高塔尿基复合肥防结块剂的制备

 高塔尿基复合肥防结块剂的制备

刘建国

金正大生态工程集团股份有限公司    276700     

【文章摘要】：以矿物油和石蜡为基础原料，添加硬脂酸和十八胺两种表面活性剂开发一种新型防结油，同时通过添加改性剂对滑石粉进行表面改性得到一种新型防结粉。通过单因素实验优化了石蜡和矿物油配比、表面活性剂、改性剂添加量及防结粉和防结油的添加比。复合肥防结块实验结果表明：针对常见的不同配方高塔尿基复合肥，吨肥防结块剂用量为2.0kg防结油和6.0kg防结粉，复合肥防结块率均在82%以上，且生产成本相对较低。

【关键词】：高塔尿基复合肥；防结块剂；防结块率

英文摘要：A new type of oily anti-caking agent is developed, with mineral oil and paraffin wax as basic materials, adding two kinds of surfactants such as stearic acid and octadecylamine. At the same time, a new type of anti-caking powder was obtained by adding a modifier to the surface of talc powder. The ratio of paraffin and mineral oil, the amount of surfactants and modifier and the addition ratio of anti-caking powder and oily anti-caking agent were optimized by single factor experiments. The results of anti-caking test of compound fertilizer showed that: for common high tower urea-based compound fertilizers with different formulations, the amount of anti-caking agent per ton fertilizer was 2.0 kg oily anti-caking agent and 6.0 kg anti-caking powder. The anti-caking rates of compound fertilizers were all above 82%, and the production cost was relatively low.

英文关键词：high tower urea-based compound fertilizer; anti-caking agent; anti-caking rate

复合肥结块一直是化肥工业的一个问题，结块使肥料流动性大大降低，严重影响其品质和施用。影响肥料结块的因素有很多，内部因素是因为肥料颗粒之间由于水分的存在形成晶桥、肥料发生溶解和重结晶导致。外部因素比如储存压力、环境温度和大气湿度同样会影响肥料结块，主要表现在环境温度影响肥料的吸湿性[1-3]。然而高塔尿基复合肥是以尿素为氮源和其他基础肥料作为原料进行二次加工制取的，具有较强的吸湿性并且易形成晶格化合物，因此在堆放中很容易吸潮而发生结块粉化现象[4-5]。同时高塔造粒肥料的包装温度一般都较传统工艺生产的复合肥的包装温度高10-20°C，其受到温度变化而引起的结块较其他结块因素的影响更甚[6]。

针对高塔尿基复合肥的这些特点，单一的油状防结剂和扑粉不能满足防结块的要求，需要采用优良的油状防结剂和粉状防结剂联合使用。本文在防结油中添加复配表面活性剂，并使用改性剂对防结粉进行表面处理，提高防结块剂的疏水性能和分散性能，两种防结块剂均匀的附着在肥料的表面使肥料颗粒之间隔绝，不能形成晶桥现象，从而解决了结块问题[7]。

1实验部分

1.1原料及试剂

实验用高塔尿基复合肥均为金正大生态工程集团股份有限公司生产；实验用试剂及药品均为天津市恒兴化学试剂公司生产。

1.2实验仪器及设备

BSA2202S电子天平，赛多利斯科学仪器（北京）有限公司；DF-101S集热式恒温加热磁力搅拌器，巩义市予华仪器有限责任公司；GX-10A高速粉体改性机，张家港市通沙机械有限公司；BYC800包衣机，广州雷迈机械设备有限公司；多种规格标准检验筛，浙江省上虞市学勤纱筛厂；剪切力测定仪，金正大生态工程集团股份有限公司自行加工。

1.3实验方法

防结油的制备：将硬脂酸和十八胺两种表面活性剂添加到一定质量比的油性基础原料矿物油和石蜡中，加热到80°C，不断搅拌下反应30min，得到黑褐色液体，冷却后得到黑色膏状防结油。

防结粉的制备：将不同用量的改性剂硬脂酸添加至400目滑石粉中，使用粉体改性机对其表面改性处理20-30min，并用相应规格的标准检验筛对改性好的粉体进行筛选处理。

实验过程：用标准检验筛筛选颗粒直径为2.00-4.70mm的复合肥，称取500g置于包衣机中，待肥料表面加热至50°C时，将提前熔好的防结油缓慢滴加至肥料颗粒上，均匀混合20s后再将防结粉均匀涂撒到肥料颗粒表面，均匀混合1min，完成肥料颗粒的防结块剂添加。将制备的复合肥装至密封袋中，排空空气置于实验室中进行堆高压块实验，温度30°C左右。一周后用剪切力测定仪测定其结块强度，计算防结块率[8]。

防结块率计算方法：防结块率=100%－(样品剪切力/空白剪切力) ×100%。

2 结果与分析

2.1 石蜡与矿物油质量比对防结块效果的影响

    合适的石蜡和矿物油质量比例对肥料的防结块性能起到决定影响。石蜡具有优异的疏水性能，矿物油作为基础用油，产量丰富，价格低廉。石蜡与矿物油添加比例对防结块效果的影响见图1。

图1 石蜡与矿物油添加比对防结块效果的影响

由图1可以看出，随着石蜡添加量的增加，复合肥防结块率先增大后减小，当石蜡：矿物油达到30%时，防结块率最高，防结块效果最好。

2.2 硬脂酸添加量对防结块效果的影响

硬脂酸常被用作复合肥防结块剂使用主要有两个原因，一是作为常用的表面活性剂，硬脂酸起到形成憎水性保护膜的作用；二是硬脂酸的低熔点使其起到调凝的作用，提高防结油的流动性。固定石蜡的添加量为18g，矿物油的添加量为60g，添加不同量的硬脂酸，制备防结油。硬脂酸添加量对防结块效果的影响见图2。

图2 硬脂酸添加量对防结块效果的影响

由图2可以看出，随着硬脂酸添加量的增加，复合肥防结块率先增大后减小，当硬脂酸添加量为18g时，肥料防结块率超过70%，防结效果最好。

2.3 十八胺添加量对防结块效果的影响

十八胺加入油性基础材料中，胺基（亲水基）和硝基肥颗粒表面结合，烷烃基（憎水基）向外伸展，使表面形成一层憎水膜，从而防止颗粒表面吸湿受潮和结块硬化[8]。固定石蜡的添加量为18g，矿物油的添加量为60g，硬脂酸的添加量为18g，添加不同量的十八胺，制备防结油。十八胺添加量对防结块效果的影响见图3。

图3 十八胺添加量对防结块效果的影响

由图3可以看出，随着十八胺添加量的增加，复合肥防结块率先增大后趋于稳定，当十八胺添加量为4g，即添加量为4%时，复合肥防结块率最高。

2.4 防结粉中改性剂添加量对防结块效果的影响

    滑石粉的外表有亲水基团，呈极性，使用硬脂酸等改性剂对其表面进行改性可以提高其疏水性能，同时改性后的滑石粉在肥料表面分散更均匀，肥料与滑石粉之间的界面结合力更强，起到更好的隔离效果。采用400目滑石粉，添加不同用量改性剂对其进行改性，制备粉状防结块剂。改性剂添加量对防结块效果的影响见图4。

图4 改性剂添加量对防结块效果的影响

由图4可以看出，随着改性剂添加量的增加，复合肥防结块率增大，但增幅越来越小。考虑到成本问题，改性剂的添加量定为2%时，此时复合肥防结块率高且改性成本较低。

2.5 防结粉和防结油添加比例对防结块效果的影响

防结粉的添加能有效避免因防结油在肥料表面涂抹不均匀造成的肥料结块现象，是对复合肥防结块性能的有效补充和强力保障。防结粉和防结油添加比例对复合肥的防结块效果有显著影响，添加比例过低，防结粉填充不均匀，无法使肥料之间形成有效的隔离；添加比例过高，容易造成防结粉脱落，肥料出现花粒和泛白现象。防结粉和防结油的添加比例对防结块效果的影响见表1。

表1 防结粉和防结油的添加比例对防结块效果的影响

由表1可以看出，随着粉油比的增加，复合肥防结块率先增大后趋于稳定，当粉油比超过3:1后，防结粉出现脱落现象，对提高肥料防结块率没有明显促进作用。

2.6 高塔尿基复合肥防结剂的应用

此款防结块剂体系是以高塔尿基复合肥28-0-5为样品开发出来的，以相同方法对其他几种常见的高塔配方复合肥进行防结块试验，吨肥防结块剂用量为2.0kg防结油和6.0kg防结粉，复合肥防结块率高，且生产成本均相对较低。试验结果如表2所示。

表2 防结块剂对不同配方高塔尿基复合肥的防结块效果

由表2可以看出，高塔尿基复合肥防结块剂应用于28-0-5、26-6-8以及16-9-16高塔尿基复合肥时，结块现象均有明显改善，防结块率高达82%以上。

3结论

以矿物油和石蜡为基础原料，添加硬脂酸和十八胺两种表面活性剂开发一种新型防结油，同时通过添加改性剂对滑石粉进行表面改性得到一种新型防结粉。采用快速结块的方法对高塔尿基复合肥进行防结块实验，确定了石蜡与矿物油质量比为30%，硬脂酸添加量为18%，十八胺添加量为4%，防结粉改性剂添加量为2%以及防结粉油添加比为3:1。针对常见的不同配方高塔尿基复合肥，吨肥防结块剂用量为2.0kg防结油和6.0kg防结粉，复合肥防结块率均在82%以上，可有效改善常见高塔尿基复合肥结块问题，且生产成本均相对较低。

参考文献

[1] 张宝林,侯翠红,王世龙.化学肥料的结块及其防止[J].化工矿与加工,2006,35(12):34-36.

[2] 张翼,付书培.一种复合肥防结块剂及其制备和使用方法:中国, CN202011119020.2[P].2020-12-15.

[3]陈百胜,刘翠玲,吕京刚.高氮复合肥结块的原因及对策[J].磷肥与复肥,2005,20(1):51-52.

[4] 郑世华,唐云,李平,杜廷军.针对尿基高氮肥料的液体防结块剂[J].磷肥与复肥,2006,21(4):62-63.

[5] 王仁宗,阮自斌,沙滩丽.高塔尿基复合肥防结块剂[C].2011.

[6] 郑世华,唐云,豆永强,杜廷军,姜开源.高塔造粒复合肥的防结块措施[J].磷肥与复肥,2008,23(2):51-52.

[7] 张春霞,张应军,徐扬,徐德林. 表面活性剂在化肥防结块剂中的应用[J].日用化学工业,2002,32(6):44-48.

[8] 宋安新,高雪,李凯旺,张玮.硝基复合肥油性防结块剂的制备[J].磷肥与复肥,2017,32(1):5-7.

作者简介：刘建国，1992.1.17，男，山东省临沂市人，汉，硕士研究生，工程师，主要研究方向为控释肥新型膜材料与复合肥助剂的研究。