复合肥防结块性能测试方法的比较和探讨

复合肥防结块性能测试方法的比较和探讨

吴领,王燕强 ,杨超

新疆玉象胡杨化工有限公司   新疆阿克苏 842200

摘要：复合肥结块是一个复杂的化学和物理过程，影响肥料结块的内部和外部，通常有水分、温度、存储压力和时间、颗粒的形状和粒度及杂质含量等。本实验以温度、湿度以及存储时间为变量，探究温度和湿度对化肥吸湿性和结块性能的影响，给出温度和湿度随时间变化与复合肥的吸湿率、结块率之间的关系，从而探讨出一种强化温度和湿度快速测试复合肥防结块性能的方法。为化肥加入防结块剂后的防结块性能评价，提供一种科学快速的实验方法。

关键词：复合肥；防结块性能测试；比较和探讨

引言

复合肥结块是一个复杂的化学和物理过程，受肥料内部和外部因素的影响较大。结块的化肥失去自由流动状态，不仅会造成生产事故，也会给施用带来极大的不便，增加施用成本和施用量。随着现代农业的发展，机械化、科学化施肥已成为目前的大趋势。结块的化肥不仅在经济上会给生产企业带来损失，而且对企业拓宽销售渠道、增大销售量、建立品牌存在负面影响。

1检测方法

1.1快速结块法——套管法

套管法组件包括自制的快速结块装置、恒温恒湿箱、电子式拉力试验机。自制的快速结块装置由不锈钢套筒、塑料垫片、压盖和多个大小尺寸一样的套管组成。先将垫片放入套筒内，再将多个套管放入套筒内，将包裹了防结块剂的实验肥料颗粒和对照颗粒分别装入套筒的套管内，盖上压盖，根据压盖下部面积和常规生产线堆肥最底层肥料承受压强，计算压盖上放置砝码的质量。将整个装置放入人工气候箱内，按照程序1温度设定40~50℃、相对湿度70%~80%、放置时间8h，程序2温度设定15~25℃、相对湿度90%~100%、放置时间16h，重复运行，72h后取出已经连在一起的套管，按照拉力法检测。

1.2快速结块法——钢板法

钢板法主要组件包括防结块效果判定装置、恒温恒湿箱、电子天平、湿度计和温度计。防结块效果判定装置见图2，由3块钢板、2个垂直螺杆、4个可调节螺母、水平珠、压力感应器和压力感应器数显屏组成。尿基复合肥25-10-7成品和半成品制备的样品分别称样150g，装入9cm×13cm塑封袋，封口处用缝衣针均匀扎9个孔，放置在底板上。根据压力感应器数显屏上的数据调整钢板两侧螺杆的螺母，按照常规生产线堆肥最底层肥料承受压强的3倍左右进行调整（即2.73×104×3Pa=81.9kPa）。将压强调整至指定压强，并保证第2块和第3块钢板水平，以确保压力分布均匀。再将防结块效果判定装置放置在人工气候箱中，分时段调控温度（8∶00至18∶00温度调整至60℃，18∶00至次日8∶00温度调整至20℃），连续观察72h。样品取出后，按照重量法进行检测。

2防结块剂的研究

2.1疏水性物质

疏水性物质也成非表面活性剂[35,36]，这类防结块剂的研究较早，主要指一些有机疏水剂，例如石蜡、树脂聚合物、轻柴油、矿物油、沥青等。这些物质不具备表面活性，包裹在复合肥的颗粒外表面形成防水性薄膜，既能使颗粒间相互的隔离，又能使化肥与外界环境空气的隔离，从而防止吸湿或者粉化。而且，此类防结块剂在环境温度不太高的情况下使用效果比较突出；在环境温度较高后使用，防结块效果迅速减弱，原因是疏水层本来就不能完全制止复合肥颗粒的吸湿，再加上温度升高会导致破坏疏水层，造成严重的结块。

2.2表面活性剂

通常，将某种物质溶于水中，即便浓度很小时，也可以显著地降低水和疏水物质的界面张力，我们把这种物质称之为表面活性剂。在水中能够发生电离，我们称之为离子型表面活性剂；在水中不能发生电离，称之为非离子表面活性。而离子型表面活性剂按生成的种类大致可以进行以下分类：阴离子表面活性剂：电离后起活性作用的部分是阴离子，在复合肥添加中应用的是以硫酸盐、磺酸盐、磷酸盐居多；阳离子表面活性剂：电离后能起活性作用的部分是阳离子，而大部分脂肪族胺(C12-C22)为防结块剂的主要成分，应用较多的物质主要有十八烷基胺以及其盐类；阴、阳离子表面活性剂在应用中须遵循在相当稀的水溶液，因此在肥料中作为防结块剂时要配合使用大量的惰性物质以吸收多余的水分。表面活性剂由于种类多、用量少、效果好且成本低等优点，因此，在防结块领域普遍应用。应用于复合肥上的表面活性剂的作用机理[37,38]可解释为：表面活性剂分子有亲水和憎水两种官能团，表面活性剂能牢牢地吸附在复合肥的颗粒表面，一方面，形成疏水层，使固-液间的接触角增大，降低肥料的吸湿性；另一方面，复合肥自身形成的溶液层，表面活性剂定量的排布在固-液界面上，目的是阻止颗粒晶体的溶解和重结晶过程，降低肥料颗粒粘结力。

2.3复配型防结块剂

研究证明，使用一种物质来解决复合肥颗粒起到的隔离效果不明显，不能长时间阻止晶粒之间交互连接[39]。而复配型防结块剂是两种或者两种以上物质构成，利用不同表面活性剂产生协同作用，增大其表面活性，去除了单一种类的局部性、有限性等缺点，从而更容易吸附在肥料的外表面，并形成比较稠密的疏水层。常用复配型表面活性剂有：表面活性剂与高分子类复配。常用高分子物质一般为聚醋酸乙烯、聚乙烯醇、聚醋酸乙烯酯，表面活性剂为油酸、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠等进行复配，这类防结块剂利用高分子长链和表面活性剂分散交融，具有协同作用，而且用量少、效果好等优点；表面活性剂与惰性物质复配。例如，膨润土、高岭土与阴离子表面活性剂复配，利用惰性材料可将复合肥颗粒机械的隔离开来，阴离子表面活性剂降低表面张力，通过优化组合，得到较好的防结块作用。

2.4养分管控

生产高氮肥(如硝基22-8-10MOP)时容易出现单养分氮含量不符合企业标准的情况，其原因是在生产过程中容易出现洗涤系统洗涤液pH偏高(＞5．0)的现象，造成系统氨利用率降低。因此，在高氮肥的质量管控中，为避免出现单养分氮含量不合格的情况，需从3个方面进行管控:应使用高氮含量的硝铵磷(含氮质量分数＞32%);每隔8h测定硝态氮含量，以检验硝铵磷的投料量是否充足;生产前期策划时，设定养分目标值时可适当降低氮养分含量而适当提高P2O5含量，以提高氨的利用率，如中阿公司一般将硝基22-8-10MOP的养分目标值设定为21．0-9．0-10．0。高钾肥(如硝基SOP16-8-20)和氮钾肥(如尿基SOP20-0-24)容易出现单养分K2O含量不合格的情况，其主要原因是高钾肥和氮钾肥造粒比较困难，如果造粒效果不好，虽然投入的硫酸钾和氯化钾量足够，但大量的钾会继续滞留在系统中。因此在高钾肥的质量管控中，应注意稳定造粒工况，要求系统有足够高的温度，尤其是生产初期必须将系统温度升至足够高时才能投料生产，一般高钾肥生产过程中干燥机出口物料温度需达到85℃以上。

结语

改进后的包裹剂加料装置兼顾了包裹剂的分散性和加入量，改善了防结块剂的涂覆效果，提高了产品防结块质量。改进后的包裹粉加料装置为适应现场工况的新螺旋输送机，其中变螺距、填充系数、转速等参数根据包裹粉物料性质设计，具有防堵、防杂物卡阻、防设备变形等一系列功能。通过改进，满足了先加包裹剂后加包裹粉的工艺要求，也实现了设备长周期、无故障运行，保证了产品防结块质量，实现了零退货，收到了良好的经济和环保效益。

参考文献

［1］殷海权.改性硝酸铵研究进展及其发展方向［J］.化肥工业，2012，39（1）：23-29.

［2］何栋，吴舒，肖占梅，等.硝酸铵ANⅣ↔ANⅢ相变机制与改性添加剂研究进展［J］.磷肥与复肥，2017，32（2）：12-15.

［3］徐森，陈相，谭柳，等.磷酸一铵对硝酸铵危险特性的影响［J］.化工学报，2015，66（5）：1996-2002.