專利名稱：粉體表面的煙氣包裹技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明與粉體的表面處理技術(shù)有關(guān)，進(jìn)一步來說，屬于粉體表面的煙氣包裹技術(shù)。
背景技術(shù)：
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(zhì)，以降低表面能；或團(tuán)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(dá)上萬m2，具有與摩爾氣化相變焓相當(dāng)?shù)哪芰?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(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)，尿素、重鈣、磷銨以及多種化肥粉末容易吸潮、團(tuán)聚、結(jié)塊，究其原因多是由粉末表面的吸附引起。結(jié)塊現(xiàn)象給生產(chǎn)和貯運(yùn)帶來不便，也是產(chǎn)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(jié)塊技術(shù)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(zhì)，例如中國專利0n08285.5號"化肥涂膜防板結(jié)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(shù)的化肥包裹劑。這些包裹劑都含有表面活性劑、油脂等，生產(chǎn)工藝相對復(fù)雜。迄今為止，尚未有釆用煙氣包裹粉體表面技術(shù)的專利申請件。

發(fā)明內(nèi)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(shù)，從而避免了需要專門生產(chǎn)的包裹劑以及相對復(fù)雜的包裹工藝。
發(fā)明人通過試驗(yàn)和研究，明確了以下觀點(diǎn)固體表面吸附氣體水分子，進(jìn)而發(fā)生表面的潤濕或毛細(xì)管凝結(jié)；溶解；溶液層的"搭橋"，粉末顆粒粘結(jié)；水分子再通過毛細(xì)管向固體內(nèi)部擴(kuò)散，水分子的反向擴(kuò)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(jié)塊。這些過程中的潤濕和毛細(xì)管凝結(jié)都要受表面化學(xué)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(gè)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(diǎn)，從固液界面經(jīng)過液體到氣液界面之間的夾角。當(dāng)e = 0°時(shí)，液體完全潤濕固體表面；當(dāng)6 〉 90°時(shí)，液體不能潤濕固體表面；當(dāng)6在0° ~ 90°時(shí)，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(jié)等過程才得以進(jìn)行。因此，控制潤濕角大小，成為解決粉末結(jié)塊的關(guān)鍵。
基于上述觀點(diǎn)，發(fā)明人提供的粉體表面的煙氣包裹技術(shù)，就是通過加熱產(chǎn)生煙氣的油類化合物，或沒有完全燃燒的油氣，或高沸點(diǎn)的有機(jī)化合物或溶液，使其沸騰，或發(fā)煙，讓產(chǎn)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(jìn)行不完全燃燒，產(chǎn)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(diǎn)的有機(jī)化合物或其溶液是沸點(diǎn)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(jī)化合物；也可以是它們的復(fù)配物。
在上述方法中，還可以在所述的油類物質(zhì)或有機(jī)化合物中添加香料物質(zhì)，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(gè)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(tuán)聚；通過這種方法，可以有效地改變固體粉末表面的性質(zhì)，提高憎水性，降低其親水能力，減少對水蒸氣的吸附；同時(shí)生成的薄膜還可堵塞粉末表面的毛細(xì)管口，避免毛細(xì)管凝結(jié)；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(jié)塊。釆用有機(jī)化合物進(jìn)行不完全燃燒，產(chǎn)生的碳黑，或煙塵包裹某些粉體材料，也能達(dá)到改變表面性質(zhì)，使其不結(jié)塊，或不團(tuán)聚的目的。
本發(fā)明提供的方法能夠方便地進(jìn)行粉體的包裹作業(yè)，達(dá)到改變表面性質(zhì)，使其不結(jié)塊，或團(tuán)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(shí)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(biāo)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(qiáng)，并在粉末產(chǎn)品運(yùn)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(jī)化合物，經(jīng)濟(jì)上合理即可。由本方法引進(jìn)的微量雜質(zhì)，不會改變粉末的組成、結(jié)構(gòu)和性能。該方法原則上可對任何粉體進(jìn)行包裹作業(yè)，而尤其適用于化
肥粉體產(chǎn)品的防團(tuán)聚、防結(jié)塊。
具體實(shí)施例方式
實(shí)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(jì)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(shè)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(chǎn)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(zhì)量比)/ % 0.050.10,1
強(qiáng)化結(jié)塊試驗(yàn)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(zhì)量，在相同測試條件下，砝碼質(zhì)量小，說明粉末結(jié)塊的可能性也小，結(jié)果見表2。
表2樣品磷酸一銨
包裹前所需砝碼質(zhì)量/g830
包裹后所需砝碼質(zhì)量/g382
試驗(yàn)結(jié)果說明，包裹后所需砝碼質(zhì)量大幅度降低，說明磷酸一銨粉末結(jié)塊的可能性大大減小。
實(shí)施例2采用十六醇作包裹劑包裹化肥粉末
熱氮?dú)馔ㄟ^沸騰的十六醇帶出蒸氣，使其均勻包裹已經(jīng)預(yù)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(shù)量。結(jié)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(zhì)量比)/%0.10.0670.072
結(jié)塊試驗(yàn)中，插入樣塊所需砝碼質(zhì)量的結(jié)果見表4。
表4樣品磷酸一銨
包裹前所需砝碼質(zhì)量/g763
包裹后所需砝碼質(zhì)量/g317
試驗(yàn)結(jié)果說明，包裹后所需砝碼質(zhì)量大幅度降低，說明磷酸一銨粉末結(jié)塊的可能性大大減小。
實(shí)施例3釆究不完全燃燒松節(jié)油，使其產(chǎn)生碳黑煙塵包裹重過磷酸鈣產(chǎn)品粉末，其接觸角 90、
權(quán)利要求
1 粉體表面的煙氣包裹技術(shù)，其特征在于該技術(shù)是通過加熱油類化合物、或沒有完全燃燒的油氣、或高沸點(diǎn)的有機(jī)化合物或溶液，使其沸騰或發(fā)煙，讓產(chǎn)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(jìn)行不完全燃燒，產(chǎn)生的碳黑和煙塵包裹粉體材料的表面。
2.按照權(quán)利要求l所述的包裹技術(shù)，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(quán)利要求1所述的包裹技術(shù)，其特征在于所述高沸點(diǎn)的有機(jī) 化合物是沸點(diǎn)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(fù)配物。
4.按照權(quán)利要求l所述的包裹技術(shù)，其特征在于在所述的油類物質(zhì) 或有機(jī)化合物中添加或不添加香料物質(zhì)。
全文摘要
本發(fā)明公開了粉體表面的煙氣包裹技術(shù)，該技術(shù)通過加熱油類化合物，或未完全燃燒的油氣，或高沸點(diǎn)的有機(jī)化合物或溶液，使其沸騰或發(fā)煙，讓產(chǎn)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(jìn)行不完全燃燒，產(chǎn)生的碳黑和煙塵包裹粉體材料的表面。用來加熱產(chǎn)生蒸氣或煙氣的有機(jī)化合物，是沸點(diǎn)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(fù)配物。包裹劑的用量在0.1％以下。本方法能夠方便地進(jìn)行粉體的包裹作業(yè)，可有效地達(dá)到改變表面性質(zhì)，使其不結(jié)塊或不團(tuán)聚的目的，但并不改變粉體的組成與性質(zhì)；該方法原則上可對任何粉體進(jìn)行包裹作業(yè)，尤其適用于化肥粉體產(chǎn)品的防團(tuán)聚、防結(jié)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(quán)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(xué)