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行業資訊

防止磷銨著色后泛白的防結塊劑的研究

彭玖玲,馬繼偉,劉建平,潘志國,林祥斌

(武漢海力特科技有限公司,湖北武漢430074)

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

實驗,篩選出既能防止泛白又能防止結塊的防結塊劑。[關鍵詞] 磷銨;防泛白;防結塊劑[中圖分類號] TQ444 [文獻標志碼]A [文章編號] 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

在磷銨生產中料漿著色及二次包裹著色后產品在儲存過程中泛白、粉化的現象時有發生,給生產企業帶來較大的經濟損失[1]。另外,有的磷礦石生產的磷銨結塊較為嚴重,極不方便施用[2]。因此,如何解決磷銨產品著色后泛白和結塊成為一些磷銨生產企業的難題。

1 磷銨肥料泛白及結塊原因

磷銨由于其化學組成、雜質含量、水分含量、顆粒強度等因素,在外界溫度、濕度、壓力、時間(如儲存過程) 發生變化時,水分由內向外擴散,同時溶解在水中的鹽類也隨著水分擴散至粒子表面,即所謂的鹽類滲出,鹽類之間又發生緩慢的反應,在顆粒表面析出新鹽結晶,造成產品粒子褪色、變花,架橋嚴重還會造成結塊。肥料顆粒強度越低,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-結晶更容易發生[3]。

在磷酸生產中,磷礦中的雜質有20%~30% 會溶解在磷酸中。在磷酸與氨中和反應的過程中,其中的Fe3+、A13+、Mg2+、Ca2+、SiO2 等雜質會形成一系列復雜化合物,這些化合物呈膠狀,對磷銨料漿的物性和顏色影響很大[4],對后期產品顏色的變化也會產生一定的影響。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,所以Si(OH)4 易與Mg2+離子生成穩定的縮合硅酸膠體團(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,縮合硅酸膠體團將會嚴重破壞磷酸二銨分子間的結合力(即范德華力),不僅使磷酸二銨顆粒強度下降,更會導致磷酸二銨產品在儲存中泛白。另外研究表明,磷酸一銨和氫氧化鎂在不同反應溫度下發生3 種反應: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,還會生成NH4MgHFPO4。這些磷酸鎂銨鹽中的結晶水很容易游離出來,造成肥料泛白、結塊[5]。

2 防結塊劑的配制與應用實驗

用于肥料的防結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,從而防止肥料結塊。但是添加表面活性劑會改變晶體的生長習性,有時會促進肥料表面的泛白。

市場調查發現,防結塊劑產品種類較多,但能防結塊同時也能防止肥料泛白的防結塊劑較少。為此,公司提出自主研發能防止化肥泛白的防結塊劑。

2.1防結塊劑的配制

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油在80~90 ℃下乳化,冷卻后形成膏狀防結塊劑,其配方及各組分作用見表1。凝點、黏度對包裹均勻度影響很大,凝點高、黏度高、環境溫度太低,不利于均勻成膜,所以在環境溫度變化的條件下,適當調整防結塊劑的凝點及黏度至關重要。將防結塊劑在50 ℃左右加熱熔融后噴涂在肥料表面,再將肥料放入圓筒內劇烈搖動,使防結塊劑均勻包裹在肥料表面。

2.2實驗室防結塊實驗

1)防結塊率實驗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 防結塊劑) 的公司A、B、C、D配方防結塊劑產品和其他公司防結塊劑產品Ⅰ、Ⅱ,在3個圓筒中各裝入70 g 樣品,控制最大壓力120 N/150 N ,進行平行壓塊,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,測定結塊后肥料的剪切力,剪切力越小,防結塊性能越好。

2)防止泛白實驗方法在做防結塊率實驗的同時,取一部分包裹好的磷酸二銨肥料單獨儲存在40 ℃的恒溫箱中,保存5d ,取出觀察泛白現象。

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

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

2.3現場應用試驗

1)試驗設計與方法將防結劑包裹均勻的肥料在40~45 ℃包裝成50 kg/ 袋。每種防結塊劑試用5t 肥料,在倉庫堆放20層,每層5包,15 d 后檢查第16層至第20層的結塊情況和泛白現象。

2)防結塊評價方法將各堆的第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 的篩網篩分(強度和頻率基本保持一致), 篩上物即為結塊產品;稱量結塊肥料,計算防結塊率。

現場試驗結果與實驗室結果基本吻合。隨著層數的增加,壓力增加,結塊傾向嚴重,最下面一層由于與地面接觸,受潮最多,結塊明顯增加。總的來看,配方C的防結、防泛白效果最好。

3結束語

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境因素來改善外,還可通過使用防結塊劑來改善。從實驗室實驗結果和現場試驗結果來看,配方C防結塊劑具有較好的效果,既抑制了泛白、粉化問題,也具有較好的防結塊效果。根據防結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,隨著脂肪酸含量的增加,泛白、粉化趨向嚴重,有的甚至出現長毛現象;防結塊率和脂肪醇磷酸脂有較大關系,隨著脂肪醇磷酸酯的增加,防結塊率也有一定的改善。

[參考文獻]

[1]王維平,羅洪波,許文科.磷銨成品粒子褪色原因分析[J].磷肥與復肥,2011,26(1)23-25.

[2]張曉遷.磷酸銨產結塊的新措施[J].硫磷設計與粉體工程,2012(2):28-29.品防:

[3]王仁宗,阮自斌,劉裕.復合肥泛白、粉化、長毛現象的分析[J]. 磷肥與復肥,2013,28(1)51-53.

[4]何世杰.影響磷酸二銨顏色的因素分析[J].磷肥與復肥,2004,19(2):39-43.產品:

[5]盧漢朝,徐風媛.高濃度復肥“長毛”的原因及其預防措施[J]. 磷肥與復肥,2001,16(3):56-57.

 

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