何 棟，王連軍，王海川，常童心

（中國(guó)-阿拉伯化肥有限公司，河北 秦皇島 066000）

0 引言

復(fù)合肥在生產(chǎn)、堆放、發(fā)運(yùn)和倉(cāng)儲(chǔ)過程中均可能發(fā)生結(jié)塊現(xiàn)象，部分復(fù)合肥品級(jí)在發(fā)運(yùn)前需要重新擠壓包裝袋使結(jié)塊變松散，個(gè)別復(fù)合肥品級(jí)形成的結(jié)塊硬度較大，無(wú)法擠壓破碎，只能返廠做廢料處理，這造成了大量的人力、物力和資源浪費(fèi)，故復(fù)合肥防結(jié)塊問題一直是企業(yè)重點(diǎn)關(guān)注和研究的課題［1］。

影響復(fù)合肥結(jié)塊的因素有很多，總體分為內(nèi)部因素和外部因素［2］。內(nèi)部因素主要是原料的配伍、水含量、工藝因素等。生產(chǎn)復(fù)合肥的原材料主要有硝銨磷、磷酸一銨、尿素、硫酸鉀、氯化鉀等，它們都有一定的吸濕性。而不同原料混合后，混合物的臨界吸濕點(diǎn)與單個(gè)物質(zhì)相比會(huì)明顯降低，從而更容易吸收空氣中的水分造成結(jié)塊。復(fù)合肥的水含量越大越容易結(jié)塊，主要是因?yàn)樗畷?huì)擴(kuò)散到復(fù)合肥表面導(dǎo)致毛細(xì)黏合從而產(chǎn)生晶橋。水含量大還會(huì)導(dǎo)致顆粒強(qiáng)度降低，在倉(cāng)儲(chǔ)時(shí)受壓力作用產(chǎn)生形變而增大顆粒的接觸面積，加大復(fù)合肥黏結(jié)的強(qiáng)度［3］。外部因素主要是環(huán)境溫度、濕度，貯存壓力和貯存時(shí)間等。一般情況下，環(huán)境溫度越高、濕度越大，堆包越高和倉(cāng)儲(chǔ)時(shí)間越長(zhǎng)，發(fā)生結(jié)塊的可能性就越大。中國(guó)-阿拉伯化肥有限公司（以下簡(jiǎn)稱中阿公司）銷往南方市場(chǎng)的一些高氮肥，受南方濕熱氣候和堆包高度的影響容易發(fā)生結(jié)塊現(xiàn)象，而銷往北方市場(chǎng)的肥料發(fā)生結(jié)塊的現(xiàn)象較少［4］。

目前檢測(cè)復(fù)合肥防結(jié)塊性能的方法主要有堆包實(shí)驗(yàn)和一些公司自己研發(fā)的快速測(cè)定法。其中堆包實(shí)驗(yàn)需要的時(shí)間較長(zhǎng)，各公司研發(fā)的快速測(cè)定法適用于一些特定的配方和產(chǎn)品，不具有普遍的適用性［5］。因此，筆者團(tuán)隊(duì)研發(fā)出一種適用于環(huán)境模擬箱的輔助裝置，其特點(diǎn)是可以精準(zhǔn)控制壓力，整套裝置可以放進(jìn)恒溫恒濕箱中，模擬溫度、濕度和壓力等環(huán)境條件，進(jìn)行加速破壞實(shí)驗(yàn)。該實(shí)驗(yàn)主要是通過測(cè)定復(fù)合肥顆粒的黏結(jié)力來判定復(fù)合肥的防結(jié)塊性能。該裝置可以縮短檢測(cè)時(shí)間，為產(chǎn)品研發(fā)和工藝調(diào)整等提供參考。

1 快速判定復(fù)合肥防結(jié)塊性能的輔助裝置

將復(fù)合肥產(chǎn)品盛放在兩個(gè)上下放置的不銹鋼套環(huán)中，固定在輔助裝置內(nèi)。用彈簧提供一個(gè)持續(xù)的壓力，壓力的大小通過荷重傳感器進(jìn)行監(jiān)控。用恒溫恒濕箱來模擬倉(cāng)儲(chǔ)的溫度和濕度。適當(dāng)改變溫度、壓力、濕度等環(huán)境條件，加速?gòu)?fù)合肥產(chǎn)品內(nèi)部的反應(yīng)和吸濕，以此來加速結(jié)塊的形成。通過測(cè)定復(fù)合肥產(chǎn)品顆粒的黏結(jié)力來判定產(chǎn)品防結(jié)塊性能的優(yōu)劣。輔助裝置主體見圖1。

圖1 輔助裝置的立體圖

輔助裝置最下方為底座絲堵，黃銅材質(zhì)；底座上方為套筒，不銹鋼材質(zhì)，開有2 mm透氣窗；上方為荷重式壓力傳感器；壓力傳感器上方為壓力傳感器上覆板，不銹鋼材質(zhì)；上覆板上方為2 個(gè)套環(huán)，不銹鋼材質(zhì)，開有透氣孔，孔徑2 mm；套環(huán)上方為壓塊，不銹鋼材質(zhì)，下端可以套入下方的套環(huán)，上端可以套入彈簧；壓塊上方為彈簧，高碳鋼材質(zhì)，4 mm×404 mm×100 mm；彈簧上方為彈簧上固定板，下端可以套入彈簧；固定板上方為預(yù)緊螺栓；最上方為頂部絲堵，黃銅材質(zhì)，開有螺紋可以旋入套筒，絲堵中間有螺孔，預(yù)緊螺栓從中間穿過；旁邊配備有壓力傳感器的數(shù)字顯示器和電源。

2 輔助裝置的使用方法

（1）樣品篩選。用不銹鋼篩網(wǎng)篩選出粒徑2.00 ～4.75 mm 的復(fù)合肥樣品，混勻后用縮分法取100 g備用。

（2）樣品裝入輔助裝置。將傳感器放置在底座絲堵正中央，傳感器上放置上覆板，并和底座對(duì)齊。將2個(gè)套環(huán)上下對(duì)齊放在上覆板上，輕輕地裝入樣品肥顆粒，高度與套環(huán)頂部平齊。放置壓塊，壓塊外緣要和套環(huán)對(duì)齊。將套筒從上方旋入底座絲堵，壓力傳感器電線從套筒底部缺口伸出。將彈簧和彈簧上固定板依次從套筒頂部放入。再將預(yù)緊螺栓和頂部絲堵旋入套筒頂部。

（3）壓力調(diào)整。壓力傳感器接線端子接入數(shù)字顯示器。通過裝置頂部的預(yù)緊螺栓調(diào)整壓力大小。壓力的大小通過實(shí)際庫(kù)存肥料堆包底部的實(shí)際壓強(qiáng)來推算。一般實(shí)際倉(cāng)儲(chǔ)高度底部壓力為15 kPa，將裝置的壓力調(diào)整為實(shí)際壓力的3 ～5 倍。若在實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)壓力值下降超過5 kPa，需要取出設(shè)備重新預(yù)緊，整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程保持壓力值不小于40 kPa。

（4）實(shí)驗(yàn)環(huán)境因素設(shè)置。開啟恒溫恒濕箱，相對(duì)濕度調(diào)整為80%，溫度設(shè)置為60 ℃。將壓力輔助裝置放入，4 h后取出。

（5）烘干和冷卻。將壓力輔助裝置放入真空烘箱中，在35 ℃、真空度0.2 kPa 下烘干至恒質(zhì)量后自然冷卻。

（6）側(cè)向剪切力測(cè)定。取出壓力輔助裝置，拆下不銹鋼套環(huán)。將套環(huán)一端固定在剪切力儀上，測(cè)定側(cè)向剪切力。側(cè)向剪切力代表的是復(fù)合肥顆粒的黏結(jié)力，可以反映出復(fù)合肥顆粒黏結(jié)情況。將這個(gè)結(jié)果和同品級(jí)肥料進(jìn)行對(duì)比，就可以判斷該批次復(fù)合肥防結(jié)塊性能的變化，同樣該裝置也可以預(yù)測(cè)防結(jié)塊劑的性能優(yōu)劣。

3 應(yīng)用實(shí)例

筆者運(yùn)用該壓力輔助裝置配合恒溫恒濕箱對(duì)中阿公司使用的3種復(fù)合肥防結(jié)塊包裹粉Fa、S100、SA的防結(jié)塊性能進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)，結(jié)果顯示17-17-17 SOP（硝基復(fù)合肥）采用Fa 型防結(jié)塊包裹粉效果最好。

4 總結(jié)

該壓力輔助裝置配合恒溫恒濕箱，能模擬復(fù)合肥產(chǎn)品在實(shí)際倉(cāng)儲(chǔ)過程中受到的溫度、濕度和壓力等環(huán)境條件，并進(jìn)行加速破壞實(shí)驗(yàn)，能快速判定復(fù)合肥的防結(jié)塊性能，也能對(duì)防結(jié)塊劑的效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，避免堆包實(shí)驗(yàn)造成的大量浪費(fèi)。該實(shí)驗(yàn)裝置可用于新產(chǎn)品防結(jié)塊性能的研究，指導(dǎo)工藝及時(shí)調(diào)整，也可以指導(dǎo)復(fù)合肥銷售時(shí)間和倉(cāng)儲(chǔ)時(shí)間。