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问题解析 | 水溶肥的结块过程分析

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问题解析 | 水溶肥的结块过程分析

分类:
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发布时间:
2022/12/02
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水溶肥结块是由两个过程导致的:一是受潮溶化,二是结晶。首先,晶体表面吸附有一定数量的水分,这些水分可能是原来就有,也可能是储运过程中吸附的,晶体表面的水分在晶粒外层溶化肥料,形成饱和溶液,含水率越高,溶液层越厚,在包装内紧密接触,饱和溶液层之间相互渗透、融合,形成统一的多项混合体。

 

当外界湿度发生变化,水分不断的被蒸发,由于饱和溶液转变为过饱和溶液,原来在饱和溶液中呈现游离态的离子、分子便向已有的晶体表面靠拢,被重新吸附进入晶格,而更多的游离分子则相互吸引聚集,形成新的晶体。新的晶体数量多,体积小,填充在已有大晶粒缝隙之间,由于此时肥料处于受压的静止状态(库房高层堆码条件),静态结晶只能生成聚晶而不可能获得呈分散状的单晶,大晶粒缝隙之间的新生聚晶将原本呈分散状的晶粒聚合在一起,粘结成块,肥料表面的饱和溶液层越厚,水分散失量越高,则重结晶越多,由无数小晶体堆砌而成的聚晶体积越大,结块现象越严重。

 

当外界温度降低时,肥料的溶解度降低,晶粒外层的饱和溶液层形成过饱和溶液,分子从溶液中析出,温度越低,析出的细小晶体越多,由于晶体之间的缝隙空间有限,析出的晶体填充空隙,连结各个晶粒,使分散的晶体粘合成小聚集体。因水分未蒸发,同时原有的空间被占据,水分向外迁移至小聚集体表面,温度继续降低,小聚集体之间的空隙再次被新生成的小晶体填充,继而聚集体长大,温度越低,聚集体越大,结块越严重。当温度升高时,附着在聚集体表面的饱和溶液变为不饱和溶液,由于新生的小结晶具有更高的表面活性,在不饱和溶液中首先潮解,溶液渗透进聚集体,使晶粒之间再次分散,结块现象缓解。宏观表现为,部分肥料冬季板结严重,夏季板结自然消失。

 

从化学热力学可知,在恒温恒压下,任何物质都有自动向自由焓减少的方向进行的趋势,表面能也有自动减少的趋势,可以通过吸潮、溶化相互粘结成较大几何体来降低其比表面积,减少表面能。为了有更快的溶解速度,水溶肥料晶粒细小,表面能高,为了降低表面能,小晶体具有更显著的聚集倾向,这是一个自发进行的过程。

因此即使在温度、湿度不变的情况下,晶体细小的水溶肥板结也不可避免,只能通过适当的处理方法延缓结块的过程,将原本2-4个月就结块的肥料,延长至5-6年或者更长才出现结块。

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