水溶性硝硫基复合肥生产中存在的问题及对策

Problems and Countermeasures in Production of Water-Soluble Nitro-Sulfur Compound Fertilizer

曾锐 Rui ZENG , 叶坤国 Kunguo YE , 王刚 Gang WANG , 彭晨 Chen PENG

湖北新洋丰肥业股份有限公司湖北荆门 448000 Hubei Xinyangfeng Fertilizer Industry Co., Ltd., Jingmen 448000, China

摘要：

全水溶性复合肥料能迅速地溶解于水中，其养分更容易被作物吸收且吸收利用率相对较高，而且可以应用于喷灌、滴灌等设施农业，实现水肥一体化，达到省水、省肥、省工的效能。为了提高采用高塔造粒装置生产的全水溶硝硫基复合肥产品的市场竞争能力，考察了不同原材料以及产品pH、水分含量等对产品品质的影响，并提出相应的解决措施。

关键词：

水溶性肥料; 硝硫基复合肥; 水不溶物; pH; 结块;

Abstract：

The full water-soluble compound fertilizer can be dissolved in water quickly, and its nutrients are more easily absorbed by crops with relatively high utilization ratio, and can be applied to the facilities agriculture such as sprinkler irrigation and drip irrigation, realizing the integration of water and fertilizer and achieving the efficiency of water saving, fertilizer saving and labor saving. To improve the market competition ability of the full water-soluble nitro-sulfur compound fertilizer produced by the high tower granulation device, the effects of different raw materials, pH and water content on the quality of the products were investigated, and the corresponding measures were put forward.

Keyword：

water-soluble fertilizer; nitro-sulfur compound fertilizer; water insoluble matter; pH; caking;

0 前言

全水溶性肥料的施用方法十分简便，能以喷灌、滴灌等方式随灌溉水进行施用，既节约了水资源和肥料，又节省了劳动力，而且施肥极为均匀。随着我国农业施肥技术水平的不断提升，市场对水溶性肥料的要求也越来越高，目前国产水溶性颗粒硝硫基复合肥与进口产品(如雅冉、中挪等)的市场竞争越来越激烈，而生产出具有市场竞争力的水溶性颗粒硝硫基复合肥必须解决以下几个问题。

1 原料的适应性问题

以荆门新洋丰中磷肥业有限公司(以下简称新洋丰中磷公司)15-15-15硝硫基复合肥为例，其生产所用的原料为硝酸铵、工业磷酸一铵、磷酸氢二钾、氯化钾、硫酸钾、微量元素等，各原料的总养分如表 1所示。为保证生产的连续性和产品的水溶性，对所使用的工业磷酸一铵和硫酸钾的指标提出了明确的要求^[1-2]：工业磷酸一铵150 μm (100目)通过率≥40%(质量分数，下同)，＞880 μm (18目)通过率＜1%，pH(1 :100)为3.5~5.5，水不溶物质量分数(1 :250)≤0.2%；硫酸钾150 μm(100目)通过率≥40%，＞880 μm(18目)通过率＜1%，含游离硫酸根质量分数≤1.5%，水不溶物质量分数(1 :250)≤0.5%。其他原料要求使用优级品。

表 1

原料总养分

原料	w(总养分)/%
硝酸铵	34.5
工业磷酸一铵	72.0
硫酸铵	21.0
氯化钾	60.0
硫酸钾	52.0
微量元素	0.5

1.1 磷酸一铵的选用

采用工业磷酸一铵代替普通磷酸一铵的目的是为了提高产品的水溶性，减少产品溶水后的残渣量。磷酸一铵的pH≤3.5或≥5.5时，造粒塔结疤率显著升高，且制得的水溶性颗粒硝硫基复合肥不光滑，呈瓣状较多。由于磷酸一铵的pH是影响高塔熔体造粒装置结疤率的关键因素，故选用pH在3.5~5.5的工业磷酸一铵^[3]。

规定磷酸一铵和硫酸钾的细度是为保证产品生产的连续性。若要求的物料太细，会增大破碎难度，功耗增加，同时密封困难，导致粉尘飞扬；若要求的物料太粗，容易堵塞造粒喷头孔眼，且扁平球状产品较多^[4-6]。

1.2 硫酸钾的选用

目前，国内高塔硝硫基复合肥料生产常用的硫酸钾主要采用卤水法、曼海姆法和复分解法生产，其中曼海姆法生产的硫酸钾水不溶物含量低、白度值高，是用于生产优质的水溶性复合肥料的理想原料^[7]。

2 产品结块问题

颗粒水溶肥料的结块问题一直是生产中的难点和市场最为关注的问题之一。影响产品结块的因素很多，主要是产品水分含量和包装温度，但近年来随着原材料品质的下降，物料杂质含量和pH也成为影响产品结块的主要因素。要有效解决高塔硝硫基颗粒水溶肥的结块问题，就必须要求产品含水质量分数≤0.8%，产品包装温度≤45 ℃，pH在4.8~6.0^[5]。

2.1 产品水分含量对结块的影响

以新洋丰中磷公司15-15-15硝硫基复合肥为例进行试验，样品制作过程模拟高塔造粒工艺，将硝酸铵熔融后与其他原料混合，硝酸铵熔融温度160~165 ℃，混合时间20 min，室温20~25 ℃，空气湿度保持在70%以下，冷却凝固时间30~40 s。制取的样品采用塑料自封袋封装并存放在阴凉干燥处避免阳光直射，对样品进行检测和跟踪，不同水分含量对硝硫基复合肥产品结块的影响如图 1所示。

图 1

不同水分含量对硝硫基复合肥产品结块的影响

从图 1可看出，产品中水分含量越高，相同时间内的结块率就越高；在水分含量相同的情况下，随着存放时间的延长，产品结块率也会升高。在肥料存放过程中，由于自带水分以及吸收空气中的水分，同时由于温度的不断变化，肥料颗粒表面会不断发生溶解-重结晶过程，加剧产品结块倾向。而当产品含水质量分数≤0.8%时，存放30 d的结块率为6%，产品的结块率能够满足市场销售要求。

2.2 pH对产品结块的影响

在硝基复合肥生产过程中，磷酸一铵与硝酸铵形成NH₄H₂PO₄·NH₄NO₃复盐晶体后，可以提高晶体的致密度和强度。在pH过低的条件下，磷酸一铵中的NH₄⁺和H⁺能级提高，活性增强，从而降低了颗粒的致密度和强度，易使产品发生结块；而在pH较高时，NH₄⁺和H⁺更倾向于与碱性基团间形成氢键，与NO₃^-的氢键作用减弱，形成的NH₄H₂PO₄·NH₄NO₃复盐晶体稳定性差, 导致产品发生结块^[8]。

以新洋丰中磷公司15-15-15硝硫基复合肥进行小试，通过添加碱性原料(如磷酸氢二钾、磷酸氢二铵)来调整产品的pH，验证其对产品结块的影响，样品制作过程同上，试验结果如表 2所示。

表 2

pH对产品结块的影响

产品pH	w(H₂O)/%	结块率/%
产品pH	w(H₂O)/%	1 d	3 d	7 d
3.5	0.2	100	100	100
4.2	0.2	44	100	100
4.6	0.2	56	100	100
4.8	0.2	0	0	0
5.0	0.2	0	0	0
5.6	0.2	0	0	32
6.0	0.2	0	33	100

从表 2可看出，通过调整pH，产品的结块性能差异较大，即随着pH的升高，样品的结块率有显著降低的趋势，但当pH进一步升高时，样品结块率又开始升高。这说明对于含硝基复合肥产品，使用碱性原料调节pH在4.8~6.0可有效降低产品结块发生的概率。

2.3 防结块剂的使用问题

防结块剂在水溶肥系列产品上的应用，既要保证防结块效果，又要关注肥料溶解后的残渣量。当前市场上防结块剂种类繁多，特点、效果各不相同，很多防结块剂对某种复合肥能起到一定的防结块作用，但仍然不能完全解决问题；有的防结块剂在添加过程中存在安全隐患，有的使用效果不理想，有的因用量过大而影响产品的纯度和水溶性，有的使用成本过高。通过市场调研和样品的收集，对目前各大企业使用较多的几种全水溶防结块剂进行小样包膜小试，用量为质量分数0.2%(液体)和0.5%(粉体)，样品按10 g肥料+250 mL水进行溶解，试验结果如表 3所示。

表 3

不同防结块剂防结块效果及溶解试验结果

防结块剂	结块率/%		w(水不溶物)/%	溶解试验情况
防结块剂	15 d	30 d	w(水不溶物)/%	溶解试验情况
AMZ(进口)	0.0	3.08	1.22	有少量漂浮物和悬浮物
KMR(进口)	0.0	2.45	1.76	有少量漂浮物
JSTM	0.0	1.32	0.42	清澈
FB	0.0	0.00	0.97	有少量悬浮物
JMYK	0.0	0.00	2.53	有大量漂浮物和悬浮物
不使用防结块剂	76.5	84.60	0.40	清澈

从表 3可看出，部分防结块剂可以达到肥料防结块的效果，但水不溶物量较大，且漂浮物和悬浮物较多，影响使用；防结块剂JSTM既达到了防结块的要求，又能满足全水溶、无残渣要求。

3 结语

原料pH和产品水分含量的不同对产品的水溶性和理化性质影响较大，必须严格控制原料细度和pH、产品水分含量和pH，并选用合适的防结块剂，才能生产出符合市场要求的全水溶硝硫基复合肥产品

ckwx 参考文献

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