腐殖酸功能性专用肥的工艺.docx

熔体造粒腐殖酸功能性专用肥的工艺开发与农业应用试验我国传统肥料产品注重养分功能的开发，而应用单一养分功能的肥料难以克服目前集约化农业条件下的土壤连作障碍、肥料利用率低、氮肥损失严重、环境污染等系列问题，开发除营养功能以外具有附加功能的肥料成为当前农业生产的需求。腐殖酸是一种用途广泛的复杂有机芳香羧酸大分子，主要由C、H、O、N、S等元素组成，其结构组成复杂，具有酚羟基、羧基、羟基等多种活性官能团，具有较强的亲水、离子交换、络合和吸附能力。普通肥料肥效期短，利用率低，在短时间内可为作物提供营养，如若作物不能及时吸收，易造成养分流失，不但浪费，也给环境带来危害。普通肥料中添加腐殖酸可以起到氮素增效作用，同时提高P、K有效性，刺激作物生长。 肥料工艺不同往往影响到肥料养分在土壤中的释放和转化。目前，我国利用腐殖酸制造复合（混）肥料，大多用加热增湿团聚滚动成粒的团粒法造粒，利用熔融造粒技术生产腐殖酸功能肥料尚待完善。与团粒法相比，无干燥的塔式熔体造粒工艺具有显著的技术优势，工艺过程简单，节能40%以上，基本无“三废”排放。本研究是将塔式熔体造粒生产工艺与腐殖酸预处理技术有机结合，确立了适合我国大田农作物需肥特点、具有缓释功效和刺激作物生长功能的熔体造粒腐殖酸功能性专用肥，以期进一步丰富塔式造粒产品的品种，实现对不同区域、不同作物的施肥覆盖，为提高肥料利用率、减少由肥料损失带来的环境污染问题提供一种有效途径。1技术原理 肥料中添加预处理的腐殖酸，会抑制土壤中的脲酶活性，降低尿素在土壤中的水解速度，赋予肥料缓释功效和刺激作物生长功能，同时可减少土壤对速效磷的固定，吸附和贮存钾离子，促进磷肥和钾肥的吸收利用，达到“控氮、解磷、促钾”的效果，显著提高肥料利用率。另外，采用加热熔融方法制取腐殖酸功能性肥料，腐殖酸与尿素在加工过程中发生复杂化学变化，改变内部价键结构，形成大量稳定化学键，有利于提高肥料缓释性。2 生产工艺过程熔体造粒腐殖酸功能性专用肥生产采用熔融造粒法进行生产，其关键技术是将原料混合后，迅速复合成流动性能良好的低温共熔体料浆。利用特制的喷头喷淋造粒，喷淋液滴在造粒塔中下落，在经过上升的空气流时，迅速冷却固化形成颗粒。熔体造粒腐殖酸功能性专用肥工艺流程见图1步骤：（1） 入厂后的风化煤（内蒙古呼和浩特，外观呈褐黑色粉末状，以干基计腐殖酸含量65%，水分含量15%-17%）经筛分除杂后，进入粉碎机粉碎。经粉碎后的风化煤过80目筛，用浓度为30%-40%的稀硫酸酸解，再分2次加入碳酸氢铵混合。散堆反应24h，中途翻堆2次，控制物料的温度不超过55度。经充分反应后，进入烘干机烘干。控制烘干机头温度为120度，经烘干后水分小于4%时，粉碎，通过喂料机、皮带秤进入高塔系统二级料浆混合槽内混合。（2） 将加入助溶剂的尿素在135-138度高温熔融，加入缓冲槽内，再经输送泵加压，经计量后送至塔顶料仓内。（3） 将磷酸一铵、氯化钾、添加剂分别计量后，按一定的配比送入搅拌器中充分混合，原料经破碎、筛分后送入混料的加热器中，加热至80-105度，由斗式提升机提升至塔顶料仓。（4） 将塔顶料仓中的混料经计量后送入上述混合器中，经过高速剪切搅拌机混合制成稀糊状物料，温度控制在90-95度之间。经震动过滤掉颗粒杂志后溢流至特制的造粒喷头，在喷头旋转剪切离心力作用下，将混合物均匀喷洒成小球状液滴，从喷头喷淋落下的液滴在直径8-24m、高60-146m的塔内慢慢下落。经与塔内上升气流换热后冷却至45-65度，即成为复合肥小颗粒，再经冷却，筛分及防结块处理后，计量包装即可。3.工艺指标(1) 风化煤80目，总腐殖酸含量65%，水分含量15%-17%，浓度为30%-40%的稀硫酸用量为干基风化煤总量的1/12-1/10，碳酸氢铵用量为干基风化煤总量的2%-3%，预处理的风化煤经烘干后，水分含量4%，游离腐殖酸含量40%、总腐殖酸含量65%.（2）尿素熔融温度为135-138度。（3）一级混合槽温度105-115度。（4）二级混合槽温度95-105度。（5）塔底物料温度50-65度（6）包装温度45度。4.产品特点熔体造粒腐殖酸功能性专用肥是集腐殖酸和塔式熔体造粒肥料功效于一体的绿色、缓释、增效的新型功能性肥料。该工艺将高塔熔体造粒生产工艺与腐殖酸预处理技术进行有机结合，产品配方科学、水分和缩二脲含量低、物性好、颗粒养分分布均匀、含氮配比高、强度高、光滑圆润、不易结块、利于作物吸收、便于机械化施用，具有缓释和刺激作物生长的功能。其中，缩二脲含量1%、粒径（1.00-4.75mm）98%、产品强度20N、水分含量1%，与团粒法生产腐殖酸肥料水分为2.2%-3.6%相比，降低1.2-2.6个百分点。5 田间应用试验与效果5.1 试验设计试验在临沭县大兴镇时宅子村进行，试验土为潮棕壤土，播种前0-20cm土层土壤含有机质7.1g/kg、全氮468mg、kg，碱解氮45mg/kg,速效磷9.8mg/kg，速效钾58mg/kg。试验设3个处理：处理1：普通熔体造粒复合肥（N-P2O5-K2O:25-12-8）,不含腐殖酸；处理2：熔体造粒腐殖酸功能性专用肥（N- P2O5-K2O:25-12-8）,腐殖酸含量6%；处理3：以不施用任何肥料为空白对照（CK）。小区面积2.7mX5.0m，3次重复，随机区组排列。供试品品种为大田推广品牌郑单958，种植密度为6x104株/公顷。试验于2010年6月9日播种，10月5日收获。2011年播种期和收获期为6月13日和10月6日。所有处理施用的肥料均为1260kg/hm2，供试肥料以底肥一次性施入。田间管理以玉米高产田进行。5.2 测定项目与方法从开花期开始每隔10d取样一次，各处理选择生长一致的植株3株，将叶、茎（除叶片、籽粒以外的地上部分植株）、籽粒3部分分开，在105度杀青30min后，80度烘干至恒重。称量，粉碎，过60目筛，以KDY-9820型凯氏定氮仪测定氮素含量。收获其收获，考种测产。参照Moll等的方法;氮积累量（克/株）=植株氮含量（%）x生物量；总吸氮量（kg.N/hm2）=氮积累量x植株密度；氮收获指数（%）=籽粒氮积累总量/植株氮积累量总量。参照张银锁等的计算方法：氮肥农学效率（kg籽粒/kg氮）=（施氮区玉米产量-对照区玉米产量）/施氮量；氮肥利用效率(%)=(施氮区玉米地上部吸氮量-对照区玉米地上部吸氮量) /施氮量x100%。5.3数据处理5.4试验结果与分析5.4.1不同肥料处理对玉米花后氮素积累的影响氮素的积累量反映了玉米整个生育期对氮营养的吸收情况。不同肥料处理对玉米花后氮素积累的影响见表1.普通肥料处理1在整个玉米生育过程中，花前的氮素积累量较大，之后增长趋势变缓，甚至不增长；而施用熔体造粒腐殖酸功能性专用肥的处理2则一直持续增长，即使再生育后期，仍呈现稳定增长趋势，成熟期（即花后50d）达到最高。在相同施肥水平下，成熟期处理2的玉米氮积累量显著高于处理1，与处理1相比增长了16.75%。表1 不同肥料处理对玉米花后氮素积累的影响处理氮素积累量（克/株）0d10d20d30d40d50dCK118.91130.12143.30152.35173.21176.63处理1200.85209.55218.05235.75243.56242.03处理2190.56225.65260.65258.65270.15282.585.4.2 不同肥料处理量对玉米产量的影响与不施肥处理相比，各施肥处理的籽粒产量均提高，且差异达到显著水平；与普通肥处理相比，施用熔体造粒腐殖酸功能性肥料处理的玉米增产效果显著（表2）。在相同施肥水平下，施用腐殖酸功能性肥处理的玉米穗行数、行粒数没有显著提高，而千粒重显著增加，是产量提高的基础。从经济效益看，施用熔体造粒腐殖酸功能性肥处理显著高于普通肥处理。 表2 不同肥料处理对玉米产量及其构成因素的影响处理穗行数行粒数穗粒数千粒重（g）籽粒产量（kg/hm2）增产幅度（%）效益比对照增加（元/公顷）CK14.4439.02563.45281.179383.8-处理114.9540.7460906293.7211380.421.31056处理214.6041.70608.82316.2912716.935.52571注：按当时的市场价，玉米1911元/吨，普通复合肥2340元/吨，腐殖酸功能性专用肥2810元/吨。5.4.3 不同肥料处理对玉米氮素利用率的影响氮肥农学效率是单位施肥量对作物籽粒产量增加的反映，是农业生产中最重要的经济指标之一。熔体造粒腐殖酸功能性专用肥的氮肥农学效率和氮肥利用率显著高于普通肥料（表3）。由此可见，腐殖酸功能性专用肥能有效提高肥料养分利用率，减少肥料损失，提高经济效益；同时还可以减轻肥料养分损失造成的环境污染。表3 不同施肥处理对玉米氮素利用率的影响处理籽粒产量（t/hm2）总吸氮量（kg氮/hm2）氮收获指数氮肥农学效率（kg籽粒/kg氮）氮肥利用率（%）CK9.38177.8366.61处理111.38242.3063.386.6621.5处理212.72276.1163.6311.1132.85.5 讨论氮是提高叶片光合速率，维持叶绿素含量及延长叶片功能起的重要元素。开花至成熟阶段是作物氮素吸收分配的关键时期，营养器官的氮素转移对籽粒氮素积累有较大贡献，增加氮肥能够显著提高作物各生育阶段生长情况，特别是加强生育后期氮素的吸收强度。在相同施肥水平情况下，施用熔体造粒腐殖酸功能性专用肥的玉米氮素积累量显著高于普通肥处理（表1），说明该专用肥能够显著提高玉米氮素积累，在玉米的生长后期尤其显著。 与普通肥处理相比，施用腐殖酸功能性肥处理增产11.74%(表2)，其原因可能是熔体造粒腐殖酸功能性专用肥在整个生育期都保持较高的氮素水平，氮素释放缓慢而平稳，能保证玉米后期的氮素供应（表3）。同时，与普通复合肥相比，熔体造粒腐殖酸功能性专用肥因显著增加 ，从而提高经济效益。 为此，熔体造粒腐殖酸功能性专用肥能够有效的提高肥料养分利用率，减少肥料损失，提