发展低成本多功能高塔复合肥.docx

发展低成本多功能高塔复合肥李晓波 1，李江波 2，张贵荣 3，焦彦瑞 4（1.山西阳煤丰喜股份有限责任公司 闻喜复肥分公司，山西 闻喜 043802；2.上海交通大学 化学化工学院，上海200240；3.山西临汾市尧都区吴村镇人民政府，山西 临汾 041000；4.山西晋中师范高等专科学校，山西 晋中 030600）摘 要 分析高塔复合肥生产工艺及其产品的优缺点，提出低成本多功能复合肥是高塔复合肥的发展方向，需从降低成本，提高功能、功效方面解决高塔造粒生产复合肥工艺中存在的问题，以提高高塔复合肥的市场竞争力。关键词 高塔复合肥；低成本生产；多功能肥效中图分类号 tq111.19文献标志码 b文章编号 10076220 （2013） 050050 03developing low cost and multi-function compound fertilizer by prilling tower processli xiao-bo1，li jiang-bo2，zhang gui-rong3，jiao yan-rui4（1.wenxi compound fertilizer branch，shanxi yangmei fengxi co.，ltd，wenxi，shanxi 043802，china；2.school of chemistry andchemical engineering，shanghai jiao tong university，shanghai 200240，china；3. peoples government of wucun，yaodu district， linfen city，shanxi province，linfen，shanxi 041000，china；4.jinzhong teachers college，jinzhong，shanxi 030600，china） abstract： the advantages and disadvantages of production process and product for compound fertilizer byprilling tower process are analyzed. it is proposed that low cost and multi-function compound fertilizer is the development direction of compound fertilizer by prilling tower process. the problems existing in compound fertilizer by prilling tower process should be solved to improve the market competitiveness by decreasing the cost and improving the function and effect.key words： compound fertilizer by prilling tower process； production with low cost； multi-function fertilizereffect高塔复合肥自问世以来，因工艺及产品极具特色，迅速在全国普及，但成本高、功能单一是其发 展的瓶颈，唯有降低成本，大力研发增值功能性高 塔复合肥，才是其出路。1 高塔复合肥工艺及其产品的优点与缺点1.1 高塔复合肥工艺的优点与缺点与常用的复合肥料生产工艺相比，高塔复合肥 工 艺 具 有 以 下 优 点 ： 1） 直 接 利 用 尿 素 或 硝 铵 熔 体，省去了尿素熔体的喷淋造粒过程，以及固体尿素的包装、运输、破碎等，简化了生产流程；2）造粒工艺充分利用熔融尿素或硝铵的热能，物料水 分 含 量 很 低 ， 无 需 干 燥 过 程 ， 大 大 节 省 了 能 耗 ；3） 操作环境好，无“三废”排放，属清洁生产工艺。 高塔复合肥工艺的缺点：投资较大，用的原料比较精，生产成本比较高，价格比较高。收稿日期 20130303作者简介 李晓波（1963-），男，山西闻喜人，高级工程师。e-mail：16张 小 勇 ，莫 海 涛 ，赵 华 ，等 . 滴 灌 酸 性 液 体 肥 料 ：中 国 ，02117185.8p. 2002-04-25.汪 鹤 亭 . 一 种 含 腐 殖 酸 的 液 态 高 浓 度 水 溶 性 肥 料 ：中 国 ，201010530414.7p. 2010-11-03.刘孝富，刘云海，刘孝贡. 性能稳定的多元素高浓度液体肥料 的制备方法：中国，201110299769.4p. 2011-09-29.尹 飞 虎 ，陈 云 ，温 新 民 . 喷 滴 灌 用 肥 及 其 生 产 方 法 ：中 国 ，99123097.3p. 1999-12-07.21 李彦，高贤彪，卢丽萍，等. 多养分水溶性固体复合螯合肥及其制备方法：中国，200510044289.8p. 2005-08-22. 22 石 文 杰. 一 种 多 功 能 多 元 素 水 溶 性 固 体 浓 缩 肥 料 ：中 国 ，200910014995.6p. 2009-05-06.23 陈云，樊庆鲁，尹飞虎，等. 水溶性腐植酸多元固体肥料及其 生产方法：中国，200910130413.0p. 2009-04-04.17181924王晓春，罗冬贵. 一种全水溶性尿基复合肥及其制备方法：中国，201110268314.6p. 2011-09-09.王晓春，罗冬贵. 一种全水溶性硝基复合肥及其制备方法：中 国，201110268199.2p. 2011-09-09.20 刘键，杜建伟，陈蓝天，等. 一种用于滴灌系统高效复合肥的制备方法：中国，03104807.2 p. 2003-02-20.252013 年第 28 卷第 5 期李晓波等发展低成本多功能高塔复合肥511.2高塔复合肥产品的优点与缺点优点：1） 抗压强度高且水溶快。高塔复合肥产品 的 w（h2o） 一 般 在 1% 以 下 ， 有 时 可 以 控 制 在0.5%以下，所以产品的抗压强度特别高，比传统工 艺 生 产 的 产 品 提 高 1 倍 以 上 ； 适 合 于 各 类 施 肥 方 式、方法，遇水溶得快，满足农民喜爱快溶的要 求。2） 养分均匀。高塔造粒使每一颗粒养分基本一 致，施用后作物整体长势良好。3） 中微量元素有效 化。中微量元素通过螯合技术处理，使得养分有效 性进一步提高，容易被作物吸收。4） 肥料的利用率 提高。高塔复合肥的养分释放较均匀，使肥效延长， 肥料利用率提高。5） 适合再包膜，降低生产成本。6） 有熔化孔特征标志，有效防止假冒伪劣产品。 缺点：高塔复合肥产品的销售价格比同样配方的 转 鼓 复 合 肥 高 约 400 元 t； 粒 度 较 小 ， 按 照gb150632009 粒度标准中 1.04.75 mm 或 3.555.60 mm 占 90以上来严格分析，高塔复合肥粒度 分 布 约 是 1.0 mm 占 15 、 1.02.0 mm 占 15 、2.03.55 mm 占 25、3.554.75 mm 占 30 、4.755.60 mm 占 10、5.60 mm 占 5，从销 售考虑，粒度选择 3.555.60 mm 的高塔复合肥利 于销售，但此范围颗粒比例较低，产品中 2.0 mm 以下颗粒的比例较高，在运输及储存中会产生结 块、粉化。2发展高塔复合肥需要解决的问题发展高塔复合肥必须解决成本高的问题，综合 降低成本需从以下方面着手。1） 降低尿素熔融温度及缩短尿素熔融时间， 最大限度减少蒸汽及尿素用量。如果液体中溶有少 量其他物质 （或称为杂质），即使数量很少，物质的 熔点也会有很大的变化。根据理论分析，在尿融槽 中加 510氯化铵或硫酸铵，可以把尿素熔融温 度从 138 左右降低到 113 左右。因氯化铵或硫酸 铵均含氮，尿素用量减少，尿素熔融时间从 4.5 min 左右缩短到 3.5 min 左右，故提高了尿素熔融速率， 降低了产生缩二脲的可能，最主要的是减少蒸汽用 量，提高了尿融设备的利用率，降低了生产成本。 目前塔底融尿素，高氮配方溶解温度最低控制在93 ，矮塔塔上融尿素最低温度可控制在 70 。2） 选择合适配方，降低原料成本。根据市场 n、p、k 的价格变化情况，只要控制产品养分在国 标范围之内 1，保持总养分不变，就可适当降低价 格高的原料配比（一般降低不超过 1.5）或适当提 高价格低的原料配比（一般提高不超过 1.5），还可用较廉价的硫酸铵、氯化铵等代替部分尿素。3） 选择适合本企业的工艺和设备 2-3，降低 生产成本。工艺先进是降低成本的基础。高塔复合 肥工艺近年来的发展，主要是去掉能耗高的固体加 热器，加大一级及二级混合槽的有效容积，把一级 混 合 槽 容 积 增 大 1 倍 ， 把 二 级 混 合 槽 的 容 积 增 大0.5 倍，这样料浆混合更均匀，容易制备合格的料 浆，杜绝溢槽和堵槽，降低生产成本 4。另外，要 研究和选优造粒的最佳工艺参数，如：对不同的配 方要研究料浆在混合槽停留时间及料浆在什么温度 下发稠的具体工艺参数；混合后的固体物料粒度要 小于 0.8 mm，使其能在混合槽中处于良好的悬浮状 态；在料浆三相点附近造粒 5；根据不同的配方及 不同季节控制造粒温度和喷头喷淋量，确保塔内 不结疤；对不同的配方要深入研究喷头内、外圈 转数的最佳比例，有效控制大颗粒及小颗粒的最 低百分比；选择高效筛分设备，确保成品中不含 粒 径 在 1 mm 以下的颗粒，提高复合肥的产出率； 采用新型复合肥防结块剂，消除复合肥结块 6。4） 提高成球率。高塔复合肥经过筛分粒度合 格率大概是 40，剩余如此多的不合格颗粒需返 回系统再造粒，存在很多问题：不合格颗粒增 多，说明对原料及设备的利用率较低，导致成本增 加；对不合格颗粒进行化验，一般情况下含 n、 k 较 高 而 含 p 较 低 ， 把 这 些 不 合 格 颗 粒 投 进 混 合 槽，导致混合槽料浆物系环境恶化、成品养分难于 控制，降低了成品养分的合格率，使生产成本成倍 增加；不合格颗粒再造粒，使人工费、水电费、设 备维修费同步增加。可见提高成球率是降低高塔复 合肥成本的关键措施。需采取以下措施进行控制。首先，根据不同的配方严格控制造粒温度，提 高成球率 5。其次，混合槽料浆是由微量气相、大 量固相和适量液相形成的三相非均相物系，在该物 系中，存在铵根、钾、氢等阳离子及氯或硫酸根、 磷酸二氢根等阴离子，一般情况下 ph56，呈 弱酸性。为了提高高塔造粒的成球率，笔者提出加 入一种增效成球剂。增效成球剂是由物质 a 和物质b 按照一定比例混合而成。根据同离子效应筛选的 物质 a，主要功能是降低弱电解质尿素的电离度， 控制磷酸一铵的溶解度，也就是最大限度保护每种 原料中氢元素的状态；根据氢键形成理论选择物质 b，在喷浆造粒时，颗粒在自由落体过程中形成氢 键晶体，以提高颗粒强度，防止颗粒因冷却效果不 好在与塔底漏斗发生碰撞时产生小颗粒。增效成球2013 年第 28 卷第 5 期52剂在混合槽添加质量占 1左右，可提高颗粒强度及成球率，减少了大量返料及不合格颗粒返回造粒 塔，降低了成本。5） 选择其他措施降低生产成本：降低高塔 生产线各种固定投资 7；用一套复合肥生产线生 产尿基和硝基复合肥 8；“三废”综合利用，如 用锅炉烟气脱硫生产硫酸铵作复合肥原料 9。总之，选择最佳造粒温度，消灭大颗粒及粒径 在 1.0 mm 以下的颗粒，选择最理想的增效成球剂 是降低高塔复合肥成本的有效措施。3发展多功能高塔复合肥3.1发展具有增效功能的高塔复合肥我国高塔复合肥生产装置已超 100 套，产能远 大于实际需用量，在市场经济中，只有发展独特的 高塔复合肥才能更好生存。高塔复合肥发展方向不 是配方中氮磷钾越高越好，而是如何提高氮磷钾的 利用率。以下是几种具有增效功能的高塔复合肥。1） 增效尿素高塔复合肥。增效尿素 10-11 是 指在基本不改变尿素生产工艺的基础上，增加简单 设备向尿液中添加生物活性类增效剂所生产的尿素 增值产品。例如玖源增效尿素是以聚天冬氨酸作为 增效剂制成，可以广泛用于多种植物和土壤，提高 肥料利用率。大量田间试验数据表明，玖源增效尿 素 比 普 通 尿 素 在 减 少 用 量 20%30%时 增 加 产 量10%30%、 促 进 作 物 早 熟 710 d、 延 长 采 收 期1015 d。把增效尿素用作高塔复合肥的原料，制 备增效尿素高塔复合肥是企业的一个销售亮点。2） 增效磷酸一铵高塔复合肥。在磷酸一铵中 添加磷肥增效剂（每 50 kg 添加增效剂 1001 000 g） 可制成增效磷酸一铵。磷肥增效剂能抑制土壤对水 溶性磷的固定，促进根系对磷的吸收，并能螯合和 活化土壤中的磷元素，从而大大提高磷肥利用率。 增效磷酸一铵磷肥利用率提高，可达 70%80%， 延长肥效期 12 倍。多点示范试验表明，增效磷 酸一铵在粮食作物、经济作物和蔬菜上都有明显增 产效果 13。把增效磷酸一铵用作高塔复合肥的原 料，制备增效磷酸一铵高塔复合肥也是企业的一个 销售亮点。3） 增效高塔复合肥。把增效尿素、增效磷酸 一铵均作为高塔复合肥的原料，制备的高塔复合肥 就是增效高塔复合肥；在目前高塔复合肥制备过程 中，加入一些能提高 npk 功效的微量元素成分的 高塔复合肥也叫增效高塔复合肥。另外，在高塔复 合肥中加入适量的复硝酚钠也可以制备增效高塔复合肥。复硝酚钠是一种强力细胞复活剂，与植物接触后能迅速渗透到植物体内，促进细胞的原生质流 动，提高细胞活力；能促进作物生长发育，改善产 品品质，提高产量，提高作物的抗病、抗虫、抗 旱、抗涝等抗逆能力。3.2 发展功能性高塔复合肥功能性高塔复合肥主要是指在该产品中加入一 些具有功能特点的成分，从而使其增加相应的功 能。例如：1） 加入土壤改良剂，改善土壤物理化 学性质，促进土壤团聚化，增加土壤阳离子代换 量，提高土壤肥力；2） 加入中微量元素，增强作 物生长发育过程中对营养元素的吸收能力 12，提 高作物产量和品质；3） 加入生长素，促进作物的 生长；4） 加入保水剂，可以保持土壤的水分；5） 加入土壤调理疏松剂，可使肥效迅速，肥效期长， 改良、疏松土壤，促进植物生长。4 结束语低成本多功能高塔复合肥是高塔复合肥发展的 永恒主题。发展高塔复合肥必须解决生产成本高的 问题，唯有生产能满足市场不同需求的物美价廉的 高塔复合肥，才能在竞争中立于不败之地。参考文献1李晓波.高塔复合肥成品养分波动原因分析及解决方法j.磷肥与复