张站育，张玉忠
（河南晋开化工投资控股集团有限责任公司，河南 开封475100）
［摘 要］河南晋开化工投资控股集团有限责任公司二分公司有4套200 kt/a硝（酸）铵装置（采用法国KT公司加压管式中和法），A套、B套硝铵装置可以生产多孔硝铵，总体运行情况较好。2023年6—8月客户反馈多孔硝铵松散度低、流动性偏差。分析认为，多孔硝铵因其自身的吸湿性、水溶性和多晶性，尤其是夏季高温高湿天气下极易发生结块。实践经验表明，水分与温度是对多孔硝铵松散度影响最显著的因素，通过细化操作、优化改造和科学管理，可大幅提升多孔硝铵的松散度，且需严格把控生产中的每一个环节。经分析与探讨，2023年8月—2024年5月，通过完善操作预案、开展技术改造，加强造粒系统及添加剂、包裹剂管理，并严格落实包装、存储和运输过程中的保护措施，多孔硝铵的松散度得到了质的提升，产品质量得到众多客户一致好评。
［关键词］多孔硝铵装置；多孔硝铵结块；松散度；影响因素；水分；温度；优化改进
［中图分类号］TQ441.12 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2025）04-0040-04
0 引 言
河南晋开化工投资控股集团有限责任公司二分公司（简称晋开二分公司）硝铵车间于2014年建成投产4套硝（酸）铵装置（采用法国KT公司加压管式中和法），单套硝铵装置设计产能均为200 kt/a，是国内最大的硝铵生产销售基地。其中，A套、B套硝铵装置各设1台造粒塔，可生产工业硝铵与硝铵溶液，还可生产多孔硝铵，但工业硝铵、硝铵溶液与多孔硝铵不能同时生产；C套、D套硝铵装置共用1台造粒塔，可生产工业硝铵与硝铵溶液。4套硝铵装置投产后总体运行情况较好。2023年6—8月接到客户多起多孔硝铵松散度低、流动性偏差的反馈。通过与客户沟通，了解到客户是使用多孔硝铵颗粒与燃料油按一定比例混合制成颗粒状铵油炸药（ANFO），ANFO具有生产简单、爆破力强、安全可靠、价格低廉等优点，广泛用于矿山开采、基建施工、建筑施工、农田水利建设及国防等领域；因国家对危险爆炸品管控升级，客户对其生产工艺进行了技术升级，由原来在炸药生产厂区配制成颗粒状铵油炸药后运往爆破现场使用改成了将多孔硝铵颗粒运送到爆破现场通过专用车辆混合燃料油后直接注入起爆点，技术升级后多孔硝铵颗粒与燃料油混合时间大幅缩短，而松散度低的多孔硝铵颗粒不能充分与燃料油混合均匀，导致ANFO爆破力下降。简言之，松散度低的多孔硝铵不能很好地满足客户需求。
硝铵作为一种强氧化剂、催化剂和制冷剂，农业上用作氮肥（含铵态氮与硝态氮，鉴于硝铵属于易燃易爆危险品，农用硝铵主要形态为硝铵溶液及尿素硝铵溶液或作为硝基复肥生产原料），工业上主要用作民用或军用炸药，并可用于制造杀虫剂、冷冻剂、氧化氮吸收剂、笑气、烟花爆竹等。由于多孔硝铵具有吸湿性和多晶性等特性，随外界条件变化，多孔硝铵颗粒易发生粘结，流动性下降，尤其是在夏季高温高湿环境下，多孔硝铵颗粒流动性下降明显，甚至发生结块，这一直是困扰硝铵生产企业的难题。目前，国内硝铵装置开工率不足60%，要想客户满意，提高产品的市场占有率，就需在提高多孔硝铵松散度方面进行深入研究。经分析与探讨，2023年8月—2024年5月晋开二分公司通过完善操作预案、开展技术改造，加强造粒系统及添加剂、包裹剂管理，并严格落实包装、存储和运输过程中的保护措施，取得了良好的效果。以下对有关情况作一介绍。
1 多孔硝铵装置生产工艺简述
液氨球罐送来的液氨经阀门控制进入液氨储槽，其后液氨进入氨-空冷器与空气换热汽化成气氨，气氨预热后与稀硝酸罐区送来的60%稀硝酸在管式反应器中进行加压中和反应，然后物料进入管式反应器闪蒸槽，闪蒸出来的蒸气经洗涤后作为热源供系统内换热器使用，闪蒸产生的浓度约78%的硝铵溶液进入一段蒸发器负压蒸发提浓至96%～97%，出一段蒸发器后的硝铵溶液进入再熔槽，再熔槽里的硝铵溶液充分溶化振动筛筛分出来的不合格颗粒后，通过泵与管道输送至造粒塔塔顶受槽与添加剂混合后经高塔造粒生产多孔硝铵颗粒，多孔硝铵颗粒经干燥、筛分、冷却、喷涂防结块剂等工序后送往包装系统。
氨-空冷器出口冷空气温度10～14 ℃，空气中冷凝出来的水经折流板去除后，空气由空气预热器提温至约22 ℃，再经鼓风机送入流化床给筛分合格的多孔硝铵颗粒降温，然后由引风机送入干燥空气加热器提温至100～120 ℃，之后进入干燥转鼓造粒塔干燥多孔硝铵颗粒，最后经干燥洗涤器洗涤后由引风机排入大气。
2 多孔硝铵结块机理
2.1 硝铵的吸湿性及易溶于水致结块
硝铵的吸湿性是因为其颗粒表面具有较高的表面能，有强烈吸附外界水分子的趋势，并通过静电吸引作用使氢键与水分子相结合，且多孔硝铵为多毛细孔状结构，具有较多的毛细孔和较大孔隙率，这些都造成了多孔硝铵颗粒对水分子具有很强的吸附作用[1]。硝铵颗粒吸收空气中水分的过程可分两个阶段：① 吸附阶段，当环境湿度大于其吸湿点时，干燥的硝铵颗粒将空气中的水分吸附到其表面；② 溶解阶段，吸附的水分子在硝铵颗粒表面形成一层饱和溶液膜。
温度为10 ℃、15 ℃、20 ℃、25 ℃、30 ℃、40 ℃、50 ℃时，硝铵（固体）的吸湿点（相对湿度）分别为75.3%、69.8%、66.9%、62.7%、59.4%、52.5%、48.4%。可以看到，随着温度升高，硝铵的吸湿点（相对湿度）下降明显，越容易从空气中吸取水分[2]。
温度为0 ℃、10 ℃、20 ℃、30 ℃、40 ℃、50 ℃、60 ℃、80 ℃、100 ℃时，硝铵在水中的溶解度分别为118.3 g、141.0 g、192.0 g、241.8 g、286.0 g、344.0 g、421.0 g、580.0 g、871.0 g。总之，硝铵在水中的溶解度随温度升高而增大，趋势十分明显，一旦温度下降，会析出结晶从而建起晶粒之间的晶桥，易聚团结块[3]。因此，硝铵生产与存储过程中，温度变化越频繁、环境湿度越大，硝铵越容易结块。
2.2 硝铵的多晶系现象致结块
更多内容详见《中氮肥》2025年第4期