復(fù)合肥防結(jié)塊劑的研究進(jìn)展

巨 敏，劉雪紅，李宏偉，劉軍海

（陜西理工學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，陜西 漢中723001）

復(fù)合肥防結(jié)塊劑的研究進(jìn)展

巨 敏，劉雪紅，李宏偉，劉軍海

（陜西理工學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，陜西 漢中723001）

簡(jiǎn)要分析了復(fù)合肥結(jié)塊的原因及其防治措施，綜述了幾種常見的復(fù)合肥防結(jié)塊劑的應(yīng)用研究進(jìn)展，重點(diǎn)討論了目前的研究熱點(diǎn)及今后的發(fā)展趨勢(shì)。

復(fù)合肥；防結(jié)塊；添加劑

復(fù)合肥在生產(chǎn)過(guò)程及儲(chǔ)存期內(nèi)，易吸濕結(jié)塊、顆粒粘連、受潮粉化，使其施用不均勻，降低肥效。因此，解決復(fù)合肥結(jié)塊是一個(gè)很有實(shí)際意義的問(wèn)題。目前，復(fù)合肥防結(jié)塊主要采用在復(fù)合肥中添加一定量的添加劑，可有效防止復(fù)合肥結(jié)塊。本文分析了復(fù)合肥結(jié)塊原因及其防止措施，綜述了防結(jié)塊劑在復(fù)合肥中的應(yīng)用狀況，旨在為防結(jié)塊劑的研究、開發(fā)和利用提供理論參考。

1 復(fù)合肥結(jié)塊原因及其防止措施

1．1 復(fù)合肥結(jié)塊原因

復(fù)合肥結(jié)塊原因包括內(nèi)部因素和外部因素。內(nèi)部因素有復(fù)合肥自身的物理性質(zhì)、化學(xué)組成、粒度、粒度分布、幾何形狀以及復(fù)合肥的組成、復(fù)合肥的含水量、顆粒的均勻度和強(qiáng)度、復(fù)合肥的包裝貯存溫度等，外部因素有環(huán)境濕度、溫度、壓力和雜質(zhì)等。張兵印等［1］運(yùn)用四因素三水平正交實(shí)驗(yàn)對(duì)影響復(fù)合肥結(jié)塊的主要因素進(jìn)行了分析，得出影響復(fù)合肥結(jié)塊的因素依次是溫度、粒度、壓力、時(shí)間。如果復(fù)合肥顆粒大小不均勻，強(qiáng)度不高，表面光滑粉塵多，隨貯存時(shí)間加長(zhǎng)，結(jié)塊趨于嚴(yán)重；同時(shí)，存儲(chǔ)時(shí)溫度過(guò)高會(huì)使復(fù)合肥的臨界相對(duì)濕度降低，增強(qiáng)其吸濕性，同時(shí)溫度的增高也會(huì)提高復(fù)合肥中各組分的反應(yīng)活性，致使結(jié)晶重復(fù)發(fā)生，最終結(jié)塊；復(fù)合肥在水中的溶解度很大，隨溫度升高而增大的傾向十分顯著［2］，溫度一旦下降后，因溶解度減小析出結(jié)晶，從而溝通復(fù)合肥晶粒之間的鹽橋，把各個(gè)晶體凝聚在一起，形成大塊。

肥料顆粒在包裝前如果冷卻不好，強(qiáng)度不高，在壓力作用下，會(huì)導(dǎo)致形變，顆粒間接觸面積增大，促使形成結(jié)塊。張兵印等研究發(fā)現(xiàn)，結(jié)塊剪切力與壓力呈線性關(guān)系，與儲(chǔ)存時(shí)間呈對(duì)數(shù)關(guān)系，與溫度呈指數(shù)關(guān)系，即存貯時(shí)間越長(zhǎng)，壓力越大，結(jié)塊情況越嚴(yán)重。當(dāng)溫度的變化超出晶型的穩(wěn)定范圍時(shí)，復(fù)合肥從包裝溫度冷卻至室溫時(shí)，體積變小，比重、比容也隨之改變，并放出能量，由一種晶型轉(zhuǎn)變成另一種晶型，從而使復(fù)合肥的顆粒彼此聚集結(jié)塊。

1．2 結(jié)塊的防止措施

目前，復(fù)合肥防結(jié)塊措施一是在生產(chǎn)復(fù)合肥過(guò)程中，嚴(yán)格控制操作工藝條件，或者采用新技術(shù)，從而使顆粒均勻，降低其含水量，可有效防止結(jié)塊；二是添加防結(jié)塊劑。常用的防結(jié)塊劑主要有2種：外部防結(jié)塊劑，主要是包裹在肥料顆粒的表面，形成一層保護(hù)膜阻止吸濕，包括無(wú)機(jī)鹽和有機(jī)物；內(nèi)部防結(jié)塊劑，主要是應(yīng)用在肥料的生產(chǎn)過(guò)程中，改善其吸濕性，增加肥料顆粒的強(qiáng)度、圓度或改變晶體形態(tài)，包括惰性粉末，非表面活性劑和表面活性劑以及各類復(fù)配劑。

2 復(fù)合肥防結(jié)塊劑

2．1 惰性粉末類防結(jié)塊劑

惰性粉末是世界上使用最早的防結(jié)塊劑。這類防結(jié)塊劑是具有大表面積的不溶于水的物質(zhì)，也不與肥料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。使用時(shí)以適當(dāng)?shù)谋壤龑?duì)復(fù)合肥料顆粒進(jìn)行撲粉［3］，這樣，就可以在有限的范圍內(nèi)，阻止復(fù)合肥料顆粒之間或復(fù)合肥料與大氣之間進(jìn)行水汽交換，從而減輕結(jié)塊。常用的惰性粉末多為無(wú)機(jī)物質(zhì)，有硅藻土、高嶺土、黏土、滑石粉、膨潤(rùn)土、凹凸棒土、硅酸鋁、磷鈣石粉、石灰石等。此法成本較低，但缺點(diǎn)是添加量達(dá)1%～10%，會(huì)影響產(chǎn)品質(zhì)量。再加上惰性粉末在添加過(guò)程中需將其機(jī)械粉碎，使操作中粉塵增多，增加了操作成本，因而只有少數(shù)廠家在夏季采用，有逐漸被淘汰的趨勢(shì)。

2．2 表面活性劑類防結(jié)塊劑

用于復(fù)合肥防結(jié)塊的表面活性劑主要成分是烷胺類陽(yáng)離子。添加表面活性劑后能將化肥顆粒表面由親水性轉(zhuǎn)變?yōu)槭杷裕?］，而且可以在晶體表面形成疏水包裹膜，使晶體產(chǎn)品與大氣的水分交換受阻。表面活性劑可以降低溶液的表面張力及固液的接觸角，從而降低晶體物料對(duì)溶液的毛細(xì)管吸附力，還可以改善化肥結(jié)晶習(xí)性，大大降低化肥晶體的界面能，抑制成核作用，改進(jìn)晶體生長(zhǎng)，以達(dá)到防結(jié)塊目的。

目前，對(duì)這方面的研究主要集中在表面活性劑的開發(fā)及其防結(jié)塊工藝條件上，多以表面活性劑與石蠟等配合使用，可大大提高防結(jié)塊效果。如袁洋［5］采用以復(fù)合氮素緩釋劑與石蠟及陰、陽(yáng)離子表面活性物質(zhì)混合防結(jié)塊劑，處理高氮緩釋復(fù)合肥，并設(shè)空白組作了對(duì)比試驗(yàn)，結(jié)果表明，隨著復(fù)合肥貯存時(shí)間的延長(zhǎng)，其防結(jié)塊效果越來(lái)越明顯。劉榮［6］以十八胺、石蠟等表面活性劑為原料，通過(guò)改變?nèi)榛稚┑挠昧亢头磻?yīng)條件，研究了4種不同條件下配制的防結(jié)塊劑產(chǎn)品。結(jié)果表明，加入的乳化分散劑對(duì)防結(jié)塊有積極作用，并通過(guò)延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間使所得防結(jié)塊劑可以解決復(fù)合肥一般防結(jié)塊效果不明顯的問(wèn)題。

表面活性劑是在生產(chǎn)過(guò)程中加入的，只要對(duì)肥效影響不大，皆可采用，再加上其使用效果明顯，使用量小等優(yōu)點(diǎn)而備受歡迎。但表面活性劑在使用過(guò)程中會(huì)對(duì)環(huán)境及植物產(chǎn)生一定的影響，今后的研究應(yīng)以開發(fā)效果好，無(wú)污染，對(duì)植物生長(zhǎng)無(wú)影響的表面活性劑為重點(diǎn)。

2．3 無(wú)機(jī)鹽類防結(jié)塊劑

向復(fù)合肥中添加某些無(wú)機(jī)鹽促使其形成復(fù)鹽，可改善肥料吸濕性，進(jìn)而改善晶體的結(jié)塊性。如硝酸鎂、連二硫酸鹽、鎘鹽等，它們各自用于不同的肥料，可使肥料形成長(zhǎng)的、纖維狀及柔韌的晶體，在干燥時(shí)變脆，因而可以減輕結(jié)塊。

謝玉龍等［7］用上海博易和化工有限公司提供的KF-862藥劑對(duì)氯化鉀產(chǎn)品進(jìn)行防結(jié)塊處理，結(jié)果表明，KF-862藥劑可在不需對(duì)工藝路線做任何改動(dòng)的條件下稀釋使用，配制使用簡(jiǎn)便，防結(jié)塊效果較好。且該產(chǎn)品在采用流化床冷卻系統(tǒng)降溫后，藥劑用量還可減少，成本還會(huì)相應(yīng)降低。一般為保證最終產(chǎn)品水分，藥劑稀釋的倍數(shù)應(yīng)以低于10倍為宜。

由于硫酸鎂具有水合性，因而可用于復(fù)合肥防結(jié)塊。 比如向復(fù)合肥中加入0．3%硫酸鎂［8］，能夠使物料中的游離水變成結(jié)晶水，抑制因水分引起的肥料溶解和毛細(xì)吸附，可使硝酸銨的相變溫度從32℃降至22℃，防止結(jié)塊，硝酸鎂添加劑特別適合結(jié)晶化肥硫酸銨。

在復(fù)合肥中添加少量水溶性鐵鹽，也可防結(jié)塊。仿效應(yīng)用濕法酸制造磷酸銨系肥料，磷酸本身含有的鐵、鋁磷鹽雜質(zhì)等，可形成非水溶性結(jié)晶，其網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)如同定型凝膠，使產(chǎn)品硬化，抑制肥料間的作用，防止了因擠壓而造成的晶體之間的粘結(jié)而達(dá)到防結(jié)塊的目的。

無(wú)機(jī)鹽原料便宜易得，且與許多化肥的性質(zhì)相似，添加過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題較少，對(duì)大多數(shù)作物和土壤無(wú)害，在農(nóng)業(yè)上應(yīng)用潛力很大，將是今后復(fù)合肥防結(jié)塊添加劑的研究熱點(diǎn)之一。

2．4 疏水性物質(zhì)類防結(jié)塊劑

疏水性物質(zhì)主要是指有機(jī)疏水劑，如石蠟、聚烯烴、礦物油等。使用液體石蠟包膜復(fù)合肥顆粒后涂覆重質(zhì)碳酸鈣粉體亦可防結(jié)塊。如沈麗英［9］利用廢潤(rùn)滑油作為主要原料（代替機(jī)械油），采用脂肪胺和高碳羧酸反應(yīng)生成的脂肪胺鹽為主要原料，并選用HLB值小于4的復(fù)合乳化劑經(jīng)過(guò)化學(xué)反應(yīng)研制成膏狀復(fù)合肥防結(jié)塊劑，該產(chǎn)品可適用于尿基、硝基、氯化銨系高氮高磷高鉀等多種復(fù)合肥防結(jié)塊需求，簡(jiǎn)化了生產(chǎn)，降低了成本，同時(shí)廢棄物再資源化，既減少污染又變廢為寶。

3 結(jié)語(yǔ)

復(fù)合肥添加防結(jié)塊劑的優(yōu)勢(shì)是明顯的，今后的研究應(yīng)從以下幾方面入手：

（1）復(fù)合肥防結(jié)塊劑種類繁多，處理方法和工藝均有差異，效果也有所不同，且各復(fù)合肥生產(chǎn)工廠的工藝技術(shù)和生產(chǎn)條件差異也很大。所開發(fā)出的防結(jié)塊劑，絕大多數(shù)都是單劑使用，防結(jié)塊性能有限。而幾種復(fù)配使用，可顯著改善防結(jié)塊性能，今后應(yīng)加大這方面的研究力度。

（2）有些添加劑雖能防結(jié)塊，但對(duì)農(nóng)作物的生長(zhǎng)產(chǎn)生一定程度的影響，或者會(huì)損失肥效。目前這方面的研究尚不是很多，應(yīng)引起科研人員的注意。

（3）復(fù)合肥防結(jié)塊劑在使用過(guò)程中不可避免的對(duì)環(huán)境產(chǎn)生影響。因此在研發(fā)的同時(shí)，需注重開發(fā)新型綠色環(huán)保型復(fù)合肥添加防結(jié)塊劑，這也將是今后的發(fā)展趨勢(shì)之一。

［1］ 張兵印，茹鐵軍，喬榮廣．復(fù)合肥結(jié)塊因素的實(shí)驗(yàn)研究［J］．河北化工，2009，32（3）：20-21．

［2］ 劉哲峰，李旭祥，鄒忠良．硝酸銨的結(jié)塊與防止［J］．應(yīng)用化工，2006，35（6）：464-465．

［3］ 吳興發(fā)，張婷．氯化銨防結(jié)塊劑的類型及應(yīng)用［J］．中國(guó)西部科技，2009，8（5）：24-25．

［4］ 孫剛，王雪萍．硫酸鉀鎂肥防結(jié)塊劑的開發(fā)研究［J］．鹽湖研究，2009，17（3）：60-62．

［5］ 袁洋．復(fù)合氮素緩釋劑的緩釋機(jī)理與防結(jié)塊作用［J］．遼寧化工，2007，22（2）：34-35．

［6］ 劉榮．復(fù)合肥防結(jié)塊劑的實(shí)驗(yàn)研究［J］．磷肥與復(fù)肥，2010，25（4）：25-26．

［7］ 謝玉龍，趙亮．KF-862氯化鉀防結(jié)塊劑實(shí)際應(yīng)用報(bào)告［J］．鹽湖研究，2010，18（1）：46-48．

［8］ 王春梅，趙天波，李鳳艷，等．復(fù)合肥防結(jié)塊劑技術(shù)的研究開發(fā)現(xiàn)狀［J］．磷肥與復(fù)肥，2008，23（1）：60-63．

［9］ 沈麗英．廢潤(rùn)滑油生產(chǎn)復(fù)合肥防結(jié)劑的合成與應(yīng)用［J］．化學(xué)工程與裝備，2010，（8）：53．

Research Progress on Anticaking Agent of Compound Fertilizer

JU Min，LIU Xue-hong，LI Hong-wei，LIU Jun-hai
（College of Chemical＆Environment Science，Shaanxi University of Technology，Hanzhong 723001，China）

The reasons of compound fertilizer caking and prevention measures were analyzed briefly．Some conventional application research progress of anticaking agents were summarized，the research hotspots and developmental trend were emphatically discusses also．

compound fertilizer；agglomerate；additive

TQ 444

A

1671-9905（2011）05-0023-03

巨敏（1990-），女，陜西咸陽(yáng)人，陜西理工學(xué)院08級(jí)本科生，主要研究方向：化學(xué)工程與工藝

2011-02-17