專利名稱：粉體表面的煙氣包裹技術的制作方法
技術領域：
本發(fā)明與粉體的表面處理技術有關，進一步來說，屬于粉體表面的煙氣包裹技術。
背景技術：
研究得知，粉體材料的比表面積往往比較大，存在較大的表面能，具
有吸附周圍氣體或物質，以降低表面能；或團聚，以減小比表面而降低表面能的趨勢。通過理論估算可以知道1 mol的水，分散成為納米級的微小水滴后，它們的氣-液表面的面積可達上萬m2，具有與摩爾氣化相變焓相當的能量(表面能)。由此可以想象，微米、納米粉末所具有的表面能。通常體系的能量高，往往不穩(wěn)定，它們總希望通過吸附作用釋放能量，降低表面能，降低體系的能量；或力圖減小表面積，降低體系的能量，增加穩(wěn)定性。
化肥生產過程中發(fā)現，尿素、重鈣、磷銨以及多種化肥粉末容易吸潮、團聚、結塊，究其原因多是由粉末表面的吸附引起。結塊現象給生產和貯運帶來不便，也是產品開發(fā)的一大難題，亟待加以避免與克服。
目前化肥的防結塊技術主要是通過在其粉體表面包裹一層抵御水蒸氣作用的物質，例如中國專利0n08285.5號"化肥涂膜防板結劑及其制造方法"和200410065454. 3號"一種多功能化肥包裹劑及其制備方法，，"就分別提供了一種釆用噴霧技術的化肥包裹劑。這些包裹劑都含有表面活性劑、油脂等，生產工藝相對復雜。迄今為止，尚未有釆用煙氣包裹粉體表面技術的專利申請件。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的就是提供一種粉體表面的煙氣包裹技術，從而避免了需要專門生產的包裹劑以及相對復雜的包裹工藝。
發(fā)明人通過試驗和研究，明確了以下觀點固體表面吸附氣體水分子，進而發(fā)生表面的潤濕或毛細管凝結；溶解；溶液層的"搭橋"，粉末顆粒粘結；水分子再通過毛細管向固體內部擴散，水分子的反向擴散與再脫附、蒸發(fā)等過程，相互交替發(fā)生，最終造成粉體材料的結塊。這些過程中的潤濕和毛細管凝結都要受表面化學中的拉普拉斯方程、開爾文方程和楊氏方程的限制，也都涉及一個潤濕角0的概念。潤濕角e (又稱接觸角)是以液滴在固體表面上的固、液、氣三相交界處為起點，從固液界面經過液體到氣液界面之間的夾角。當e = 0°時，液體完全潤濕固體表面；當6 〉 90°時，液體不能潤濕固體表面；當6在0° ~ 90°時，液體只能部分潤濕固體表面。潤濕、溶解發(fā)生了，后續(xù)的粘結等過程才得以進行。因此，控制潤濕角大小，成為解決粉末結塊的關鍵。
基于上述觀點，發(fā)明人提供的粉體表面的煙氣包裹技術，就是通過加熱產生煙氣的油類化合物，或沒有完全燃燒的油氣，或高沸點的有機化合物或溶液，使其沸騰，或發(fā)煙，讓產生的蒸氣或煙氣熏蒸固體粉末，使其在表面生成分子水平上的包裹膜；或采用油類進行不完全燃燒，產生的碳黑，或煙塵包裹粉體材料的表面。上述油類化合物可以是柴油、或煤油、或石蠟、或重油、或松節(jié)油、或其它油脂。
上述高沸點的有機化合物或其溶液是沸點在15(TC 35(TC之間的多碳醇、或多碳羧酸、或多碳胺、或鹵代烴類等有機化合物；也可以是它們的復配物。
在上述方法中，還可以在所述的油類物質或有機化合物中添加香料物質，改善被處理粉體的嗅覺，也可以不添加。
發(fā)明人指出這種幾個分子層厚的薄膜在粉體物料或微米、納米粉末表面的形成，將降低它們的比表面能，使其穩(wěn)定，從而減小粉末的團聚；通過這種方法，可以有效地改變固體粉末表面的性質，提高憎水性，降低其親水能力，減少對水蒸氣的吸附；同時生成的薄膜還可堵塞粉末表面的毛細管口，避免毛細管凝結；這些作用將阻斷后續(xù)過程的發(fā)生，避免或緩解固體粉末的結塊。釆用有機化合物進行不完全燃燒，產生的碳黑，或煙塵包裹某些粉體材料，也能達到改變表面性質，使其不結塊，或不團聚的目的。
本發(fā)明提供的方法能夠方便地進行粉體的包裹作業(yè)，達到改變表面性質，使其不結塊，或團聚的目的；本方法不存在液體噴霧與固體的惰性微粉噴灑包裹時的"操作死角"，包裹劑化合物以分子狀態(tài)被粉末表面吸附后，成膜，均勻包裹目標粉末；故其包裹劑的用量很小，通?？煽刂圃贠. 1%以下；對包裹劑沒有特殊要求，只要疏水性強，并在粉末產品運輸、存放的環(huán)境中不易揮發(fā)，對人安全和對環(huán)境友好的有機化合物，經濟上合理即可。由本方法引進的微量雜質，不會改變粉末的組成、結構和性能。該方法原則上可對任何粉體進行包裹作業(yè)，而尤其適用于化
肥粉體產品的防團聚、防結塊。
具體實施例方式
實施例l釆用固體石蠟作為包裹劑包裹化肥粉末
試管包裹法10g粉末與計量的石蠟加入試管，讓其在9(TC下恒溫，直至石蠟全部氣化均句包裹粉末為止，期間要保證石蠟不被泄漏。冷卻后取樣測定接觸角。
在Washburn動態(tài)法接觸角的測量中，設定水對未被包裹粉末表面完全潤濕，接觸角6=0°，被液體石蠟包裹后的化肥產品粉末的接觸角見
表1 O
表1樣品尿素硫酸鉀磷酸一銨
54.181.483.1
包裹劑用量(質量比)/ % 0.050.10,1
強化結塊試驗溫度24°C、相對濕度80°/。的條件下，樣品粉末承受約710kg/m2的重物壓力，24h后取出試樣；使用頂端磨平、直徑為2. 16mm的針狀玻璃棒，測定插入該樣塊所需砝碼質量，在相同測試條件下，砝碼質量小，說明粉末結塊的可能性也小，結果見表2。
表2樣品磷酸一銨
包裹前所需砝碼質量/g830
包裹后所需砝碼質量/g382
試驗結果說明，包裹后所需砝碼質量大幅度降低，說明磷酸一銨粉末結塊的可能性大大減小。
實施例2采用十六醇作包裹劑包裹化肥粉末
熱氮氣通過沸騰的十六醇帶出蒸氣，使其均勻包裹已經預熱的樣品粉末，冷卻后取樣測定接觸角，以及用氧化法測定粉末表面的十六醇數量。結果見表3。
表3
樣品尿素硫酸鉀磷酸一銨
67.383.481.8
包裹劑用量(質量比)/%0.10.0670.072
結塊試驗中，插入樣塊所需砝碼質量的結果見表4。
表4樣品磷酸一銨
包裹前所需砝碼質量/g763
包裹后所需砝碼質量/g317
試驗結果說明，包裹后所需砝碼質量大幅度降低，說明磷酸一銨粉末結塊的可能性大大減小。
實施例3釆究不完全燃燒松節(jié)油，使其產生碳黑煙塵包裹重過磷酸鈣產品粉末，其接觸角 90、
權利要求
1 粉體表面的煙氣包裹技術，其特征在于該技術是通過加熱油類化合物、或沒有完全燃燒的油氣、或高沸點的有機化合物或溶液，使其沸騰或發(fā)煙，讓產生的蒸汽或煙氣熏蒸固體粉末，使其在表面生成分子水平上的包裹薄膜；或采用油類進行不完全燃燒，產生的碳黑和煙塵包裹粉體材料的表面。
2.按照權利要求l所述的包裹技術，其特征在于所述油類化合物是 柴油、或煤油、或石蠟油、或重油、或松節(jié)油。
3.按照權利要求1所述的包裹技術，其特征在于所述高沸點的有機 化合物是沸點在150。C 35(TC之間的多碳醇、或多碳羧酸、或多碳胺、 或鹵代烴類化合物，或是它們的復配物。
4.按照權利要求l所述的包裹技術，其特征在于在所述的油類物質 或有機化合物中添加或不添加香料物質。
全文摘要
本發(fā)明公開了粉體表面的煙氣包裹技術，該技術通過加熱油類化合物，或未完全燃燒的油氣，或高沸點的有機化合物或溶液，使其沸騰或發(fā)煙，讓產生的蒸氣或煙氣熏蒸固體粉末，使其在表面生成分子水平上的一層包裹膜；或采用油類進行不完全燃燒，產生的碳黑和煙塵包裹粉體材料的表面。用來加熱產生蒸氣或煙氣的有機化合物，是沸點在150℃～350℃的多碳醇、多碳羧酸、多碳胺、多碳烷烴或鹵代烴類等化合物，或是其復配物。包裹劑的用量在0.1％以下。本方法能夠方便地進行粉體的包裹作業(yè)，可有效地達到改變表面性質，使其不結塊或不團聚的目的，但并不改變粉體的組成與性質；該方法原則上可對任何粉體進行包裹作業(yè)，尤其適用于化肥粉體產品的防團聚、防結塊。
文檔編號B01J2/30GK101485967SQ20081017136
公開日2009年7月22日 申請日期2008年10月27日 優(yōu)先權日2007年12月24日
發(fā)明者劉志春, 喻仕瑞, 曹建新, 曾祥欽, 焱 李, 羅煥虎, 燕 謝, 妤 郭 申請人:貴州大學