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第一章复肥生产的基础知识 肥料加工工艺 第一节复肥配方的设计原理与方法 肥料加工工艺 肥料加工工艺 一 复肥配方的设计原理与方法 一 复肥配方的设计原理 生产使用复肥的目的在于更好地协调作物对养分的需求与土壤供肥之间的关系 因此 配方设计必须考虑作物营养特点与土壤营养状况 1 作物营养特点 1 作物对营养元素的需求规律 肥料加工工艺 不同作物对养分种类的特殊需求 不同作物对养分形态的要求 不同作物对养分数量和比例的要求 不同作物对养分吸收能力的差异 不同作物对养分供应状况的不同反应 肥料加工工艺 作物不同生育时期对养分的需求不同 复肥生产应根据作物的阶段营养特点 生产出适合作物不同阶段营养特点的肥料产品 2 作物的阶段营养特点 肥料加工工艺 2 土壤养分状况及性质 1 土壤养分状况 土壤养分含量与分布 土壤养分形态与有效性 土壤养分对植物营养的贡献 肥料在土壤中的转化 肥料加工工艺 2 土壤性质 酸碱性 阳离子交换能力 盐基饱和度 孔隙度 有机质含量 肥料加工工艺 二 复肥配方的设计方法 配方是生产复肥的核心 它包括以下内容 适用条件下 作物 土壤 的肥料三要素比例 微 量元素及其它添加物质种类 所采用基础材料的品种及数量 配套施用技术 包括施用量 施用时期和施用方法 核心内容 确定配方中三要素比例和养分形态及基 础肥料的选择 肥料加工工艺2 复肥养分比例的设计方法 1 根据田间肥效试验结果设计养分比例 供试处理直接 单因素多水平多点试验 筛选法复因素不同配比多点试验一元二次回归方程 单因素 肥料效应函数法多元二次回归方程 复因素 肥料加工工艺 2 根据作物对养分的吸收比例设计复肥的养分比例 在一定产量水平下 每种作物单位产量的养分吸收量和比例可视为一个常数 因此 按作物养分比例设计的配方也比较稳定 可作为基本配方 然后 根据土壤养分丰缺状况 有机肥施用量和肥料利用率等给以校正 即可得到较满意的配方养分比例 肥料加工工艺 这一方法的基本步骤为 确定某作物的养分吸收比例 由于作物的品种特性 产量水平和环境条件不 同 其吸收比例也有差异 因此 在当地条件下应尽可能多点设置不同产量水平的试验 利用多个试验结果 求出不同产量水平时某一作物某一品种的氮 磷 钾吸收比例 根据肥料利用率予以校正 即根据各养分的利用率将养分吸收比例校正为对 肥料加工工艺 环境养分的需求比例 如 小麦对氮 N 磷 P2O5 钾 K2O 的吸收比例为3 1 3 N P2O5 K2O的利用率分别为40 20 60 则对环境中三要素的需求比例为 3 40 1 20 3 60 7 5 5 5 1 0 67 0 67 肥料加工工艺 根据土壤养分丰缺状况予以校正 根据土壤养分测定结果的丰缺程度将作物对环境养分的需求比例予以校正 如 在上面确定的1 0 67 0 67的基础上 由于作物对氮素需要量大 土壤供给能力低 故氮不可缺 在不缺钾的土壤上 可不配钾 只配氮磷 在不缺磷的土壤上 只配氮钾 某养分的丰富程度越高 施肥效果越差 应相应降低其在配方中的比例 肥料加工工艺 3 根据目标产量和土壤速效养分测定值设计复 肥的养分比例 该法是根据农作物需肥量与土壤供肥量之差来计算实现目标产量 计划产量 时的氮 磷 钾三要素各自的需要量 然后 以氮为1 求出氮 磷 钾三者之比例 肥料加工工艺 具体步骤 确定目标产量 根据目标产量和单位经济产量携出养分量 求出 达到目标产量所需的三要素养分量 根据无肥区作物产量 乘以单位经济产量携出氮量即为供氮量 或土壤有效磷 钾测定值估算土壤供应养分量 计算通过施肥补充的养分量 以氮为1 求出氮 磷 钾之比 即为一定产量水 平下的复肥的适宜养分比例 肥料加工工艺 4 配方修正法 该法是借助国内外同类作物的成功配方 根据使用地区的土壤养分供给能力进行修正 一般修正系数为25 左右 肥料加工工艺 5 微量元素的配方比例 根据微量元素的丰缺指标 确定出 临界点 大于该点不配入 小于则配入 微量元素的配入比例按实物重量计算 一般为1 以下 通常可配1 3种必需的微肥 第二节复肥养分形态的设计 肥料加工工艺 肥料加工工艺 复肥养分形态设计 1 作物种类与复肥养分形态设计各种作物对养分形态的反应是不同的 如 水稻 甘薯 马铃薯等是喜铵态氮的 因此 这些作物的复肥中氮素以配入铵态氮为宜 烟草 甜菜 小麦 玉米 棉花 向日葵 大麻则喜硝态氮 其专用复肥中应配入硝态氮 复肥养分形态的设计应视作物种类 土壤条件 和复肥的用途而定 肥料加工工艺 豆科作物 豆科绿肥及油菜等 根系阳离子交换量大 对钙的结合能力强 因而对难溶性磷酸盐具有较大的吸收能力 故其配方中应配入弱酸溶性磷肥 禾谷类作物 对难溶性磷的利用能力较弱 故其 配方中应配入水溶性磷肥 肥料加工工艺 2 土壤条件与配方肥养分形态设计 土壤条件直接影响养分的转化 进而影响肥效的 发挥 水田因施入硝态氮易流失 反硝化损失等 故在水田和多雨地区的复混肥中应配入铵态氮 旱田铵态氮和硝态氮均可 酸性土壤应配入钙镁磷肥等弱酸溶性磷肥 中性 石灰性土壤中应配入过磷酸钙等水溶性磷肥 肥料加工工艺 3 配方肥用途与其养分形成设计 若复肥主要用作基肥使用的 则配入养分可以是迟效态养分 若用作追肥 则配入速效养分 用作叶面专用肥的 则配入养分应全是水溶态 的 而且含副成分要少 第三节复肥养分分析式 肥料加工工艺 肥料加工工艺 复混肥分析式 复肥分析式的确定必须考虑三个问题 1 分析式必须符合我国复肥料专业标准中规定 即各主要养分 N P2O5 K2O 的单一含量不得低于4 其养分总量 N P2O5 K2O 低浓度 25 中浓度应 30 高浓度 40 复肥分析式是指复肥中所含各主要养分含量的百分率 如复肥料分析式为 8 14 6 即表 示含N8 含P2O514 含K2O6 肥料加工工艺 2 分析式必须与基础肥料的养分含量相适应配方肥中的养分全来自基础肥料 含副成分多 养分含量低的基础肥料只能配出总养分含量低的配方肥 要配合浓度高的配方肥 必须采用含副成分少的高浓度基础肥料 肥料加工工艺 3 分析式应可能考虑到包装重量和配方肥在单位面积上的实物施用量 包装重量按照国标规定 每袋净重有三种规格 即 50 0 5kg 40 0 4kg和 25 0 25kg 单位面积的施用量 一般大田作物多用50kg 亩实物量作基肥 而经济作物常施用100kg 亩左右 因此 分析式的养分含量应能保证每亩施用一定实物量时的养分绝对量符合对施肥量的要求 第四节复肥生产准备 肥料加工工艺 肥料加工工艺 复肥的生产准备 配方设计完成后 根据配方中的养分配比进行养分配料 即原料肥料的选择及配比 这就是复肥的生产准备 一 基础肥料的选择原则及注意事项 复肥组成中 由于至少涉及到氮 磷 钾单元肥料中的至少两种肥料 这些物质能否混配 如何混配及配合间的相互作用 是一个值得注意的问题 肥料加工工艺 基础氮 磷 钾肥的混配应遵循以下两个原则 混配后不会产生不良的物理性状 如结块 吸湿等 不会发生不良化学反应造成养分损失 如氨挥发或氧化氮逸出等 或造成某组分质量恶化 如降低溶解度等 肥料加工工艺 根据以上原则 把肥料混配后的化学反应和物理 性状变化可作为基础肥料选择的重要依据 1 肥料混配后的化学反应 相配性 通常根据肥料混配后可能发生的化学反应可将肥料的混配性分为三类 可以混配 可以暂时混配但不可久置和不可混配 肥料加工工艺 1 可以混配 两种或两种以上的肥料混合后 不但养分没有损失 而且还能减少各种单元肥料对作物生长的不良影响 硫酸铵和过磷酸钙 Ca H2PO4 2 H2O H2O NH4 2SO4 2NH4H2PO4 CaSO4 2H2O NH4 2SO4 CaSO4 H2O NH4 2SO4 CaSO4 H2O 上述这种混合通过化学反应形成的 NH4H2PO4 作物可以同时吸收NH4 和H2PO4 减轻单施硫酸铵产生的生理酸性反应 从复肥生产角度看 该反应使游离水变成结晶水 提高了混合物的颗粒强度 肥料加工工艺 磷矿粉和硫酸铵 既可以消除硫酸铵等酸性或生理酸性肥料的不良影响 还可通过其酸性 增加磷矿粉的溶解度 提高其肥效 硝酸铵和氯化钾混合 反应生成硝酸钾和氯化铵 这两种产物的临界湿度均大于硝酸铵 其潮解性较硝酸铵小 混合后其物理性质得到改善 便于利用 肥料加工工艺 尿素与磷酸一钙混合 生成磷酸尿素 磷酸二钙和水 从而减少氮素损失 有些有机肥料和化学或矿质肥料混合 两者的肥效都可提高 即可利用有机肥分解时产生的有机酸 提高磷的溶解度 又可减少磷肥与土壤的紧密接触和防止磷的固定 人粪尿混合少量过磷酸钙 可形成磷酸二氢铵 减少氨挥发损失 肥料加工工艺 2 可以暂时混合但不可久置 有些肥料只宜混合后立即施用 若放置时间长 则有效养分降低 或物理性质变差 含游离酸较多的过磷酸钙和硝态氮肥混合后久置不仅吸湿潮解 且会使硝态氮渐次分解而造成氮 素损失 N2O5 尿素或石灰氮与氯化钾混合 应随混随用 否则 吸湿性增强 肥料加工工艺 3 不可混合 有些原料肥料混合后会降低肥效 铵态氮肥不能与石灰 石灰氮或草木灰等碱性 肥料混合 否则会加速NH3挥发 各种磷肥与碱性肥料也不可大量混合 因混合后会使水溶性磷变成难溶性磷酸盐 使弱酸性 磷肥和难溶性磷肥中的磷更难溶解 总之 对于原料肥料的相配性可以查阅相关书 籍中的适配表 肥料加工工艺 2 肥料混合对物理性状的影响 复肥生产时原料的选择必须考虑各原料肥料混合后能够保持优良的物理性状 至少不能对物理性状有显著的不良影响 1 肥料混合对吸湿性的影响 肥料的吸湿性常以其临界相对湿度来表示 即在一定温度条件下 肥料开始向空气中吸水或失水时的空气相对湿度 肥料加工工艺 常见几种肥料的临界相对湿度 肥料加工工艺 一般来讲 两种以上的肥料混合 其混合物的临界湿度通常均比它的任何一种单体肥料的都低 这种现象被称为 肥料的混合效应 在选择原料肥料时要力求混合物临界相对湿度不能有明显的下降 硝酸铵 59 4 尿素 72 5 18 0 肥料加工工艺 氯化钾 84 0 硝酸钙 46 7 22 硝酸铵 59 4 硝酸钙 46 7 24 上述肥料混合后临界相对湿度明显下降 吸湿性 大大增强 这在选择原料时应尽量避免 肥料加工工艺 酸一铵 磷酸二铵混 混合时吸湿性也大大增加的问题 这些问题 需在工艺中加以考虑 在肥料混合中两种盐如果通常不是按化学反应式计量比例混合时 则混合物的临界相对湿度要根据该混合物中的过量的盐来决定 如 NH4NO3 KCl NH4Cl KNO3 如果两种盐按化学反应计量比例混合或氯化钾过量而反应已经完成 则其临界相对湿度为67 9 如果硝酸铵过量 则混合物相对湿度按硝酸铵的59 4 计算 甚至更低 肥料加工工艺应注意的问题 在实际生产中 也发现过过磷酸钙 重过磷酸钙和尿素混合时吸湿性大为增加 甚至造粒效果不好或颗粒破碎的尿素与磷 在生产中应尽量避免硝酸铵和尿素混合 但在制造三元 肥料时 必须同时使用尿素和硝酸铵 则应先用氯化钾或硫酸钾与硝酸铵进行混合预处理反应 然后再与尿素 磷肥诸如磷酸一铵或二铵进行混合 大部分肥料的临界相对湿度随温度升高而降低 混合肥料也遵循这一规律 这就要求烘干的热肥料必须立即冷却 以防止高温强烈吸湿 肥料临界相对湿度只表示其在给定条件下吸收空气中水分的难易程度 但并不表明它一定吸水 复混肥生产中是否吸水固然和其临界相对湿度有关 但也与存放和包装时的防潮设施及措施有关 应注意的问题 肥料加工工艺 2 肥料混合对溶解度的影响 选择复混肥的原料肥料时还要考虑肥料混合对溶 解度的影响 一般应注意以下几种情况 因以尿素 硫铵 硝铵为基础原料制得的各个品级肥料具有较高的溶解度 因此造粒过程极易受液相影响 在含有尿素和磷酸盐的配方中 利用提高混合肥料 的pH值来降低其溶解度以利造粒和干燥作业 肥料加工工艺 如 对普钙或重钙需采取氨化或中和的方法以求改善和尿素的配伍性 降低混合物的溶解度 在以尿素为主要氮源和以磷铵为主要磷源的配方中 其混合盐饱和溶液的氮 磷总浓度 在等温线上以pH值等于4 5时最低 据此来进行配料 可以在低液相含量下进行干法造粒和烘干 如考虑加热造粒和返料则操作效果更好 肥料加工工艺 第五节基础肥料 肥料加工工艺 二 基础肥料的品种 规格及性质 这里简单介绍生产复混肥料的基础肥料氮肥 磷 肥 钾肥 微量元素肥料及有机肥 1 氮肥 可用于生产复混肥料的氮肥品种有尿素 碳酸 氢铵 硫酸铵 氯化铵和硝酸铵等 2 磷肥 生产复混肥的磷肥品种有过磷酸钙 重过磷酸钙 钙镁磷肥 磷酸一铵和磷酸二铵 硝酸磷肥等 肥料加工工艺 3 钾肥 钾肥品种主要有氯化钾和硫酸钾 此外也可用硝酸钾和磷酸二氢钾 但价格昂贵 较少使用 4 微量元素肥料 生产复混肥的微量元素肥料有锌肥 硼肥 锰肥 铁肥 铜肥等 另外 还有稀土微肥 5 有机肥料 主要有饼肥 腐熟生活垃圾 泥炭 分化煤及 褐煤 动植物残体 动物粪便等 肥料加工工艺 指标名称含氮量 以干质计 缩二脲含量 水分含量 粒度 0 8 2 4mm 优等品46 40 90 493 一等品46 21 00 590 合格品46 01 51 090 肥料加工工艺表4 1农用尿素的品质指标 根据国家标准GB2440 2001 项 目 优等品 一等品 合格品 总养分 N P2O5 总氮 N 有效磷 以P2O5计 58 010 046 0 55 010 043 0 52 09 041 0 水溶性磷占有效磷百分数 80 75 70 水分 H2O 3 0 4 0 5 0 肥料加工工艺表4 2粉状磷酸一铵的品质指标 GB10205 2001 质量指标 特级 一级 二级 三级 四级 有效P2O5游离酸水分 203 58 0 18410 164 512 14514 12514 肥料加工工艺表4 3部颁过磷酸钙的质量标准 HG2740 95 类 类 类 项 目 优等品一等品合格品 优等品一等品合格品 氧化钾 K2O 含量水分 H2O 钙镁 Ca Mg 含量 6220 2 6020 4 594 576 606 576 546 钙 Ca 含量镁 Mg 含量 0 50 4 0 80 6 氯化钠 NaCl 含量水不溶物含量 1 20 1 2 00 3 肥料加工工艺表4 4氯化钾的国家质量标准 GB6549 1996 指标 指标 指标名称 优等品 一等品 合格品 氧化钾 K2O计 氯水份含量游离酸 以H2SO4计 含量碱度 以Na2O 含量 50 01 51 00 5 45 02 53 03 0 33 0 5 0 1 0 外观 白色粉末或颗粒 量标准 肥料加工工艺硫酸钾的质HG T3279 1990 HG T3279 1990 第六节基础肥料用量的计算 肥料加工工艺 基础肥料的用量计算 配料计算 根据设计的复混肥配方及选择的原料肥料种类 计算生产1吨该复混肥所配入的原料肥料的用量 就是配料计算 选择的原料肥料的品种不同 其用量也不同 目前 确定原料肥料用量的计算方法主要有两种 1 解析法 2 基准化计算法 肥料加工工艺 1 解析法 假设配方肥分析式中各数值依次分别为N P K Ni为某一含氮基础肥料的含氮百分数 Pi为某一含磷基础肥料的含磷百分数 Ki为某一含钾 基础肥料的含钾百分数 a b c d为配制100kg复混肥所需A B C D四种原料肥料的各自用 配合 量 肥料加工工艺 可以建立如下方程组 N a NA b NB c NC d NDP a PA b PB c PC d PDK a KA b KB c KC d KD a b c d 100 解方程组得到的a b c d 再乘以10即为配制1吨分析式为N P K的A B C D四种基础肥料的分别 使用量 配合量 肥料加工工艺 例如 某复肥的分析式为15 15 15 选择原料肥料为尿素 A 硝酸铵 B 磷酸一铵 C 和氯化钾 D 试用解析法计算4种原料肥料的用量 解 根据解析法公式 可知 N 15 P 15 K 15 尿素 A NA 46 PA 0 KA 0 硝酸铵 B NB 35 PB 0 KB 0 磷酸一铵 C NC 12 PC 52 KC 0 氯化钾 D ND 0 PD 0 KD 60 将以上已知参数代入方程组 即可求出a b c d的 值 乘以10即为生产1吨该复混肥的4种原料肥料的量 肥料加工工艺 2 基准化计算法 解析法虽然计算简单 但因没有考虑原料中的水分含量与成品含水量 因此存在一定误差 由于复肥产品的水分含量必须符合国家标准的规定 即高浓度的含水量 游离水 2 0 中浓度的水分 2 5 低浓度的水分 5 0 而各种原料肥料中都含有允许的含水量 因此 为了以下两个原因 保证混配后的复肥产品符合规定的含水量 为复肥生产过程的干燥程序提供正确的负荷依据 南京化工 集团 公司提出了基准化计算法 即按产品标准含量来计算配料的方法 肥料加工工艺 1 基准化计算法的基本原理 按复肥专业标准要求的含水量 对各原料肥料的养分含量进行折算 根据折算的养分含量和复肥中的该养分含量计算相应原料用量 如果原料配方总重量 100 份 则多余部分即为烘干过程中必须脱去的原料带入的水分 如果原料配方总重量 100份 意即肥料在加工 过程中需要向肥料添加相应的水分 此后 产品含水量及其各种养分含量即可达到相 应的产品标准要求 肥料加工工艺 2 方法步骤 规范表示形式 按照 基准化计算法 进行配料计算时 需要将原料肥料和 复肥料产品的规格或其N P2O5 K2O H2O的百分含量 有时还包括中微量元素百分含量 统一按下面通常的表示形式来表示 N P2O5 K2O M H2O 即以各种有效养分含量表示 其间加短划线隔开 前三 个数字分别表示含N量 含P2O5 K2O量的百分数 从第四个开始为微量元素 最后一个为H2O N P2O5 K2O中如缺少 一种 即用 0 表示 如微量元素缺乏 则不需表示出来 肥料加工工艺 例如 尿素 46 0 0 1 H2O 硝铵 34 0 0 2 H2O 磷酸二铵 18 46 0 1 5 H2O 磷铵硼 18 46 0 0 2 B 1 5 H2O 氯化钾 0 0 60 1 H2O 硫酸锌 0 0 0 20 Zn 1 H2O 肥料加工工艺 基准化计算 有了产品标准含水量 原料肥料养分含量与水分含量 就可以将原料肥料原始养分含量折算成 产品标准含水量 时的养分含量 折算后的养分含量可称为 基准肥料养分含量 其计算公式如下 其中 G 基准肥料养分含量 G 产品标准含水量 C 原料肥料含水量 C 原料肥料养分含量 G C 100 C 100 G 肥料加工工艺 尿素 硫酸钾 100 G G 100 C 46 0 44 14 100 5 0 C 100 1 100 G G 100 C 50 0 48 47 100 5 0 C 100 2 0 肥料加工工艺例如 将原料肥料尿素 46 0 0 0 1 0 H2O 和硫酸钾 0 0 50 0 2 0 H2O 折算成基准尿素和硫酸钾 如果产品标准含水量按5 进行折算 则基准肥料养分含量分别为 两种肥料基准化后的表示方法分别为 尿素 44 14 0 0 5 0 H2O 硫酸钾 0 0 48 47 5 0 H2O 肥料加工工艺 其中 Q为基准肥料的用量份数 P为产品标明的养分含量 即肥料分析式中某一养分的数值 而非百分数 G为基准肥料养分含量 Q PG 肥料加工工艺 配料计算各原料肥料经过基准化计算后 即可按照基准肥料养分含量计算各基准肥料的用量 其计算公式为 可按 进行 b 基准磷肥用量计算 配料中只有一种磷肥时 可直接按 进行 配料中有两种磷肥时 则应按下列步骤计算 PQ G PQ G 肥料加工工艺为方便起见 各基准肥料的用量应按钾肥 磷肥 氮肥的顺序依次逐一计算 a 基准钾肥用量计算 Q PG 肥料加工工艺计算基准混合物 混合磷肥 中磷的含量 G 它是根据两种磷肥的比例用量即权数用下式计算 G XG 1 X G G在基准混合磷肥中的重量份数 G 和G 分别为基准磷肥 和 的养分 P2O5 含量 计算基准混合物用量 Q 计算公式为 计算各基准磷肥用量 计算公式为 Q Q X 份数 Q Q 1 X 份数 如果磷肥中含有氮 还要计算出磷肥中的氮含量 肥料加工工艺 Q P N1 N2 N3G1 肥料加工工艺c 基准氮肥用量计算配料中只有一种氮肥时 可直接按Q P G进行计算 但必须在产品氮素标明量中减去基准钾肥和基准磷肥的含N量 假设基准钾肥含氮量为N1 基准磷肥 中含氮量为N2 基准磷肥 的含氮量为N3 产品氮素标明量为P 则基准氮肥用量为 其中 N1 Q 基准钾肥用量 G 基准钾肥中氮 含量 百分量 N2 Q 基准磷肥 用量 G 基准磷肥 中氮含量 百分量 N3 Q 基准磷肥 用量 G 基准磷肥 中氮含量 百分量 如果有两种氮肥原料 则按两种氮肥原料的方 法 同两种磷肥计算法 计算 肥料加工工艺 式中 Q 为原料肥料用量 份数 Q为基准肥料用量 份数 G为基准肥料养分含量 C为原料肥料养分含量 Q GC Q 肥料加工工艺 折算 基准肥料用量 为 原料肥料用量 可用通用计算公式进行计算 例如 以尿素 46 0 0 1 H2O 氯化铵 23 0 0 5 H2O 氨化普钙 0 96 13 21 0 13 49 H2O 氯化钾 0 0 60 1 H2O 几种肥料为原料 配制一种 10 10 5 5 H2O 的配方复肥 计算原料肥料的用量 解 规范原料肥料的表示形式 已完成 见原题 基准化计算 折算原料肥料为产品标准含水量 5 时的养分及 水分含量 并列于表中 G C 100 C 按公式100 G 肥料加工工艺 原料肥料尿素氯化铵氨化普钙氯化钾 原料肥料规格46 0 0 1 H2O 23 0 0 5 H2O 0 96 13 21 0 13 49 H2O 0 0 60 1 H2O 基准化计算 规格44 14 0 0 5 H2O 23 0 0 5 H2O 1 05 14 51 0 5 H2O 0 0 57 58 5 H2O 肥料加工工艺原料肥料的基准化结果 份 b 基准氨化普钙用量 其中含N量 68 92 1 05 0 72 份 50 5758 8 68 PG Q 100 1451 68 92 份 PG Q 肥料加工工艺 配料计算a 基准氯化钾用量 基准混合氮肥的氮素含量应为 41 43 G4 22 c 基准尿素 基准氯化铵用量 设基准尿素和氯化铵的比例分别为X和 1 X 则 X 44 14 1 X 23 00 41 43 X 0 87 1 X 0 13 所以 基准尿素用量即为22 4 0 87 19 49 份 基准氯化铵的用量为22 4 0 13 2 91 份 基准尿素和氯化铵混合用量 Q 100 8 68 68 92 22 4 份 10 0 72 肥料加工工艺 进行折算 8 68份基准氯化钾68 92份基准氨化普钙19 49份基准尿素2 91份基准氯化铵合计100份基准肥料 8 33份原料氯化钾75 70份原料氨化普钙18 70份原料尿素2 91份原料氯化铵105 64份原料肥料 计算结果显示出原料肥料的份数超出100份5 64份 原因在于原料含水量偏高所致 Q GC 按公式Q 其结果为 肥料加工工艺 将 基准肥料用量 折算成 原料肥料用量 3 注意问题 原料肥料用量份数之和等于100 这个结果是比较理想的结果 但在配料时不能再添加任何成分 有时使得组成配方的各原料不利于造粒工艺 原料肥料用量份数之和大于100 这是在配料中必须解决的一个问题 产生的原因主要是配方设计的养分总量过高 或者选取的原料肥料养分含量偏低 解决的方法之一就是降低配方肥养分总量 或者调换原料 增加高浓度肥料原料的用量或加大高浓度原料的比例 肥料加工工艺 原料肥料用量份数之和小于100 这种情况调整的余地很大 可增大配方肥养分总量或减小高浓度原料肥料的比例 也可以添加一些有利于成粒但不含三要素的一些配料 还可考虑添加微量元素 以提高产品的质量 但如果需要加入微量元素 则最好按基准微量元素肥料的用量同其他原料一起计算 含有微量元素的配方在配料计算时最好按微肥 钾肥 磷肥 氮肥的顺序进行 肥料加工工艺 三 复肥的生产工艺及技术 一 复肥的配料工艺及技术 配方肥料的原料在配料前需经一定的加工处理 包括烘干 破碎 然后按计算的用量进行混合 不同原料要采用不同的配料工艺及技术 1 纯无机原料的配料工艺及技术 如果用氮肥 磷肥和钾肥生产纯无机配方肥料 配料时除了要求各原料细度尽量一致外 还要注意物料混合时的先后顺序 肥料加工制造 应掌握的基本原则是混合时尽量避免不良的化学反应和物理变化发生 对于机械混料法 因混料过程时间较短 不必过多考虑混料过程中的不良反应 而手工混料 因混料时间较长 应注意混料顺序 避免不良反应发生 2 添加微肥的配料工艺及技术 复肥配方中需加微量元素肥料时 首先要注意微肥与其他肥料的配伍性如何 微肥因数量很少 很难对大量元素肥料性质产生不良的影响 但要注意其他原料对微肥性质的影响 肥料加工制造 一般来说 金属微量元素肥料都宜和酸性及生理酸性肥料混合 与碱性肥料混合后对微肥的有效性有明显的影响 钼肥和硼肥对酸碱条件并不敏感 微肥用量很少 配料时混合均匀就显得格外重要 目前采用的技术主要有以下三种 1 掺混法 即把微量营养元素做成粒状微肥 然后再按比例和 其它粒状肥料掺混 肥料加工制造 此法生产的掺混型粒状肥料 由于微肥通常加到肥料中的比例非常小 因而存在着微量营养元素施肥的严重不均匀性 加上需将微肥事先造粒 增加了工艺的复杂性 因此 一般该法不推荐使用 2 包裹法 将粉状微量营养元素用很少量的粘结剂 如油 以重量计1 5 3 或水 1 5 2 或肥料盐水溶液 采用交替方法在粒状肥料表面包上很细的分散状态的微量营养元素 有的还使用粘土 以增加包裹效果 肥料加工制造 3 干混法 这种方法是将粉状微量营养元素和大量营养元素肥料一起进行干混造粒 对可溶性微量元素也可溶于水中当造粒剂加入 其缺点是 仅适合小批量生产 对大规模的生产装置 配方变化频繁 产品贮存间隔和货堆管理复杂 但在许多情况下 当一个区域施肥已被鉴定为缺少某种微量元素时 此法是有效的 肥料加工制造 3 有机复肥的配料工艺及技术 用来生产有机复混肥的有机物料在配料前需经过 烘干 破碎 然后与其它物料混合 一般应当先将配伍性能差的原料与有机物料混合 再加入其它无机原料 如 一些吸湿性强的原料先与有机物料混合 可对混合物吸湿性产生明显的抑制 有机物料与无机原料的混合均匀程度是配料中 需要注意的 此外 物料的细度对混料也有影响 物料细度增加 物料粒径均匀都是保证混合效果所必需的 物料细度小也利于造粒 并使颗粒强度增加 肥料加工制造 4 含有其它有用元素的复肥配料工艺 在复肥生产中 对农作物有用的元素或物质 除了大量元素和微量元素外 还有中量元素 Ca Mg S Si 以及腐殖酸 稀土元素等对作物生长有一定促进作用的物质 这里仅介绍含硅和腐殖酸复混肥料配料工艺 肥料加工制造 1 含硅专用肥 在制造含硅专用肥料时 按一定配方进行配料时 要注意作为硅肥原料的碱性对大量元素肥料肥 效的影响 因为大部分硅肥除含可溶性SiO220 以 上 还含大约20 的CaO和MgO 如果和普钙或重钙一起配料 其N P K混合物料的pH值尽量保持 6 而且还要测定磷肥中的P2O5的水溶率并保证使 其符合要求 肥料加工制造 2 腐殖酸NPK肥料 腐殖酸原料一般采用泥炭 褐煤 由于常含水在30 左右 需要经过烘干 破碎 筛分处理后 才能和NPK无机肥料一起配制加工成腐殖酸NPK复混肥 肥料加工制造 料浆造粒工艺 半料浆法 全料浆法 颗粒掺合工艺 流体混合工艺 肥料加工制造 二 复肥的生产工艺及技术1 复肥的生产工艺复肥的生产工艺可分为五大类 粉状掺合工艺 干粉造粒工艺 就是将各种天然的及人工的 无机及有机肥料经机 械掺混而制成复混肥的生产工艺 优点 对原料的种类及细度要求不严 工艺简单 生产成本低廉 适应对象 各种无机及有机原料 特别是鸡粪 城 市生活垃圾 饼粕等有机原料 生产过程 原料准备 计量配料与混合 散堆稳 定 翻堆包装 注意 生产的成品不利于机械化施肥 但省去了造粒过程 降低成本 适合随配随施 它是以有机物料为主生产复混肥的一种重要方法 肥料加工制造 复混肥 1 粉状掺合工艺 肥料加工制造 复混肥 肥料加工制造 复混肥 2 干粉造粒工艺 1 粉状肥料混合造粒法 可将多种粉状肥料混合 再经过造粒 干燥 筛分等过程 获得颗粒均匀 含水量低的团粒肥料 通过雾化加水或蒸汽提供液相 主要优点 操作简便 原料适应范围广 缺点 返料较多 造粒效率较低 2 添加化学物品的干粉造粒法 在粉状造粒时 向造粒筒或造粒盘中喷洒酸 液 在料床内通入气氨 酸和氨反应成盐 同时帮助物料成粒 肥料加工制造 复混肥 肥料加工制造 复混肥 肥料加工制造 复混肥 3 挤压造粒法 是在机械压力作用下 使干粉结块成粒 即将按一定比例混合好的粉状原料通过辊碾和模板直接挤压成型 优点 对原料适应范围广 各种无机有机原料 工艺简单 成粒率高 能耗低 缺点 产量较低 对原料水分含量要求严格 且 模具极易磨损 维修费用较高 肥料加工制造 复混肥 肥料加工制造 复混肥 肥料加工制造 复混肥 在以磷酸铵和硝酸磷肥为磷源生产复混肥时 将其制成料浆 把固体氮肥和钾肥加入其中 制备氮 磷 钾三元高浓度复混肥 由于造粒的机理主要是靠料浆的涂布作用而使颗粒增大 从而得到坚硬和流动性好的颗粒状产品 所以叫料浆造粒工艺 1 半料浆法 将粉状尿素 磷酸一铵 氯化钾或硫酸钾经 过计量 混合 破碎后进入转故造粒机 经烘干 筛分 冷却后称量包装 其特点是将配料所需磷酸一铵的40 左右以料浆形式喷入转故造粒机 以代替水蒸气作为造粒的液相 故称为半料浆法 肥料加工制造 复混肥 3 料浆造粒工艺 主要优点 容易造粒 成粒率高 颗粒强度大 总的 能耗降低 缺点 产品吸湿性强 设备严重腐蚀 操作环境 较差 2 全料浆法 尿素和氯化钾或硫酸钾经计量 破碎后与返料细粉一起进入转鼓造粒机 而配料需要的磷酸一铵全部以含水25 左右的料浆用泵计量后喷入转鼓造粒机内的物料床层上 由于筒体旋转使物料激烈翻动 在涂布和粘结的双重作用下 逐步形成所需要的颗粒 肥料加工制造 复混肥 主要优点 可利用110 的料浆湿热 及料浆本身的粘 结特点 不必另加粘结剂 节约能耗 缺点 产品吸湿性强 设备严重腐蚀 操作环境 较差 肥料加工制造 复混肥 肥料加工制造 复混肥 4 颗粒掺合工艺适合于两种情况 1 要混合的物料全都是颗粒 且颗粒大小大致相 同 混合物可以散装形式或袋装供出售 优点 生产过程简单 可灵活调整配方 需要的物料 磷酸一铵和二铵 硝酸磷肥 重过磷酸 钙 尿素 硝铵 氯化钾与硫酸钾 注意 美国非常盛行 我国由于缺乏匹配的颗粒基 础肥料而使用不多 肥料加工制造 复混肥 2 要混合的物料一部分是颗粒 而一部分是粉状 这对混合过程及设备提出更高要求 且成品肥料施用时要防止贮运过程中造成的颗粒分离现象 5 流体混合工艺 流体复混肥料有三种类型 清液型 溶液复混肥料 悬浮型 含有固体细粒的流体复混肥 需加悬浮剂 如粘土 以增加粘度 阻碍晶体成长 延缓固体微粒沉淀 固体微粒有些是水溶性的 悬浮在其饱和溶液中 有些在水中的溶解度很小 料浆型 固体颗粒较大 易沉降 需常搅拌 肥料加工制造 复混肥 流体肥料与固体肥料相比 具有工艺流程和设备简单 投资省 成本低 施肥均匀 更便于添加微量元素和农药等优点 流体复混肥料的生产工艺可分为两类 冷混生产工艺 这种工艺在混配两种或两种以上原料肥料时 不产 生热量或热量不大 故称冷混生产 热混生产工艺 所采用原料 如磷酸和氨等 在混合时会产生大量 化学反应热 故称热混生产工艺 肥料加工制造 复混肥 注意生产时采用何种工艺主要取决于以下条件 基础原料生产布局和品种结构 运输和贮存的条件与设施 农业生产的布局及施肥机具等 肥料加工制造 复混肥 2 复混肥料生产的主要技术 复混肥料的生产工艺流程可由以下几部分组成 原料烘干 原料破碎 原料混合 造粒与烘干技术 产品的筛分与包装技术 肥料加工制造 复混肥 1 造粒技术 1 造粒原理 是使基础肥料按一定配比凝聚或固结为一定粒度 成品肥料的过程 因采用原料不同 生产粒状复混肥所采用的造粒工艺主要有干粉掺合造粒工艺 添加化学物质的干粉造粒工艺 料浆造粒工艺 熔融造粒工艺 挤压造粒工艺五种 这五种工艺归纳起来实质上只有两种造粒方法 即转动造粒和挤压造粒 肥料加工制造 复混肥 转动造粒原理 转动造粒是基础肥料被转动的圆筒或圆盘带动运动时喷洒水 蒸汽或其它粘结液 使粉料凝聚成粒的过程 作用力 粉料粒子对水的吸附力 附着于粒子表面的液膜的表面张力及粒子间 的孔隙减少产生的毛细管作用力 某些基础化肥间产生化学反应形成的粘结力及干燥后某些成分结晶产生的固相桥作用 肥料加工制造 复混肥 造粒过程 形成母球 由于造粒时喷水 基础肥粒子表面水分在相邻粒子间形成弯月面的液体拱桥 结合成结构不十分紧密的凝聚体 称为 粒化核 由于碰撞作用 这些 粒化核 将粘附其它的小粒子 或被较大的 粒化核 所粘附而变成较大的凝聚体 称之为 母球 母球长大 由于造粒机转动 母球 与其它小粒子或 母球 间互相碰撞 过剩的水分被挤到母球表面 互相粘附结合使 母球 长大 并逐渐被压实到一定程度 肥料加工制造 复混肥 球化整粒 长大后的 母球 在造粒机中反复升降并不断滚动 使液体在粒子间隙的毛细作用加强 产生的负压将粒子相互拉得更紧 最后长大的 母球 表面的液体全部被外层的粒子所吸收 母球 具有足够的强度 并不再长大 造粒过程就此结束 肥料加工制造 复混肥 挤压造粒原理 挤压造粒是将基础粉肥只依靠压力进行团聚的干 法造粒过程 作用力 分子间作用力 范德华力 静电力和磁力 化合力 自由化学键 再结合键 物料桥接粘结 肥料加工制造 复混肥 造粒过程 粘结团聚过程 在这个过程中几乎没有什么水分和足够的时间形成物料桥接 而主要是粒子的紧密靠近引起的分子间力和静电力 并转换成固体桥 使细粉粘结成粒 挤压过程 挤压过程首先排气并使粒子重排 以消除粒子间隙 同时一部分脆性粒子被压碎成细粉 也填充余下的空隙 这时存在两种粘结机理 一是当塑性基础肥料被挤压时 颗粒会变形和流动 产生强有力的范德华力 二是新产生的表面接触时 由于化学键的作用而相粘结 肥料加工制造 复混肥 山东农业大学资源环境学院肥料资源研究室2009 8 挤压过程 挤压过程的最后阶段 可能产生熔结桥 即以压力形式提供给系统的能量在粒子的接触点上产生热点 使物料熔融 当物料温度下降时 由液状桥转换成固体桥使细粉粘结成粒 总结 造粒中的强度 成粒率 生产能力是复混肥生产中的关键 因为它关系到产品的内在质量和产量的提高及成本的降低 造粒生产主要与两方面因素有关 原料本身的性质 原料含水量 颗粒度的分布 形状 可塑性 原料组分间的化学作用 温度和硬度 造粒设备的造粒机理和机械特性 肥料加工制造 复混肥 山东农业大学资源环境学院肥料资源研究室2009 8 肥料加工制造 复混肥 山东农业大学资源环境学院肥料资源研究室2009 8 新型肥料生产 复混肥 山东农业大学资源环境学院肥料资源研究室2009 8 新型肥料生产 复混肥 2 造粒技术 目前 各复混肥厂主要采用的造粒技术有 圆 盘造粒 转鼓造粒和挤压造粒 适合中小型复混肥厂使用的主要是圆盘造粒和挤压造粒 转鼓造粒适用于大型复混肥厂家 圆盘造粒关键技术 掌握好圆盘的转速和倾角 喷洒适宜的造粒水 经常清除圆盘中的粘结物 山东农业大学资源环境学院肥料资源研究室2009 8 新型肥料生产 复混肥 圆盘转速一般根据圆盘直径进行设计 但可通过调整电机转速或传动装置进行调整 最好保持在30转 分 圆盘倾角不能小于湿润物料的自然休止角 磷酸二铵为31 氯化钾为36 重钙为30 35 以免物料在圆盘上随圆盘一起转动 一般为45 60 圆盘转速和倾角与物料种类有关 摩擦系数越大的物料应加大倾角 提高转速 相反光洁度很高 摩擦系数小的物料应适当减小倾角 降低转速 掌握圆盘转速和倾角 山东农业大学资源环境学院肥料资源研究室2009 8 新型肥料生产 复混肥 喷水时一定要呈细雾并尽量避免滴漏 防止物料形成大的球体 喷水的速度和数量要根据物料的种类和含水量来确定 必要时应喷洒其它粘结剂以增强造粒效率和颗粒强度 喷洒好造粒水 圆盘造粒的优点 产品颗粒圆整 均匀 并有自动分级的能力 成球率高 返料比小 生产强度大 操作直观 容易控制 结构简单 设备价廉 操作维护费用小 山东农业大学资源环境学院肥料资源研究室2009 8 新型肥料生产 复混肥 挤压造粒适用范围 高氮 低磷 高钾的颗粒复混肥 有机无机颗粒复混肥 以碳铵为主要氮源的颗粒肥生产的唯一选择 关键技术 物料含水量的控制 配料中可加入一定的硫铵和磷石膏 以利于 稳定成粒操作 且提高产品的粒度和硬度 可加入少量钙镁磷肥 以利于产品脱模 减 少粘结模板 山东农业大学资源环境学院肥料资源研究室2009 8 新型肥料生产 复混肥 物料含水量的控制 以碳铵作氮源须对其进行改性 以减少生产过程的氨挥发和提高产品稳定性 主要方法是在混料中加入一定量的氧化镁 在磷酸一铵存在下生成磷酸镁铵 是原料 主要是碳铵 中的游离水变成结晶水 同时磷酸镁铵包裹在碳铵表面 使碳铵稳定性大大增强 过磷酸钙的高含水量和强吸湿性是挤压造粒的最大障碍 故须对其进行氨化 山东农业大学资源环境学院肥料资源研究室2009 8 新型肥料生产 复混肥 物料含水量的控制 原料中的磷酸一铵和氯化钾生成的盐对 最初是不稳定的 水分含量高 会提高产品的吸湿性和结块性 国内生产的对辊式和平模挤压造粒设备 物料的含水量一般要求控制在5 左右 有机物料的挤压造粒含水量可适当放宽 山东农业大学资源环境学院肥料资源研究室2009 8 新型肥料生产 复混肥 转鼓造粒 转鼓造粒机是一个旋转的圆筒 其直径1 2m 2 4m 长3 6m 在料床中埋有蒸汽管 料床上方安置 淋洒水的喷管 在筒体的进料口和中间部位设置挡料圈 尾部为光筒 中挡圈把筒体分成两个区域 前区为混合造粒区 后区为粒子的抛光区 筒体通常向卸料端方向倾斜1 2 5 转速约为 7 16转 分 物料借助筒体旋转时产生摩擦作用形成一个滚动的料床 滚动所产生的挤压力使物料在一定的液相条件下粘聚成粒 山东农业大学资源环境学院肥料资源研究室2009 8 新型肥料生产 复混肥 优缺点 转鼓造粒过程没有圆盘造粒那种明显的粒子分级作用 相对成粒率低 一般在40 60 返料量高 但对配料系统的物料混合均匀程度要求相对较低 新型肥料生产 复混肥 2 烘干技术经过造粒工艺得到的颗粒复混肥 一般含水量较高 必需进行烘干 烘干最关键的技术是 温度控制 温度过低 产品不能达到国家标准含 水量的要求 温度过高 又会导致某些原料特别是氮素养分的损失 尿素 受热易分解放出氨气 并形成缩二脲 只要烘干出料温度控制在80 以下 烘干时间在20分钟之内 则可有效控制尿素的分解和缩二脲的形成 山东农业大学资源环境学院肥料资源研究室2009 8 山东农业大学资源环境学院肥料资源研究室2009 8 新型肥料生产 复混肥 磷酸铵 受热时稳定性大大降低 但磷酸一铵比二铵 的热稳定性要高得多 普钙和重钙 温度过高使其中的水溶性磷发生退化 在100 时 水溶性磷可下降5 15 综上所述 复混肥烘干应使烘干出料温度控制在70 80 烘干温度可通过燃烧炉炉温和排风机风量加以调节 如果出料温度控制在这个范围而效果不佳 则只能减少产量或调整烘干机转速 以增加物料在烘干机中停留时间 从烘干机出来的产品必须经过冷却方可包装 至少应 冷却到54 以下 山东农业大学资源环境学院肥料资源研究室2009 8 新型肥料生产 复混肥 四 复混肥料的生产设备主要包括 计量设备 干燥设备 破碎设备 混合设备 造粒设备 冷却设备 筛分设备 输送设备 包装设备 山东农业大学资源环境学院肥料资源研究室2009 8 新型肥料生产 复混肥 山东农业大学资源环境学院肥料资源研究室2009 8 新型肥料生产 复混肥 山东农业大学资源环境学院肥料资源研究室2009 8 新型肥料生产 复混肥 山东农业大学资源环境学院肥料资源研究室2009 8 新型肥料生产 复混肥 山东农业大学资源环境学院肥料资源研究室2009 8 新型肥料生产 复混肥 山东农业大学资源环境学院肥料资源研究室2009 8 新型肥料生产 复混肥 山东农业大学资源环境学院肥料资源研究室2009 8 新型肥料生产 复混肥 山东农业大学资源环境学院肥料资源研