正確認識復合肥結塊的機理及防結塊的方法

隨著國產(chǎn)化肥的不斷的進入國際市場，以及農(nóng)民朋友對肥料的要求也越來越高，對化肥企業(yè)也是一種挑戰(zhàn)，所以肥料企業(yè)需要不斷的改進和改善工藝，提高產(chǎn)品質量，為市場提供更具有競爭力的產(chǎn)品！但是，復合肥結塊，影響著產(chǎn)品質量，以及消費者對公司、對產(chǎn)品的印象，解決復合肥結塊問題是各個肥料廠家面臨的共同挑戰(zhàn)。但是由于復合肥結塊的原因多樣化，生產(chǎn)工藝差異化，技術水平各有不同，生產(chǎn)條件及天氣等原因的差別化，為此解決復合肥結塊問題沒有統(tǒng)一的定論，只有科研人員和廠家結合，根據(jù)具體的情況來解決問題。
一、肥料結塊的機理
只有掌握復合肥結塊的原因才能采取合適的方法解決肥料的結塊問題。經(jīng)過對物質顆粒表面使用電鏡和X光衍射技術進行觀察和研究，目前公認的是晶體橋連理論和毛細吸附理論，由Gamondes于1977年提出。
1） 晶體橋連理論
晶體橋連理論認為由于肥料自身（晶體性質、化學組成、粒度、粒度分布、晶體的幾何尺寸）和外界條件（濕度、溫度和壓力）的變化，水分不斷從內(nèi)部想顆粒表面擴散（或因表面吸濕），促使顆粒表面溶解、重結晶，從而在顆粒間隙處形成晶體橋接，隨著時間的推移，這些晶橋彼此間相互結合，逐漸形成大的團體。棉花糖理論
2） 毛細吸附理論
該理論認為：具有吸濕性的肥料在其臨界相對濕度（或叫吸濕點，簡寫為CRH，用他來表示肥料的吸濕性，即在一定的溫度下，肥料開始吸收空氣中的水分或者肥料失水時 空氣相對濕度）以上吸收水分，在晶體表面形成肥料的飽和溶液膜。這種溶液膜加速了毛細吸附，毛細管彎月面上的水的飽和蒸汽壓低于外部的飽和蒸汽壓，外部水蒸氣擴散至顆粒間，從而吸濕潮解，由表面張力形成的凹面使離子向顆粒接觸處移動，導致相鄰顆粒間形成交聯(lián)和粘結成團。
晶體橋連理論和毛細管吸附理論可以解析許多無機化合物的結塊現(xiàn)象，二者都認為肥料結塊的原因是表面先被溶解之后繼發(fā)重結晶，從而使小晶粒結合成團。
3） 化學反應理論
該理論認為：化肥在造粒過程中不可能完全反應，但在貯存過程中會繼續(xù)反應生成復鹽，從而引起重結晶和結塊。這些反應伴隨著放熱和釋放水分，使復鹽成分發(fā)生變化，導致顆粒體積的改變，造成產(chǎn)品出現(xiàn)崩裂分化和結塊現(xiàn)象。
4)塑性變形理論
該理論認為，結塊伴隨著形變，形變又會因受壓而加劇;未經(jīng)徹底冷卻的化肥的殘余熱量會從顆粒中心向外轉移，如果這時化肥顆粒受到擠壓就可導致形變，進而結塊。
二、肥料結塊的因素
肥料結塊的原因多樣化，有內(nèi)部因素，有外部因素。有生產(chǎn)工藝因素，也有客觀環(huán)境因素。同一條線一樣的原料，天氣不同結塊的情況就不同；同一條線一樣的天氣一樣的原料，結塊的情況有時候也是不容的。另外生產(chǎn)工藝，設備老化等問題也能引起肥料的結塊。
內(nèi)因
1.化學組成：肥料的原料不同，其結塊的快慢也不同。
A肥料的吸濕性來講：
①             NPK（尿基）＞NPK（硝基）＞NPK（硫基），NPK（氯基）
②             NPK（高含氮）＞NPK（低含氮）
B高溫情況下肥料內(nèi)部可能發(fā)生的反應
K2SO4+NH4NO3——（NH4）2 SO4+K NO3
NH4Cl==△==NH3↑+HCl↑
（NH4）2 SO4+ KCl——K2SO4+ NH4Cl
C肥料自身晶態(tài)變化
如硝銨在32.3℃時會發(fā)生晶態(tài)變化，硝銨晶體出現(xiàn)膨脹和收縮，導致產(chǎn)品粉化、結塊。
2. 顆粒狀況：肥料的結塊與肥料顆粒的大小和形狀密切相關。
(a)顆粒大�。侯w粒增大，比表面積減小，鄰近顆粒間的吸引力和接觸點減小，因而結塊趨勢降低。
(b)顆粒形狀：如果顆粒表面光滑、成型好，則顆粒間的接觸點減少，從而延緩結塊。
(c)顆粒強度：如果顆粒強度低，很容易受擠壓變形、粉化而結塊。
3.肥料含水量
肥料結塊最重要的因素就是跟水分有關系，若生產(chǎn)工藝中水分控制不好，水分含量過高，加速顆粒表面溶解、重結晶，從而在顆粒表面間隙成形成晶體橋接，逐漸形成團塊。
復肥國家標準(GB15063-2001)要求高濃度復肥產(chǎn)品的水分≤2%，對于含氮量在25%～28%的復肥，文獻提出，應該＜1.2%。但由于設備、技術等問題，致使復肥企業(yè)產(chǎn)品含水量大多在2%～3%，成品包裝后隨著溫度的變化引起結塊。
外因：
1.    包裝溫度：溫度是影響肥料結塊的重要因素，溫度過高，空氣中水分冷凝后，很容易使肥料發(fā)生重結晶。復合肥許可證考核時要求包裝前物料溫度≤50℃，有時在此溫度下仍結塊。有資料提出：高濃度復肥產(chǎn)品包裝溫度應控制和室溫差距＜10℃。一廠家在夏季使 包裝物料由原來的58℃冷卻到35℃后，復合肥結塊時間由原來的4～5天，延長到30多天。一些企業(yè)對產(chǎn)品充分冷卻認識不足，肥料包裝溫度超過45℃，有的高達70℃，引起結塊。
2.     空氣濕度：每種原料或者原料混合后都有一定的臨界相對濕度，空氣濕度大，結塊、粉化現(xiàn)象就容易發(fā)生。
3.     貯存時間：儲存時間對結塊影響很大，前15天結塊很快，6-8周內(nèi)變慢，最后趨于穩(wěn)定。
4.     堆碼高度：壓力使得顆粒間接觸面積增大，導致肥料存儲結塊。
5.     生產(chǎn)工藝：生產(chǎn)工藝不同，產(chǎn)品結塊趨勢也不同。同樣的工藝，如擠壓造粒，單獨擠壓氯化銨不結塊，但是加入尿素之后，結塊就比較厲害等。
6.     貯存環(huán)境：通風干燥的環(huán)境，更有利于存放。
三、如果應對肥料結塊問題
首先，我們要正確的去對待肥料結塊，查找根源，依據(jù)情況來解決問題。但是總體來講，引起肥料結塊的各種因素中，以產(chǎn)品濃度、水分及包裝溫度最為重要。因此，肥料生產(chǎn)廠家應該從以下幾個方面著手改善肥料的松散性能：
1.降低產(chǎn)品水分含量。尿基NPK對水分的敏感程度甚至超過硝基NPK，更應引起廠家的重視。高含氮量的尿基NPK，其產(chǎn)品水分應盡量控制在1%以下，否則產(chǎn)品結塊問題很難解決。
2.降低包裝溫度。根據(jù)我們所了解的情況，目前大都生產(chǎn)廠家沒有考慮降溫裝置，正常生產(chǎn)時成品包裝溫度為45-55℃，夏天包裝溫度更高。這也是目前肥料結塊嚴重的主要原因。采取降溫措施后肥料的結塊趨勢會大幅度減緩，防結劑的使用成本也可以降低。高塔造粒生產(chǎn)的硝基NPK，其硝態(tài)氮含量一般較高，對水分和包裝溫度也就嚴格，包裝溫度最好低于40℃。
3、正確使用防結塊劑
從目前的防結塊劑技術的研究來看，由于肥料結塊的機理還不成熟，還不能直接確定肥料的結塊的最為直接的原因；另外由于各個生產(chǎn)廠家生產(chǎn)工藝不同，防結塊技術差別很大，同樣的產(chǎn)品用于不同廠家防結塊的效果大相徑庭。所以需要根據(jù)生產(chǎn)工藝，水分，包裝溫度等因素來選擇防結塊產(chǎn)品。
四、復合肥防結塊劑
根據(jù)添加的方法，防結塊劑可以分為兩類：內(nèi)部防結塊劑和外部防結塊劑。
1，內(nèi)部防結塊
　　內(nèi)部防結塊劑主要是應用在肥料的生產(chǎn)過程中，可改善吸濕性（提高臨界相對濕度，或減緩吸濕速率）；增加肥料顆粒的強度、圓度或改變晶體形態(tài)。研究表明，某些無機物如硫酸鋁（鎂）、硝酸鉀(鎂、鋁)、多磷酸銨（鉀）、硼酸、氧化銅（鐵、鋁、鎂）等，以及某些有機物如甲苯胺、偶氮苯等，對于防止化肥結塊都有一定的作用,但效果遠遠不是很理想。
2，外部防結塊劑
外部防結塊劑主要是包裹在肥料顆粒的表面，形成一層保護膜，阻止肥料顆粒的吸濕。主要包括如下幾種：
1）利用疏水材料：
　 　a.惰性粉末　　b.非表面活性劑(又稱防水劑)
2）表面活性劑
　　3）高分子-表面活性劑復合型
　　4）綜合型防結劑
   國產(chǎn)防結劑基本上由脂肪胺和礦物油等組成，但受利益驅動主要成分波動較大，實際效果也難保證，在潮濕高溫季節(jié)結塊問題更大，這也是復合肥企業(yè)不斷更換供應商的原因。

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