现场会议资料磷肥、普通过磷酸钙三肥混合造粒技术.doc

河南省化工研究所三肥造粒小麦“等养分”肥效试验资料之一（2012）钙镁磷肥、碳酸氢铵、普通过磷酸钙三肥造粒技术1.“三肥”的农化特性本文所述及的“三肥”，是指钙镁磷肥、碳酸氢铵（简称碳铵）、普通过磷酸钙（简称普钙）的总称（下同）。1.1 碳铵的农化特性碳酸氢铵是无（硫）酸根氮肥，其三个组分（NH3、H2O、CO2）都是作物的养分。同时碳铵是速效肥料，施入土壤中很快就被作物根部吸收，而不像尿素需要转化才能被作物吸收，冬种作物施碳铵比尿素更好。碳铵的另一特点是因其解离出的铵离子较其他氮肥解离的铵更易被土壤颗粒吸持，不含有害的中间产物和最终分解产物，长期施用不会使土壤板结，不破坏土壤团粒结构，适用于各类土壤和作物，是最安全的氮肥品种之一。1.2 钙镁磷肥的农化特性钙镁磷肥又称熔融钙镁磷肥，是一种微碱性的玻璃体多元素磷肥，属枸溶性磷肥，可溶解于植物根系所分泌的有机酸中而为作物吸收。钙镁磷肥不仅含有12%18%的五氧化二磷，还含有钙（CaO）、镁（MgO）、硅（SiO2）、铁 、锰 、镍 、钴 、铬和铜等中、微量元素。钙镁磷肥具有良好的物理性质，不易吸潮和结块，在土壤中不易流失，无腐蚀性，不溶于水，可长期贮存，是一种缓释长效肥料。1.3 普通过磷酸钙的农化特性普钙是由硫酸分解磷矿制得的一种磷肥，属水溶性磷肥。它的主要成分为水溶性的磷酸一钙和难溶于水的硫酸钙，分别占肥料重量的40%50%和40%左右；此外，肥料中还含有少量的磷酸、硫酸、非水溶性的磷酸盐和其他铁、铝、钙盐等杂质。过磷酸钙特别适合缺硫的土壤施用，即使在不缺硫的土壤中，对于特别需硫的作物如谷类、豆类、花生、牧草等也是很适用的。2. 我国肥料结构及施肥模式对农业及生态环境的影响2.1 我国目前的肥料结构目前我国肥料产品结构不够合理，结构性过剩严重，化肥产品中氮、磷、钾比例失调，产品结构的发展已不适应农业发展的需要。我国氮肥产能过剩大概超过40%，中国现在生产全世界1/3的肥料，在氮肥上超过1/3。过去的十几年，中国生产了全世界氮肥增量的60%，全世界在过去10年增加的60%的氮肥都是由中国生产的；根据中国磷肥工业协会的统计，截至2010年底，我国已经形成的磷复肥生产能力约2000万吨/年，而近年来国内磷复肥的表观消费量基本保持1100-1200万吨五氧化二磷，国内的市场平稳要靠大量出口才能维持。目前，一些地方还在大规模建设新项目，预计到2011年底我国高浓度磷复肥产能至少还要增加150万吨。2.2 我国农业施肥模式对农业及生态环境的影响中国是农业大国，也是化肥生产和消费大国，化肥的总产量和消费量均占世界的1/3以上。在资源约束加剧的情况下，种植业能够保持稳定发展，化肥的投入和科学施肥功不可没。但高速发展的化肥工业带来的环境污染和经济损失也成了严峻的问题。一方面，我国单位面积的施肥量过大，化肥利用效率不高。研究表明，氮肥的利用率约30%-40%,碳铵若施用不当则利用率更低；磷肥的利用率只有10%-15%，钾肥的利用率为40%-60%。这使得我国的氮污染比国外更严重。另一方面，化肥的复合化程度和科学施肥的水平不高，我国目前化肥的复合化率约为30%，其中氮肥不到10%，磷肥不到30%，而发达国家氮肥的50%，磷、钾肥的90%都是以掺混、复混或液体肥料等复合化形式施用，化肥施用大多尚不能做到平衡施肥，其利用率远低于发达国家。化肥的大量施用，特别是氮肥和磷肥用量过高，使部分养分随降雨、灌溉和地表径流进入河、湖、库、塘，污染了水体，造成了水体富营养化。长期不合理过量使用化肥，导致土壤结构变差，土壤板结、地力下降，作物减产。氮肥浅施、撒施后往往造成氮的逸失，不仅对空气造成污染，而且对大气臭氧层起到破坏作用，严重影响了人们赖以生存的生态环境。3 利用“三肥”营养成分的多样化，发挥综合效应以碳铵为主要原料生产的多元素长效碳铵颗粒肥，含有作物生长所必需的中、微量营养元素，如钙、镁、硫、铁、硅等；普钙含有植物成长所必需的中量元素硫、钙等；钙镁磷肥除含磷，还含有多种能被植物吸收的中、微量营养元素，如钙、镁、铁、锌、锰、硅、铜等，特别是硅，农作物吸收硅元素能在植物表面形成有效的保护层，抵御病菌类的侵扰。同时多元素长效碳铵颗粒肥和钙镁磷肥还具有不易流失、不挥发、肥效长等特点。由于这三种肥料具有多种营养成分，将其配合施用，定会发挥良好的综合效应。4 利用“三肥”的酸碱特性，发挥改良土壤的作用钙镁磷肥属于枸溶性肥料，所含养分能为作物根部分泌的弱酸所溶解，适合于大多数作物及土壤，由于肥料本身呈弱碱性，是酸性土壤的改良剂和良好的调理剂，可改善土壤的酸性，使土壤不结块， 不板结；同时其自身玻璃体性质对改善山区及丘陵地带黏性较大的土壤有良好的效果；普钙是一种酸性的通用肥料，不但对北方的微碱性土壤能起到很好的效果，同时对于南方的酸性土壤，通过改变生产工艺等方法减少其酸度，以防土壤酸化，也能达到良好的农化效果。5 “三肥”造粒有利于节约资源，保护生态环境钙镁磷肥是复合肥生产造粒的良好离析剂。且相对价格较低，作为离析剂不仅成本降低，而且又引入了多种植物所必需的营养元素，从而增加了复合肥的肥效。还可解决肥料的粘结问题。普钙的制备方法是由硫酸分解磷矿，磷石膏保留在产品内。相较于高浓度磷肥，普钙中磷元素的利用率更高，这是因为虽然土壤中磷的浓度低于植物中的磷，但植物根部吸收磷是逆浓度主动吸收，低含磷量肥料，植物仍能吸收利用。造粒后产品是以颗粒状存在，大大降低了碳铵的比表面积和溶解速率，具有很好的缓释效果，延长了肥效，降低了由于氮素流失而引起的环境污染。6 合理施用肥料 提高“三肥”利用率科学合理的施肥方法可提高肥效和利用率。在施用的过程中应根据其农化性质的不同，合理选择适用的土壤、施肥时间、施用量及贮存方法。如碳铵适合深施，减少氨的挥发损失，并避开高温季节和高温时期施用；钙镁磷肥宜施入微酸性或酸性土壤中，效果最好，钙镁磷肥为枸溶性磷肥，肥效慢、肥效长；普钙呈酸性反应，与有机肥混合施用和集中施于根系密集区，以减少同土壤的接触。普钙为水溶性磷肥，肥效来得快，既可作基肥，又可作早期追肥或根外追肥。7 充分利用低品位磷矿资源为农业生产发挥应有作用近年来由于消费市场的误导，我国磷肥品种的产业结构发生了很大变化。高品位的磷肥如重钙、磷酸一铵、磷酸二铵生产已占主导地位，而含五氧化二磷较低的磷肥品种如钙镁磷肥、普钙的生产量和市场份额在迅速下降，导致了我国高品位磷矿资源的过度开发，其贮量迅速减少，若干年后将会枯竭，造成我国众多的重钙、磷酸一铵、磷酸二铵生产企业因原材料供应紧张、开工不足而不能满负荷生产，效益下滑，甚或停产造成大量装备闲置，给国家资产造成极大损失。同时又造成了大量低品位磷矿资源不能得以开发利用，造成资源的极大浪费。这不是危言耸听，如果不改变这种现状，我们终究会看到这一天。因此我们有责任改变这一现状，那就是重新振兴低浓度磷肥的生产和应用。如在生产上，促使高、中、低浓度磷肥的均衡生产；在农业应用上，促使不同品位磷肥的平衡施用；在资源上，促使磷矿的综合开发利用。以达到矿产开发、磷肥品种结构生产、农业应用的均衡协调发展，只有这样才是一条科学的发展之路，符合科学发展观内涵之举。8 “三肥”造粒技术“三肥”造粒是在国家钙镁磷复合肥技术研究推广中心主任、全国钙镁磷肥技术进步联合体主任、郑州大学许秀成教授的倡导下，在河南省化工研究所发明专利多元素长效碳铵颗粒肥及其制造方法的基础上研制开发的含有氮、磷及钙、镁、硫、铁、锌、锰、硅等多种元素的一种新型复混肥料，旨在充分发挥碳铵、钙镁磷肥、普通过磷酸钙“三肥”的综合叠加效应，这种复混肥料，虽然总养分偏低，但在等氮、磷的施肥水平下，相信它的农化效应和综合效果不会亚于高浓度复合肥。因为“三肥”混合造粒产品不仅含有相同的氮、磷，还含有多种中、微量元素。这是高浓度复合肥所不能比拟的。在混合造粒过程中，我们按照许秀成教授的提议，结合农业专家的意见，针对小麦生长的特点，设计了不同的产品品种、配比和施肥方案。“三肥”造粒的是以碳酸氢铵（简称碳铵）、钙镁磷肥、普通过磷酸钙（简称普钙）为主要原料，配以适量铵离子复合稳定剂、防结块剂和防吸湿剂，在常温下，通过无烘干冷挤压造粒制备而成，是同时含有水溶性磷和枸溶性磷的一种新型肥料。产品呈4.5mm、厚度3.5mm的扁球状，外观为灰白、或灰褐色，颗粒均匀、干燥、不结块、稳定性高。产品中除含有氮、磷元素外，还不同程度地含有作物生长所必需的中、微量元素及营养元素，如钙、镁、硫、铁、锌、锰、硅等。9 “三肥”造粒制备氮、磷复肥工艺这是以碳铵、钙镁磷肥、普钙为原料，混合造粒制备氮、磷复合粒肥。上述几种肥料的制备采用了无烘干的冷挤压造粒工艺，其流程图见图1。所生产的产品其外观、强度都达到了满意的效果。在施用方案中，我们采用了碳铵颗粒肥与钙镁磷肥、普钙混合粒肥配施，碳铵、钙镁磷肥、普钙混合粒肥单施的方法。产品样品由国家小麦工程技术中心、河南农科院的专家，以及生产企业在河南省多方布点，进行对小麦应用效果的的对比实验，相信其结果会令人满意的。钙镁磷肥、碳铵、普钙复合稳定剂稳定剂稳定剂计 量混 合制 粒久贮已结块碳铵计量量粉碎 碎成 品包装装筛分分防结块剂图1：“三肥”造粒制备氮、磷复肥工艺流程钙镁磷肥、碳酸氢铵、普通过磷酸钙三肥造粒技术工艺流程简图采用上述工艺，因在加工过程中无需加水或黏结剂，因而无加热、无烘干工序。既不存在“三废”排放污染环境的问题，又可降低能源消耗。该工艺还具有工艺简单，设备少，易于设计、投产，加工成本低，成型效果好等特点。由于产品中含有多种中、微量元素，使营养更丰富，应该具有抗逆性。小麦生育末期容易有干热风，使小麦由于干旱而过早死亡，而不是正常的成熟。在一定程度上会显示小麦后期抗干热风的能力。提高抗倒伏能力。10拓展“三肥”应用的农业和战略意义10.1“三肥”的农业意义目前，中国土壤中中、微量元素缺失严重，约54耕地缺镁，50缺钙、缺硅，70%的土地缺硫。向土壤中补充钙、镁、硫等中量元素，可有效缓解土壤中中、微量元素缺失的问题。同时，在耕地减少的情况下，要保证国家的粮食安全，其办法之一就是提高单产，中、微量元素都是作物高产所必需的，并能提高作物抗倒伏、抗病害能力。多元素长效碳铵颗粒肥、钙镁磷肥、普钙虽然都是低浓度、低附加值肥料，但它们的特殊肥效是其他肥料，包括高浓度磷肥或高浓度含磷复合肥所不能替代的。普钙除能给作物提供磷、钙营养元素外，还能提供硫，所以特别适用于缺磷及硫的土壤，施用后见效快，增产显著。在土壤中磷、硫两种营养元素均感匮乏的地区，施用普钙是最经济合理的选择。钙镁磷肥是含有中量、微量元素的磷肥，它是向复混、掺混肥料中提供钙、镁、硅等营养元素的基础肥料，在磷复肥工业中，仍占有一定地位，在农业生产中仍将发挥其特有的功效。10.2 拓展“三肥”应用的战略意义10.2.1 碳铵对碳减排的贡献和重大意义随着全球温室效应的加剧，人类环境和经济可持续发展面临着严峻挑战。作为最主要的温室气体二氧化碳，其减排技术越来越受到世界各国的重视。 而碳铵是一个水溶性的含碳化合物。中国地下水多半呈卤咸性，而且更重要的是地层下拥有最多的是钙，这便足够与二氧化碳中和，生成化学式很稳定的化合物碳酸钙。因此，依据碳铵的水溶性特性，可能有效地解决了碳处理这一世界性难题，因而碳铵的农业应用，对于全球碳减排有着极其重要的战略意义。10.2.2 综合利用中低品位磷矿资源的战略意义目前，中国磷矿资源总量达300亿吨，富矿资源仅能够再用20年。要实现中国磷矿资源的可持续发展，必须合理利用我国丰富的中、低品位或高杂质含量的磷矿。生产普钙可用不经选矿的中品位磷矿，生产熔融钙镁磷肥对磷矿品位的要求低，对磷矿中所含杂质的适应性广。当高品位磷矿或易选磷矿开采枯竭后，熔融钙镁磷肥、普钙尚能适应这些中低品位磷矿，可以大大提高磷矿资源利用率。我国有丰富的适合生产钙镁磷肥的高硅高镁中低品位磷矿。根据国标的要求可选取含高硅、高镁的低品位磷矿石生产钙镁磷肥，这些高硅、高镁低品位磷矿石无法生产其他酸法磷肥，如重钙、普钙或制取湿法磷酸，因而价格相对较低，若用于生产钙镁磷肥既降低了成本，