防止磷铵着色后泛白的防结块剂的研究

彭玖玲，马继伟，刘建平，潘志国，林祥斌

　　(武汉海力特科技有限公司，湖北武汉430074)

　　[摘要] 分析磷铵泛白和结块的原因，阐述了防结块剂种类和作用原理，具体介绍了防结块剂的配制及应用

　　实验，筛选出既能防止泛白又能防止结块的防结块剂。[关键词] 磷铵;防泛白;防结块剂[中图分类号] TQ444 [文献标志码]A [文章编号] 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

　　在磷铵生产中料浆着色及二次包裹着色后产品在储存过程中泛白、粉化的现象时有发生，给生产企业带来较大的经济损失[1]。另外，有的磷矿石生产的磷铵结块较为严重，极不方便施用[2]。因此，如何解决磷铵产品着色后泛白和结块成为一些磷铵生产企业的难题。

　　1 磷铵肥料泛白及结块原因

　　磷铵由于其化学组成、杂质含量、水分含量、颗粒强度等因素，在外界温度、湿度、压力、时间(如储存过程) 发生变化时，水分由内向外扩散，同时溶解在水中的盐类也随着水分扩散至粒子表面，即所谓的盐类渗出，盐类之间又发生缓慢的反应，在颗粒表面析出新盐结晶，造成产品粒子褪色、变花，架桥严重还会造成结块。肥料颗粒强度越低，孔隙率越高，给水分的迁移提供了通道，在潮湿空气中更容易吸收水分，溶解-结晶更容易发生[3]。

　　在磷酸生产中，磷矿中的杂质有20%～30% 会溶解在磷酸中。在磷酸与氨中和反应的过程中，其中的Fe3+、A13+、Mg2+、Ca2+、SiO2 等杂质会形成一系列复杂化合物，这些化合物呈胶状，对磷铵料浆的物性和颜色影响很大[4]，对后期产品颜色的变化也会产生一定的影响。SiO2 在硫酸分解磷矿后形成原硅酸(Si(HO)4)存在于磷酸中。一般来说，含氧酸越弱，缩合性越强，所以Si(OH)4 易与Mg2+离子生成稳定的缩合硅酸胶体团(H4SiO4)nMg(H4SiO4)，在磷酸中呈絮状悬浮物，不易聚沉。随着磷酸与氨的反应，缩合硅酸胶体团将会严重破坏磷酸二铵分子间的结合力(即范德华力)，不仅使磷酸二铵颗粒强度下降，更会导致磷酸二铵产品在储存中泛白。另外研究表明，磷酸一铵和氢氧化镁在不同反应温度下发生3 种反应：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-存在的情况下，还会生成NH4MgHFPO4。这些磷酸镁铵盐中的结晶水很容易游离出来，造成肥料泛白、结块[5]。

　　2 防结块剂的配制与应用实验

　　用于肥料的防结块剂主要成分为表面活性剂和植物油脂，添加表面活性剂能提高肥料表面的疏水性，在晶体表面形成疏水包裹膜，使肥料与肥料、肥料与大气之间的水分交换受阻，从而防止肥料结块。但是添加表面活性剂会改变晶体的生长习性，有时会促进肥料表面的泛白。

　　市场调查发现，防结块剂产品种类较多，但能防结块同时也能防止肥料泛白的防结块剂较少。为此，公司提出自主研发能防止化肥泛白的防结块剂。

　　2.1防结块剂的配制

　　将十八胺、脂肪醇磷酸酯、脂肪酸、脂肪酸甲酯、脂肪酸聚氧乙烯醚和机油在80～90 ℃下乳化，冷却后形成膏状防结块剂，其配方及各组分作用见表1。凝点、黏度对包裹均匀度影响很大，凝点高、黏度高、环境温度太低，不利于均匀成膜，所以在环境温度变化的条件下，适当调整防结块剂的凝点及黏度至关重要。将防结块剂在50 ℃左右加热熔融后喷涂在肥料表面，再将肥料放入圆筒内剧烈摇动，使防结块剂均匀包裹在肥料表面。

　　2.2实验室防结块实验

　　1)防结块率实验方法使用湖北某厂家的黄色磷酸二铵，筛取粒径2～2.5 mm 的粒子，分别包裹同浓度(1t 肥料用2 kg 防结块剂) 的公司A、B、C、D配方防结块剂产品和其他公司防结块剂产品Ⅰ、Ⅱ，在3个圆筒中各装入70 g 样品，控制最大压力120 N/150 N ，进行平行压块，然后放入恒温恒湿干燥箱，控制温度50 ℃、湿度80% ，保存24 h 后取出，测定结块后肥料的剪切力，剪切力越小，防结块性能越好。

　　2)防止泛白实验方法在做防结块率实验的同时，取一部分包裹好的磷酸二铵肥料单独储存在40 ℃的恒温箱中，保存5d ，取出观察泛白现象。

　　3)实验结果分析(实验结果见表2)。由表2 知，随着防结剂成分的改变，防结效果也不同。随着防结块剂A、C 配方中脂肪醇磷酸酯比例的提高，其防结块率也得到了较明显的改善。不同种类防结块剂对肥料外观影响不同，说明防结块剂配方中的成分对化肥的泛白、粉化有不同的影响。

　　防结块剂A与防结块剂B对泛白、粉化没有改善也没有恶化，防结块剂C、D 较好地抑制了肥料的泛白、粉化问题。防结块剂A和B中脂肪酸的含量较高，初步判断泛白与防结块剂脂肪酸有关。其机制为，肥料在储存时不停有氨逸出，氨与防结块剂中的脂肪酸反应生成脂肪酸铵和盐，从而导致肥料泛白[3]。

　　2.3现场应用试验

　　1)试验设计与方法将防结剂包裹均匀的肥料在40～45 ℃包装成50 kg/ 袋。每种防结块剂试用5t 肥料，在仓库堆放20层，每层5包，15 d 后检查第16层至第20层的结块情况和泛白现象。

　　2)防结块评价方法将各堆的第16 层至第20 层中每包肥料从1.5 m 高处水平自由跌落至坚硬的平面上，正反各2 次，拆包后用净孔为5.0 mm×

　　5.0mm 的筛网筛分(强度和频率基本保持一致)， 筛上物即为结块产品;称量结块肥料，计算防结块率。

　　现场试验结果与实验室结果基本吻合。随着层数的增加，压力增加，结块倾向严重，最下面一层由于与地面接触，受潮最多，结块明显增加。总的来看，配方C的防结、防泛白效果最好。

　　3结束语

　　磷铵着色后泛白、粉化问题除了通过控制磷铵自身因素和环境因素来改善外，还可通过使用防结块剂来改善。从实验室实验结果和现场试验结果来看，配方C防结块剂具有较好的效果，既抑制了泛白、粉化问题，也具有较好的防结块效果。根据防结块剂配方的有效成分和其比例来看，泛白、粉化主要和脂肪酸的含量有关，随着脂肪酸含量的增加，泛白、粉化趋向严重，有的甚至出现长毛现象;防结块率和脂肪醇磷酸脂有较大关系，随着脂肪醇磷酸酯的增加，防结块率也有一定的改善。

　　[参考文献]

　　[1]王维平，罗洪波，许文科.磷铵成品粒子褪色原因分析[J].磷肥与复肥，2011，26(1)23-25.

　　[2]张晓迁.磷酸铵产结块的新措施[J].硫磷设计与粉体工程，2012(2)：28-29.品防：

　　[3]王仁宗，阮自斌，刘裕.复合肥泛白、粉化、长毛现象的分析[J]. 磷肥与复肥，2013，28(1)51-53.

　　[4]何世杰.影响磷酸二铵颜色的因素分析[J].磷肥与复肥，2004，19(2)：39-43.产品：

　　[5]卢汉朝，徐风媛.高浓度复肥“长毛”的原因及其预防措施[J]. 磷肥与复肥，2001，16(3)：56-57.