[发明专利]粉体表面的烟气包裹技术

说明书

技术领域

本发明与粉体的表面处理技术有关，进一步来说，属于粉体表面的烟气包裹技术。

背景技术

研究得知，粉体材料的比表面积往往比较大，存在较大的表面能，具有吸附周围气体或物质，以降低表面能；或团聚，以减小比表面而降低表面能的趋势。通过理论估算可以知道：1mol的水，分散成为纳米级的微小水滴后，它们的气-液表面的面积可达上万m²，具有与摩尔气化相变焓相当的能量(表面能)。由此可以想象，微米、纳米粉末所具有的表面能。通常体系的能量高，往往不稳定，它们总希望通过吸附作用释放能量，降低表面能，降低体系的能量；或力图减小表面积，降低体系的能量，增加稳定性。

化肥生产过程中发现，尿素、重钙、磷铵以及多种化肥粉末容易吸潮、团聚、结块，究其原因多是由粉末表面的吸附引起。结块现象给生产和贮运带来不便，也是产品开发的一大难题，亟待加以避免与克服。

目前化肥的防结块技术主要是通过在其粉体表面包裹一层抵御水蒸气作用的物质，例如中国专利02108285.5号“化肥涂膜防板结剂及其制造方法”和200410065454.3号“一种多功能化肥包裹剂及其制备方法”就分别提供了一种采用喷雾技术的化肥包裹剂。这些包裹剂都含有表面活性剂、油脂等，生产工艺相对复杂。迄今为止，尚未有采用烟气包裹粉体表面技术的专利申请件。

发明内容

本发明的目的就是提供一种粉体表面的烟气包裹技术，从而避免了需要专门生产的包裹剂以及相对复杂的包裹工艺。

发明人通过试验和研究，明确了以下观点：固体表面吸附气体水分子，进而发生表面的润湿或毛细管凝结；溶解；溶液层的“搭桥”，粉末颗粒粘结；水分子再通过毛细管向固体内部扩散，水分子的反向扩散与再脱附、蒸发等过程，相互交替发生，最终造成粉体材料的结块。这些过程中的润湿和毛细管凝结都要受表面化学中的拉普拉斯方程、开尔文方程和杨氏方程的限制，也都涉及一个润湿角θ的概念。润湿角θ(又称接触角)是以液滴在固体表面上的固、液、气三相交界处为起点，从固液界面经过液体到气液界面之间的夹角。

当θ＝0⁰时，液体完全润湿固体表面；

当θ>90⁰时，液体不能润湿固体表面；

当θ在0⁰～90⁰时，液体只能部分润湿固体表面。

润湿、溶解发生了，后续的粘结等过程才得以进行。因此，控制润湿角大小，成为解决粉末结块的关键。

基于上述观点，发明人提供的粉体表面的烟气包裹技术，就是通过加热产生烟气的油类化合物，或没有完全燃烧的油气，或高沸点的有机化合物或溶液，使其沸腾，或发烟，让产生的蒸气或烟气熏蒸固体粉末，使其在表面生成分子水平上的包裹膜；或采用油类进行不完全燃烧，产生的碳黑，或烟尘包裹粉体材料的表面。

上述油类化合物可以是柴油、或煤油、或石蜡、或重油、或松节油、或其它油脂。

上述高沸点的有机化合物或其溶液是沸点在150℃～350℃之间的多碳醇、或多碳羧酸、或多碳胺、或卤代烃类等有机化合物；也可以是它们的复配物。

在上述方法中，还可以在所述的油类物质或有机化合物中添加香料物质，改善被处理粉体的嗅觉，也可以不添加。

发明人指出：这种几个分子层厚的薄膜在粉体物料或微米、纳米粉末表面的形成，将降低它们的比表面能，使其稳定，从而减小粉末的团聚；通过这种方法，可以有效地改变固体粉末表面的性质，提高憎水性，降低其亲水能力，减少对水蒸气的吸附；同时生成的薄膜还可堵塞粉末表面的毛细管口，避免毛细管凝结；这些作用将阻断后续过程的发生，避免或缓解固体粉末的结块。采用有机化合物进行不完全燃烧，产生的碳黑，或烟尘包裹某些粉体材料，也能达到改变表面性质，使其不结块，或不团聚的目的。

本发明提供的方法能够方便地进行粉体的包裹作业，达到改变表面性质，使其不结块，或团聚的目的；本方法不存在液体喷雾与固体的惰性微粉喷洒包裹时的“操作死角”，包裹剂化合物以分子状态被粉末表面吸附后，成膜，均匀包裹目标粉末；故其包裹剂的用量很小，通常可控制在0.1％以下；对包裹剂没有特殊要求，只要疏水性强，并在粉末产品运输、存放的环境中不易挥发，对人安全和对环境友好的有机化合物，经济上合理即可。由本方法引进的微量杂质，不会改变粉末的组成、结构和性能。该方法原则上可对任何粉体进行包裹作业，而尤其适用于化肥粉体产品的防团聚、防结块。

具体实施方式