高松散长贮存期粉状硝酸钾用水溶性防结块剂的制作方法

1.本发明是一种硝酸钾用防结块剂，涉及到改善固体无机盐易结块粉状物的防潮防结块表面活性剂，尤其是一种制备高松散长贮存期粉状硝酸钾的水溶性防结块剂，又可作为无机水溶肥加工过程的分散防结块剂。该防结块剂由晶型稳定剂、抗粘连湿润剂、润滑抗水剂和耐高热剂等组成。
技术背景
[0002][0003]
近代，国内外许多科技人员，寻找解决硝酸钾结块缺陷的添加剂已进行了大量的研究。目前国内外生产厂常用碳酸钾作防结块剂，添加浓度为1.0％～2.0％左右。但仍存在贮存期内，因碳酸盐热分解温度低而产生胀包的严重缺陷；目前许多生产硝酸钾厂家，一般添加浓度0.5％的硫酸镁作为防结块剂，但是其贮存期仅仅一个月左右，不能满足外贸漂洋长距离运输需产品的贮存期至少3个月以上的要求；从大量研究中人们发现：采用各种表面活性剂是改进硝酸钾结块缺陷的有效技术途径：90年代初开始，专门从事采用各类表面活性剂解决无机盐结块缺陷的工程应用研究中，并取得一定的技术进展。近年来，中国发明专利 zl201010294980.2(2012年5月2日授权)，该专利发明的复合改性剂指出：采用阳离子表面活性剂伯胺弱酸盐作为控制硝酸钾的有效抗晶变剂，可以制得贮存期大于6个月的高松散粉状硝酸钾，国内已经批量生产外贸出口十余个国家，但是该阳离子表面活性剂的水溶性较差，使松散硝酸钾的水溶液中存在微量漂浮物，故在国内要求完全水溶性的滴管肥中使用，用户不完全满意；近二年来，国外研究人员研究成功了水溶性良好的代号阿克苏ag粉剂批量进口，但是在实际使用中存在：因组分中含有剧毒拉开粉而刺激味道大、还有易燃隐患等重大缺陷。上述技术进步和发明，虽然作了一些改进，但是均未取的完全成功。因此进一步研究粉状硝酸钾的防结块技术，已经成为刻不容缓、急待进一步解决的技术难题。


技术实现要素：

[0004]
本发明目的在于克服上述现有技术背景的不足，设计一种使粉状硝酸钾，在六个月贮存期内保持优良的松散度、完全水溶性、不易吸潮结块、符合环保要求、综合效果优良的防潮防结块剂。
[0005]
本发明构思：设计制备一种组元性能互补、能够解决粉状硝酸钾易结块缺陷的多元防结块体系。旨在使硝酸钾和防结块剂形成一个均匀混晶晶体结构的防潮防结块硝酸钾颗粒分子模型；为此，其混晶晶体的表面必须涂复或包复有一层抗水防潮薄膜，混晶内部的稳定剂和湿润剂必须能够控制硝酸钾的晶体转变特征。因此防结块剂体系必须由润滑抗水剂、耐高热剂、起晶形控制作用的晶型稳定剂和起辅助晶形控制作用的抗粘连湿润剂组成。其中晶型稳定剂和润滑抗水剂的设计最为关键：晶型稳定剂的主要作用是它在硝酸钾相变点附近控制硝酸钾晶型的不可逆变化或者滞缓变化，保持改性的松散状硝酸钾具有良好的稳定晶型；另一个关键低熔点非离子型有机润滑抗水剂能形成抗水防潮薄膜，有效地包复
在易结块的无机硝酸钾颗粒表面，阻止环境湿气的侵入，使改性的松散钾在贮存期内保持稳定的松散状态，不结块和不硬化；耐高热剂的作用是确保和提供易燃氧化剂硝酸钾实施改性过程的热安全性。
[0006]
根据上述构思，设计制备一种组元性能互补的多元完全水溶性粉状防结块体系：起主要晶控作用的稳定剂必须采用水溶性、耐高温、高扩散力，含有极性基团-so4h、
‑‑
so3h、
‑‑
po4h 的平面构型阴离子表面活性剂；起降低分子间内摩擦系数的抗粘连湿润剂，一般采用不同浊点的水溶性净洗剂或匀染剂等阴离子表面活性剂，这类物质是烷基酚聚氧乙烯醚、烷基磷酸酯或异丁基萘磺酸钠、对甲基脂肪酰胺苯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚，op-35、皂素等；润滑抗水剂采用低熔点非离子型成膜材料，这类物质是聚丁烯酸钠、脂肪醇与环氧丙烷缩合物分散剂、十二烷基苯磺酸钠、羧甲基纤维素、聚丙烯酸钠、聚酯、海藻酸，羟丙基纤维素等；耐高热剂大多数具有高热容、难以燃烧的化学阻燃功能化助剂，例如十溴二苯醚、溴化聚苯乙烯、异氰尿酸二溴丙基酯、亚甲基苄基萘磺酸钠、苄基萘磺酸钠甲醛缩合物、苯甲酸苄基萘磺酸钠缩合物等。
[0007]
本发明粉状硝酸钾用水溶性防结块剂的组成按质量％为：
[0008]
30～65 晶型稳定剂：木质素磺酸钠或亚甲基双磺酸钠或琥珀酸二苯酯磺酸钠或脂肪酸甲醛磺酸钠；
[0009]
5～15 抗粘连湿润剂：烷基酚聚氧乙烯醚或烷基磷酸酯或异丁基萘磺酸钠或对甲基脂肪酰胺苯磺酸钠；
[0010]
28～50 润滑抗水剂：聚丁烯酸钠或脂肪醇与环氧丙烷缩合物或十二烷基苯磺酸钠或羧甲基纤维素；
[0011]
2～5 耐高热剂：亚甲基苄基萘磺酸钠或苄基萘磺酸钠甲醛缩合物或苯甲酸苄基萘磺酸钠缩合物或分散剂s。
[0012]
本发明最佳组分按质量％为：
[0013][0014]
本发明制备方法的构思：首先将耐高热剂烘干，后将抗粘连湿润剂和润滑抗水剂分别在粉碎机中粉碎至规定细度，然后按照组成(质量％)比例，将计量的晶型稳定剂、抗粘连湿润剂、润滑抗水剂和耐高热剂，一起加入搅拌机内搅拌规定时间，即可制得本发明粉状防结块剂。
[0015]
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
[0016]
1.成功地将含有极性基团-so4h、
‑‑
so3h、
‑‑
po4h的平面构型阴离子表面活性剂作为硝酸钾的晶型稳定剂。
[0017]
2.成功地将含有脂肪醇与环氧丙烷缩合物等非离子型表面活性剂作为为粉状硝酸钾的低熔点润滑抗水剂，使本发明可以在硝酸钾干燥后60℃以下，采用安全生产的后添加工艺实施。
[0018]
3.使由本发明制得的水溶性100％的松散性硝酸钾制品，贮存期六个月，不结块，不硬化，其松散度在95％以上。
[0019]
4.利用本发明制备松散性硝酸钾制品，既可以采用干法混合制得，也可以采用水相法喷雾加料实施粉状硝酸钾改性，故易于推广应用。
[0020]
5.原材料来源丰富，完全立足国内，用量少(添加浓度是粉状硝酸钾质量的0.07％～ 0.15％)却应用效果明显。
实施例
[0021]
1.按如下的最佳组成(质量％)实施：
[0022][0023]
本发明的制备：将苄基萘磺酸钠甲醛缩合物30g在60～70℃烘箱中干燥4h，然后同脂肪酸甲醛磺酸钠600g和粉碎后细度均过60目的羧甲基纤维素300g和烷基酚聚氧乙烯醚70g，四个组份一起加入双螺旋结构的混合搅拌机内，进行常温搅拌20～25min，出料制成本发明水溶性防结块剂。
[0024]
利用本发明，进行松散性粉状硝酸钾的制作，采用物料干燥后低于60℃的后添加工艺实施：即在散热混合罐中，每罐同步加入0.7t已经干燥的硝酸钾和0.7kg本发明制品防结块剂 (即添加浓度为0.07％～0.15％)，物料温度50～56℃搅拌混合5～10min，出料包装(每包 50kg)，产品外观洁白，按照工业硝酸钾gb1918-2911技术标准，现场检测松散度为100％，水份0.18％，水不溶物0.05％，水溶性100％，ph值为6.5，呈中性；贮存六个月后产品外观物理状态不变，松散度为95％(优质品松散度指标≥80％)，不结块，不硬化。
[0025]
2.按如下的组成(质量％)实施：
[0026][0027]
本发明的制备参照实例1。
[0028]
利用本发明制品，采用常规检测固体粉末在水中溶解度的方法，检测了本发明的水溶性，测试结果参见表1。
[0029]
表1制品水溶性能
[0030][0031]
3按如下的组成(质量％)实施：
[0032][0033]
本发明的制备参照实例1。
[0034]
利用本发明，采用水相法进行松散性硝酸钾的制造。
[0035]
实施方法：系指水相法实施流程粉状硝酸钾的制作，其实施流程如下：
[0036]
首先进行水剂(也称喷剂)的配制：使用前先将防结块粉剂，按照1∶2的比例溶于水，按照比例先在混合设备内加入一定量的脱盐水，开启搅拌，然后缓慢加入防结块剂，每二个小时开启一次搅拌混合，每次搅拌大约10min，大约16h可以完全溶解，溶液呈透明淡黄色，酸碱性ph值大约6.5，显示中性；使用添加量为0.12％～0.15％；然后实施喷雾加料实施硝酸钾改性：必须采用变频蠕动泵配套气动喷洒装置，添加量控制0.12％～0.15％，将完全溶解后的防结块剂溶液，从烘干机入口，采用气动喷洒装置均匀加入，与离心湿料(含水大约 3.0％～3.5％)充分混合，产生改性效果后，进入烘干机(热风温度大约180℃)，烘干后的物料再进入冷却流化床，最好使改性的硝酸钾物料温度降低到45℃以下包装(50kg一袋)。产品外观洁白，按照工业硝酸钾gb1918-2011的技术标准检测：现场检测松散度为100％，水分0.19％，氯离子0.08％，水不溶物0.01％，水溶性100％，溶液ph值为6.5，呈中性；贮存性能：贮存六个月后产品外观物理状态不变，松散度为95％(优质品松散度指标≥ 80％)，与不含防结块剂或者不含本发明防结块剂的制品贮存期内松散度对比，参见表2.
[0037]
表2制品贮存期内松散度
[0038][0039]
4按如下的组成(质量％)实施：
[0040][0041]
本发明的制备参照实例1。
[0042]
采用q600型差热扫描量热的热重分析的联动分析(tga-dta法)，研究了本发明制品的热分解动力学，热分解温度检测结果参见表3。
[0043]
表3制品热分解性能
[0044][0045]
从表3可见：本发明制品比前人制品耐高热，其初始热分解温度349.57℃远高于硝酸钾热风干燥温度(170-180℃)，故生产使用过程安全。

技术特征：
1.一种粉状硝酸钾用水溶性防结块剂，其特征在于：该防结块剂由晶型稳定剂、抗粘连湿润剂、润滑抗水剂和耐高热剂组成，其组分按质量％为：30～65晶型稳定剂：木质素磺酸钠或亚甲基双磺酸钠或琥珀酸二苯酯磺酸钠或脂肪酸甲醛磺酸钠；5～15抗粘连湿润剂：烷基酚聚氧乙烯醚或烷基磷酸酯或异丁基萘磺酸钠或对甲基脂肪酰胺苯磺酸钠；28～50润滑抗水剂：聚丁烯酸钠或脂肪醇与环氧丙烷缩合物或十二烷基苯磺酸钠或羧甲基纤维素；2～5耐高热剂：亚甲基苄基萘磺酸钠或苄基萘磺酸钠甲醛缩合物或苯甲酸苄基萘磺酸钠缩合物或分散剂s。2.根据权利要求1的所述的水溶性防结块剂，其特征在于其组分按质量％为：60晶型稳定剂：脂肪酸甲醛磺酸钠；7抗粘连湿润剂：烷基酚聚氧乙烯醚；30润滑抗水剂：羧甲基纤维素；3耐高热剂：苄基萘磺酸钠甲醛缩合物。

技术总结
本发明提供用以制备高松散长贮存期粉状硝酸钾用水溶性防结块剂。其特征在于：该防结块剂由晶型稳定剂、抗粘连湿润剂、润滑抗水剂和耐高热剂组成。是为了解决前人研制的粉状硝酸钾用防结块剂，在实际使用中存在防结块剂用量大、防结块效果差、在水溶液中存在未溶漂浮物、制品粉状硝酸钾的贮存期短等缺陷。本发明采用晶型稳定剂作为粉状硝酸钾的有效抗晶变材料；并加入关键的非离子型低熔点润滑抗水剂，使本发明可以在硝酸钾干燥后60℃以下，采用安全生产的后添加工艺实施，制品粉状松散性硝酸钾，贮存期六个月，松散度保持在95％以上。本发明适用作为制备粉状松散性硝酸钾的有效防潮防结块剂。本发明添加浓度在0.07％～0.15％。0.15％。


技术研发人员：殷海权 杨前生 刘重
受保护的技术使用者：殷海权
技术研发日：2022.03.14
技术公布日：2023/9/23