含腐殖酸复合肥防结块剂的制备及应用性能探讨

Study on Preparation and Application Performance of Anti-Caking Agent of Compound Fertilizer Containing Humic Acid

吴安昌 Anchang WU , 张卫卫 Weiwei ZHANG , 程婷婷 Tingting CHENG , 陈军 Jun CHEN , 马健 Jian MA , 周传胜 Chuansheng ZHOU

1 安徽辉隆集团五禾生态肥业有限公司安徽蚌埠 233002 Anhui Huilong Group Wuhe Ecological Fertilizer Co., Ltd., Bengbu 233002, China 2 安徽省水溶肥料工程技术研究中心安徽蚌埠 233002 Water-Soluble Fertilizer Engineering Technology Research Center of Anhui Province, Bengbu 233002, China

摘要：

通过对腐殖酸进行改性，并与保水剂、表面活性剂和填料按比例混合均匀后制得粉剂防结块剂。复合肥防结块试验结果表明：粉剂防结块剂中的腐殖酸经微生物作用后，有利于降低复合肥的相对防结块率，且改性腐殖酸的防结块效果优于改性腐殖酸钾和改性腐殖酸铵；表面活性剂为十二烷基磷酸酯或十二烷基磷酸酯与椰油基咪唑啉的混合物(复配质量比1 :1)的防结块效果较好；吨肥防结块剂用量以3.0 kg为宜，复合肥相对结块率和生产成本均相对较低。

关键词：

改性腐殖酸; 复合肥; 防结块剂; 结块试验;

Abstract：

A powder anti-caking agent was prepared by modifying humic acid and mixing evenly with water-retaining agent, surfactant and filler in proportion. The results of anti-caking test of compound fertilizer showed that: the relative anti-caking rate of compound fertilizer can be reduced by humic acid in powder anti-caking agent after microbial action, and the anti-caking effect of modified humic acid is better than that of modified potassium humate and modified ammonium humate. Using dodecyl phosphate or mixture of dodecyl phosphate and coconut base imidazoline (mass ratio 1 :1) as surface active agent, the anti-caking effect was better. The suitable dosage of anti-caking agent per ton of fertilizer is 3.0 kg, and the relative caking rate and production cost of compound fertilizer are relatively low.

Keyword：

modified humic acid; compound fertilizer; anti-caking agent; caking test;

由于单质肥料养分单一、有机肥养分含量偏低^[1]、新型肥料因价格高而难以大范围推广等原因，复合肥成为现代农业生产中必不可少的肥料^[2]。但受生产工艺、空气湿度、环境温度、储存压力和储存时间等因素的影响，复合肥结块的现象时有发生^[3-5]，给复合肥的生产和使用带来了诸多的问题。现有的防结块剂有粉剂、水剂、油性3种类型，在复合肥颗粒表面包裹一层防结块剂能减少结块现象，其中：粉剂防结块剂是利用惰性粉末阻隔肥料颗粒间晶桥的形成^[6]；水剂防结块剂则是将表面活性剂溶解于水后喷涂于肥料表面，通过降低肥料表面张力而起到防结块的效果^[6-7]；油性防结块剂具有使用方便、效果好的优点，但传统方法需加入矿物油作为溶剂，这些矿物油随肥料进入土壤中难以降解，给土壤及周边环境造成了一定程度的污染。

针对腐殖酸具有改良土壤、提高肥效、改善农产品品质等作用，同时具有与表面活性剂相似的活性基团^[8-9]的特点，对腐殖酸进行活性改性，并将其与保水剂、表面活性剂以及惰性填料按比例混合，从而制得复合肥粉剂防结块剂。

1 试验部分

1.1 主要原料和仪器

主要原料：腐殖酸试剂为腐殖酸、腐殖酸钾或腐殖酸铵，有效成分游离腐殖酸质量分数为70%；EM菌为堆肥专用浓缩EM菌粉；保水剂为淀粉接枝丙烯酸钠；表面活性剂为十二烷基磷酸酯、二硬脂基羟乙基甲基硫酸甲脂铵、椰油基咪唑啉、脂肪醇聚氧乙烯；填料为草木灰和白土，质量比为1 :1；复合肥为17-17-17、30-5-5、13-23-9和15-5-26。

主要仪器：恒温恒湿培养箱，HWS-100G型，上海印溪仪器有限公司；恒温烘箱，DZF-6020A型，上海力辰仪器科技有限公司。

1.2 防结块粉剂制备

1.2.1 改性腐殖酸试剂制备

按照质量比称取55.0份腐殖酸试剂、0.5份EM菌、5.0份米糠、5.0份麦麸和34.5份水，混合后在55 ℃下密封发酵培养15 d，每隔3 d进行1次搅拌混匀，最后进行75 ℃恒温烘干处理，得到改性腐殖酸试剂。

1.2.2 防结块粉剂制备

按照质量比称取40.0份改性腐殖酸试剂、10.0份保水剂、30.0份表面活性剂和20.0份填料，混合均匀并研磨过15 μm(800目)标准筛即得防结块粉剂。

1.3 防结块试验

1.3.1 防结块复合肥制备

按质量比将1 000.0份复合肥和1.0~4.0份防结块粉剂直接用绞龙送入冷却滚筒内，通过冷却滚筒的滚动使防结块粉剂充分附着于复合肥颗粒表面，然后过筛滤除粒径＜1 mm的颗粒或粉末即得防结块复合肥。

1.3.2 防结块复合肥防结块试验

将制得的防结块复合肥样品放入恒温恒湿培养箱中，控制相对湿度为95%、温度为60 ℃，4 h后取出试样并转移至恒温烘箱中于60 ℃下干燥，待试样含水质量分数降至2%~3%时将其按每袋100 g装入密封袋中并在恒温烘箱中于60 ℃下加热4 h，然后置于10 ℃环境中冷却3 h。在加热-冷却过程中，密封袋上方压一重物，使密封袋承受10 kPa压力。重复上述操作，再次循环加热-冷却后，将密封袋从0.5 m高处以自由落体的方式降落至坚硬的平面上，然后取出密封袋中的试样，对结块和未结块的复合肥分别进行称量，并计算结块率和相对结块率：结块率＝结块的复合肥质量/密封袋内复合肥总质量；相对结块率＝(添加防结块剂复合肥结块率/未添加防结块剂复合肥结块率)×100%。

2 试验结果与讨论

2.1 改性腐殖酸试剂对复合肥相对结块率的影响

由图 1可看出，相比于未改性的腐殖酸，改性后的腐殖酸对不同养分配比的复合肥相对结块率均有降低效果。其原因可能是腐殖酸类物质本身为大分子链的有机混合物，经过EM菌氧化分解后，分子链缩短，羟基、羧基等亲水性官能团增加，提高了腐殖酸活性。由图 2可以看出，与改性腐殖酸钾和改性腐殖酸铵相比，改性腐殖酸对降低复合肥相对结块率有更显著的效果。此外，图 1和图 2还表明，改性腐殖酸对抑制高氮型复合肥的结块具有更好的效果。

图 1

改性腐殖酸对复合肥相对结块率的影响

图 2

不同改性腐殖酸对复合肥相对结块率的影响

2.2 含不同表面活性剂的防结块剂对复合肥相对结块率的影响

由表 1和图 3可看出，与防结块剂Ⅲ和防结块剂Ⅳ相比，防结块剂Ⅰ和防结块剂Ⅱ对抑制复合肥结块具有更好的效果，说明当防结块剂中的表面活性剂为十二烷基磷酸酯或十二烷基磷酸酯与椰油基咪唑啉的复配物时，能与改性腐殖酸等起到更好的协同作用。

表 1

不同防结块剂中表面活性剂的种类和质量比

防结块剂	表面活性剂
Ⅰ	十二烷基磷酸酯
Ⅱ	十二烷基磷酸酯:椰油基咪唑啉=1:1
Ⅲ	脂肪醇聚氧乙烯:椰油基咪唑啉=1:1
Ⅳ	二硬脂基羟乙基甲基硫酸甲脂铵

图 3

不同表面活性剂对复合肥相对结块率的影响

2.3 防结块剂用量对复合肥相对结块率的影响

由图 4可看出：复合肥相对结块率随着防结块剂用量的增加而减小，对不同类型的复合肥均呈现相同的防结块效果；当粉剂防结块剂用量为吨肥3.0 kg和4.0 kg时，复合肥相对结块率相对较低且差距不大，综合考虑防结块效果和生产成本，选择吨肥防结块剂用量3.0 kg为宜。

图 4

防结块剂用量对复合肥相对结块率的影响

3 结语

通过复合肥防结块试验可以得到如下的结论：

(1) 防结块粉剂中的腐殖酸经微生物作用后，有利于降低复合肥的相对结块率，且改性腐殖酸的防结块效果优于改性腐殖酸钾和改性腐殖酸铵；

(2) 表面活性剂为十二烷基磷酸酯或十二烷基磷酸酯与椰油基咪唑啉混合物(复配质量比1 :1)的防结块效果较好；

(3) 吨肥防结块剂用量以3.0 kg为宜，此时复合肥相对结块率和生产成本均相对较低。

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