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肥料的结块与防结块

引言
一些微细的固体，无论是粉状还是粒状，在某些条件下会结块而失去流动性，形成硬块。这种现象称为结块，许多不同化学结构固体都存在这种现象，下表列出了这些物质的通性。

特 性
举 例
外观
粉状、晶状、粒状
可可粉、奶粉

物理性质
水溶性
吸湿性
对温度`压力和湿度变化的敏感性

水溶性咖啡
淀粉
蔗糖
金属粉
塑料树胶
化学性质
与水、氧反应
分解反应

矿物盐
普通盐
肥料

结块现象通常发生在物质的储存 、装卸及运输过程中。鉴于其在肥料工业中的重要性,近来结块和防结块已引起人们广泛关注,因为存在以下不良影响：
* 结块产品之退货
* 不合格产品之再加工
* 额外之运输 、装卸及包装费用

结块现象的物理化学

结块现象实质上是一种表面再结晶过程，它包括以下两个步骤：
1、润湿
通过以下方式使固体表面覆盖一层薄的水层
--吸湿
--微粒所含水分向固体表面移动
--两种现象同时发生
2、干燥
当空气的湿度交替增加及降低，或者当物质温度发生变化时，表面吸收的水份重新蒸发，使饱和溶液“液体桥”转化为“固体晶桥”，从而导致晶体相互粘结。
导致结块的主要因素
1、化学组成
通过改变肥料的化学组成(成份、浓度、杂质等)，可以改变其吸湿性及结块趋势。
2、比表面积
肥料的结块与肥料颗粒的大小和形状密切相关。
(a) 颗粒大小
颗粒增大，比表面积减小，邻近颗粒间的吸引力和接触点减小，因而结块趋势降低。
(b) 颗粒形状
如果颗粒表面光滑、成型好，则颗粒间的接触点减少，从而延缓结块。
3、湿度
(a) 初含水量
含水量的微小变化对肥料的结块有明显影响。初含水量高，则有利于吸收大气中水分而形成液态过渡态。当初含水量低于0.5%时，在储存压力下，产品不会有结块之趋势。因此，在肥料工业中特别建议要严格控制湿度。
(b) 空气相对湿度
肥料的结块与空气相对湿度密切相关。每种盐或盐的混合物都有一定的临界相对湿度值，高于此值,则吸收湿气，而低于此值时，则湿气蒸发。相对湿度的变化通常比持续的高湿度更有害。
4、温度
温度的影响也是一个重要因素。当产品经过高温或突然的热量变化时，则会严重结块，因为：
--水分的重新蒸发(重结晶及稳定的晶态固体过渡态)。
--促进内部反应(加倍分解反应/后反应)。
--晶态变化(如硝铵在36.5℃时会发生结构变化)
5、压力 加压使颗粒接触面增加，导致储存物质结块。
6、储存时间 储存时间对结块影响很大，前15天结块很快，6-8周内变慢，最后趋于稳定。

引起结块的其他因素中，以相对湿度及比表面积最为重要。 因此,各肥料生多厂家通过改进设备来控制以上因素：
--良好的干燥过程(降低含水量)
--使颗粒大小、形状趋于一致(减少接触面)
--改善仓库及包装条件
--使用优良抗结剂
花王研究中心对如何添加少量“抗结剂”进行了多年研究。这项技术由于效果好，使用方法简单而迅速发展。SK FERT及URESOFT为花王公司开发的抗结剂的总称。

抗结剂
抗结剂通过减少粒子间结合力和降低吸湿-干燥循环来防止肥料结块。
1. 惰性物质(Inert Charges)
这是一类在肥料工业中熟知的无机物，这些物质只是将肥料简单地、机械性分隔,在表面形成薄层，并吸收相当湿气。
这些物质颗粒很细，密度很低，覆盖性好，附着力强。虽然应用简单，价格低廉,但存在以下缺点:
--对具有严重结块倾向的物质，其抗结效果差。
--为了得到良好抗结效果，使用浓度必须超过肥料所能吸收的浓度。
--过量的惰性物质在储存和装卸过程中会产生粉尘。
(a) 、种类
主要物质有： --硅藻土(硅化石)
--滑石(硅酸镁)
--高岭土(硅酸铝)
--Attapukgite(硅酸镁铝)
--高岭土(碳酸钙和碳酸镁)
--白垩(硫酸钙)
--白云石(碳酸钙和碳酸镁)
其它惰性物质： -很细的天然磷酸盐
-碱性矿渣
-硅酸钙
(b)、用量
通常用量约为肥料重量的2%，有时增加至4-5%，吨肥为20公斤以上。
2、表面活性剂
表面活性剂是一种即使在极稀溶液中，通过降低溶剂的表面张力来改变或降低表面力的现象的化学物质，通过降低液相和固相的表面张力，使液湘附着或渗透到混合物的固相颗粒上。
表面活性剂分子实际上由以下部份组成：
--含有烷基或芳基碳氢链的非极性疏水部分。
--一个或几个亲水基因。亲水基因具有多种结构，如:磺酸基、胺、羧基、醚等。
阳离子表面活性剂:：
(a)、种类 脂肪胺、二胺及其衍生物
胺盐
--醋酸盐
--盐酸盐
(b)、外观 大多数为糊状物质。
(c)、物理性质
--疏水能力
脂肪烃链使分子具有很强的疏水能力，并随链长增加而增大。一般烷烃链含8-18个碳原子。

--极性
极性基因-NH2使分子具有很强的表面亲合力。
--溶解性
脂肪胺不溶于水，溶于多种有机溶剂，如:苯、燃料油、异丙醇等。
--毒性
脂肪胺以有机物质为基础，其浓缩液对皮肤有一定的刺激性，一旦接触,应用醋或稀醋酸洗涤。
(d)、活性
阳离子表面活性剂通过在表面形成一层疏水层,减少接触面，避免进一步水分交换，从而防止结块。
(e)、其它
最新的防结剂多采用硫酸脂和脂肪酸酯的混合物。

试验

以下为建议工厂试验摘要:
鉴于各肥料生产厂家的差导性，本公司主要进行抗结性能测定试验及喷雾设备的选定试验。公司一贯重视进行测试。而我们会提供专家测试。试验时，本公司携带一台手提式喷雾设备，而工厂提供所需抗结剂。
选择好最便利的喷雾地点，此地点附近必须有电源，一般来说，必须有以下电源：
--3相，50/60赫，380伏电源，用于手提式电加料泵
--2相，220伏，用于2000瓦热电阻
试验抗结时间取决于研究袋装或大量处理之肥料的抗结效果试验。
试验时间确定后，则可对加入不同抗结剂肥料进行现场检测和比较。

一般地，每次试验后，我们会取2kgs不含抗结剂及含有抗结剂的肥料样品，以便在实验室进行试验，根据实验结果来确定肥料的特性，选择最合适的抗结剂。
实验室试验包括：--加速结块实验
--颗粒测定
--颗粒硬度
--粉尘形成
--湿度
这些实验结果，将会详细列明给所需客户。

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