CN107162757A - 一种化肥防结块剂的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于肥料防结块处理技术领域，具体涉及一种化肥防结块剂的制备方法。本发明首先将炉甘石经煅烧后用冷水浸泡淬火，使炉甘石碎裂，经重复操作后收集碎裂的炉甘石，并经石磨研磨进一步细化，再利用水解后的硅烷偶联剂改性炉甘石粉末，以提高炉甘石粉末与其他有机材料的界面相容性，随后将玉米淀粉和松花粉混合后与改性炉甘石粉末等混合均匀，即得化肥防结块剂。本发明充分利用硅烷偶联剂改性后的炉甘石粉末和松花粉等包覆于化肥颗粒表面，阻止化肥颗粒间的团聚，且利用多巴胺在化肥碱性环境下发生氧化自聚反应，提高结块剂在化肥颗粒表面的粘附性，有效解决了传统化肥防结块剂强度低，易粉化的问题。

Description

一种化肥防结块剂的制备方法

技术领域

本发明属于肥料防结块处理技术领域，具体涉及一种化肥防结块剂的制备方法。

背景技术

化肥结块是化肥工业长期以来致力于解决的问题，特别是碳酸氢铵，硫酸铵，硝酸铵，磷酸铵，尿素和复合肥等都易发生结块现象。化肥结块严重影响了肥效，并给贮存、运输和使用带来了不少困难。例如结块的碳酸氢铵在运输中很容易破包。化肥严重结块难以破碎，化肥部分结块对机械施肥不利，小块化肥容易赌赛喷头，这些都给施肥带来不便。解决化肥结块问题是提高化肥产品质量的重要途径。因此，人们对肥料结块问题进行了大量的研究工作，大致可以归纳为两条途径：一是通过优化生产操作工艺来削弱化肥的结块现象，如采用现代化的生产工艺，引进新型造粒设备和干燥工艺，改善贮存环境条件，改善包装条件和包装方法，采用防潮包装物等；另一条途径就是使用化肥防结块剂，以降低产品的含水量，提高产品的的强度、均匀性和松散性等。

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害的防结块剂。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。法国纳瓦斯库斯发明采用油、蜡类的熔融物处理复合肥，但该物质热塑性范围小，使化肥颗粒强度低，易粉化，而且成本比较高；日本岩崎衍治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。因此，研究开发一种热塑性范围大，使化肥颗粒强度高，不易粉化的防结块剂具有重要的现实意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对传统油、蜡类化肥防结块剂热塑性范围小，包覆形成的化肥颗粒强度低，易粉化，无法在化肥长期贮存过程中保证化肥不结块的问题，提供了一种化肥防结块剂的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案：

（1）称取600～800g炉甘石，置于马弗炉中，煅烧30～45min，趁热取出炉甘石后倒入3～4L冷水中，用玻璃棒搅拌混合10～15min，过滤，干燥后再次转入马弗炉，于温度为750～800℃条件下煅烧30～45min，再将煅烧后的炉甘石趁热倒入3～4L冷水中，用玻璃棒搅拌混合10～15min；

（2）待搅拌混合结束，过80～120目筛，得过筛物，并倒入石磨中，研磨2～4h，过325～400目筛，得炉甘石细浆料，并将所得炉甘石细浆料干燥至恒重，得炉甘石粉末；

（3）依次量取300～400mL无水乙醇，10～20mL硅烷偶联剂KH-570，倒入烧杯中，并用盐酸调节pH至3.2～3.4，恒温搅拌反应45～60min后，加入150～200g炉甘石粉末，继续恒温搅拌反应2～4h，过滤，得改性炉甘石滤饼，用甲苯洗涤改性炉甘石滤饼3～5次后干燥，得改性炉甘石粉末；

（4）在混料机中依次加入150～180g玉米淀粉，1800～2000mL去离子水，恒温搅拌混合30～45min后，再加入100～120g羧甲基纤维素钠，120～150份上述所得改性炉甘石粉末，继续恒温搅拌3～5h后，旋蒸浓缩，待自然冷却至室温，出料，灌装，即得化肥防结块剂。

步骤（1）所述的冷水温度为10～20℃；所述的冷水中还可以添加800～1000mL质量分数为20%氢氧化钠溶液。

步骤（4）所述的恒温搅拌混合30～45min后，还可以加入40～50g多巴胺和10～15g明胶。

步骤（4）所述的去离子水中还可以加入60～80g松花粉。

步骤（4）所述的旋蒸浓缩条件为：旋蒸浓缩温度为80～85℃，旋蒸浓缩转速为80～120r/min，旋蒸浓缩时间为40～60min。

本发明与其他方法相比，有益技术效果是：

（1）本发明首先将炉甘石煅烧，使炉甘石中碱式碳酸锌部分分解，生成两性氧化物氧化锌，趁热倒入冷水中，使煅烧后的炉甘石因热胀冷缩发生碎裂细化，使水分渗透进入炉甘石热胀冷缩形成的孔隙结构中，通过辅以氢氧化钠溶液，可使分解产生的两性氧化物氧化锌溶解，拓宽炉甘石的孔隙结构，再次煅烧后浸泡，达到使炉甘石进一步细化碎裂的目的，配合研磨及硅烷偶联剂改性，以提高炉甘石和产品中其他成分的界面相容性，得到改性炉甘石粉末；

（2）本发明通过添加多巴胺及明胶，利用多巴胺的氧化自聚成膜，配合明胶优异的成膜性和持水性，再辅以松花粉、玉米淀粉和改性炉甘石粉末，制备得到的产品乳化性能优良，在常温下为液态凝胶状，冬天不易冻结，使用时无须添加油性溶剂，无须加热融化，直接可与化肥混合，在化肥颗粒表面结膜，有效降低游离水的表面张力，不易粉化，且使用后可被土壤中微生物缓慢降解，作为土壤肥料被植物吸收利用，不会对土壤环境造成二次污染。

具体实施方式

称取600～800g炉甘石，倒入坩埚中，再将坩埚置于马弗炉中，于温度为700～750℃条件下煅烧30～45min，趁热取出炉甘石，并将炉甘石趁热倒入盛有3～4L温度为20～25℃冷水的不锈钢盆中，再添加800～1000mL质量分数为20%氢氧化钠溶液，用玻璃棒搅拌混合10～15min，过滤，得一次煅烧炉甘石滤渣，并将一次煅烧炉甘石滤渣置于烘箱中，于温度为105～110℃条件下干燥至恒重后再次转入马弗炉，于温度为750～800℃条件下煅烧30～45min，再将煅烧后的炉甘石趁热倒入盛有3～4L温度为20～25℃清水的不锈钢盆中，并添加800～1000mL质量分数为20%氢氧化钠溶液，用玻璃棒搅拌混合10～15min；待搅拌混合结束待搅拌混合结束，将不锈钢盆中物料过80～120目筛，收集过筛物，并倒入石磨中，研磨2～4h，过325～400目筛，得炉甘石细浆料，并将所得炉甘石细浆料转入烘箱中，于温度为105～110℃条件下干燥至恒重，得炉甘石粉末；依次量取300～400mL无水乙醇，10～20mL硅烷偶联剂KH-570，倒入烧杯中，滴加质量分数为10%盐酸，调节pH至3.2～3.4，再将烧杯置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为50～55℃，转速为600～800r/min条件下，恒温搅拌反应45～60min，再加入150～200g炉甘石粉末，继续恒温搅拌反应2～4h，将烧杯中物料过滤，得改性炉甘石滤饼，并用甲苯洗涤改性炉甘石滤饼3～5次，随后将洗涤后的改性炉甘石滤饼置于烘箱中，于温度为80～85℃条件下干燥3～5h，得改性炉甘石粉末；在混料机中依次加入150～180g玉米淀粉，60～80g松花粉，1800～2000mL去离子水，于转速为600～800r/min，温度为55～60℃条件下，恒温搅拌混合30～45min后，再加入100～120g羧甲基纤维素钠，40～50g多巴胺，10～15g明胶，120～150份改性炉甘石粉末，继续恒温搅拌3～5h，再将混料机中物料转入旋转蒸发仪，于温度为80～85℃，转速为80～120r/min条件下旋蒸浓缩40～60min，待自然冷却至室温，出料，灌装，即得化肥防结块剂。

实例1

称取600g炉甘石，倒入坩埚中，再将坩埚置于马弗炉中，于温度为700℃条件下煅烧30min，趁热取出炉甘石，并将炉甘石趁热倒入盛有3L温度为20℃冷水的不锈钢盆中，用玻璃棒搅拌混合10min，过滤，得一次煅烧炉甘石滤渣，并将一次煅烧炉甘石滤渣置于烘箱中，于温度为105℃条件下干燥至恒重后再次转入马弗炉，于温度为750℃条件下煅烧30min，再将煅烧后的炉甘石趁热倒入盛有3L温度为20℃清水的不锈钢盆中，并添加800mL质量分数为20%氢氧化钠溶液，用玻璃棒搅拌混合10min；待搅拌混合结束待搅拌混合结束，将不锈钢盆中物料过80目筛，收集过筛物，并倒入石磨中，研磨2h，过325目筛，得炉甘石细浆料，并将所得炉甘石细浆料转入烘箱中，于温度为105℃条件下干燥至恒重，得炉甘石粉末；依次量取300mL无水乙醇，10mL硅烷偶联剂KH-570，倒入烧杯中，滴加质量分数为10%盐酸，调节pH至3.2，再将烧杯置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为50℃，转速为600r/min条件下，恒温搅拌反应45min，再加入150g炉甘石粉末，继续恒温搅拌反应2h，将烧杯中物料过滤，得改性炉甘石滤饼，并用甲苯洗涤改性炉甘石滤饼3次，随后将洗涤后的改性炉甘石滤饼置于烘箱中，于温度为80℃条件下干燥3h，得改性炉甘石粉末；在混料机中依次加入150g玉米淀粉，1800mL去离子水，于转速为600r/min，温度为55℃条件下，恒温搅拌混合30min后，再加入100g羧甲基纤维素钠，120份改性炉甘石粉末，继续恒温搅拌3h，再将混料机中物料转入旋转蒸发仪，于温度为80℃，转速为80r/min条件下旋蒸浓缩40min，待自然冷却至室温，出料，灌装，即得化肥防结块剂。

实例2

称取800g炉甘石，倒入坩埚中，再将坩埚置于马弗炉中，于温度为750℃条件下煅烧45min，趁热取出炉甘石，并将炉甘石趁热倒入盛有4L温度为25℃冷水的不锈钢盆中，再添加1000mL质量分数为20%氢氧化钠溶液，用玻璃棒搅拌混合15min，过滤，得一次煅烧炉甘石滤渣，并将一次煅烧炉甘石滤渣置于烘箱中，于温度为110℃条件下干燥至恒重后再次转入马弗炉，于温度为800℃条件下煅烧45min，再将煅烧后的炉甘石趁热倒入盛有4L温度为25℃清水的不锈钢盆中，并添加1000mL质量分数为20%氢氧化钠溶液，用玻璃棒搅拌混合15min；待搅拌混合结束待搅拌混合结束，将不锈钢盆中物料过120目筛，收集过筛物，并倒入石磨中，研磨4h，过400目筛，得炉甘石细浆料，并将所得炉甘石细浆料转入烘箱中，于温度为110℃条件下干燥至恒重，得炉甘石粉末；依次量取400mL无水乙醇，20mL硅烷偶联剂KH-570，倒入烧杯中，滴加质量分数为10%盐酸，调节pH至3.4，再将烧杯置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为55℃，转速为800r/min条件下，恒温搅拌反应60min，再加入200g炉甘石粉末，继续恒温搅拌反应4h，将烧杯中物料过滤，得改性炉甘石滤饼，并用甲苯洗涤改性炉甘石滤饼5次，随后将洗涤后的改性炉甘石滤饼置于烘箱中，于温度为85℃条件下干燥5h，得改性炉甘石粉末；在混料机中依次加入180g玉米淀粉，80g松花粉，2000mL去离子水，于转速为800r/min，温度为60℃条件下，恒温搅拌混合45min后，再加入120g羧甲基纤维素钠，50g多巴胺，15g明胶，150份改性炉甘石粉末，继续恒温搅拌5h，再将混料机中物料转入旋转蒸发仪，于温度为85℃，转速为120r/min条件下旋蒸浓缩60min，待自然冷却至室温，出料，灌装，即得化肥防结块剂。

实例3

称取700g炉甘石，倒入坩埚中，再将坩埚置于马弗炉中，于温度为725℃条件下煅烧38min，趁热取出炉甘石，并将炉甘石趁热倒入盛有3.5L温度为23℃冷水的不锈钢盆中，用玻璃棒搅拌混合13min，过滤，得一次煅烧炉甘石滤渣，并将一次煅烧炉甘石滤渣置于烘箱中，于温度为108℃条件下干燥至恒重后再次转入马弗炉，于温度为775℃条件下煅烧38min，再将煅烧后的炉甘石趁热倒入盛有3.5L温度为23℃清水的不锈钢盆中，并添加900mL质量分数为20%氢氧化钠溶液，用玻璃棒搅拌混合18min；待搅拌混合结束待搅拌混合结束，将不锈钢盆中物料过100目筛，收集过筛物，并倒入石磨中，研磨3h，过363目筛，得炉甘石细浆料，并将所得炉甘石细浆料转入烘箱中，于温度为108℃条件下干燥至恒重，得炉甘石粉末；依次量取350mL无水乙醇，15mL硅烷偶联剂KH-570，倒入烧杯中，滴加质量分数为10%盐酸，调节pH至3.8，再将烧杯置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为53℃，转速为700r/min条件下，恒温搅拌反应52min，再加入175g炉甘石粉末，继续恒温搅拌反应3h，将烧杯中物料过滤，得改性炉甘石滤饼，并用甲苯洗涤改性炉甘石滤饼4次，随后将洗涤后的改性炉甘石滤饼置于烘箱中，于温度为83℃条件下干燥4h，得改性炉甘石粉末；在混料机中依次加入165g玉米淀粉，1900mL去离子水，于转速为700r/min，温度为58℃条件下，恒温搅拌混合38min后，再加入110g羧甲基纤维素钠，135份改性炉甘石粉末，继续恒温搅拌4h，再将混料机中物料转入旋转蒸发仪，于温度为83℃，转速为100r/min条件下旋蒸浓缩50min，待自然冷却至室温，出料，灌装，即得化肥防结块剂。

将本发明实例1～3制备的化肥防结块剂按照化肥质量的0.05%分别加入到肥料中并充分混合均匀，然后将做好的化肥按照25kg/袋，10袋一剁堆码好，放置仓库储存，并在存储10个月后进行检测，检测结果如表1所示。

表1

实例	松散度/%	结块率/%
			1	98.6	0.4
2	99.8	0.1
			3	99.2	0.2

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种化肥防结块剂的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：

（1）称取600～800g炉甘石，置于马弗炉中，煅烧30～45min，趁热取出炉甘石后倒入3～4L冷水中，用玻璃棒搅拌混合10～15min，过滤，干燥后再次转入马弗炉，于温度为750～800℃条件下煅烧30～45min，再将煅烧后的炉甘石趁热倒入3～4L冷水中，用玻璃棒搅拌混合10～15min；

（2）待搅拌混合结束，过80～120目筛，得过筛物，并倒入石磨中，研磨2～4h，过325～400目筛，得炉甘石细浆料，并将所得炉甘石细浆料干燥至恒重，得炉甘石粉末；

（3）依次量取300～400mL无水乙醇，10～20mL硅烷偶联剂KH-570，倒入烧杯中，并用盐酸调节pH至3.2～3.4，恒温搅拌反应45～60min后，加入150～200g炉甘石粉末，继续恒温搅拌反应2～4h，过滤，得改性炉甘石滤饼，用甲苯洗涤改性炉甘石滤饼3～5次后干燥，得改性炉甘石粉末；

（4）在混料机中依次加入150～180g玉米淀粉，1800～2000mL去离子水，恒温搅拌混合30～45min后，再加入100～120g羧甲基纤维素钠，120～150份上述所得改性炉甘石粉末，继续恒温搅拌3～5h后，旋蒸浓缩，待自然冷却至室温，出料，灌装，即得化肥防结块剂。

2.根据权利要求1所述的一种化肥防结块剂的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述的冷水温度为10～20℃；所述的冷水中还可以添加800～1000mL质量分数为20%氢氧化钠溶液。

3.根据权利要求1所述的一种化肥防结块剂的制备方法，其特征在于：步骤（4）所述的恒温搅拌混合30～45min后，还可以加入40～50g多巴胺和10～15g明胶。

4.根据权利要求1所述的一种化肥防结块剂的制备方法，其特征在于：步骤（4）所述的去离子水中还可以加入60～80g松花粉。

5.根据权利要求1所述的一种化肥防结块剂的制备方法，其特征在于：步骤（4）所述的旋蒸浓缩条件为：旋蒸浓缩温度为80～85℃，旋蒸浓缩转速为80～120r/min，旋蒸浓缩时间为40～60min。