复混肥料的结块和防结块.doc

复混肥料的结块和防结块
上海科奕化肥工程技术中心
陈明良
梁济
葛建国
随着复混肥料由低浓度向高浓度方向发展,产量和品种也在逐年的增加,肥料的单位浓度得到提高,相应地产品中氮、磷、钾含量增加,也即肥料中盐类浓度增加,肥料的化学组成也有所改变。伴随着产品中复盐的生成和结晶的相变,再因贮存中受外界条件的影响,肥料容易形成板结和结块,严重的结块会影响施肥。
复混肥的结块问题一直受到化肥行业的关注,这也是影响国产肥料质量的重要因素之一。结块问题不仅给化肥生产企业的贮存,运输带来麻烦,更严重的是给用户使用造成极大的不便。进口复合肥的价格大大高于国产复合肥的原因,除人们崇洋心态外,还有一个主要因素是质量上的差距,而这种差距不是产品的养分含量,而是在外观上,尤其是在产品的结块性上。
1、结块产生的原因
结块是物质从松散状态转为团块或整体的一种性质。这种转变不论是结晶物质或无定形物质,都可能出现,任何产品都有结块性。一般认为肥料的结块是其内部性质所引起,由粒子的接触点所形成。结块产生的机理十分复杂,还没有形成完整统一的理论,不同的结块理论对结块原因有不同的解释。目前主要有晶桥理论、毛细管吸附理论、化学作用理论和塑性形变理论。晶桥理论认为由于自身因素(物体的性质、化学组成、粒度、粒度分布及物体的几何形状等),和外界因素(湿度、温度、压力和杂质等)的变化,由于物体内水分的存在,使物体表面溶解并重结晶,从而在晶粒之间的相互接触点上形成晶桥,随着时间的推移,使晶粒粘接在一起,逐渐形成巨大的团块。毛细管吸附理论认为,由于微细晶粒间毛细管吸附力的存在,使毛细管弯月面上的饱和蒸汽压低于外部的饱和蒸汽压,这就为水蒸气向晶粒间的扩散造成条件;具有吸湿性的肥料在其临界相对湿度以上吸收水分,在晶体表面形成肥料的饱和溶液膜,这种溶液膜加速了毛细吸附,表面张力形成的弯月面使离子向颗粒接触处移动,导致相邻颗粒间形成交联和粘结成团块。化学作用理论则认为化肥在造粒过程中不可能完全反应,在贮存过程中会继续反应并生成复盐,这些反应的结果将会引起重结晶和结块。塑性形变理论认为肥料结块均伴随着形变,而这种形变会由于受压而加剧,未经彻底冷却的化肥残余热从颗粒中心向外转移,这时若化肥颗粒受到挤压就可导致形变,进而结块。
2、影响复混肥结块的因素
影响复混肥结块的因素很多,主要有:(1)复混肥的化学组成;(2)复混肥组分的吸湿性质和周围环境的湿度;(3)产品的含水量;(4)温度(5)颗粒的形状和颗粒大小的均匀度;(6)颗粒的抗压强度;(7)贮运时的堆积压力;(8)储存时间;(9)杂质的含量。
(1)复混肥的化学组成
原料组成是影响肥料结块的内在因素,复混肥生产所用的原料主要包括尿素、硝酸铵、氯化铵、碳酸氢铵、磷酸一铵、磷酸二铵、重钙、过磷酸钙、氯化钾、硫酸钾等,这些原料都有不同程度的吸湿性。而当不同原料混合后,混合物的临界吸湿点与单体物质比会明显降低,变得更易吸湿。
在水分存在时,某些配料组分之间可以发生化学反应,形成复盐和固体溶液。例如:
NH4NO3 + KCl
KNO3 + NH4Cl
(NH4)2HPO4+2KNO3
(NH4·K)HPO4+(K·NH4)(NO3)2
这些反应可以延续到包装后的成品中。贮存过程中,在颗粒表面的这类化学反应极容易产生晶桥。因此,在生