無機(jī)鹽晶體結(jié)塊機(jī)理及防治

無機(jī)鹽晶體結(jié)塊機(jī)理及防治大部分的無機(jī)化合物均存在結(jié)塊問題，對(duì)貯存、運(yùn)輸、使用、加工等帶來很大的不便。結(jié)塊性是物質(zhì)從松散狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閳F(tuán)塊的一種性質(zhì)。下面從結(jié)塊機(jī)理和結(jié)塊影響因素來說明。結(jié)塊機(jī)理目前公認(rèn)的機(jī)理是晶體橋連理論和毛細(xì)管吸附理論。1.1晶體橋連理論晶體橋連理論的觀點(diǎn)是由于自身和外界條件的變化，粉體內(nèi)包含的水分促使粉體表面溶解、再結(jié)晶，從而在粉體孔隙處形成晶橋。隨著時(shí)間的推移，這些結(jié)晶乂彼此結(jié)合，逐漸形成巨大的團(tuán)塊。1.2毛細(xì)管吸附理論毛細(xì)管吸附理論認(rèn)為：粉體間毛細(xì)管吸附力的存在，使粉體間飽和蒸汽壓增加，促使粉體及其表面溶解形成飽和或過飽和液滴，進(jìn)一步重結(jié)晶，顆粒間形成接觸面，最后粘結(jié)成團(tuán)塊。1.3其他一些理論晶體橋連理論和毛細(xì)管吸附理論可以解釋許多無機(jī)化合物的結(jié)塊現(xiàn)象，但原蘇聯(lián)一些學(xué)者提出了一種完全不同的結(jié)塊理論一擴(kuò)散結(jié)塊機(jī)理：認(rèn)為無機(jī)化合物的結(jié)塊取決于顆粒形狀或顆粒堆積形成的孔道結(jié)構(gòu)，無機(jī)物的離子正是通過這些孔道進(jìn)行自擴(kuò)散，在顆粒表面發(fā)生某種物理或化學(xué)作用而呈結(jié)塊現(xiàn)象。Silverberg等人指出，晶體的交互生長引起顆粒間的粘連，從而發(fā)生結(jié)塊。Thompson曾測量過要破壞2個(gè)顆粒的粘連或1個(gè)顆粒和1個(gè)平面粘連所需要的力，測量結(jié)果和理論計(jì)算值相符，但Thompson不支持晶體橋連理論。認(rèn)為無機(jī)化合物在貯存過程中發(fā)生物理化學(xué)反應(yīng)放出熱，因粒子內(nèi)部水分再分布使結(jié)塊增多。我國學(xué)者董甲珠指出，無機(jī)物產(chǎn)品帶有一定量的水分，這部分水以該化合物飽和溶液存在于晶體表面，當(dāng)某種原因使飽和溶液變成過飽和溶液時(shí)，在晶體表面就會(huì)生成新的結(jié)晶，把相鄰的晶核聯(lián)結(jié)在一起。結(jié)塊的影響因素2.1自身因素影響結(jié)塊的自身因素主要為化合物的化學(xué)成分、結(jié)晶形式、顆粒大小和含水量。無機(jī)化合物主要化學(xué)成分和某些雜質(zhì)對(duì)其結(jié)塊有影響。某些易溶于水的物質(zhì)吸濕性越強(qiáng)越容易結(jié)塊。其中雜質(zhì)對(duì)結(jié)塊可起到抑制劑的作用。無機(jī)鹽含水量無機(jī)鹽含水是無機(jī)鹽結(jié)塊最重要的原因，結(jié)塊率（c）與含水量（M）的關(guān)系如圖所示。含水量WMo，不結(jié)塊；含水量為M1，結(jié)塊率最大；含水量M1，有可見溶液出現(xiàn)。實(shí)際使用時(shí)，可用直線c=a（M-Mo）表示，Mo代表含水量的臨界值，低于臨界值不會(huì)結(jié)塊。結(jié)晶顆粒大小事實(shí)證明顆粒大小不勻，特別當(dāng)顆?；煊泻芏嗉?xì)晶粒時(shí)，細(xì)小的粒子晶體接觸面增大，無機(jī)鹽產(chǎn)品組份化學(xué)相互作用加速，這種作用也促使粒子的結(jié)合。2.2外界條件影響結(jié)塊的外界條件主要包括外界濕度、貯存溫度、壓力和時(shí)間等。2.2.1 外界濕度各種水溶性無機(jī)化合物均有最大相對(duì)濕度，達(dá)到最大相對(duì)濕度時(shí)，該化合物必然吸濕，稱為臨界相對(duì)濕度。高于臨界相對(duì)濕度時(shí)，無機(jī)化合物吸水，直至潮解形成飽和溶液；低于臨界相對(duì)濕度時(shí)，飽和溶液會(huì)蒸發(fā)，析出結(jié)晶物質(zhì)。貯存溫度溫度對(duì)結(jié)塊有影響，若其它條件不變，隨著貯存溫度的提高對(duì)正溶解溫度系數(shù)的化合物而言溶解度增大，水份蒸發(fā)后造成結(jié)晶聚集物。貯存壓力無機(jī)化合物受到較大的壓力時(shí)，顆粒接觸更緊密，單個(gè)粒子的變形使接觸面積增大，壓力對(duì)飽和溶液中溶質(zhì)的溶解度也有影響。結(jié)塊率與壓力的關(guān)系如圖所示。貯存時(shí)間無機(jī)化合物產(chǎn)品生產(chǎn)出來后，隨著時(shí)間的延長，溶解一再結(jié)晶會(huì)一直進(jìn)行下去。綜上所述，綜合考慮結(jié)塊率(c)與含水量(M)、壓力(P)、溫度(T)和時(shí)間(t)的關(guān)系，推導(dǎo)出總方程式為：c=a(M-Mo)(P+Po)(T-To)btc+d對(duì)于已知一種無機(jī)化合物Mo、Po、To、a、b、c、d均為常數(shù)。無機(jī)化合物防止結(jié)塊的方法針對(duì)影響結(jié)塊的因素，國內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了大量的研究工作。歸納為：采用現(xiàn)代化的生產(chǎn)工藝；采用新型造粒設(shè)備和干燥工藝；應(yīng)用各種防結(jié)塊劑，以降低產(chǎn)品的含水量，提高產(chǎn)品的強(qiáng)度、均勻性、防結(jié)塊性和松散性；改善包裝條件，改進(jìn)包裝方法；采用防濕包裝物，控制貯存溫度、濕度等。其中防結(jié)塊劑的應(yīng)用研究報(bào)道較多。常用的防結(jié)塊劑分為無機(jī)鹽、惰性粉末、非表面活性劑和表面活性劑4大類。無機(jī)鹽常配合惰性粉末使用，在結(jié)晶和造粒前將其添加到熔融物中，可改變粒子的晶格結(jié)構(gòu)和物理性能，從而起到防結(jié)塊作用。惰性粉末如滑石粉等，其作用是可使粒子表面相互隔離，顆粒間不易粘連；同時(shí)它還可以吸收相當(dāng)量的飽和溶液，起到防結(jié)塊作用。非表面活性劑乂稱防水劑，如液體石蠟等，會(huì)在無機(jī)物顆粒表面形成防水薄膜，限制無機(jī)物顆粒彼此之間以及與周圍介質(zhì)之間的水分交換。表面活性劑分陽離子型、陰離子型和非離子型3種類型，其作用是能把無機(jī)物顆粒從親水性變?yōu)槭杷?，從而阻止水分交換，保護(hù)粒子不受外界影響。無機(jī)化合物防結(jié)塊應(yīng)用研究舉例針對(duì)紅磯鈉結(jié)塊的一些看法紅磯鈉本身就是一種易潮解的無機(jī)鹽，在生產(chǎn)過程中難免會(huì)帶入少量的水分，當(dāng)含水量超過了臨界值就會(huì)發(fā)生結(jié)塊現(xiàn)象。目前公司采取的是熱包裝的方式，建議采用冷包裝，有