén ép.

- Tạo hạt bằng phối trộn các thành phần rời.

Tạo hạt bằng phương pháp hóa học

đây là quy trình phức tạp nhất và cũng được áp dụng phổ biến nhất để sản xuất các loại phân bón đa dinh dưỡng dạng hạt ngày nay. Phương pháp tạo hạt bằng hóa học có thể được áp dụng để sản xuất trực tiếp các loại phân phức hợp, các bậc sản phẩm phân NPK (thường được áp dụng ở Tây âu), hoặc sản xuất các hợp chất trung gian mà sau đó sẽ tiếp tục được kết hợp qua các kênh phân phối để tạo thành các loại sản phẩm NPK(thường được áp dụng ở Mỹ).

Phương pháp tạo hạt bằng con đường hóa học đã được bắt đầu áp dụng từ thập niên 1930 và đã phát triển như một phương pháp kết hợp hai hoặc nhiều chất dinh dưỡng vào một sản phẩm dễ thao tác, vận chuyển, với chất lượng và hàm lượng các chất dinh dưỡng ổn định. Mục đích ban đầu của phương pháp này là ngăn ngừa sự đóng bánh của phân bón trong bao khi lưu kho hoặc vận chuyển, sao cho sản phẩm ở dạng thích hợp cho việc bón phân trên đồng ruộng khi đến tay nông dân.

Ngày nay, hơn 80% phân bón dạng rắn được vận chuyển ở dạng hàng rời. Công nghệ tạo hạt bằng phương pháp hóa học đảm bảo cho sản phẩm không bị kết dính để có thể bốc xếp dễ dàng, giảm xuống tối thiểu tỉ lệ vón cục trong quá trình vận chuyển và lưu kho, các hạt phân bón đủ chắc để có thể chịu được thao tác cơ học mà không bị vỡ. 

Tạo hạt bằng phương pháp hóa học được thực hiện bằng cách kết hợp các chất rắn, chất lỏng và chất khí để tạo ra các phản ứng hóa học nhằm đạt đến trạng thái kết tụ tương đối ổn định và tăng cỡ hạt trên cơ sở có kiểm soát. Lượng và kiểu của các loại chất rắn, chất lỏng và chất khí cũng như phạm vi của các phản ứng hóa học khác nhau tùy theo quy trình, nguyên liệu được sử dụng và yêu cầu về sản phẩm. Nhưng mục đích cuối cùng là tạo ra các hạt phân bón ổn định với cỡ hạt và hàm lượng dinh dưỡng đồng đều.

Khi tạo hạt, nói chung các chất rắn, chất lỏng và chất khí thường cùng được đưa vào máy sấy quay. Ngoài tác động sấy, trong máy sấy còn xảy ra các tác động kết tụ và hình thành các hạt. Sự bay hơi nước làm tăng cường liên kết trong các hạt phân bón. Sau đó sản phẩm được sàng, làm nguội và đưa vào kho.

Phần lớn các phương pháp tạo hạt NPK tại Mỹ đều dựa trên hàm lượng chất rắn cao với một phần nguyên liệu dạng lỏng (thường là amôniăc, dung dịch muối, axit và hơi nước). Các cơ sở, thiết bị lưu kho, thao tác về thiết bị và kỹ thuật không quá cao. Trình độ công nghệ thích hợp với những nhà máy có công suất 100 đến 200 nghìn tấn/ năm.

Các cơ sở tạo hạt tại châu Âu nhìn chung đã phát triển thành các nhà máy tổ hợp (kết hợp với sản xuất amôniăc và axit phôtphoric) công suất lớn. Các nhà máy này thường xuất khẩu phân NPK chất lượng cao.

Trên toàn thế giới, các quá trình tạo hạt bằng phương pháp hóa học được áp dụng để sản xuất phần lớn các loại phân bón một thành phần hoặc hỗn hợp đa thành phần, như urê, supep hôtphat, DAP, NPK.

ưu điểm và nhược điểm:

Nhìn từ góc độ kỹ thuật, phương pháp tạo hạt bằng con đường hóa học tạo ra các sản phẩm phân bón hạt đa thành phần với chất lượng tốt nhất. Tất cả các thành phần đều được kết hợp vào công thức của phân bón trước khi được tạo hạt, vì vậy từng hạt phân bón riêng rẽ đều chứa đủ tất cả các chất dinh dưỡng theo tỉ lệ định trước. đây là các hạt phân bón chất lượng rất cao, với những tính chất vật lý - (cỡ hạt, độ cứng chịu nghiền, khả năng chảy tự do,...) rất tốt. Những tính chất này có thể được kiểm soát bằng cách lựa chọn cẩn thận nguyên liệu đầu vào và các thao tác trong quá trình tạo hạt. Tất nhiên công nghệ này đòi hỏi các xưởng tạo hạt phải nằm trong những tổ hợp hóa chất lớn với chi phí đầu tư xây dựng cao. Các tổ hợp này cũng phải nằm cạnh nguồn nguyên liệu để tăng hiệu quả và giảm chi phí.

Nhìn chung, các nhà máy tạo hạt phân bón hoạt động thành công thường có những đặc điểm sau:

- Là các nhà máy kết hợp, quy mô lớn, sản xuất axit và amôniăc cần thiết, nằm gần các nguồn nguyên liệu.

- Sản xuất ít chủng loại sản phẩm nhưng với lượng lớn.

- Tiếp thị sản phẩm trong một thị trường lớn, không bị giới hạn ở thị trường địa phương, hoặc có những thị trường riêng (ví dụ thị trường các loại phân bón với quy cách đặc biệt hoặc phân bón vi dinh dưỡng, sử dụng nguồn nguyên liệu địa phương).

Tạo hạt bằng hơi nước (hoặc nước)

Tạo hạt bằng hơi nước là phương pháp được áp dụng khi các loại nguyên liệu bột được phối trộn theo tỉ lệ để đạt tỉ lệ dinh dưỡng mong muốn, sau đó đưa vào thiết bị tạo hạt với hơi nước (hoặc nước). Nhiệt độ và độ dẻo vừa phải khiến cho nguyên liệu kết tụ với nhau tạo thành các viên.

Các hạt phân bón ẩm và dẻo được sấy khô trong thiết bị sấy kiểu trống (thùng) quay, sau đó được sàng lựa cỡ hạt, các phần không đạt quy cách được đưa trở về thiết bị tạo hạt. Người ta thường phải làm nguội nguyên liệu trước khi sàng. Quá trình làm nguội thường được tiến hành trong trống quay.

Phương pháp tạo hạt bằng hơi nước (hoặc nước) không đòi hỏi phải thực hiện các phản ứng hóa học, nhưng có một số hạn chế áp dụng nhất định.

Ưu điểm và nhược điểm:

Phương pháp tạo hạt bằng hơi nước (hoặc nước) có thể thích hợp hơn cho các nhà máy địa phương và có những ứng dụng trong những tình huống đặc biệt. ưu điểm của các nhà máy này là sử dụng nguyên liệu bột kết hợp với hơi nước để sản xuất phân NPK dạng hạt với những đặc điểm tương tự sản phẩm tạo hạt bằng phương pháp hóa học.

Nhược điểm của phương pháp tạo hạt bằng hơi nước (hoặc nước) là sự giới hạn của các chủng loại sản phẩm có thể được sản xuất cũng như nguyên liệu có thể được sử dụng. Thành phần của sản phẩm phân NPK phải được định trước, sao cho nhiệt và nước của hơi nước sẽ tạo ra những tác động kết tụ mong muốn. Hàm lượng một số chất dinh dưỡng, nhất là thành phần chứa đạm, bị hạn chế trong một phạm vi nhất định do những yêu cầu về quá trình và tính chất vật lý(thông thường hàm lượng urê phải được giữ ở mức tối thiểu). Nhìn chung, tính chất vật lý của sản phẩm hạt tạo ra bằng phương pháp này cũng kém hơn so với phương pháp tạo hạt hóa học.

Trong thời gian gần đây, phương pháp tạo hạt bằng hơi nước (hoặc nước) đang trở nên phổ biến hơn. Những nhà máy tạo hạt theo phương pháp này hoạt động rất tốt trong những thị trường đặc biệt với những yêu cầu về nhiều công thức phân bón khác nhau mà hàm lượng đạm không bắt buộc phải cao.         

Tạo hạt bằng nén ép

Khi sản xuất phân NPK bằng phương pháp này, người ta sử dụng lực cơ học để tạo thành các viên đặc từ các hạt rời hoặc bột. Về cơ bản, quá trình nén ép là quá trình tạo hạt theo con đường khô, vì vậy không cần chất lỏng và/ hoặc phản ứng hóa học để liên kết các hạt với nhau. Thay vào đó, các hạt mịn sẽ chịu tác động của áp lực lớn và bị ép chặt vào nhau, khiến cho bề mặt của chúng tiến sát nhau đến mức các lực liên kết phân tử và các lực tĩnh điện bắt đầu có tác dụng để tạo ra sự gắn kết. Công nghệ nén ép đã được áp dụng trong nhiều năm để sản xuất phân kali dạng viên. Trên thực tế, phần lớn phân kali trên thế giới đều được sản xuất bằng phương pháp này.

Quá trình nén ép bắt đầu với việc cân và phối trộn các nguyên liệu mịn theo những tỉ lệ cần thiết. Sau khi được phối trộn thích hợp, hỗn hợp này được đưa vào máy nghiền để nghiền đến phạm vi cỡ hạt thích hợp. Tiếp theo, cùng với nguyên liệu tuần hoàn từ công đoạn nghiền và sàng cuối cùng, bột nguyên liệu có cỡ hạt phù hợp được đưa vào máy trộn liên tục với công suất cao. Thông thường, tỉ lệ giữa nguyên liệu tuần hoàn và nguyên liệu mới là từ 1:1 đến 2:1. Sau đó, hỗn hợp đồng nhất này được nạp vào máy nén ép. Máy nén ép này gồm các trục ép làm việc theo nguyên lý kết tụ bằng áp lực. Các tiêu chí như cấu hình bề mặt trục quay, đường kính trục quay, tốc độ quay, áp lực, v.v... có ảnh hưởng lớn đến hiệu suất, chất lượng sản phẩm và các yêu cầu vận hành của nhà máy. Sản phẩm được tạo ra thường là dạng tấm dẹt, dày 5-20 mm. Các tấm dẹt này sẽ được nghiền và phân loại theo các cỡ hạt mong muốn. Có thể áp dụng một số kiểu thiết bị nghiền khác nhau, ví dụ máy nghiền thông thường (máy nghiền lồng sóc, máy cán dây) hoặc máy nghiền được thiết kế đặc biệt để làm việc với tốc độ chậm. Hệ thống sàng nói chung hoạt động theo chu trình khép kín và tuần hoàn các phần hạt quá cỡ, còn phần dưới sàng được đưa trở lại quá trình nén ép. Hiệu quả nghiền và sàng ảnh hưởng nhiều đến hiệu quả hoạt động của xưởng tạo hạt.

Tùy theo loại nguyên liệu và yêu cầu về sản phẩm, có thể cần phải thực hiện một số bước hoàn thiện. Những hạt có hình dạng không đồng đều có thể được đưa vào trống mài để mài tròn các cạnh sắc. Những phần hạt khó ép có thể phải xử lý bằng cách sử dụng kết hợp hơi nước, nước và trống sấy. Nếu cần cũng phải bổ sung các tác nhân bọc phủ để giảm nguy cơ đóng vón.

Quy trình nén ép để tạo hạt cũng không đòi hỏi phải tiến hành các phản ứng hóa học, nhưng các tính chất của nguyên liệu (tính tương thích hóa học, các đặc trưng nhiệt và tính dẻo) có ảnh hưởng quan trọng đối với hiệu quả của quá trình nén ép.

Ưu điểm và nhược điểm:

Phương pháp nén ép có một số ưu điểm so với các phương pháp tạo hạt khác. Tương tự như khi tạo hạt bằng phương pháp hóa học hoặc bằng hơi nước, phương pháp nén ép cũng kết hợp tất cả các thành phần vào hạt phân bón để tạo ra sản phẩm phân bón với thành phần dinh dưỡng mong muốn. Nhưng trong phương pháp này không cần tiến hành các phản ứng hóa học và không phải bổ sung chất lỏng, do đó quá trình sản xuất trở nên rất đơn giản.

Phương pháp nén ép cũng ít tiêu hao năng lượng hơn và giảm nguy cơ ăn mòn do không có các phản ứng hóa học, công thức của sản phẩm có thể được thay đổi dễ dàng và nhanh chóng, mức ô nhiễm cũng giảm do chỉ sử dụng nguyên liệu khô.

Những ưu điểm khác của phương pháp nén ép là giá thành đầu tư tương đối thấp so với phương pháp tạo hạt bằng hóa học, yêu cầu ít nhân công hơn và vận hành đơn giản hơn. Phương pháp này có thể sử dụng nhiều loại nguyên liệu và có thể cho ra nhiều chủng loại phân bón khác nhau.

Nhược điểm của phương pháp nén ép là:

- Nguyên liệu phải có hàm lượng ẩm hạn chế.

- Hạn chế sử dụng một số nguyên liệu như urê, supephôtphat và amoni nitrat.

- Cạnh mép của sản phẩm nén ép thường có xu hướng vỡ và tạo thành hạt mịn nếu không được xử lý thích hợp (ví dụ làm cứng bề mặt) trước khi thao tác.

- Các hạt được sản xuất ra không có dạng tròn, hình dạng các hạt cũng không đồng đều như ở các phương pháp tạo hạt khác, tạo cảm quan không lợi về sản phẩm.

Phối trộn các thành phần rời

đây là phương pháp phối trộn vật lý mà không tiến hành các phản ứng hóa học. Việc phối trộn chỉ có thể được thực hiện đối với các nguyên liệu hạt đã được sản xuất bằng một trong các quy trình nêu trên. Tuy quy trình phối trộn này tương đối đơn giản, nhưng nếu không được chú trọng thích hợp thì có thể tạo thành các sản phẩm chất lượng kém, góp phần làm tăng quan niệm chung là các sản phẩm phối trộn thường là bậc thấp.

Quy trình phối trộn đòi hỏi phải sử dụng các nguyên liệu thích hợp với tỉ lệ thích hợp để đảm bảo yêu cầu về các chất dinh dưỡng. Sản phẩm phân bón trộn phải có những đặc điểm sau: không vón cục, tỉ lệ thành phần theo yêu cầu, các thành phần không bị tách rời, không hút ẩm quá nhiều.

Để đạt được các tiêu chí trên thì điều quan trọng thiết yếu là phải tuân theo các quy trình kỹ thuật khi phối trộn. Phương pháp cân đong phải đáng tin cậy và phù hợp, ưu tiên các hệ thống cân đong có thể được vận hành và kiểm soát tự động mà không cần sự can thiệp của con người.

Sau khi cân, các thành phần phải được phối trộn trong máy trộn có hiệu quả, chất lượng sản phẩm cuối cùng phụ thuộc nhiều vào quá trình phối trộn này. Cỡ hạt đồng đều là yếu tố quan trọng nhất để ngăn ngừa sự tách rời các thành phần.

Sau khi phối trộn thì phương pháp thao tác tiếp theo là rất quan trọng để ngăn ngừa sự tách rời các thành phần, nhìn chung nên thao tác càng ít càng tốt. Sản phẩm đã phối trộn cần được đóng bao ngay bằng hệ thống đóng bao thích hợp để tránh sự thâm nhập của hơi ẩm trong quá trình lưu kho hoặc vận chuyển. Thường người ta phải sử dụng phễu đóng bao với vách ngăn bên trong để ngăn sự tách rời các thành phần.

Ưu điểm và nhược điểm:

Các nhà máy sản xuất phân NPK bằng phương pháp phối trộn thường có vốn đầu tư xây dựng thấp hơn, dễ vận hành hơn so với các nhà máy sản xuất NPK dạng hạt theo các phương pháp khác. Chúng cũng linh hoạt hơn về mặt thay đổi công thức và chủng loại sản phẩm phân bón, nhưng khả năng sử dụng nguyên liệu của chúng bị hạn chế.

Những ưu điểm chính của phương pháp phối trộn là:

- Giá thành đầu tư thấp, vốn hoạt động và chi phí sản xuất thấp.

- Thiết bị và quy trình tương đối đơn giản, có thể dễ dàng ngừng và bắt đầu sản xuất tùy theo nhu cầu.

- Khả năng linh hoạt về sản phẩm và nguyên liệu: do phương pháp phối trộn chỉ bao gồm các công đoạn cân và trộn nguyên liệu khô, nên có thể nhanh chóng thay đổi công thức, chuyển từ dạng sản phẩm này sang dạng khác. đây có lẽ là ưu điểm lớn nhất của phương pháp phối trộn, từ một số ít nguyên liệu nó có thể cho phép nhanh chóng sản xuất ra nhiều chủng loại sản phẩm với các thành phần dinh dưỡng khác nhau. 

- Sản phẩm phối trộn có thể có chất lượng cao, nhưng điều này phụ thuộc vào chất lượng và tính tương thích của nguyên liệu được sử dụng. điều quan trọng là nguyên liệu phải tương thích về hóa học, có cỡ hạt tương thích và đủ bền để không bị biến chất trong quá trình thao tác.

Những nhược điểm của phương pháp phối trộn là:

- Vì lý do kinh tế nên đôi khi không thể sử dụng nguyên liệu chất lượng cao, thích hợp cho phương pháp phối trộn.

- Có thể xảy ra hiện tượng tách rời các thành phần do cỡ hạt các loại nguyên liệu không tương thích và thao tác không đúng.

- Khó kết hợp các chất vi dinh dưỡng vào các hạt phân bón.

THẾ NGHĨA

Theo Fertilizer International, 6/2005

Sponsor links (Provided by VIEPortal.net - The web cloud services for enterprises)
Thiết kế web, Thiết kế website, Thiết kế website công ty, Dịch vụ thiết kế website, Dịch vụ thiết kế web tối ưu, Giải pháp portal cổng thông tin, Xây dựng website doanh nghiệp, Dịch vụ web bán hàng trực tuyến, Giải pháp thương mại điện tử, Phần mềm dịch vụ web, Phần mềm quản trị tác nghiệp nội bộ công ty,