國內市場農業(yè)用硝酸鉀產品質量特點

張 罡,董朝領

(1.威海沁和實業(yè)有限公司，山東 威海 264400；2.岳陽市鉀鹽科學研究所，湖南 岳陽 414000)

國內市場農業(yè)用硝酸鉀產品質量特點

張 罡1，2,董朝領1

(1.威海沁和實業(yè)有限公司，山東 威海 264400；2.岳陽市鉀鹽科學研究所，湖南 岳陽 414000)

國內市場上農業(yè)用硝酸鉀主要來源一是囯內企業(yè)生產, 二是從智利與以色列等國進口。由于囯內囯外農業(yè)用硝酸鉀生產工藝技術各不相同，不同工藝生產的硝酸鉀其質量也不一樣。本文簡要介紹國內國外不同生產工藝所產硝酸鉀產品的質量特點，以便人們根據作物需要，選用合理工藝所產農業(yè)用硝酸鉀。

農業(yè)用硝酸鉀；質量特點；復分解法；離子交換法

1 前言[1-3]

農業(yè)用硝酸鉀是一種高效優(yōu)質氮鉀復合肥，被譽為第三代鉀肥。自1992年我國在煙草種植上試驗推廣農業(yè)用硝酸鉀獲得優(yōu)良使用效果以來，農業(yè)用硝酸鉀已在煙草、水果、蔬菜、茶樹、花卉等高農作物上得到廣泛使用；同時，我國農業(yè)用硝酸鉀生產也得到迅速發(fā)展。目前，我國市場上農業(yè)用硝酸鉀主要來源是囯內企業(yè)生產與從智利與以色列等國進口。2006年12月29日國家正式首次發(fā)布實施農業(yè)用硝酸鉀標準GB/T20784-2006，2014年4月11日再次發(fā)布實施新的農業(yè)用硝酸鉀標準GB/T20784-2013代替原標準。該標準的制訂實施，對企業(yè)組織生產，規(guī)范市場流通與質量監(jiān)督提供了重要依據，發(fā)揮較大的作用。

但是，由于我國農業(yè)用硝酸鉀生產使用較晚，許多地方還尚未使用，使用經驗也很缺乏，人們還缺乏對其真實認識，甚至一些農業(yè)科研部門都沒聽說過農業(yè)用硝酸鉀已開始在農業(yè)上使用。因此，一些小的生產廠家及不法商販，在市場上大肆銷售劣質農用硝酸鉀，造成市場質量參差不齊，價格也十分混亂。

我國生產農業(yè)用硝酸鉀主要生產工藝有硝酸銨與氯化鉀復分解生產硝酸鉀、硝酸銨與氯化鉀離子交換法生產硝酸鉀、硝酸鈉與氯化鉀復分解生產硝酸鉀、硝酸鎂與氯化鉀復分解生產硝酸鉀、硝酸與氫氧化鉀中和生產硝酸鉀。國外以色列進口到我國的硝酸鉀生產工藝是硝酸與氯化鉀低溫萃取法生產硝酸鉀。智利進口到我國的硝酸鉀生產工藝是硝酸鈉與氯化鉀復分解生產硝酸鉀。

由于國內外企業(yè)生產農業(yè)用硝酸鉀生產工藝技術多種多樣，各不相同，各種不同工藝生產的硝酸鉀其質量是有區(qū)別的。因此，有必要讓人們了解國內國外不同生產工藝所產硝酸鉀產品質量特性，以便人們根據作物需要，選用合理生產工藝所產農業(yè)用硝酸鉀，選用符合作物需要的硝酸鉀；同時，也有必要讓人們認識市場上不同生產工藝所產農業(yè)用硝酸鉀質量的特性及識別方法。

2 農用硝酸鉀質量指標要求[4-5]

GB/T 20784-2013標準對農業(yè)用硝酸鉀質量要求作了規(guī)定，其技術要求如表1。

表1 農業(yè)用硝酸鉀應符合下列要求

由于農作物的多樣性以及土壤與施肥方式的多樣性，農業(yè)用硝酸鉀產品質量除按GB/T20784-2013標準規(guī)定的上述要求外，可以衡量農業(yè)用硝酸鉀產品質量的項目指標還應包括硝態(tài)氮質量分數、銨態(tài)氮質量分數、水不溶物質量分數、一些有害的雜質如鈉鉛砷鈦鉻等質量分數、產品溶液PH值、產品結塊流動性。盡管GB/T20784-2013國標中未規(guī)定這些項目指標技術要求，但在農業(yè)用硝酸鉀實際使用過程中，許多用戶對此是有要求的。如: 煙草對硝態(tài)氮質量是有要求的, 要求硝態(tài)氮占總氮95%以上；又如用農業(yè)用硝酸鉀作水溶肥時，要求產品有良好的流動性，有害的雜質較低或沒有，也不允許水不溶物過多以防堵塞輸送管噴淋孔；再如堿性土壤不宜施PH值小于7的含銨態(tài)氮較多的硝酸鉀。因此，我們認為全面考察農業(yè)用硝酸鉀質量應包含以下項目要求(詳見表2)。

表2 農業(yè)用硝酸鉀質量檢驗指標

表2(續(xù))

3 各工藝所產硝酸鉀質量特性

3.1 硝酸銨與氯化鉀復分解生產硝酸鉀產品質量特點[6]

此法是我國目前主要生產工藝，典型生產企業(yè)有威海沁和實業(yè)有限公司年產5萬噸農業(yè)用硝酸鉀裝置、昆明青上化工有限公司年產2萬噸農業(yè)用硝酸鉀裝置。該法生產工藝特點是選用原料硝酸銨與氯化鉀，通過復分解反應結晶獲得硝酸鉀。由于硝酸鉀主要是在硝酸銨、氯化鉀、硝酸鉀、氯化銨四鹽水體系中結晶析出硝酸鉀，其產品中不可避免地混入了溶液中的硝酸銨與氯化銨雜質，故生產中通常采用水洗方法來減少雜質硝酸銨與氯化銨，水洗后所得產品質量完全可以達到國家GB/T20784-2013標準中一級品或優(yōu)等品。如將水洗后產品進一步進行重結晶處理，即可制得工業(yè)硝酸鉀。表3中列出了威海沁和實業(yè)有限公司硝銨復分解法生產農業(yè)用硝酸鉀產品技術指標。

表3 各種生產工藝所產農業(yè)用硝酸鉀產品質量技術指標匯總表

實踐表明，硝銨復分解法所得產品質量具有以下特點：

(1)產品含有少量銨，由于含有少量銨，其總N含量偏高，遠遠超過國家標準規(guī)定值；

(2)產品氧化鉀一般達到國標一級品，調整工藝參數可達到國標優(yōu)等品。

(3)鈉有害雜質量很少，鉛砷鈦鉻等有害雜質基本檢不出。

(4)生產中如設置過濾裝置，則產品中水不溶物很少。

(5)不添加防結塊劑，產品有結塊現象，添加合理防結塊劑，產品結塊現象顯著降低，其流動性好。

3.2 硝酸銨與氯化鉀離子交換法生產硝酸鉀產品質量特點[7]

離子交換法生產硝酸鉀是將硝酸銨溶液通過鉀型樹脂，溶液中銨離子與樹脂中鉀離子發(fā)生交換反應生產硝酸鉀溶液，樹脂由鉀型變成銨型；再用氯化鉀溶液通過銨型樹脂時，發(fā)生交換反應生成氯化銨溶液，銨型樹脂變成鉀型樹脂。在交換反應生產硝酸鉀過程中，由于硝酸銨溶液不可避免地產生穿透樹脂現象，故所得硝酸鉀溶液中含一定量的硝酸銨，硝酸鉀溶液經蒸發(fā)濃縮、結晶分離及干燥后即為成品硝酸鉀。硝銨離子交換法所產農業(yè)用硝酸鉀產品技術指標詳見表3。

實踐表明，該法所得產品質量具有以下特點：

(1)生產中如產品不做重結晶處理,一般情況下，所得產品是硝酸鉀銨復鹽或固溶體，總氮偏高，但氧化鉀偏低；產品質量可以達到國家GB/T20784-2013標準中一級品或合格品。

(2)生產中只要鉀型樹脂洗滌干凈，這種工藝產品中氯化物含量很低；

(3)這種工藝所得產品吸濕性強，易結塊，結塊性很強,添加防結塊劑，產品結塊現象降低，但流動性差。

(4)鈉鉛砷鈦鉻等有害雜質基本上檢不出,其它雜質如鈣鎂含量基本上也檢不出。

(5)由于含硝酸鉀與硝酸銨，故該法產品氧化性、危險性較大；

(6)少數廠家添加碳酸鉀，以除去其中的銨，轉化為硝酸鉀，可明顯提高氧化鉀含量，但總氮下降，釋放出來的氨氣與二氧化碳在包裝袋里脹氣，有一定危險性，釋放田間，氨對作物有毒害作用。

3.3 硝酸鈉與氯化鉀復分解生產硝酸鉀質量特點[8]

該法是以硝酸鈉(或硝酸鈉礦石)與氯化鉀為原料，在高溫條件下通過復分解反應結晶分離去氯化納，其鹽母液在低溫條件下結晶析出硝酸鉀，硝酸鉀經洗滌分離、干燥后即為農業(yè)用硝酸鉀。進一步重結晶處理可生產出工業(yè)硝酸鉀。目前，國內此法生產硝酸鉀企業(yè)主要有新疆硝石鉀肥有限公司。此外，智利SQM礦山公司硝售我國硝酸鉀也采用此法。

由于硝酸鉀是在硝酸鈉、氯化鉀、硝酸鉀、氯化鈉四鹽水體系中結晶析出硝酸鉀，且氯化鈉與硝酸鉀也進入飽和或過飽和溶液狀態(tài)，故硝酸鉀晶體含有硝酸鈉與氯化鈉雜質，且氯化納晶粒極小，均勻分布于硝酸鉀晶體表面或夾在晶體之間。硝鈉復分解法所產農業(yè)用硝酸鉀產品技術指標詳見表3。實踐表明，該法所得產品質量具有以下特點：

(1)該法生產的硝酸鉀產品含有少量硝酸鈉、氯化鈉、氯化鉀。

(2)由于含硝酸鈉，它與硝酸鉀同屬危險物品，具有危爆性。

(3)產品很容結塊，添加防結塊劑，其結塊現象緩解。

(4)晶體晶格穩(wěn)定，結晶強度好。

3.4 硝酸鎂與氯化鉀復分解生產硝酸鉀產品特性[9]

用硝酸鎂與氯化鉀復分解生產硝酸鉀與六水氯化鎂，其硝酸鎂大多采用硝酸中和菱苦土(氧化鎂)所得。反應結晶析出的硝酸鉀晶體含有大量的氯化鎂與硝酸鎂，且夾帶較多菱苦土混入的不溶物雜質。經洗滌后可以達到農業(yè)用硝酸鉀合格品標準，重結晶處理后，可以達到工業(yè)硝酸鉀標準。硝鎂復分解法所產農業(yè)用硝酸鉀產品技術指標詳見表3。實踐表明，該法所得產品質量具有以下特點：

(1)該法所產農業(yè)用硝酸鉀可以達到合格品標準。

(2)該法所產產品因硝酸分解致使產品顏色呈淡黃色。

(3)產品含鎂鹽，如氯化鎂、硝酸鎂、硅酸鹽雜質多。

(4)產品易吸潮結塊，流動性差。

3.5 硝酸與氯化鉀低溫萃取法生產硝酸鉀產品特性[3]

該法主要為以色列海法公司采用，其產品在中國市場上占有較大份額。該法利用有機溶劑異成醇為萃取劑萃取氯化氫生產硝酸鉀，副產鹽酸。硝酸低溫萃取法所產農業(yè)用硝酸鉀產品技術指標詳見表3。該產品主要質量特點：

(1)該法產品氯離子含量較高，以氯化鉀形式存在。

(2)該法產品氧化鉀含量能達到國家優(yōu)等品。

(3)該法產品含硝態(tài)氮不含銨態(tài)氮，總氮含量低。

3.6 硝酸與氫氧化鉀中和生產硝酸鉀產品特性

硝酸與氫氧化鉀溶液中和生產硝酸鉀是近年來國內采用的工藝，雖然該工藝原料成本較高，但因產品質量存在優(yōu)勢受到國內企業(yè)重視。硝酸中和法所產農業(yè)用硝酸鉀產品技術指標詳見表3。該法所產硝酸鉀質量特性：

(1)各工藝參數控制合理，完全可以達到國家一等品以上要求。

(2)結晶粒度較細，但粒度均勻，結塊性能不嚴重，剛生產出的產品有一定流動性。

(3)由于硝酸易熱分解，產品顏色稍差點。

4 結論

從上述產品檢驗結果與質量特點可知，不論哪種生產工藝，只有工藝控制合理，均能生產出符合國家標準的農用硝酸鉀，但其產品質量各有特色：

(1)從營養(yǎng)成份來看，硝銨復分解法，硝銨離了交換法，總養(yǎng)份較高，硝鈉復分解法與硝酸低溫萃取法較低，也就是說國產農業(yè)用硝酸鉀總養(yǎng)份優(yōu)于進口農業(yè)用硝酸鉀。

(2)從有害雜質分析來看，硝酸銨復分解法與硝銨離子交換法較少，但硝酸鎂法與智利硝酸鈉復分解及硝酸低溫萃取法較低較多。

(3)從產品結塊流動性來分析，硝銨復分解法、硝酸鈉復分解法、硝酸低溫萃取法、中和法所產農用硝酸鉀產品松散；硝銨離子交換法、硝酸鎂復分解法所產農用硝酸鉀產品結塊性較強。

(4)從土壤適應性來看，硝銨復分解法、硝酸鈉復分解法、硝酸鎂復分解法、硝酸低溫萃取法、中和法所產農用硝酸鉀產品適應所有土壤；硝銨離子交換法所產農用硝酸鉀對堿性土壤應慎用。

(5)國產農用硝酸鉀與進口農用硝酸鉀相比, 國產農用硝酸鉀總養(yǎng)分(N+K2O) 優(yōu)于進口農用硝酸鉀標準,其它質量指標也完全可與進口硝酸鉀相媲美。

[1] 張 罡,夏重陽,何斌鴻,等.我國硝酸鉀市場競爭力分析[J].化學工業(yè),2007(9)：16-18.

[2] 張 罡.我國農用硝酸鉀市場前景與發(fā)展對策[J].化肥設計,2002(5)：48-50.

[3] 李雅芙,劉素片.硝酸鉀生產工藝綜述[J].海湖鹽與化工,2005(3)：27-30.

[4] 全國肥料和土壤調理劑標準化技術委員會.GB/T20784-2013，農業(yè)用硝酸鉀[S].北京：中國標準出版社，2014.

[5] 中國農業(yè)科學院土壤肥料研究所主編.中國肥料[M].上海:科學技術出版社，1994: 219.

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[7] 賈海江,艾翠玲.ISEP系統(tǒng)生產硝酸鉀的中試研究[J].應用化工2002(4)：39-41.

[8] 張 罡.硝酸鈉轉化法制取硝酸鉀新工藝裝置[J].化工設計,2009(5)：11-13.

[9] 易健民,張罡, 沈晃宏,等.硝酸鉀與氯化鎂聯(lián)產新工藝[J].現代進展,2005(6)：52-54.

(本文文獻格式：張 罡,董朝領.國內市場農業(yè)用硝酸鉀產品質量特點[J].山東化工，2016，45(14)：90-92，94.)

Domestic Market Potassium Nitrate for Agricultrue Product Quality Characteristics

ZhangGang1,2,DongChaoling1

(1.Weihai Qinhe industrial Co., Ltd., Weihai 26400,China；2.Potassium salt science institute of Yueyang， Yueyang 414000,China)

Agricultural Potassium Nitrate products used in China are either produced domestically or imported from countries such as Chile and Israel. As the production technology varies, the quality of the products are different accordingly. This paper briefly describes the quality and characteristics of Agricultural Potassium Nitrate produced by different production processes in China and abroad, so that people can choose the appropriate Agricultural Potassium Nitrate products based on the needs of crops.

potassium nitrate for agriculture;quality characteristics;double decomposition method; Ion-exchange method

2016-05-10

張 罡(1965—),湖南岳陽人，本科，教授級高級工程師，主要從事化學工程技術研究開發(fā)與設計工作，湖南省新世紀121人才，中國化工學會無機酸堿鹽專業(yè)委員會專家組成員，中國無機鹽工業(yè)協(xié)會鉀鹽分會專家組成員，已發(fā)表論文92篇，獲得中國發(fā)明專利14項，主持與參與國家、省、市科研項目8項。

TQ442

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1008-021X(2016)14-0090-03