《化工产品结块.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《化工产品结块.doc（3页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、化学品结块的分析和防结块剂的选用根据河南化工2005年第25卷第12期1前言许多固体化学品具有结块的特性，即由原来松散的状态，相互粘结成团块。对储存、使用、运输、加工等带来很大不便。根据结块的程度，一般可分为轻度结块、严重结块和局部结块。轻度结块的化合物通过轻微振动即能恢复自由流动状态；严重结块是整袋或散装时整堆结成一体，很难破碎；局部结块是部分化合物结成团块，这种结块在化肥行业中对机械化施肥最为不利，因为这些小块易堵塞下料口且不易被发现。结块破坏了产品的自由流动状态，使用时往往需要进行破碎处理，这给使用带来极大的不便，尤其对于易燃、易爆的晶体产品，如氯酸钾、硝酸铵等。因此，化学品的防结块性能
2、是产品质量的重要指标之一。在防结块问题上，除了工艺条件的优化外，使用防结块剂是未来的发展方向。2结块机理1958年Sliverberg等观察了氯化铵产品贮存过程中颗粒表面的晶体生长状况后指出，晶体的交互生长引起颗粒间的粘连，并且在晶体的成形过程中，由于可溶性的离子运动到颗粒表面，而在颗粒内部形成无数空穴，其表面的结晶相与颗粒表面的结晶相相同。若颗粒内水分充足，则使结块范围逐渐加大。1977年Gamondes-3提出了晶桥理论和毛细吸附理论来解释结块现象，经对物质颗粒表面使用电镜和x射线衍射技术进行研究，目前这两种理论得到多数学者的认同。21晶桥理论晶桥理论认为，由于晶体自身因素(晶体的性质、化
3、学组成、粒度、粒度分布及晶体的几何形状)和外界因素(湿度、温度、压力和杂质等)的影响，使晶体表面溶解并发生重结晶，从而在晶粒之间的相互接触点上形成晶桥，使晶粒粘接在一起，逐渐形成巨大的团块。22毛细吸附理论毛细吸附理论认为，由于微细晶粒间毛细吸附的存在，使液相弯月面上的饱和蒸汽压低于外部的饱和蒸汽压，这就为水蒸气向晶粒间的扩散提供可能，使晶体易于吸潮，最后导致结块3。23。其他结块理论为了解释某些现象，有人提出了一些其他的理论，例如原苏联一些学者提出扩散结块机理。以上的理论可以解释不少的结块现象，但这些理论多数都是建立在单一化合物的基础上的，在多种化合物共存或进行复配情况下，由于可能存在的化学
4、反应、反应热效应等，其结块原因与上述理论有所不同。例如复混肥中，它的结块主要是因为多种化合物混合后，其临界相对湿度大大降低，强烈吸收空气中的水分，进而发生结晶与重结晶，从而导致结块。3防结块措施防结块剂进入结晶系统中，或在晶体表面形成包覆膜，使晶粒问产生机械隔离效果；或参与晶体生长过程，改变各个晶面的相对生长速率，从而改变晶体形态；或吸附于晶体表面形成疏水层，使晶体与大气间的水分交换受到阻碍；或降低溶液的表面张力并改变固液间的界面接触角，使晶体对溶液的毛细吸附力降低。上述各种途径，都将导致晶体原有吸湿性的较大变化，达到良好的防结块效果。其中，前两种主要是抑制晶桥控制作用，后两种主要是抑制毛细控
5、制作用。31晶桥作用控制以防结块剂处理的化合物因吸湿、结晶而在粒子表面起变化时，防结块剂溶于吸湿的水中后，吸附于化合物一水界面，改变了晶体原有的结晶特性，变成不易结块的状态，减少或阻止了晶桥的产生，起到防结块的作用J。阴离子活性剂中的烷基苯磺酸盐、烷基硫酸盐，烷基萘磺酸盐等对硫铵、硝铵有防结块作用，主要是改变结晶习性J，即防止晶桥的产生。影响硝基复混肥结块的因素很多，但最重要的是肥料之间接触点形成的晶体连接，即“晶析”理论。所以在应用防结块剂时应着重减少晶桥连接。吸潮是过硫酸铵结块的主要因素，过硫酸铵本身对水的亲合力就很强，再加上生产中干燥不完全，使它的含水量较高，水分从结晶芯部向表面移动，使
6、结晶表面溶解，为结晶架桥提供了饱和溶液，随着条件的改变，水分的蒸发，晶体颗粒表面间发生架桥而牢固结合起来，形成结块。在其防结块的处理过程中，应该着重从抑制晶桥产生的方面考虑。32毛细吸附控制有些化合物因为具有较高的表面能，或因为静电作用，或因为有较多的毛细管结构等，所以在生产或储藏过程中由于强烈的吸湿和温度的变化，使化合物溶解、结晶从而导致结块。这类物质的结块过程主要是因为毛细吸附，所以要解决这类物质的结块问题，抑制毛细吸附无疑是最有效的手段。同时选择活性剂时，还应考虑吸附效果，对于酸性化合物应选用阳离子活性剂，碱性化合物应选用阴离子活性剂。由表面化学理论可知，硝酸铵颗粒表面具有较高的表面能，
7、当它吸收空气中的水分子后，其高能表面就变成了低能表面。硝酸铵是一种易溶于水的极性无机盐，它的颗粒或粉状晶体表面具有多毛细孔状结构，较大的毛细孔半径和孔隙率也造成了硝酸铵对水分子具有很大的吸附作用。因此，要解决硝酸铵的吸湿性，关键在于改变其表面结构以降低表面能，提高憎水性。经表面剂处理过的氯酸钠饱和溶液的表面张力比普通氯酸钠降低247。表面张力的降低，减小了固液间的接触角，从毛细管吸附结块理论上讲，相当于降低了物料颗粒间的毛细管吸附力，从而减小了氯酸钠晶体的结块性。在ADC(偶氮二甲酰胺)发泡剂中添加某种阳离子表面活性剂如烷基胺盐，可使ADC产品具有较好的防结块性能。其作用机理是表面活性剂中的阳
8、离子被ADC分子中的偶氮基和羰基吸附，在ADC颗粒表面形成疏水层，使ADC颗粒与周围空气中的水进行交换受到阻碍，从而降低了ADC的吸湿性。33晶桥作用和毛细吸附共同控制在大部分化合物的结块过程中，上述两种结块机理是同时存在的，也是同时发生的，大多数防结块剂加入后也是同时抑制这两种结块机理过程的发生。碳酸氢铵生产过程中加入十五烷基磺酰氯，其主要作用是改善化肥结晶习性，大大降低化肥晶体的界面能，抑制晶核生成，加快晶体的成长，增大晶体粒度，有利于产品的分离，降低产品水分；能将化肥颗粒表面由亲水性转变成疏水性，阻止水分交换，保护颗粒不受外界湿度的影响，降低溶液的表面张力及晶体对溶液的毛细吸附力，从而防
9、止结块。34其他原因导致结块的原因比较复杂，某些化合物的结块还有其他一些原因，例如临界相对湿度低、发生化学反应及反应热、化学键的吸附等。这种情况在多种化合物共混的时候容易发生，最为典型的是化学肥料的共混。例如尿素与普钙若发生共混会发生以下反应：H3PO4+NH2CONH2一H3PO4NH2CONH2Ca(H2PO4)2H2O+4NH2CONH2一Ca(H2PO4)24NH2CONH2+H20反应生成物溶解度很大，释放出的结晶水变成游离水，成品颗粒会由于上述反应的发生而引起结块4结束语随着市场竞争的13趋激烈，机械化自动化控制的13益广泛应用，化学品的结块愈来愈受到人们的重视。由于化学品的结块问题比较复杂，结块机理目前尚不甚清晰，同时又受到经济性和环境保护的限制，使得防结块剂的开发大多处于经验性、盲目性、重复性状态，常常要耗费大量的时间和精力，所以需要对防结块剂的开发找到一个理论性指导，因为防结块的问题涉及到多个行业，这方面的工作无疑有重大的意义，在市场需求的巨大推动力下，相信很快会取得较大进展。