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1、硝基复合肥结块原因分析及应对措施摘要硝基复合肥具有养分含量高、作物易吸收、施用安全等特点，但在生产和使用过程中存在易结块的问题。介绍了硝酸镂熔体造粒法生产硝基复合肥的工艺流程，分析了影响硝基复合肥结块的主要因素，提出了严格执行工艺指标、把控原料品质、添加防结块剂、合理调整生产周期和科学储存等防结块措施。硝基复合肥因具有营养结构均衡、养分含量高、作物易吸收等特点，深受消费者的欢迎。然而硝基复合肥在生产过程中易出现结块现象，不仅影响了产品的外在质量，而且影响其运输、计量和使用，尤其是在机械化施肥过程中出现诸多不便。1、硝基复合肥的生产工艺流程常见的硝基复合肥生产工艺有硝酸磷酸法、硝酸分解磷矿冷冻法
2、、硝酸铉熔体造粒法等3种，其中硝酸镂熔体造粒法应用最为广泛，主要包括斗提机、计量皮带、输送皮带、一混槽、二混槽、均混器、造粒塔、成品筛、粉体流冷却器、包裹滚筒等设备，生产工艺流程见图Io图1硝酸铉熔体造粒法生产硝基复合肥工艺流程质fit分数92% 硝酸能溶液 来自中和岗位2、硝基复合肥结块的原因分析2.1水导致硝基复合肥结块的水来源于肥料自身和环境两个方面，硝基复合肥自身携带的水又可分为游离水和结晶水。高塔造粒生产硝基复合肥工艺中使用的硝酸镂溶液含水质量分数约为2%,其余原料如磷酸一镂、硫酸钾等也含有水，所以原料本身含水。造粒后颗粒与冷空气逆流接触降温的过程中，虽然通过空气带走大部分的水，但最
3、终产品中还含有部分残留的游离水。结晶水是硝基复合肥各组分间发生化学反应时形成的结构水，在硝基复合肥颗粒中不是十分稳定，特别是在硝基复合肥颗粒温度变化和晶型转化等过程中，会伴随着结晶水和游离水的相互转化，这些转化也会导致产品中水含量的增加。由于硝基复合肥内部尤其是靠近颗粒中心部位滞留的水相对于表面较多，形成水含量梯度，残留在颗粒内部的水会逐渐向表面迁移，并将部分易溶解的物质带向颗粒表面，在硝基复合肥颗粒表面形成饱和溶液。环境中的水主要是指大气中的水。首先，由于硝基复合肥颗粒表面存在毛细孔状结构，而且其孔径大于水分子的直径，对大气中的水分子形成了毛细吸附效应。其次，由于硝基复合肥颗粒相互接触，在接
4、触位置形成狭小的缝隙，也能产生毛细吸附效应。这就导致颗粒接触面处的饱和蒸汽压比大气中的饱和蒸汽压低，大气中的水在压差的作用下向颗粒接触面处富集。当大气湿度大于硝基复合肥的临界湿度时，颗粒表面发生溶解，也会形成饱和溶液。实际上，水并不能直接引起硝基复合肥结块，但是水使硝基复合肥表面形成饱和溶液，而且会随着温度的降低重新结晶，导致颗粒之间形成晶桥，相互黏合在一起发生结块现象。2.2 温度降低硝基复合肥颗粒温度是成品处理岗位的重要任务之一。常见的硝基复合肥降温设施有冷却滚筒、粉体流冷却器、流化床冷却器,生产实践中常采用2种或2种以上的冷却设施配合使用另外，产品在皮带上输送的过程中也会散失一部分的热量
5、。硝基复合肥颗粒掉落至高塔底部时，产品温度高达70。C以上，经逐级降温处理后，包装时的温度仍达40。C左右。温度对硝基复合肥结块的影响，首先是作为重要组分的硝酸铉受温度变化的影响存在多样化的晶型变化。硝酸锈在常压下存在5种晶型，125.2169.60寸呈I立方晶系，84.2125.2时呈11-三方晶系，32.384.2时呈111-单斜晶系，-16.932.3时呈1/斜方晶系，-16.9以下呈V-正方晶系。在大气温度条件下，发生11I-单斜晶系和IV-斜方晶系间的转化时，体积变化率高达3.79%。在码垛储存条件下，体积的膨大导致硝基复合肥颗粒间的接触更为紧密，为颗粒黏连结块的发生提供了条件。其次
6、，在晶型转化过程中，常伴随着晶型转变热、游离水的产生和化学键的变化，在颗粒接触面产生新的晶桥，促进了结块的发生。在缓慢降温过程中，硝酸镂的5种晶型随着温度的变化依次变化；若温度快速降低，则晶型结构可以由高温时所呈现的晶型直接跳跃转化至低温时的晶型，而晶型变化的次数越多，体积、能量、结构、密度等性质的变化就越频繁，结块越严重。所以产品的降温速率应尽可能迅速，使晶型转化的次数尽可能少。在生产实践中也发现，产品包装温度越高、产品散热情况越差，结块现象越明显。另外，硝酸钱的晶型转化过程必须有水分子的参与才能顺利完成，所以降低水含量不仅能从晶桥理论的角度减轻硝基复合肥的结块，还能够通过抑制硝酸核晶型转化
7、来避免硝基复合肥的结块。在硝基复合肥储存过程中，由于颗粒内部热量未完全散出，颗粒内的晶型转化和离子间的反应会伴随有反应热，常导致硝基复合肥产品出现回温的现象。颗粒表面温度的升高导致硝酸镂的吸湿点降低，再次从空气中吸收水；温度的保持使晶型转化过程变得缓慢，结块现象会进一步加重。较高的温度还会导致颗粒变软，易受压变形，增大颗粒之间的紧密度，也是导致结块加重的原因之一。2.3 原料的溶解度和金属离子通过分析水对硝基复合肥结块的影响后可发现，若硝基复合肥中含有的高溶解度物质越多，水分向表面转移时带出的溶解性物质就越多，饱和溶解度越大，将加剧晶桥效应，使颗粒更加容易产生黏连结块现象。生产全水溶硝基复合肥
8、时，钾肥、磷肥等原料的溶解性比普通硝基复合肥的更好，因此全水溶硝基复合肥的结块现象往往比普通硝基复合肥的更加严重。由于磷酸一镂、硫酸钾等原料中不可避免地存在K+、Mg2+,Fe2+等金属离子,也会对硝基复合肥的结块产生较大的影响。磷酸根(POA)能与金属离子反应生成多种复合盐并且在后续的降温、干燥过程中不断发生变化，同时产生反应热和游离水，导致硝基复合肥的结块。另外，由于复合盐的吸湿点较低，导致硝基复合肥的整体吸湿点进一步降低，增强了从大气中吸收水的能力。2.4 原料的酸碱度在硝基复合肥生产过程中，原料酸碱度的控制不仅关系到生产的安全，也关系到硝基复合肥产品的品质。生产硝基复合肥使用的磷酸一筱
9、、硫酸钾中均含有部分游离酸，特别是曼海姆法生产的硫酸钾,其PH往往低至3以下。尹涛等分析了PH不同的原材料对硝基复合肥结块的影响，发现随着原料PH的增大，产品的结块速率和结块率均显著降低；当原料PH升高至一定值时，结块速率和结块率不降反升。这说明原料PH对产品结块的优化作用存在一个最佳值，不是越高越好。分析其机理，在原料PH较高的环境中，NH4H+的活性被抑制，更容易与碱性基团形成稳定的氢键；而在原料PH较低的环境中，NH4+、H+的活性显著增强，氢键被打破，体系变得不稳定，产生反应热、游离水等不利因素，引起结块。2.5 颗粒粒度和强度颗粒粒度均匀、规则的硝基复合肥有利于减小颗粒间的接触面积。
10、同样，强度高的颗粒不容易破碎、粉化，也有利于减小颗粒间的接触面积，进而抑制结块的发生。另外，在生产中发现，硝基复合肥产品的水含量与颗粒强度有密切的关系，当水含量较高时，颗粒更容易粉化和破碎。3、缓解硝基复合肥结块的措施3.1 严格执行工艺指标严格执行工艺指标是保证安全生产和产品质量的前提。在硝酸镂溶液提浓阶段，要保证温度和真空度符合工艺指标，确保硝酸镂质量分数达到98%以上。通过添加磷酸氢二钾、碳酸氢锭等中和料浆中的游离酸，严格控制混合料浆的pH5o加强设备维护，确保筛分机运行正常，将粒度不合格的颗粒筛出至返料系统，提高产品粒度的均匀性。在成品冷却阶段，确保水温、风量等工艺指标符合要求，最大限
11、度地降低成品颗粒温度，当成品颗粒温度降至35。（:以下时，产品结块现象明显好转。通过调整工艺指标，严格控制产品水含量和颗粒强度，普通产品含水质量分数不宜超过1.0%,颗粒强度不宜低于50N/颗。3.2 严格把控原料品质对采购的磷酸一镂、硫酸钾等原料，严格把控水含量、pH、杂质含量等指标，杜绝不合格原料进入系统。根据生产实践经验，磷肥和钾肥含水质量分数不宜超过2%,PH不宜低于4。3.3 使用防结块剂在实际生产过程中，水、温度、PH等不利因素的影响是无法通过严控工艺指标和原料品质等措施完全杜绝的，使用防结块剂成为抑制硝基复合肥结块的最直接、最高效、最经济的措施。防结块剂分为内部防结块剂和外部防结
12、块剂。内部防结块通常采用加入少量硝酸镁等物质，提高硝基复合肥颗粒的强度和稳定性，实现抑制结块的目的。外部防结块是通过在硝基复合肥颗粒表面包裹一层油状或粉状的保护层，阻止颗粒间的相互接触，抑制水的吸收。目前市场上的防结块剂种类繁多，可适合不同的产品和工艺需求。3.4 合理调整生产周期并科学储存在高温、高湿的季节，尽量不安排生产难以降温的高钾类复合肥和全水溶肥料等易结块的产品。应尽量缩短硝基复合肥的储存时间，根据市场需求及时调整硝基复合肥的产品型号，避免因产品不符合农时需要出现积压。根据实践经验，产品的储存时间尽量不要超过3个月。产品码垛高度不宜过高，否则会造成下层产品压力过大，码垛层数一般不宜超过10层。储存场所应保持干燥、通风，垛间应留有足够的通道（通常Im）以便于产品及时散热，防止回温影响。必要时要组织人员及时实施翻包、压包等干预措施。4、结语硝基复合肥结块的最直接因素是颗粒接触面处形成了晶桥，水、温度、pH、金属离子、粒度等因素均是通过促成晶桥的形成来加剧硝基复合肥的结块。受硝基复合肥生产工艺条件的影响，彻底消除这些影响因素无法实现，只能尽量降低这些因素的影响，同时合理使用防结块剂，以取得较好的硝基复合肥防结块效果。
