專利名稱：利用城市生活垃圾制造有機(jī)復(fù)合磷肥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及城市生活垃圾的綜合利用、促進(jìn)生態(tài)與環(huán)境保護(hù)、達(dá)到開發(fā)無(wú)機(jī)鹽肥料向有機(jī)肥料方向拓展的技術(shù)領(lǐng)域，特別是利用城市生活垃圾制造有機(jī)復(fù)合磷肥的配方及其生產(chǎn)工藝，是技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理的解決方案。
據(jù)申請(qǐng)入專業(yè)知識(shí)所知對(duì)垃圾的綜合利用，傳統(tǒng)方法普遍采用干法粉磨，多元復(fù)混，造粒烘干的方法。近年來(lái)，由于城市人口的增多，其生活垃圾排放量也同步增大，都在積極尋求城市生活垃圾綜合利用的最新途徑。如CN1178205A公開的題為“生活垃圾復(fù)合肥及制備方法”申請(qǐng)。其配方仍然是多元復(fù)混，其工藝是一步將生活垃圾分選，加入活性礦物混合發(fā)酵，實(shí)行兩段烘干、研磨，二步是將一步粉末，按組分配料，置入活性物，造粒烘干。依然是傳統(tǒng)工藝，沒有很好利用垃圾之生態(tài)源的不合理性與研磨、烘干加大了固定資產(chǎn)投入，能耗高、廢氣、粉塵二次污染大。故此法不是先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理的生產(chǎn)方法。
本發(fā)明的目的意在克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，就地取材、經(jīng)反復(fù)研制，發(fā)明了技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理的利用城市生活垃圾制造有機(jī)復(fù)合磷肥及制造工藝。
本發(fā)明的目的是按照如下方式實(shí)現(xiàn)有機(jī)復(fù)合磷肥的配方是由生活垃圾、中低品位磷礦石、濃硫酸和水制劑組合而成。
其配方配比(按重量百分比計(jì))生活垃圾(含有機(jī)質(zhì)20～30％)為17～3(氟磷酸鈣(全磷≥28％，含水＜6％)為50～38，濃硫酸(濃度＞96％)為30～20，其余為水。
所述配方配比制得的有機(jī)復(fù)合磷肥，其養(yǎng)分含量(以重量百分比計(jì))有效五氧化二磷(P2O5)為12～8，有效鉀(K2O)為0.3～0.53，總氮(N)為0.27～0.48，其它微量元素為0.61～1.08，有機(jī)質(zhì)為5-8，游離酸(以P2O5計(jì))為4～5.5，水≤15。
按上述配方配比生產(chǎn)有機(jī)復(fù)合磷肥的工藝，包括生活垃圾的粗選破碎→制漿→混化→固化→尾氣處理→冷卻熟化→得成品等工序，其工藝核心是濕法制漿，酸化滅菌。
所述濕法制漿是將經(jīng)粗選破碎后的垃圾與磷礦按組分配料，加水(適量)研磨制成含水26～28％的料漿，料漿細(xì)度≥90％100目過篩，料漿需攪拌、攪拌的線速應(yīng)≥0.8m/s。
所述混化是用泵將所制料漿與濃硫酸(濃度98％)同時(shí)輸送到液力混化系統(tǒng)進(jìn)行混化(一次滅菌)，進(jìn)入混化系統(tǒng)的料漿、硫酸的輸送壓力應(yīng)大于0.2MPa，料漿混化速度(以時(shí)間計(jì))為6.2～8.2s，混化時(shí)間為4h。
所述固化是將混化好的物料輸送到密閉的混化室進(jìn)行固化，固化溫度為100～130℃(二次滅菌)，固化時(shí)間2-3h。
所述尾氣排放處理是將物料在混化和混化室固化的過程中釋放出HF.SiF4及水蒸汽等氣體，采用1600m3/h的離心風(fēng)機(jī)負(fù)壓吸出混化室，濺盤洗滌，中和處理或生產(chǎn)氟鹽等副產(chǎn)品(此步必須達(dá)到無(wú)二次污染)。
所述冷卻熟化是將固化好的物料(灰黑色疏松、多孔、密度為1.20～1.40)，即鮮肥出庫(kù)，將鮮肥輸送到熟化庫(kù)冷卻熟化2～7天后，即得成品(有機(jī)復(fù)合磷肥)肥料。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)、特點(diǎn)對(duì)城市生活垃圾只需粗選和破碎、不需精選和烘干；將垃圾和磷礦按組分混合，采用濕法球磨，提高了研磨流程對(duì)垃圾的適應(yīng)性；將濃酸、料漿采用液力混化，加快了濃硫酸的稀釋速度，同時(shí)提高了稀酸和料漿的接觸面積，加快了第一階段的反應(yīng)，與此同時(shí)，由于加快濃硫酸的稀釋速度(2～3s)，克服了濃硫酸對(duì)料漿中的有機(jī)質(zhì)、腐殖質(zhì)等的碳化損害，隨著硫酸稀釋熱的釋放，料漿由常溫升到100～130℃，此時(shí)由垃圾帶入到料漿中的有害人體的細(xì)菌及病毒，在混化、固化兩個(gè)過程中，在酸性條件下(PH＝1)高溫缺氧的環(huán)境中，其單細(xì)胞就此喪失生命力，達(dá)到酸化高溫滅菌的效果；由于兩步反應(yīng)都有結(jié)晶水析出，為有機(jī)質(zhì)在酸性高溫條件下得以生存創(chuàng)造了條件，有機(jī)質(zhì)的存在實(shí)現(xiàn)了有機(jī)與無(wú)機(jī)結(jié)合的最終工藝目標(biāo)；由反應(yīng)原理所釋放出的熱量，將反應(yīng)過程中多余的水分蒸發(fā)，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品無(wú)需加熱烘干的工藝過程。總之，由于本發(fā)明遵循生態(tài)原理和無(wú)機(jī)化學(xué)反應(yīng)機(jī)理，對(duì)城市垃圾采用濕法制漿，酸化、化學(xué)熱能滅菌，蒸發(fā)物料水分，這種化學(xué)熱能的綜合利用既節(jié)約能耗，又能使滅菌和有機(jī)質(zhì)保護(hù)之間的矛盾得到統(tǒng)一，使垃圾這一生態(tài)源得到充分利用，并縮短了工藝環(huán)節(jié)，減少了固定資產(chǎn)的投入。由于本發(fā)明的生產(chǎn)工藝在制漿前后無(wú)粉塵和廢氣排出，在混化后段又是在密閉的混化系統(tǒng)中進(jìn)行，在密團(tuán)混化室中將逸出的廢氣采用吸收洗滌，中和處理或生產(chǎn)相關(guān)副產(chǎn)品。所以本發(fā)明的工藝過程，不會(huì)造成環(huán)境污染，可稱為無(wú)害化工藝流程，有很大的環(huán)境效益和社會(huì)效益。
下面結(jié)合附圖詳述本發(fā)明時(shí)，還可看出其先進(jìn)性和現(xiàn)實(shí)意義在于生活垃圾為植物殘留物和動(dòng)物骨駭、腐爛食品等(據(jù)德陽(yáng)市垃圾場(chǎng)的垃圾分析有機(jī)質(zhì)達(dá)26.34％～27.87％)，所帶入的全部成分都是作物生長(zhǎng)需要的養(yǎng)分，微量元素(Zn、Mn、Fe、B等)及有機(jī)質(zhì)、腐殖酸、蛋白質(zhì)、核糖、核酸等，所以本發(fā)明的肥料能為多種作物提供全面養(yǎng)分。同時(shí)有改良土壤，增強(qiáng)土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的作用。采用本發(fā)明產(chǎn)品長(zhǎng)期施用，不斷的給土壤增加有機(jī)質(zhì)，腐殖酸，能促使土壤的水、肥、氣的協(xié)調(diào)，同時(shí)為土壤中微生物繁殖提供了營(yíng)養(yǎng)，依照生態(tài)原理，將有機(jī)礦質(zhì)化速效和長(zhǎng)效為作物生長(zhǎng)提供全面無(wú)機(jī)養(yǎng)分，提高作物耐寒、抗旱、防病能力。


圖1是本發(fā)明工藝流程圖。
實(shí)施例一每100kg本發(fā)明產(chǎn)品所用原材料，按重量百分比計(jì)，城市生活垃圾(含水20～40％)配量為17kg，氟磷酸鈣(全磷≥28％，含水＜6％)配量50kg，濃硫酸(濃度98％)，配量30kg，其余為水。
產(chǎn)品所含養(yǎng)分(按重量百分比計(jì))有效五氧化二磷(P2O5) 為12，有效鉀 (K2O) 為0.3，總氮 (N) 為0.27，其它微量元素為0.61，有機(jī)質(zhì) 為5，游離酸(以(P2O5計(jì)) 為4，水 為15。
其生產(chǎn)工藝流程，參照
圖1，首先是將生活垃圾粗選，去掉垃圾中的乳膠、橡膠、聚氯乙稀等制品殘留物，再采用專用破碎機(jī)破碎，粒徑≤50mm，磷礦石經(jīng)顎式破碎機(jī)破碎、粒徑≤30mm，兩組物料按上述比份配混輸送到磨頭倉(cāng)混合，然后采用盤式給料機(jī)輸送給球磨機(jī)進(jìn)行研磨制漿，制漿時(shí)加入適量的水與物料同時(shí)進(jìn)入磨機(jī)，磨機(jī)轉(zhuǎn)速為30～32轉(zhuǎn)/分，磨機(jī)研磨體(鋼球、條蛋)按工藝要求匹配填充。物料經(jīng)研磨成料漿，在磨機(jī)出口設(shè)50目振動(dòng)篩，篩分料漿粗粒，粗粒再返回磨機(jī)進(jìn)料端再進(jìn)行研磨。篩分下的合格料漿經(jīng)溜子到料漿低位槽。其料漿細(xì)度≥90％100目過篩，水份26～28％。料漿槽設(shè)有攪拌器，將料漿攪拌撓動(dòng)，以克服料漿中的礦物質(zhì)微粒與纖維等垃圾微粒因密度不同而離析。其攪拌的線速度應(yīng)大于0.8m/s。
其次將制備的料漿與硫酸同時(shí)用泵輸送到混化系統(tǒng)進(jìn)行混化；在混化前必須開啟氟氣吸收及中和處理系統(tǒng)，使之正常后，方可進(jìn)行混化；混化以料漿為定值，按照中間控制的游離酸(以P2O5計(jì))20～23％的指標(biāo)，緩慢調(diào)整進(jìn)酸量，物料的混合速度(以時(shí)間計(jì))6.2-8.2s，操作過程中，應(yīng)隨時(shí)觀察“物化情況”，在排料口取出物料應(yīng)在2分鐘固化，有明顯的微孔存在為宜。
最后在液力混化的推動(dòng)下，將混化好的物料送入密閉的混化室進(jìn)行固化要求混化完畢后2-3h為固化時(shí)間，此時(shí)鮮肥溫度100～130℃。一般混化時(shí)間定為4h，固化時(shí)間2-3h，液力混化和混化室設(shè)為2套，交換使用，以利鮮肥出庫(kù)。將鮮肥輸送到熟化庫(kù)冷卻熟化2～7天后得成品肥。
另需注意，物料在混化前必須將尾氣吸收系統(tǒng)開啟正常后方可進(jìn)行混化工序，物料在混化和混化室固化的過程中，釋放出HF·SiF4及水蒸汽等氣體，采用1600m3/h的離心風(fēng)機(jī)負(fù)壓吸出混化室，然后采用6-8組濺盤洗滌，氣體中有害物質(zhì)將迅速溶解于水中為氟硅酸、硅膠等，可作為氟鹽和白碳黑的原料綜合利用，也可加入適量石灰中和，生成鈣鹽，沉淀分離，水的PH值調(diào)整到6～7.8時(shí)，方可排放，使流程無(wú)害化。
采用濕法制備好的料漿，料漿與酸用泵同時(shí)輸送至混化系統(tǒng)，此時(shí)的濃硫酸迅速吸收料漿中的水份成為稀硫酸(濃度降至59～63％)，同時(shí)釋放出稀釋熱，料漿溫度由常溫迅速上升到100～130℃，適時(shí)料漿的微粒處在稀酸的包圍之中，而已離解的硫酸根(SO4＝)離子和氫離子(H+)是在以水作介質(zhì)，與磷礦及碳酸鹽等物質(zhì)進(jìn)行復(fù)分解反應(yīng)，生成磷酸、硫酸鹽物質(zhì)等，此時(shí)有害人體健康的細(xì)菌、放線菌、鞭毛桿菌等在PH≥1.5物料內(nèi)和高溫下，難以生存。由于在封閉流程中，其物料進(jìn)入密封的混化室，恒濕2小時(shí)，所以本工藝完全能夠達(dá)到酸化高溫滅菌的目的。
第二點(diǎn)要說(shuō)明化學(xué)反應(yīng)的過程a、濃硫酸與料漿在液力混化系統(tǒng)首先是濃硫酸吸收料漿水份成稀硫酸，酸濃度為59-63％；b、稀硫酸分解料漿中的磷酸鹽、硅酸鹽及金屬氧化物生成硫酸和磷酸，同時(shí)釋放HF·SiF4等氣體，此時(shí)硫酸消耗為終點(diǎn)；C、與b步以硫酸根耗盡為終點(diǎn)，緊接著進(jìn)行第二階段反應(yīng)，即磷酸分解料漿在b步未分解的磷礦微粒，生成磷酸鹽類；d、由a步濃硫酸接觸水最為敏感，迅速稀釋成稀酸，所以料漿中的有機(jī)質(zhì)(CH2O)和植物纖維素(C6H10O5)及蛋白，核酸未受到濃硫酸的碳化，在b步過程中，稀酸在水為介質(zhì)的作用下離子交換最為活躍，在幾秒鐘時(shí)間內(nèi)與料漿的微粒形成分解反應(yīng)生成硫酸鹽及磷酸。此時(shí)的有機(jī)質(zhì)依偎在硫酸鹽表面和結(jié)晶水中得以生存。隨著b步向c步的第二階段反應(yīng)，磷酸分解磷礦微粒，生成可溶性磷酸鹽，余下部分磷酸(以P2O5計(jì))即游離酸≤5.5％，此時(shí)的PH值為2～2.5，其有機(jī)質(zhì)依舊存于硫酸鹽和磷酸鹽分子表面上和結(jié)晶水中，鮮肥水份為18％左右，成品肥水份≤15％，所以為有機(jī)質(zhì)提供了生存條件，實(shí)現(xiàn)了有機(jī)與無(wú)機(jī)的結(jié)合。
實(shí)施例二100kg產(chǎn)品所用原材料，依重量百分比計(jì)垃圾配量為20kg，氟磷酸鈣配量為43kg，濃硫酸配量為25kg，其余為水。
產(chǎn)品所含養(yǎng)分(以重量百分比計(jì))有效五氧化二磷(P2O5)為10，有效鉀(K2O) 為0.35，總氮 (N)為0.32，其它微量元素 為0.72，有機(jī)質(zhì) 為5.5，游離酸(以P2O5計(jì)) 為5，水 為15。
實(shí)施例三100kg產(chǎn)品所用原材料，依重量百分比計(jì)垃圾配量為30kg，氟磷酸鈣配量38kg，濃硫酸配量20kg，其余為水。
產(chǎn)品所含養(yǎng)分(以重量百分比計(jì))有效五氧化二磷(P2O5) 為8，有效鉀(K2O) 為0.53，總氮 (N) 為0.48，其它微量元素 為1.08，有機(jī)質(zhì) 為8，游離酸(以P2O5計(jì)) 為5.5，水 為15。
上述實(shí)施例二、三中的生產(chǎn)工藝、技術(shù)要求同實(shí)施例一。申請(qǐng)人的生產(chǎn)規(guī)模若達(dá)10萬(wàn)噸/年，即可利用處理完如德陽(yáng)市這樣的中小城市的生活垃圾。
本發(fā)明產(chǎn)品經(jīng)德陽(yáng)市技術(shù)監(jiān)督局抽樣檢驗(yàn)獲產(chǎn)品質(zhì)量合格證書，經(jīng)德陽(yáng)市及西充縣檢驗(yàn)產(chǎn)品符合國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)田間示范試驗(yàn)有明顯增產(chǎn)效果和土壤改良效果。詳見附件1、附件2-1、附件2-2、附件3及附件4。
權(quán)利要求
1.一種利用城市生活垃圾制造有機(jī)復(fù)合磷肥的配方，其特征在于由生活垃圾、中低品位磷礦石、濃硫酸和水制劑組合而成。
2.如權(quán)利要求1所述的有機(jī)復(fù)合磷肥的配方，其特征在于產(chǎn)品的配方配比，按重量百分比計(jì)生活垃圾(含有機(jī)質(zhì)20～30％) 為17～30，全磷≥28％含水＜6％的氟磷酸鈣為50～38，濃硫酸(酸濃度＞96％) 為30～20，水 為12～15。
3.如權(quán)利要求2所述的有機(jī)復(fù)合磷肥的配方配比，其特征在于產(chǎn)品的養(yǎng)分含量，按重量百分比計(jì)有效五氧化二磷(P2O5) 為12～8，有效鉀(K2O) 為0.3～0.53，總氮 (N) 為0.27～0.48，其它微量元素為0.61～1.08，有機(jī)質(zhì) 為5～8，游離酸(以P2O5計(jì)) 為4～5.5，水 為≤15。
4.一種利用城市生活垃圾制造有機(jī)復(fù)合磷肥的工藝，包括生活垃圾的粗選破碎→制漿→混化→固化→尾氣處理→冷卻熟化→得成品等工序，其特征在于按上述配方配比采用濕法制漿，酸化滅菌；濕法制漿是將經(jīng)粗選破碎后的垃圾與磷礦按組分配料，加水適量研磨制成含水26～28％的料漿，料漿細(xì)度≥90％100目過篩，料漿需攪拌、攪拌的線速應(yīng)≥0.8m/s；混化是用泵將所制料漿與濃硫酸(濃度98％)，同時(shí)輸送到液力混化系統(tǒng)進(jìn)行混化(一次滅菌)，進(jìn)入混化系統(tǒng)的料漿、硫酸的輸送壓力應(yīng)大于0.2MPa，料漿混化速度(以時(shí)間計(jì))為6.2～8.2秒，混化時(shí)間為4小時(shí)；固化是將混化好的物料輸送到密閉的混化室進(jìn)行固化，固化溫度為100～130℃(二次滅菌)，固化時(shí)間2-3小時(shí)；冷卻熟化是將固化好的物料(灰黑色疏松、多孔，密度1.20～1.40)出庫(kù)、送至冷卻熟化，時(shí)間48-168小時(shí)，即得成品肥。
5.如權(quán)利要求4所述的有機(jī)復(fù)合磷肥的生產(chǎn)工藝，其特征在于尾氣排放處理是將物料在混化和混化室固化的過程中釋放出HF.SiF4及水蒸汽等氣體，采用負(fù)壓吸出混化室，濺盤洗滌，中和處理或生產(chǎn)氟鹽等副產(chǎn)品。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種利用城市生活垃圾制造有機(jī)復(fù)合磷肥。它是由生活垃圾、中低品位磷礦石及濃硫酸和水制劑組合而成。本發(fā)明是遵循生態(tài)原理和無(wú)機(jī)化學(xué)反應(yīng)機(jī)理,以“濕法制漿,酸化滅菌”為工藝核心,實(shí)現(xiàn)了有機(jī)與無(wú)機(jī)的結(jié)合。本發(fā)明的生產(chǎn)工藝在制漿前后無(wú)粉塵和廢氣排出,在混化后段是在密閉的混化系統(tǒng)中進(jìn)行,在密閉混化室中將逸出的廢氣采用吸收洗滌,中和處理或生產(chǎn)相關(guān)副產(chǎn)品,無(wú)二次污染。產(chǎn)品經(jīng)田間施用試驗(yàn)增產(chǎn)效果明顯。
文檔編號(hào)C05F9/00GK1201770SQ98112100
公開日1998年12月16日 申請(qǐng)日期1998年6月19日 優(yōu)先權(quán)日1998年6月19日
發(fā)明者李代倫, 林世培, 郭升萬(wàn) 申請(qǐng)人:四川德陽(yáng)萬(wàn)豐化工總廠