复合肥防结块剂技术的研究开发现状_王春梅

复合肥防结块剂技术的研究开发现状王春梅１，３，赵天波１，李凤艳２，李建勇１，单素灵１（１．北京理工大学，北京１０００８１；２．北京石油化工学院，北京１０２６１７；３．唐山学院，河北唐山０６３０００）［摘要］介绍国内外复合肥防结块剂的研究开发现状和防结块的机理、影响结块的因素及防结块剂的种类。

分析目前防结块剂存在的问题和防结块剂研究的发展方向。

［关键词］复合肥；结块；防结块剂；综述［中图分类号］ＴＱ４４４［文献标识码］Ａ［文章编号］１００７－６２２０（２００８）０１－００６０－０４［收稿日期］２００７－０３－１６；［修回日期］２００７－０９－１７［作者简介］王春梅（１９７２－），女，河北丰润人，硕士研究生，主要研究方向：防结块剂的设计研究。

Ｅ－ｍａｉｌ：ｗａｎｇｃｍｅｉ＠ｓｉｎａ．ｃｏｍ２００５年市场调查发现，防结块产品种类较多，但真正能使复合肥４～６个月不结块的防结块剂产品很少［１］。

结块与否已成为人们评价肥料质量的一项重要指标。

本文就国内外复合肥防结块技术的开发情况、肥料结块机理、影响结块的因素及防结块的措施、防结块剂的种类和发展趋势进行综述。

１国内外复合肥防结块技术的开发情况１．１传统防结块技术从２０世纪７０年代开始，出现了一系列复合肥外包裹技术，主要有扑粉、包膜等。

最早是喷施滑石粉等润滑材料于复合肥表面。

前苏联Вовкотруб［２］用高分散的二氧化硅和碳酸铵的混合粉末包覆颗粒，但效果不良；法国纳瓦斯库斯［３］发明采用油、蜡类的熔融物处理复合肥，但该物质热塑性范围小，使产品颗粒强度低，易粉化。

日本岩崎衍治［４］使用醛类化合物作为防结块剂，但低沸点醛和机油稀释剂挥发产生刺激性异味，有毒性；８０年代末德国Ｂｌｏｕｉｎ、Ｇｕｌｌｅｔｔ［５］等研究了木质素磺酸钙及同类物处理肥料提高其防结块性和抗破碎性，克服了使用醛类的缺点，但使肥料变成褐色，导致农民难以接受。

芬兰阿尔纳斯［３］将溶入醚中的阳离子胺类和溶入甲醇中的阴离子羧酸生成的氨基二羧酸盐，溶入矿物油中包裹复合肥，虽然防结块效果较好，但是成本高，生产使用不方便，采用大量溶剂又不安全，故难以实际应用；日本仓田笃三［３］则直接使用酰胺类化合物作为防结剂主成分，但价格昂贵。

１．２新型防结块剂１．２．１高聚物表面活性剂复配型英国专利［６］在浓缩的阴离子表面活性剂溶液中，溶解水溶性乙烯基高聚物，用该复配溶液处理肥料，与传统的阴离子及阳离子表面活性剂相比，防结块效果更好。

其中水溶性乙烯基高聚物是聚醋酸乙烯酯、脲醛树脂、聚乙烯醇等。

红日集团［７］用传统包裹法（油、惰性包裹剂涂布产品），使高氮复合肥的结块时间延长，由原来不包裹时的７～１０ｄ延长为２０ｄ左右。

经过技术改进，在２０％的磷酸溶液中加入表面活性剂十二烷基磺酸钠，再配入一种高分子活性有机物，在搅拌机中加入包裹颗粒，俗称“蛋壳化”，在南方存放３个月未结块。

１．２．２环保型防结剂目前传统防结块剂在施用后会造成农田、渔业水利的污染，出口肥料时外商明确要求添加无毒无◆综述◆Ｒｅｓｅａｒｃｈｓｔａｔｕｓｏｎａｎｔｉ－ｃａｋｉｎｇａｇｅｎｔｓｆｏｒｃｏｍｐｏｕｎｄｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒＷＡＮＧＣｈｕｎ－ｍｅｉ１，３，ＺＨＡＯＴｉａｎ－ｂｏ１，ＬＩＦｅｎｇ－ｙａｎ２，ＬＩＪｉａｎ－ｙｏｎｇ１，ＳＨＡＮＳｕ－ｌｉｎｇ１（１．ＢｅｉｊｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８１，Ｃｈｉｎａ；２．ＢｅｉｊｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＰｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０２６１７，Ｃｈｉｎａ；３．ＴａｎｇｓｈａｎＣｏｌｌｅｇｅ，Ｔａｎｇｓｈａｎ，Ｈｅｂｅｉ０６３０００，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆａｎｔｉ－ｃａｋｉｎｇａｇｅｎｔｓｆｏｒｃｏｍｐｏｕｎｄｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ，ｃａｋｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｓｍａｎｄｉｔｓｍａｉｎｆａｃｔｏｒｓ，ｔｈｅｖａｒｉｅｔｉｅｓｏｆｔｈｅａｇｅｎｔｓａｒｅｒｅｖｉｅｗｅｄ．Ｅｘｔａｎｔｐｒｏｂｌｅｍｓａｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄａｎｄｆｕｔｕｒｅｒｅｓｅａｒｃｈｉｓｐｒｅｖｉｅｗｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｏｍｐｏｕｎｄｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ；ｃａｋｉｎｇ；ａｎｔｉ－ｃａｋｉｎｇａｇｅｎｔｓ；ｒｅｖｉｅｗ６０２００８年１月第２３卷第１期磷肥与复肥Ｐｈｏｓｐｈａｔｅ＆ＣｏｍｐｏｕｎｄＦｅｒｔｉｌｉｚｅｒ害的防结块剂。

山东一公司开发出新型高浓度硫基复合肥防结块剂，所选原料主要是无机矿物质（滑石粉作填充剂），其它４种表面活性剂中３种均为食品级（包括硬脂酸钠、硬脂酸钙、一阴阳离子表面活性剂），另一种是食品添加剂（也是具有高强吸水保水作用的高分子乳化剂），混合磨成小于４０μｍ粉剂，通过冷却滚筒滚动，均匀地附着在颗粒表面，对土壤无污染［８］，肥料３个月没有结块。

湖南一公司将３种植物进行酸洗、中和、过滤除杂、离心分离后，与４种不同的表面活性剂在催化剂作用下反应，生成一种浅绿色、稠状液体［９］。

该产品不需机械油作为载体。

１．２．３内添加剂传统的外包裹技术需用矿物油及熔化、雾化设备，涂覆的油膜大大降低肥料的水溶性；并且复合油在管道流动和喷雾过程中易堵塞管道、喷头。

殷海权［１０］设计出在生产过程中添加粉状松散剂，通过喷浆造粒，形成具有均匀混晶结构的防潮防结块颗粒。

它针对复合肥主成分的物理特性和晶体结构，由抗黏剂、晶控剂、润滑剂、抗粉化剂、防潮剂和阻燃剂等助剂复配组成，性能互补，成本低廉，使复合肥有良好的水溶性。

其中最关键的抗黏剂是酰胺类具可迁移性的阳离子表面活性剂，晶控剂采用含极性基－ＣＯＯＨ、－ＳＯ４Ｈ、－ＳＯ３Ｈ、－ＰＯ４Ｈ的平面构型阴离子表面活性剂。

蔡剑斌［３］设计了一种片状防结块剂，既可用作外包裹剂，又可作为内添加剂在造粒前加入，与复合肥组分热相容性好，原料便宜易得，易加工，处理时不用溶剂。

在９０℃其组成中胺类和羧酸类物质能生成酰胺类化合物，可与铵离子或有关离子基团形成缔合效应，从而使复合肥抗粉化，不易结块。

用以上两专利技术处理的复合肥，贮存６个月，松散度在９０％以上。

１．２．４废物利用防结剂邵建华［１１］采用废弃的动植物脂肪作原料，经加入液碱部分水解成脂肪酸钠（或钾）后，再加入动植物油脂，通过乳化反应生成防结块剂。

它具有非极性物质与表面活性剂防结块的双重效果。

原苏联用水解工业的废料———水解木质素处理颗粒表面；对于高浓度复肥，将含有硫酸铵的丙烯酸生产废料和一乙醇胺净化的蒸馏釜残渣相配，来处理颗粒表面；俄罗斯利用湖海底部的腐泥，将其分离生物活性物质后剩余的沉淀作为颗粒表面改性剂［１２－１４］。

某些作物或食品的残渣，如花生壳、木质素等，将其干燥粉碎后加入肥料中，通过抑制颗粒间的相互作用或吸收肥料中的水分而防止结块。

１．２．５缓释防结剂把防结块和缓释结合开发包膜肥，将是肥料的发展方向。

中科院生态所参予研发的高效防结复合长效剂，用硫脲、双氰胺、硅藻土（配水溶性防结剂）或胺片（配油溶性防结剂）混合制成，可提高氮磷钾综合利用率１７％～２５％，延长肥效期１１０～１２０ｄ［１５］。

临沂一公司选用熔融脲液为载体，以石蜡及阴离子表面活性剂烷基苯磺酸盐和阳离子表面活性剂烷基胺盐等混合物为复合肥防结剂，添加对尿素水解有抑制作用的氢醌和对土壤中铵离子氧化有抑制作用的双氰胺作氮素缓释剂，该混合液体经喷涂装置包衣颗粒，得到养分缓释、防结块性能好的高氮型高浓度复合肥，氮素利用率提高１３％［１６］。

合肥工业大学设计了既有防结块性，又有缓释性的包膜剂，由表面活性剂（Ｓｐａｎ－６０和Ｔｗｅｅｎ－８０）、石蜡、明胶、释放因子水溶液组成［１７］。

河南一公司生产沸石粉，沸石特殊的多孔网状结构，使其在施肥前期能吸贮部分氮、磷、钾等（对ＮＨ４＋有较强的交换吸附作用），在后期土壤中有效成分浓度下降时又分离出来，可使肥效均匀且延长，提高肥料的利用率。

２肥料结块机理目前公认的是晶体桥连理论和毛细管吸附理论，由Ｇａｍｏｎｄｅｓ于１９７７年提出。

它们可解释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。

常被采纳的结块理论还有化学反应理论、塑性变形理论。

３影响结块的因素１）水分是影响化肥结块最主要因素。

研究表明，肥料结块程度与内部含水量以及防结块剂添加量相关。

当产品内部含水量过大，即使大幅度增加防结剂用量，也不能防止结块［１８］。

２）温度指包装时的产品温度和贮存的环境温度。

温度高可使化学反应和水分蒸发速度加快而促进结块。

复合肥包装前要求温度≤５０℃，高浓度复肥产品包装温度应控制与室温差距＜１０℃［１９］。

３）堆放压力越大、时间越长，越易结块，故应使肥料保持良好的贮存条件。

６１２００８年第２３卷第１期王春梅等复合肥防结块剂技术的研究开发现状４）颗粒的粒径越大、越均匀，圆浑度越高，机械强度越大，越不易结块。

５）溶解度大、吸湿性强、纯度高的盐类易结块；一般由２种以上肥料组成的混合物比较容易吸水。

在生产高浓度复合肥时加些不溶于水的惰性物质，可以降低结晶键间结合力，减少结块。

４防结块剂的种类根据添加的方法可分为２类：内部防结块剂和外部防结块剂。

外部防结剂主要是包裹在肥料颗粒的表面，形成一层保护膜阻止吸湿；内部防结剂主要是应用在肥料的生产过程中，可改善吸湿性，增加肥料颗粒的强度、圆度或改变晶体形态。

４．１内部防结块剂４．１．１无机盐某些少量的添加剂可很好地改善溶液结晶物质的结晶习性（结晶习性改良剂）。

如硝酸镁、连二硫酸盐、镉盐等，它们各自用于不同的肥料，可使肥料盐形成长的、纤维状及柔韧的晶体，在干燥时非常脆，因而有减轻结块的倾向［２０］。

若加入０．３％硝酸镁，还可使硝酸铵的相变温度从３２℃降至２２℃，硝酸镁具有水合性（能部分或完全水合的无机盐，使物料中游离水变成结晶水，抑制因水分引起的化肥溶解和毛细吸附，特别适合结晶化肥硫酸铵等），它起着晶体（相）稳定剂和干燥剂的作用。

向肥料中添加某些无机盐促其形成复盐，可以改善肥料吸湿性。

如３０℃时，纯硝铵的吸湿点为５９．４％；但加入硫酸铵后，形成ＮＨ４ＮＯ３・（ＮＨ４）２ＳＯ４复盐，其吸湿点提高到６２．３％。

还可以添加少量水溶性铁盐。

仿效应用湿法磷酸制造磷酸铵系肥料，磷酸本身含有的铁、铝磷酸盐杂质，形成了非水溶性结晶，其网状结构如同无定型凝胶，使产品硬化，抑制肥料间的作用。

由于无机盐原料便宜易得，与许多化肥的性质相似，添加中出现的问题少，大多数对作物和土壤无害，故有不少厂家在使用。

４．１．２有机物染料及有关化合物是公认的结晶习性改良剂。

但染料中的有害物质难于清除，对作物和土壤不利。

只采用内部防结剂的效果有限，通常吸湿点的提高值很难超过３％，并受成本等因素的制约，故其应用受到限制。