・试验研究・ｌＭ＆Ｐ化ｉ矿物与加ｚ２０１１年第１期文章编号：１００８—７５２４｛２０１１Ｊ０１—００１７一０３水溶型复混肥防结块剂的开发与研究‘张由素，张保林（郑州大学化工与能源学院，河南郑州４５０００１）摘要：分析了复混肥结块的原因及常见防结块荆的使用情况，讨论了表面活性剂复配物对复混肥防结块的作用与机理，介绍了水溶型复混肥防结块剂的开发依据、所具有的特性，并提供了本品在复混肥中的应用实例。关键词：水溶型；防结块剂；表面活性荆；高聚物中图分类号：ＴＱ４４４文献标识码：Ａ０引言水的“惰性”物质少，结合键间的结合力大，因此，高浓度复混肥比低浓度复混肥易结块。ｄ．温度。温度对结块的影响主要体现在储存和包装两方面。在储存过程中若有温度变化，一方面温度升高会使原料间相互作用生成凝结水，在这些水分存在下会引起溶解一结晶重复发生，促使晶桥生成；另一方面还会引起某些物质的物理化学作用，如晶型转变。此外化肥的堆放、颗粒均匀性及强度等对结块都有影响。因此在实际生产操作中应注意，并借助一定的手段来防止结块发生。２常用的防结块剂为了防止复混肥结块，国内外做了大量工作，较常见的就是向复混肥中加入防结块剂。常见的防结块剂【３】可分为３类：ａ．改性的惰性粉末型，如高龄土、二氧化硅、硅藻土和滑石粉等。ｂ．油溶型疏水物，如十八胺、石蜡等活性组分，用机械油为包裹剂载体，并加入乳化剂使其在任何温度均可以互溶，高温乳化形成稳定的油包水型乳液，冷却后形成防结块剂胺片。Ｃ．水溶型，如常见的水溶型防结块剂是表面活性剂型，有阴离子型、阳离子型和非离子型。利用改性后的惰性粉末作为防结块剂，添加量一般较大，对产品质量造成较大影响，且操作时粉尘现象严重加上其防结块能力欠持久因而逐渐复混肥料是指氮、磷、钾３种养分中至少有２种标明量的由化学方法或物理方法加工制成的产品，由于其特殊性使其在实际应用中较之其他肥料的结块现象【ｌＪ更明显，复混肥结块问题一直困扰着化肥企业，它不仅给产品的储存和运输带来麻烦，也给用户的使用造成不便。因而，解决复混肥的结块问题是当前的紧迫任务。１影响结块的因素实际应用中复混肥结块现象较为明显，其主要影响因素和表现形式有１２Ｊａ．水分是影响化肥结块的最主要因素。一方面水分的存在会导致毛细粘结并产生晶桥，另一方面水分会导致化肥颗粒软化，在压力作用下产生变形，使颗粒间接触面积变大，增大了颗粒间的结合强度。ｂ．原料组成。复混肥生产所用的原料主要包括尿素、氯化铵、磷酸一铵、磷酸二铵、重钙、氯化钾、硫酸钾、过磷酸钙、硝酸铵和碳酸氢铵等，这些原料都有不同程度的吸湿性。不同原料混合后，吸湿性会发生变化。例如磷酸二氢铵在与硝酸铵混合时，会使其吸湿点明显下降。如果原料选择不当，就会导致吸湿点降低，吸湿性增强。所以在设计配方时，应考虑原料的物理、化学性质，合理搭配，尽量降低其吸湿结块倾向。Ｃ．品位高低。高浓度混肥中不溶于・收稿日期：２０１０—０９一０６作者简介：张由紊（１９８４一），女，河南开封人，硕士研究生，主要研究方向为生态工程与工艺，Ｅ—ｍａｉｌ：ｚｈａｎｇｙｏｕｓｕｌ００００＠１２６．ｅｏｍ。通信作者：张保林。・１７・万方数据・试验研究・ＪＭ＆Ｐ化Ｉ矿物与加Ｉ２０１１年第１期被淘汰；油溶型疏水物防结块剂，消耗大量机油作溶剂，成本高。而且油溶型物质在土壤中不易降解，污染环境；水溶型防结块剂中非表面活性类有机化合物防结块剂功能单一，使用效果一般。因此国内外使用最多的是表面活性剂类防结块剂，该类防结块剂可以有效降低颗粒表面溶液的表面张力，使毛细管吸附力降低，还可吸附于晶体表面形成疏水层，阻碍晶体与大气的水分交换，从而起到防结块效果。最主要的是这类防结块剂在水中溶解性好、使用方便、成本低且无污染。因此本课题从这里人手并结合复混肥的结块机理，开发一种新型的水溶型复混肥防结块剂。３防结块剂性能考核选择固化周期、稳定性和防结块性能作为考核指标来评价本水溶型防结块剂性能的好坏。３．１固化周期固化周期【４】是指防结块剂从被均匀喷在复混肥颗粒表面形成一层薄膜到膜干燥时所用的时．问。实际操作时成膜时问太长会使肥料表面潮湿，肥料颗粒间发生粘结，加速结块，同时也延长了包装时间；成膜时间太短又会使产品接触到肥料表面迅速固化，很难在肥料表面均匀包膜。本品经反复试验检测得到的成膜时间基本控制在３～５ｍｉｎ，跟生产操作需要相符。３．２稳定性本实验用浊点为指标来考核产品的耐低温性。浊点［５】即温度不断降低直至防结块剂出现混浊时的温度。由于四季温差较大，南北气候不同，这就要求防结块剂的使用和储存都有较广泛的温度范围，常见的防结块剂虽然高温下有较好的流动性，但是一旦温度降低就会变浑浊甚至会分层。需要用时还要加热，甚至有些防结块剂在浊点温度以下就损失了其原有功能。这就增加了厂商的生产成本，甚至会造成环境污染。因此选用浊点作为参考标准，来判断防结块剂的配比的好坏。经试验本品（有效组分质量分数为２０％时）在一１５℃左右仍保持较好的流动性和均一性。其良好的稳定性保证了本防结块剂具有较好的适用范围。・１８・万方数据３．３溶解性～溶解性的好坏直接决定防结块剂对复合肥结块起正作用还是副作用，如果产品在水中溶解性太小，生产中要溶解防结块剂就需加人大量的水。这样反而加速复混肥料结块。因而选择在水中溶廨性很强且其水溶液有很好的粘接性和成膜性的高聚物作为成膜剂，与表面活性剂１６］等乳化剂在一定条件下进行复配，实验证明其产品能与水以任意比互溶。生产中考虑到储存、运输、肥料含水量的要求，配成质量分数为２０％的溶液使用。４实例验证防结块效果检测防结块剂效果最直接有效的方法就是模拟工厂生产操作，将其均匀喷涂到复混肥颗粒表面。本设计采用实验室快速堆压法［７】，选择易结块的高品位（Ｎ—Ｐ２０５一Ｋ２０＝２５—９—６）复混肥进行防结块试验。按照防结块剂的使用方法分步进行。ａ．先按照所需量取一定量的水注入溶解槽，加热至８０℃左右，开启搅拌桨然后加入防结块剂进行溶解稀释。ｂ．水和防结块剂按比例配好后，继续升温，使温度保持在８５℃左右，继续搅拌数分钟使配料均匀。Ｃ．配好和混匀的液体防结块剂通过计量输送泵（本实验按照０．１５％－－０．２５％的添加量）喷洒在扑粉筒内翻滚的颗粒肥料表面。采用同样的方法将防结块剂均匀喷涂到某工厂生产的复混肥颗粒表面。每种类型的防结块剂取３份进行平行试验，每份取２００ｇ装入规格为９８ｍｍ×５８ｍｍ的塑料袋中密封，分别记为Ａｌ、Ａ２、Ａ３、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｃ１、Ｃ＇２、Ｃ３（其中Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３为不加任何防结块剂的复混肥，作为空白试验）。采用小包堆压法…模拟１２包（５０ｋｇ／包）的堆高所产生的压力对其施压，以防结块率作为评价指标。３０ｄ后取出，将各袋肥料从ｌｍ高处水平自由跌落至坚硬的平面上，正反各１次，拆包后用５ｍｍ筛子筛分，分别称量每袋通过筛网和未通过筛网肥料量，计算每袋的防结块率，结果见表１。由表１可知，以上防结块剂的防结块效果为：自制的防结块剂＞工厂生产的防结块剂＞空白试验。・可知本研究生产的防结块剂不但使用方便而且在相同的操作环境下防结块效果明显优于其他・试验研究・ｌＭ＆Ｐ化Ｉ矿物与加ｚ２０１１年第１期产品。表１堆压试验结果５产品特点本复混肥防结块剂在配方中加有膜增强剂、颗粒稳定剂、抗粘连剂、晶控剂和光亮剂等。不仅能有效防止肥料结块，同时具有提高颗粒强度、抑制粉尘的功效，并使复合肥产品的外观粒度更加均匀、光滑度更好、更富光泽性。各项性能指标优于目前国内外市场上的同类产品。突出特点如下：ａ．防结块使用方便，无需溶剂，不用加热，可直接使用，在包裹筒人口处，喷涂在肥料表面包裹均匀即可。ｂ．抑制粉尘能力强，提高产品颗粒强度和改善外观质量效果显著。ｃ．不降低肥料养分，无毒、不燃、无异味、无腐蚀性、对人体无害、对环境无污染。ｄ．适用范围广，可用于多种颗粒状肥料，如高氮复合肥、广谱型复合肥、硝酸铵、磷酸一铵、磷酸二铵等。ｅ．生产工艺简单，成本低廉，用量少，一般使用量为１．Ｏ～２．０ｋｇ／ｔ肥。６发［Ｊ】．化工生产与技术．２００６．１３（Ｉ）：３６—４０．［２］陈明良．梁济，葛建国．复混肥料的结块和防结块［Ｊ】．化肥工业．２００４．３１（６）：２２—２５．［３］宋海香，吴应霞．张春霞，孙保平．表面活性剂僳合物混合物对硝酸钠的防结块效果研究［Ｊ】．日用化学工业，２００５，３５（２）：１２６—１２９．［４］张春霞．张应军。徐扬．徐德林．表面活性剂在化肥防结块剂中的应用［Ｊ］．日用化学工业，２００２，３２（６）：４４—４８．［５］汤建伟，张宝林．表面活性荆在化肥生产中的应用［Ｊ】．化肥工业，２００９，２８（３）：３—８．［６］李梅，张朝忠．姚丽萍．复混肥防结块剂的发展［Ｊ】．化工进展。２００３．２２（７）：７６２—７６５．［７］束维正．复混肥防结块剂应用效果研究［Ｊ】．化肥工业，２００６．（５）：２２—２４．［８］蔡剑斌．用于制备长期储存松散性复混肥的防结块松散荆【Ｐ］．ＣＮ，０１１２９００２［Ｐ］．２００２一０４一０３．Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄｓｔｕｄｙｏｆｗａｔｅｒ．．ｓｏｌｕｂｌｅａｎｔｉ－－ｃａｋｉｎｇｒｅａｇｅｎｔｓｆｏｒｃｏｍｐｏｕｎｄｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒｓＺＨＡＮＧＹｏｕ．ｓｕ．ＺＨＡＮＧＢａ伊ｌｉｎ结语用表面活性剂对复混肥进行防结块处理，已经逐渐被化肥生产企业所接受。科学的发展对肥料防结块剂效果、使用条件、成本等也有了更高的要求。一系列新型利用高聚物与表面活性剂进行复配而制的水溶性的防结块剂，不仅性能优越，使用方便，而且无污染，成本低，逐渐被企业所接受。在继续进行防结块剂研究时，一方面需要进一步提高防结块剂的防结块性能，为此需要对化肥结块机理和结块剂的作用原理进行更深入的研究；（ＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＥｎｅｒｇｙＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＺｈｅｎｇｚｈｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ。ＺｈｅｎｇｚｈｏｕＨｅｎａｎ４５０００１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｒｅａｓｏｎｏｆ００ｍｐｏｕｎｄｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒｓｃａｋｉｎｇａｎｄｕ强ｇｅｏｆａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅａｃｔｉｏｎｃｏｍｍｏｎａｎｔｉ－ｃａｋｉｎｇｎｉｓｍｏｆｗｅｒｅｒｅａｇｅｎｔｓｗｅｒｅｏｎａｎｄｍｅｃｈａ－－ｓｕｄａｃｔａｎｔｍｉｘｔｕｒｅｓａｎｔｉ－ｃａｋｉｎｇｏｆｃｏｍｐｏｕｎｄｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒｓｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｂａｓｉｓｏｆｗａｔｅｒ－ｓｏｌｕｂｌｅａｎｔｉ－ｃａｋｉｎｇｆｏｒｃｏｍｐｏｕｎｄｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒｓｒｅａｇｅｎｔｓａｎｄｉｔｓｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓＷａＳｉｎｔｒｏ－另一方面，应尽量降低防结块造价，减少化肥防结块处理的费用。７ｄｕｃｅｄ．ＡｎａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｅｘａｍｐｌｅｔｈａｔｒｅａｇｅｎｔｓＷ８８ｔｈｅｗａｔｅｒ－ｓｏｌｕｂｌｅＷａＳａｎｔｉ－ｃａｋｉｎｇｕｓｅｄｉｎｃｏｍｐｏｕｎｄｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒｓｐｒｏｖｉｄｅｄ．参考文献Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｗａｔｅｒ－ｓｏｌｕｂｌｅｔｙｐｅ；ａｎｔｉ．ｃａｋｉｎｇｒｅａｇｅｎｔｓ；ｓｕｄａｃｔａｎｔ；ｈｉｇｈｐｏｌｙｍｅｒ・［１］谢丽华，周春辉．潘炎峰，等．复混肥防结块技术的研究和开１９・万方数据