化肥、复合肥等肥料结块的机理及防结块的方法

（来源：山东农益丰防结块材料厂      ）

随着国产化肥的不断的进入国际市场，以及农民朋友对肥料的要求也越来越高，对化肥企业也是一种挑战，所以肥料企业需要不断的改进和改善工艺，提高产品质量，为市场提供更具有竞争力的产品！但是，复合肥结块，影响着产品质量，以及消费者对公司、对产品的印象，解决复合肥结块问题是各个肥料厂家面临的共同挑战。但是由于复合肥结块的原因多样化，生产工艺差异化，技术水平各有不同，生产条件及天气等原因的差别化，为此解决复合肥结块问题没有统一的定论，只有科研人员和厂家结合，根据具体的情况来解决问题。

一、肥料结块的机理

只有掌握复合肥结块的原因才能采取合适的方法解决肥料的结块问题。经过对物质颗粒表面使用电镜和x光衍射技术进行观察和研究，目前公认的是晶体桥连理论和毛细吸附理论，由gamondes于1977年提出。

1）  晶体桥连理论

晶体桥连理论认为由于肥料自身（晶体性质、化学组成、粒度、粒度分布、晶体的几何尺寸）和外界条件（湿度、温度和压力）的变化，水分不断从内部想颗粒表面扩散（或因表面吸湿），促使颗粒表面溶解、重结晶，从而在颗粒间隙处形成晶体桥接，随着时间的推移，这些晶桥彼此间相互结合，逐渐形成大的团体。棉花糖理论

2）  毛细吸附理论

该理论认为：具有吸湿性的肥料在其临界相对湿度（或叫吸湿点，简写为crh，用他来表示肥料的吸湿性，即在一定的温度下，肥料开始吸收空气中的水分或者肥料失水时 空气相对湿度）以上吸收水分，在晶体表面形成肥料的饱和溶液膜。这种溶液膜加速了毛细吸附，毛细管弯月面上的水的饱和蒸汽压低于外部的饱和蒸汽压，外部水蒸气扩散至颗粒间，从而吸湿潮解，由表面张力形成的凹面使离子向颗粒接触处移动，导致相邻颗粒间形成交联和粘结成团。

晶体桥连理论和毛细管吸附理论可以解析许多无机化合物的结块现象，二者都认为肥料结块的原因是表面先被溶解之后继发重结晶，从而使小晶粒结合成团。

3）  化学反应理论

该理论认为：化肥在造粒过程中不可能完全反应，但在贮存过程中会继续反应生成复盐，从而引起重结晶和结块。这些反应伴随着放热和释放水分，使复盐成分发生变化，导致颗粒体积的改变，造成产品出现崩裂分化和结块现象。

4)塑性变形理论

该理论认为，结块伴随着形变，形变又会因受压而加剧;未经彻底冷却的化肥的残余热量会从颗粒中心向外转移，如果这时化肥颗粒受到挤压就可导致形变，进而结块。

二、肥料结块的因素

肥料结块的原因多样化，有内部因素，有外部因素。有生产工艺因素，也有客观环境因素。同一条线一样的原料，天气不同结块的情况就不同；同一条线一样的天气一样的原料，结块的情况有时候也是不容的。另外生产工艺，设备老化等问题也能引起肥料的结块。

内因

1.化学组成：肥料的原料不同，其结块的快慢也不同。

a肥料的吸湿性来讲：

①              npk（尿基）＞npk（硝基）＞npk（硫基），npk（氯基）

②              npk（高含氮）＞npk（低含氮）

b高温情况下肥料内部可能发生的反应

k2so4+nh4no3——（nh4）2 so4+k no3

 nh4cl==△==nh3↑+hcl↑

（nh4）2 so4+ kcl——k2so4+ nh4cl

c肥料自身晶态变化

如硝铵在32.3℃时会发生晶态变化，硝铵晶体出现膨胀和收缩，导致产品粉化、结块。

    2. 颗粒状况：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。

(c)颗粒强度：如果颗粒强度低，很容易受挤压变形、粉化而结块。

3.肥料含水量

 肥料结块Zui重要的因素就是跟水分有关系，若生产工艺中水分控制不好，水分含量过高，加速颗粒表面溶解、重结晶，从而在颗粒表面间隙成形成晶体桥接，逐渐形成团块。

复肥国家标准(gb15063-2001)要求高浓度复肥产品的水分≤2%，对于含氮量在25%～28%的复肥，文献提出，应该＜1.2%。但由于设备、技术等问题，致使复肥企业产品含水量大多在2%～3%，成品包装后随着温度的变化引起结块。

外因：

1.     包装温度：温度是影响肥料结块的重要因素，温度过高，空气中水分冷凝后，很容易使肥料发生重结晶。复合肥许可证考核时要求包装前物料温度≤50℃，有时在此温度下仍结块。有资料提出：高浓度复肥产品包装温度应控制和室温差距＜10℃。一厂家在夏季使 包装物料由原来的58℃冷却到35℃后，复合肥结块时间由原来的4～5天，延长到30多天。一些企业对产品充分冷却认识不足，肥料包装温度超过45℃，有的高达70℃，引起结块。

2.     空气湿度：每种原料或者原料混合后都有一定的临界相对湿度，空气湿度大，结块、粉化现象就容易发生。

3.     贮存时间：储存时间对结块影响很大，前15天结块很快，6-8周内变慢，Zui后趋于稳定。

4.     堆码高度：压力使得颗粒间接触面积增大，导致肥料存储结块。

5.     生产工艺：生产工艺不同，产品结块趋势也不同。同样的工艺，如挤压造粒，单独挤压氯化铵不结块，但是加入尿素之后，结块就比较厉害等。

6.     贮存环境：通风干燥的环境，更有利于存放。

三、如果应对肥料结块问题

首先，我们要正确的去对待肥料结块，查找根源，依据情况来解决问题。但是总体来讲，引起肥料结块的各种因素中，以产品浓度、水分及包装温度Zui为重要。因此，肥料生产厂家应该从以下几个方面着手改善肥料的松散性能：

1.降低产品水分含量。尿基npk对水分的敏感程度甚至超过硝基npk，更应引起厂家的重视。高含氮量的尿基npk，其产品水分应尽量控制在1%以下，否则产品结块问题很难解决。

2.降低包装温度。根据我们所了解的情况，目前大都生产厂家没有考虑降温装置，正常生产时成品包装温度为45-55℃，夏天包装温度更高。这也是目前肥料结块严重的主要原因。采取降温措施后肥料的结块趋势会大幅度减缓，防结剂的使用成本也可以降低。高塔造粒生产的硝基npk，其硝态氮含量一般较高，对水分和包装温度也就严格，包装温度低于40℃。

3、正确使用防结块剂

从目前的防结块剂技术的研究来看，由于肥料结块的机理还不成熟，还不能直接确定肥料的结块的Zui为直接的原因；另外由于各个生产厂家生产工艺不同，防结块技术差别很大，同样的产品用于不同厂家防结块的效果大相径庭。所以需要根据生产工艺，水分，包装温度等因素来选择防结块产品。

四、复合肥防结块剂

根据添加的方法，防结块剂可以分为两类：内部防结块剂和外部防结块剂。

1，内部防结块
　　内部防结块剂主要是应用在肥料的生产过程中，可改善吸湿性（提高临界相对湿度，或减缓吸湿速率）；增加肥料颗粒的强度、圆度或改变晶体形态。研究表明，某些无机物如硫酸铝（镁）、硝酸钾(镁、铝)、多磷酸铵（钾）、硼酸、氧化铜（铁、铝、镁）等，以及某些有机物如甲苯胺、偶氮苯等，对于防止化肥结块都有一定的作用,但效果远远不是很理想。

2，外部防结块剂

外部防结块剂主要是包裹在肥料颗粒的表面，形成一层保护膜，阻止肥料颗粒的吸湿。主要包括如下几种：

1）利用疏水材料：
　 　a.惰性粉末　　b.非表面活性剂(又称防水剂)

2）表面活性剂
　　3）高分子-表面活性剂复合型
　　4）综合型防结剂
   国产防结剂基本上由脂肪胺和矿物油等组成，但受利益驱动主要成分波动较大，实际效果也难保证，在潮湿高温季节结块问题更大，这也是复合肥企业不断更换供应商的原因。

公司客户案例：

如德州某厂，用便宜的膏剂（原料地沟油），短期内没有发现问题，长时间存放以后，肥料发臭，长毛，严总影响产品质量和损坏企业形象。

临沭某厂，使用膏粉结合，产品质量好，产品严重结块，对企业形成不好的影响。

开封某厂，设备工艺老化，包装温度过高，用多个厂家问题都解决不了结块问题。

南宁某厂，生产桉树肥等十几个品种，由于外界环境高温、高湿度、产品本身水分又高，用11个厂家的拮抗剂都没有解决问题。

所以肥料企业在选择防结块产品，要根据自身工艺，产品，等各个因素结合而定。

山东农益丰放结块材料厂 

主营：复合肥膏状防结块剂、粉状防结块剂、有机肥增亮剂、颗粒强固剂、无土造粒剂   联系人：巩经理