防止磷銨著色后泛白的防結(jié)塊劑的研究

彭玖玲，馬繼偉，劉建平，潘志國(guó)，林祥斌

　　(武漢海力特科技有限公司，湖北武漢430074)

　　[摘要] 分析磷銨泛白和結(jié)塊的原因，闡述了防結(jié)塊劑種類和作用原理，具體介紹了防結(jié)塊劑的配制及應(yīng)用

　　實(shí)驗(yàn)，篩選出既能防止泛白又能防止結(jié)塊的防結(jié)塊劑。[關(guān)鍵詞] 磷銨;防泛白;防結(jié)塊劑[中圖分類號(hào)] TQ444 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)] 1007-6220(2014) 01-0022 -02

　　Study on anti-caking agent to avoid fading for stained ammonium phosphate

　　PENG Jiu-ling，MA Ji-wei，LIU Jian-ping，PAN Zhi-guo，LIN Xiang-bin

　　(Wuhan Hailite Technology Co.，Ltd，Wuhan，Hubei 430074，China) Abstract：The causes of fading and caking of stained ammonium phosphate are analyzed;the types andprinciple of anti-caking agent are described. Through the experiment of compounding and applications foranti-caking agent, the anti-caking agent which can prevent fading and caking is found out.Key words：ammonium phosphate;avoiding fading;anti-caking agent

　　在磷銨生產(chǎn)中料漿著色及二次包裹著色后產(chǎn)品在儲(chǔ)存過程中泛白、粉化的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，給生產(chǎn)企業(yè)帶來較大的經(jīng)濟(jì)損失[1]。另外，有的磷礦石生產(chǎn)的磷銨結(jié)塊較為嚴(yán)重，極不方便施用[2]。因此，如何解決磷銨產(chǎn)品著色后泛白和結(jié)塊成為一些磷銨生產(chǎn)企業(yè)的難題。

　　1 磷銨肥料泛白及結(jié)塊原因

　　磷銨由于其化學(xué)組成、雜質(zhì)含量、水分含量、顆粒強(qiáng)度等因素，在外界溫度、濕度、壓力、時(shí)間(如儲(chǔ)存過程) 發(fā)生變化時(shí)，水分由內(nèi)向外擴(kuò)散，同時(shí)溶解在水中的鹽類也隨著水分?jǐn)U散至粒子表面，即所謂的鹽類滲出，鹽類之間又發(fā)生緩慢的反應(yīng)，在顆粒表面析出新鹽結(jié)晶，造成產(chǎn)品粒子褪色、變花，架橋嚴(yán)重還會(huì)造成結(jié)塊。肥料顆粒強(qiáng)度越低，孔隙率越高，給水分的遷移提供了通道，在潮濕空氣中更容易吸收水分，溶解-結(jié)晶更容易發(fā)生[3]。

　　在磷酸生產(chǎn)中，磷礦中的雜質(zhì)有20%～30% 會(huì)溶解在磷酸中。在磷酸與氨中和反應(yīng)的過程中，其中的Fe3+、A13+、Mg2+、Ca2+、SiO2 等雜質(zhì)會(huì)形成一系列復(fù)雜化合物，這些化合物呈膠狀，對(duì)磷銨料漿的物性和顏色影響很大[4]，對(duì)后期產(chǎn)品顏色的變化也會(huì)產(chǎn)生一定的影響。SiO2 在硫酸分解磷礦后形成原硅酸(Si(HO)4)存在于磷酸中。一般來說，含氧酸越弱，縮合性越強(qiáng)，所以Si(OH)4 易與Mg2+離子生成穩(wěn)定的縮合硅酸膠體團(tuán)(H4SiO4)nMg(H4SiO4)，在磷酸中呈絮狀懸浮物，不易聚沉。隨著磷酸與氨的反應(yīng)，縮合硅酸膠體團(tuán)將會(huì)嚴(yán)重破壞磷酸二銨分子間的結(jié)合力(即范德華力)，不僅使磷酸二銨顆粒強(qiáng)度下降，更會(huì)導(dǎo)致磷酸二銨產(chǎn)品在儲(chǔ)存中泛白。另外研究表明，磷酸一銨和氫氧化鎂在不同反應(yīng)溫度下發(fā)生3 種反應(yīng)：在40～65 ℃， 主要生成NH4MgPO4·2MgH2·6H2O 和(NH4)(PO4)24H2O;在75～100 ℃，主要生成NH4MgPO4·H2O; 在有F-存在的情況下，還會(huì)生成NH4MgHFPO4。這些磷酸鎂銨鹽中的結(jié)晶水很容易游離出來，造成肥料泛白、結(jié)塊[5]。

　　2 防結(jié)塊劑的配制與應(yīng)用實(shí)驗(yàn)

　　用于肥料的防結(jié)塊劑主要成分為表面活性劑和植物油脂，添加表面活性劑能提高肥料表面的疏水性，在晶體表面形成疏水包裹膜，使肥料與肥料、肥料與大氣之間的水分交換受阻，從而防止肥料結(jié)塊。但是添加表面活性劑會(huì)改變晶體的生長(zhǎng)習(xí)性，有時(shí)會(huì)促進(jìn)肥料表面的泛白。

　　市場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，防結(jié)塊劑產(chǎn)品種類較多，但能防結(jié)塊同時(shí)也能防止肥料泛白的防結(jié)塊劑較少。為此，公司提出自主研發(fā)能防止化肥泛白的防結(jié)塊劑。

　　2.1防結(jié)塊劑的配制

　　將十八胺、脂肪醇磷酸酯、脂肪酸、脂肪酸甲酯、脂肪酸聚氧乙烯醚和機(jī)油在80～90 ℃下乳化，冷卻后形成膏狀防結(jié)塊劑，其配方及各組分作用見表1。凝點(diǎn)、黏度對(duì)包裹均勻度影響很大，凝點(diǎn)高、黏度高、環(huán)境溫度太低，不利于均勻成膜，所以在環(huán)境溫度變化的條件下，適當(dāng)調(diào)整防結(jié)塊劑的凝點(diǎn)及黏度至關(guān)重要。將防結(jié)塊劑在50 ℃左右加熱熔融后噴涂在肥料表面，再將肥料放入圓筒內(nèi)劇烈搖動(dòng)，使防結(jié)塊劑均勻包裹在肥料表面。

　　2.2實(shí)驗(yàn)室防結(jié)塊實(shí)驗(yàn)

　　1)防結(jié)塊率實(shí)驗(yàn)方法使用湖北某廠家的黃色磷酸二銨，篩取粒徑2～2.5 mm 的粒子，分別包裹同濃度(1t 肥料用2 kg 防結(jié)塊劑) 的公司A、B、C、D配方防結(jié)塊劑產(chǎn)品和其他公司防結(jié)塊劑產(chǎn)品Ⅰ、Ⅱ，在3個(gè)圓筒中各裝入70 g 樣品，控制最大壓力120 N/150 N ，進(jìn)行平行壓塊，然后放入恒溫恒濕干燥箱，控制溫度50 ℃、濕度80% ，保存24 h 后取出，測(cè)定結(jié)塊后肥料的剪切力，剪切力越小，防結(jié)塊性能越好。

　　2)防止泛白實(shí)驗(yàn)方法在做防結(jié)塊率實(shí)驗(yàn)的同時(shí)，取一部分包裹好的磷酸二銨肥料單獨(dú)儲(chǔ)存在40 ℃的恒溫箱中，保存5d ，取出觀察泛白現(xiàn)象。

　　3)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析(實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表2)。由表2 知，隨著防結(jié)劑成分的改變，防結(jié)效果也不同。隨著防結(jié)塊劑A、C 配方中脂肪醇磷酸酯比例的提高，其防結(jié)塊率也得到了較明顯的改善。不同種類防結(jié)塊劑對(duì)肥料外觀影響不同，說明防結(jié)塊劑配方中的成分對(duì)化肥的泛白、粉化有不同的影響。

　　防結(jié)塊劑A與防結(jié)塊劑B對(duì)泛白、粉化沒有改善也沒有惡化，防結(jié)塊劑C、D 較好地抑制了肥料的泛白、粉化問題。防結(jié)塊劑A和B中脂肪酸的含量較高，初步判斷泛白與防結(jié)塊劑脂肪酸有關(guān)。其機(jī)制為，肥料在儲(chǔ)存時(shí)不停有氨逸出，氨與防結(jié)塊劑中的脂肪酸反應(yīng)生成脂肪酸銨和鹽，從而導(dǎo)致肥料泛白[3]。

　　2.3現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用試驗(yàn)

　　1)試驗(yàn)設(shè)計(jì)與方法將防結(jié)劑包裹均勻的肥料在40～45 ℃包裝成50 kg/ 袋。每種防結(jié)塊劑試用5t 肥料，在倉(cāng)庫(kù)堆放20層，每層5包，15 d 后檢查第16層至第20層的結(jié)塊情況和泛白現(xiàn)象。

　　2)防結(jié)塊評(píng)價(jià)方法將各堆的第16 層至第20 層中每包肥料從1.5 m 高處水平自由跌落至堅(jiān)硬的平面上，正反各2 次，拆包后用凈孔為5.0 mm×

　　5.0mm 的篩網(wǎng)篩分(強(qiáng)度和頻率基本保持一致)， 篩上物即為結(jié)塊產(chǎn)品;稱量結(jié)塊肥料，計(jì)算防結(jié)塊率。

　　現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果與實(shí)驗(yàn)室結(jié)果基本吻合。隨著層數(shù)的增加，壓力增加，結(jié)塊傾向嚴(yán)重，最下面一層由于與地面接觸，受潮最多，結(jié)塊明顯增加?？偟膩砜?，配方C的防結(jié)、防泛白效果最好。

　　3結(jié)束語

　　磷銨著色后泛白、粉化問題除了通過控制磷銨自身因素和環(huán)境因素來改善外，還可通過使用防結(jié)塊劑來改善。從實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)結(jié)果和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果來看，配方C防結(jié)塊劑具有較好的效果，既抑制了泛白、粉化問題，也具有較好的防結(jié)塊效果。根據(jù)防結(jié)塊劑配方的有效成分和其比例來看，泛白、粉化主要和脂肪酸的含量有關(guān)，隨著脂肪酸含量的增加，泛白、粉化趨向嚴(yán)重，有的甚至出現(xiàn)長(zhǎng)毛現(xiàn)象;防結(jié)塊率和脂肪醇磷酸脂有較大關(guān)系，隨著脂肪醇磷酸酯的增加，防結(jié)塊率也有一定的改善。

　　[參考文獻(xiàn)]

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