水溶性硝硫基復(fù)合肥生產(chǎn)中存在的問題及對策

曾 銳，葉坤國，王 剛，彭 晨

(湖北新洋豐肥業(yè)股份有限公司 湖北荊門 448000)

0 前言

全水溶性肥料的施用方法十分簡便，能以噴灌、滴灌等方式隨灌溉水進(jìn)行施用，既節(jié)約了水資源和肥料，又節(jié)省了勞動力，而且施肥極為均勻。隨著我國農(nóng)業(yè)施肥技術(shù)水平的不斷提升，市場對水溶性肥料的要求也越來越高，目前國產(chǎn)水溶性顆粒硝硫基復(fù)合肥與進(jìn)口產(chǎn)品(如雅冉、中挪等)的市場競爭越來越激烈，而生產(chǎn)出具有市場競爭力的水溶性顆粒硝硫基復(fù)合肥必須解決以下幾個問題。

1 原料的適應(yīng)性問題

以荊門新洋豐中磷肥業(yè)有限公司(以下簡稱新洋豐中磷公司)15- 15- 15硝硫基復(fù)合肥為例，其生產(chǎn)所用的原料為硝酸銨、工業(yè)磷酸一銨、磷酸氫二鉀、氯化鉀、硫酸鉀、微量元素等，各原料的總養(yǎng)分如表1所示。為保證生產(chǎn)的連續(xù)性和產(chǎn)品的水溶性，對所使用的工業(yè)磷酸一銨和硫酸鉀的指標(biāo)提出了明確的要求[1- 2]：工業(yè)磷酸一銨150m(100目)通過率≥40%(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同)，>880m(18目)通過率<1%，pH(1∶100)為3.5～5.5，水不溶物質(zhì)量分?jǐn)?shù)(1∶250)≤0.2%；硫酸鉀150m(100目)通過率≥40%，>880m(18目)通過率<1%，含游離硫酸根質(zhì)量分?jǐn)?shù)≤1.5%，水不溶物質(zhì)量分?jǐn)?shù)(1∶250)≤0.5%。其他原料要求使用優(yōu)級品。

表1 原料總養(yǎng)分

1.1 磷酸一銨的選用

采用工業(yè)磷酸一銨代替普通磷酸一銨的目的是為了提高產(chǎn)品的水溶性，減少產(chǎn)品溶水后的殘渣量。磷酸一銨的pH≤3.5或≥5.5時，造粒塔結(jié)疤率顯著升高，且制得的水溶性顆粒硝硫基復(fù)合肥不光滑，呈瓣?duì)钶^多。由于磷酸一銨的pH是影響高塔熔體造粒裝置結(jié)疤率的關(guān)鍵因素，故選用pH在3.5～5.5的工業(yè)磷酸一銨[3]。

規(guī)定磷酸一銨和硫酸鉀的細(xì)度是為保證產(chǎn)品生產(chǎn)的連續(xù)性。若要求的物料太細(xì)，會增大破碎難度，功耗增加，同時密封困難，導(dǎo)致粉塵飛揚(yáng)；若要求的物料太粗，容易堵塞造粒噴頭孔眼，且扁平球狀產(chǎn)品較多[4- 6]。

1.2 硫酸鉀的選用

目前，國內(nèi)高塔硝硫基復(fù)合肥料生產(chǎn)常用的硫酸鉀主要采用鹵水法、曼海姆法和復(fù)分解法生產(chǎn)，其中曼海姆法生產(chǎn)的硫酸鉀水不溶物含量低、白度值高，是用于生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的水溶性復(fù)合肥料的理想原料[7]。

2 產(chǎn)品結(jié)塊問題

顆粒水溶肥料的結(jié)塊問題一直是生產(chǎn)中的難點(diǎn)和市場最為關(guān)注的問題之一。影響產(chǎn)品結(jié)塊的因素很多，主要是產(chǎn)品水分含量和包裝溫度，但近年來隨著原材料品質(zhì)的下降，物料雜質(zhì)含量和pH也成為影響產(chǎn)品結(jié)塊的主要因素。要有效解決高塔硝硫基顆粒水溶肥的結(jié)塊問題，就必須要求產(chǎn)品含水質(zhì)量分?jǐn)?shù)≤0.8%，產(chǎn)品包裝溫度≤45 ℃，pH在4.8～6.0[5]。

2.1 產(chǎn)品水分含量對結(jié)塊的影響

以新洋豐中磷公司15- 15- 15硝硫基復(fù)合肥為例進(jìn)行試驗(yàn)，樣品制作過程模擬高塔造粒工藝，將硝酸銨熔融后與其他原料混合，硝酸銨熔融溫度160～165 ℃，混合時間20 min，室溫20～25 ℃，空氣濕度保持在70%以下，冷卻凝固時間30～40 s。制取的樣品采用塑料自封袋封裝并存放在陰涼干燥處避免陽光直射，對樣品進(jìn)行檢測和跟蹤，不同水分含量對硝硫基復(fù)合肥產(chǎn)品結(jié)塊的影響如圖1所示。

圖1 不同水分含量對硝硫基復(fù)合肥產(chǎn)品結(jié)塊的影響

從圖1可看出，產(chǎn)品中水分含量越高，相同時間內(nèi)的結(jié)塊率就越高；在水分含量相同的情況下，隨著存放時間的延長，產(chǎn)品結(jié)塊率也會升高。在肥料存放過程中，由于自帶水分以及吸收空氣中的水分，同時由于溫度的不斷變化，肥料顆粒表面會不斷發(fā)生溶解-重結(jié)晶過程，加劇產(chǎn)品結(jié)塊傾向。而當(dāng)產(chǎn)品含水質(zhì)量分?jǐn)?shù)≤0.8%時，存放30 d的結(jié)塊率為6%，產(chǎn)品的結(jié)塊率能夠滿足市場銷售要求。

2.2 pH對產(chǎn)品結(jié)塊的影響

以新洋豐中磷公司15- 15- 15硝硫基復(fù)合肥進(jìn)行小試，通過添加堿性原料(如磷酸氫二鉀、磷酸氫二銨)來調(diào)整產(chǎn)品的pH，驗(yàn)證其對產(chǎn)品結(jié)塊的影響，樣品制作過程同上，試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

從表2可看出，通過調(diào)整pH，產(chǎn)品的結(jié)塊性能差異較大，即隨著pH的升高，樣品的結(jié)塊率有顯著降低的趨勢，但當(dāng)pH進(jìn)一步升高時，樣品結(jié)塊率又開始升高。這說明對于含硝基復(fù)合肥產(chǎn)品，使用堿性原料調(diào)節(jié)pH在4.8～6.0可有效降低產(chǎn)品結(jié)塊發(fā)生的概率。

表2 pH對產(chǎn)品結(jié)塊的影響

2.3 防結(jié)塊劑的使用問題

防結(jié)塊劑在水溶肥系列產(chǎn)品上的應(yīng)用，既要保證防結(jié)塊效果，又要關(guān)注肥料溶解后的殘渣量。當(dāng)前市場上防結(jié)塊劑種類繁多，特點(diǎn)、效果各不相同，很多防結(jié)塊劑對某種復(fù)合肥能起到一定的防結(jié)塊作用，但仍然不能完全解決問題；有的防結(jié)塊劑在添加過程中存在安全隱患，有的使用效果不理想，有的因用量過大而影響產(chǎn)品的純度和水溶性，有的使用成本過高。通過市場調(diào)研和樣品的收集，對目前各大企業(yè)使用較多的幾種全水溶防結(jié)塊劑進(jìn)行小樣包膜小試，用量為質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.2%(液體)和0.5%(粉體)，樣品按10 g肥料+250 mL水進(jìn)行溶解，試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。

表3 不同防結(jié)塊劑防結(jié)塊效果及溶解試驗(yàn)結(jié)果

從表3可看出，部分防結(jié)塊劑可以達(dá)到肥料防結(jié)塊的效果，但水不溶物量較大，且漂浮物和懸浮物較多，影響使用；防結(jié)塊劑JSTM既達(dá)到了防結(jié)塊的要求，又能滿足全水溶、無殘渣要求。

3 結(jié)語

原料pH和產(chǎn)品水分含量的不同對產(chǎn)品的水溶性和理化性質(zhì)影響較大，必須嚴(yán)格控制原料細(xì)度和pH、產(chǎn)品水分含量和pH，并選用合適的防結(jié)塊劑，才能生產(chǎn)出符合市場要求的全水溶硝硫基復(fù)合肥產(chǎn)品。