夏 阳，曹 阳

(贵州大学 化学与化工学院，贵州 贵阳 550025)

磷酸二铵在储存、运输等过程中，由于外界条件的干扰，会逐渐失去流动性而相互粘连在一起，最终形成结块。给生产厂家、销售部门及使用者带来极大的不便，本文就粒状磷酸二铵产品的结块机理进行综述如下以期对防结块剂的研究和生产提供一定的借鉴和指导。

1 肥料结块理论分析

复合肥的结块是长期困扰生产企业的问题，Sliveberg 、D.C.Thompson与Gamondes[1]等学者对此进行研究,提出公认的毛细吸附理论及晶桥理论。肥料结块理论可以归纳为以下五种：

1.1 毛细吸附理论

肥料组分大多具有较强的吸湿性，当微小颗粒的临界相对湿度低于空气湿度时，就会从空气中吸收一定的水份，在肥料表面形成饱和的溶液膜。由于表面张力的作用，在固液相接触界面会形成凹液面，水蒸气在晶粒间极易扩散，促使饱和溶液中的离子朝着颗粒接触处移动，导致相邻颗粒间形成交联和黏结，最后形成结块。

1.2 晶桥理论

当复合肥颗粒吸收空气中的水分或颗粒内部的水分扩散到表面，就会在颗粒表面形成溶液膜，这种溶液的浓度取决于温度。温度的波动不仅会导致重结晶的现象产生，而且可使颗粒与颗粒之间的接触面积增大，黏结几率加大，最终产生较大的结块团块。另外，晶桥强度还受新生成的晶体厚度及形状的影响。

1.3 化学反应理论[2]

在复合肥造粒阶段各组分的化学反应未完全或空气湿度相对较大的条件下，肥料经储存阶段能生成复盐或进行复分解反应。该类型的反应可产生于同种颗粒组分的表面间及不同颗粒表面间，同时还进行放热与释放水分，可能引起肥料粒子表面间的重结晶、化学键的吸附等，最终因晶桥的形成而致使复合肥出现结块现象。除此之外，因为反应过程产生的热效应复盐组分可能会改变，致使颗粒出现收缩及膨胀,继而导致肥料产品产生结块以及崩裂粉化的现象。

1.4 塑性变形理论[3]

这一理论指出，结块的同时也会产生形变，形变又因受压情况而更严重；没有经过完全冷却的肥料，其余热能通过颗粒水分被蒸发而进行吸收，这种形成的溶液膜容易变成过饱和溶液而产生新的晶体。随着时间推移,这些晶体之间彼此结合形成晶桥，将肥料颗粒黏合在一起,逐渐形成大的团块。

1.5 其它结块理论

我国学者童甲珠[4]指出，复合肥产品带有一定量的水分，这部分水以饱和溶液状态存在于晶体表面，当某种原因使饱和溶液变成过饱和溶液时，在晶体表面就会生成新的结晶，可将相邻的晶核联结在一起，导致物料的自由流动性下降，产生结块。

2 结块影响因素分析研究

导致肥料结块的因素包括内在因素和外在因素，内在因素主要是肥料的临界相对湿度和肥料颗粒的自身含水量；外在因素有温度、粒度、储存时间、水分(肥料吸潮)及堆码方式[5]。

2.1 临界相对湿度

当外界湿度等于或大于DAP的临界相对温度时，DAP便开始快速吸湿，经过一定的停留时间，易导致肥料结块。

2.2 肥料颗粒的自身含水量

肥料本身所含水分也会导致其出现极少的结块现象，含水量越高，越易出现结块现象，故肥料本身的水分含量，越低越好[6]。

2.3 温度

温度过高是导致DAP产品结块的一个主要因素。当DAP产品温度发生变化，颗粒肥料内的水分重新蒸发，形成重结晶及稳定的晶态固体过渡态，警惕相互粘连结块。再加上DAP产品的水分过高，温度对结块的影响更加明显[7]。

2.4 粒度

粒度越小，颗粒的比表面积越大，颗粒与颗粒之间的间隙变小，接触点增多，易导致肥料结块；反之，间隙变大，比表面积变小，接触点范围扩大，也容易导致结块。生产证明[8]：DAP产品的粒度应保证2～4 mm占90%，结块情况将有所减轻。

2.5 储存时间

DAP的结块与其储存时间有关。生产证明[8]：通常的产品下线15d内，肥料结块较快，在此之后的60d内，结块现象趋于稳定。

2.6 水分(肥料吸潮)

肥料极易因为具备的吸潮特性，导致其含水量增多，经过一段停留时间，易引起肥料结块。DAP颗粒水分含量越低，其结块率越低；尤其DAP所含水分<2%时，其结块量较少，反之，DAP的结块量随水分的增加而加大，且结块情况越来越严重。故可控制DAP的含水量<2%[7]，减少其结块带来的损失。

2.7 堆码方式

最上层肥料的外侧隔空或加覆盖物，最下层肥料的触地面应采取防潮、减压及定期翻动等措施。另外，肥料堆码越高，所受压力越大，易使颗粒出现塑性变形，扩大颗粒间的接触面积，加快肥料结块。

3 当前结块问题的解决办法

针对肥料结块问题，国内外在实践中采取的常见防结块方法有以下四种[9-10]：①降低吸湿性，包括降低外界环境湿度及降低肥料自身含水量；②肥料的包装、堆码及储存时要设置隔水层，以防止水分侵入；③贮存时减小负载量，保证温度在合理范围波动；④改进生产工艺，采用新型造粒设备及干燥设备。

4 防结块剂的市场效益分析

随着各国农业肥料产品的需求量逐年增加，将有效加快肥料防结块剂行业的进一步发展，肥料防结块剂的国际发展前景较好[11]。随着市场的化肥需求量逐年增加及耕地面积的减少，开发具有良好防结块效果的化肥防结块剂越来越受到市场的欢迎[12]。针对国外的防结块剂价格较国内高，张永利等[13]研究表明：按1t产品添加2kg防结块剂，国内市场防结块剂年需求量为2000多t，有广阔的市场前景。基于此，开发出低价、易得、用量少且对肥料肥效无影响的防结块剂推广意义极大，市场潜力更大。

5 粉煤灰作其防结块剂研制初探

粉煤灰合成的沸石具有优异的离子交换性和吸附性，离子交换性可以提高其吸附性，还可以对H2O和NH3等极性分子起较强的吸附作用，即使在压力、温度及浓度较高 情况下吸附量也很大，可同DAP有效结合[14]。

5.1 沸石防结块剂的配置

沸石防结块剂类型为复合型防结块剂，防结块剂配方表面活性剂+惰性物质+磷酸二铵饱和溶液[14]。表面活性剂能够降低物质表面张力，防止外界水分子的进入，起到防水和保护结晶水的作用[15]。本次实验选用表面活性剂十二烷基苯磺酸钠，利用粉煤灰由碱熔法合成沸石[16-17]，粉煤灰沸石具有较大的比表面积，本身不与磷酸二铵晶体反应，可以很好地充当表面活性剂的载体，植物油有利于肥料防尘，增加肥料颗粒表面的光滑度，磷酸二铵饱和溶液充当容剂。且当此类水溶性防结块剂的配量为十二烷基苯磺酸钠∶植物油∶沸石=3∶10∶10进行合成沸石防结块剂。按磷酸二铵与沸石(防结块剂中的沸石)的配量为1000∶1添加防结块剂。

5.2 沸石作防结块剂对DAP肥效及农作物的影响

为了探究DAP包裹沸石配制的防结块剂对其肥效及农作物的影响，选取山东德高世纪白快菜的菜种进行盆栽种植，选取其中四株长势相同的植株进行三组试验，第一组施加未包裹的DAP，其余两组分别施加二次包裹的DAP、沸石配制的防结块剂，在相同试验条件下，从种子发芽至长成小白菜的过程进行24 d的观察。具体统计情况见表1。

表1 沸石配制的防结块剂对DAP肥效及小白菜的影响

根据表1统计：通过对比第一组与第三组数据可知，沸石用作DAP的防结块剂可以加快小白菜长速；当对小白菜施加包裹沸石的防结块剂还可减少土壤水分蒸发，经过12 d，第一实验组的土壤水分为10%，第三实验组的土壤水分为13.6%，相差3.6%，经过24 d，第一实验组的土壤水分为10.4%，第三实验组的土壤水分为15.7%，相差5.3%，即可使土壤水分提高3.6%～5.3%，为作物提供良好的水分条件。

6 结论

(1)磷酸二铵的结块因素与自身含水量、温度、湿度、粒度和肥料储存时吸潮程度等因素有关。

(2)当磷酸二铵处于一个温度不宜过高的储存环境，DAP产品的粒度在2～4 mm，DAP颗粒水分含量越低，其结块率越低；尤其DAP所含水分<2%时，其结块量较少等。

(3)本章实验防结块剂配方中表面活性剂添加量参考前研究人员的，但是粉煤灰沸石的添加量为探究性添加。实验中搅拌时间不宜过长，否则会导致磷酸二铵晶体吸水过多，不利于干燥。

(4)试验结果表明：沸石用作DAP的防结块剂可以加快小白菜长速，并且生长茂盛；对小白菜施加包裹沸石的防结块剂还可减少土壤水分蒸发，为作物提供良好的水分条件。

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(本文文献格式：夏阳，曹阳.磷酸二铵的结块机理及粉煤灰作其防结块剂研制初探[J].山东化工,2018,47(7):44-45,47.)