懸浮液體肥料生產(chǎn)技術(shù)及一體化設(shè)備研究

栗方亮 張青 孔慶波

摘 要：總結(jié)了懸浮液體肥料生產(chǎn)工藝，針對現(xiàn)有液體肥料生產(chǎn)設(shè)備生產(chǎn)節(jié)奏緩慢、生產(chǎn)工序繁瑣和配料浪費等問題，研發(fā)設(shè)計了一種能實現(xiàn)配方、制肥為一體的懸浮液體肥料生產(chǎn)技術(shù)及一體化設(shè)備，并介紹該懸浮液體肥料生產(chǎn)一體機(jī)的構(gòu)造及優(yōu)點。經(jīng)生產(chǎn)實踐驗證，該懸浮液體肥料生產(chǎn)工藝精度高，性能穩(wěn)定可靠，操作簡單，經(jīng)濟(jì)實用。

關(guān)鍵詞：液體肥料；一體化機(jī)；生產(chǎn)技術(shù)；工藝

DOI： 10.13651/j.cnki.fjnykj.2018.05.015

Abstract： The production technology of suspended liquid fertilizer was summarized. In view of the problems of slow production rhythm， tedious production process and waste of ingredients in the existing liquid fertilizer production equipment， a suspended liquid fertilizer production technology and integrated equipment which combined mixing formula material and producing fertilizer together were designed. And the structure and advantages of the integrated machine for suspended liquid fertilizer production were also introduced. The production practice had proved that the suspension liquid fertilizer production process has the advantages of high accuracy， stable and reliable performance， is simple to operation， economical application.

Key words： Liquid fertilizer； integrated machine； production technique； technology

滴灌施肥技術(shù)作為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的綜合管理技術(shù)措施之一，是將灌溉技術(shù)與配方施肥技術(shù)融為一體的新型高效灌溉施肥技術(shù)，可實現(xiàn)定時、定量供給作物水分和養(yǎng)分[1]。而在滴灌施肥技術(shù)的應(yīng)用過程中，作物主要吸收離子態(tài)的養(yǎng)分，任何肥料必須溶解于水中成為離子態(tài)才能被作物根系或葉片吸收[2]，因此肥料的水溶性一直是評價施肥效果好壞的標(biāo)準(zhǔn)。懸浮液態(tài)肥料借助懸浮劑的作用懸浮于水中成為懸浮液[3-4]，是含有一種或一種以上農(nóng)作物需要的營養(yǎng)元素的液體肥料，這些營養(yǎng)元素可全部溶解于水中，相對于固體化肥，液體化肥具有肥效高、易吸收、施用方便等優(yōu)勢。但液體肥料的生產(chǎn)并不只是將各種原料簡單地混合在一起，它對生產(chǎn)工藝要求很高[5-6]。比如，生產(chǎn)過程中的溫度控制、原料比例的控制，以及液位的控制，這些控制指標(biāo)難以實現(xiàn)人工控制。因此，在液體肥料生產(chǎn)領(lǐng)域急需一種既能滿足上述要求，又具有一定的控制速度、精度和穩(wěn)定性的液體肥料生產(chǎn)設(shè)備以及相應(yīng)的生產(chǎn)工藝。本研究通過選擇液肥原料，設(shè)計生產(chǎn)工藝流程，利用凈水器自來水除雜，反應(yīng)釜加熱攪拌混合，添加懸浮劑反應(yīng)乳化，經(jīng)過后期處理稱重罐裝，簡化了懸浮肥料的生產(chǎn)過程，為現(xiàn)代化液肥生產(chǎn)提供借鑒。

1 懸浮液體肥料生產(chǎn)工藝

1.1 原料選擇

由于液體肥料生產(chǎn)既要達(dá)到實際應(yīng)用的效果，還要考慮生產(chǎn)成本，其原料須是市場上普遍存在，而且包含作物生長所必需的營養(yǎng)元素，除此之外還必須是水溶性的或者能借助懸浮劑懸浮于水中。原料可分為三部分： 大量元素原料（氮、磷、鉀）、中微量元素原料（鈣、鎂、硫、銅、鋅、鐵、錳等）、輔助原料（懸浮劑、增稠劑、防結(jié)晶劑等）。

液體肥料的原料來源很廣泛，很多物質(zhì)都可以用作液體肥料的原料。基本原料為含氮、磷、鉀的物質(zhì)，常規(guī)情況下含氮原料可選用酰胺態(tài)氮素（尿素）、銨態(tài)氮素（液氨、氨水、硫酸銨、氯化銨）、硝態(tài)氮素（硝酸銨、硝酸銨鈣、硝酸鉀）等；含磷物質(zhì)可選磷酸一銨（MAP）、磷酸二銨（DAP）、磷酸二氫鉀、聚磷酸銨、焦磷酸鉀等；含鉀物質(zhì)可選氯化鉀、硫酸鉀、硝酸鉀、焦磷酸鉀、磷酸二氫鉀等[7-8]。表1為常見原料及其養(yǎng)分含量。中微量元素原料使用螯合物（EDTA-Ca、EDTA-Cu等），硫酸鋅、硫酸錳、硼酸可為液體肥中提供微量元素原料，微量元素有利于促進(jìn)作物對“大量元素”的吸收利用，還可改善細(xì)胞原生質(zhì)的膠體化學(xué)性質(zhì)，增強(qiáng)作物對不良環(huán)境的抗逆性等。輔助原料主可選黃原膠、羥乙基纖維素、羥甲基纖維素鈉等。

由于用常規(guī)原料所配置的液體肥料結(jié)晶溫度比較高，在配置液體肥料時需要加入懸浮劑，使肥料里面的養(yǎng)分含量高度濃縮的同時仍然能夠保持液態(tài)肥料的均一性和流動性，不出現(xiàn)分層和結(jié)塊現(xiàn)象。

1.2 工藝流程及操作

液體肥料生產(chǎn)工藝操作規(guī)程可以分成3個階段（圖1）。

第1階段：前期準(zhǔn)備。①原料處理，將原料進(jìn)行粉碎過篩，粉碎后的原料裝袋備用；②原料稱重，按配方要求對每批次所需的各種原料進(jìn)行精確稱重。

第2階段：主反應(yīng)混料。①根據(jù)配方往反應(yīng)釜中加入所需水量；②根據(jù)配方，按照相應(yīng)的工藝要求順序往反應(yīng)釜中加入一定量的氮、磷、鉀及微量元素原料，進(jìn)行攪拌、混合；向制得的溶液中加入一定量的懸浮劑，攪拌并控制溫度70～80℃，制得懸浮型液體肥料。

第3階段：后期處理。①將制得的懸浮型液體肥料冷卻至室溫，加入一定量的腐殖酸等功能添加劑，攪拌均勻；②出料、檢驗、灌裝。

2 懸浮液體肥料生產(chǎn)一體化機(jī)構(gòu)造及優(yōu)點

現(xiàn)有的液體肥料生產(chǎn)設(shè)備存在如下問題：生產(chǎn)節(jié)奏緩慢、生產(chǎn)工序繁瑣和配料浪費嚴(yán)重。其中配料浪費包括：生產(chǎn)步驟多而導(dǎo)致的浪費，以及因管理不善或設(shè)備問題造成的整釜液體肥料報廢導(dǎo)致的浪費。針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，設(shè)計了一種結(jié)構(gòu)設(shè)計合理、高效節(jié)能的液體肥料生產(chǎn)一體化機(jī)，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。

2.1 一體化機(jī)構(gòu)造

如圖2所示，反應(yīng)釜1的頂部開設(shè)有進(jìn)水口2、進(jìn)料口3和攪拌機(jī)4，攪拌機(jī)的葉片伸入反應(yīng)釜內(nèi)腔。反應(yīng)釜的底部開設(shè)有出料口5與回料口6，回料口6處連接有橡膠泵7與回流管8。反應(yīng)釜采用雙層結(jié)構(gòu)，釜身內(nèi)有導(dǎo)熱油，外側(cè)壁設(shè)置有加熱器9和凈水器10，凈水器經(jīng)進(jìn)水管11通過進(jìn)水口2連接至反應(yīng)釜的內(nèi)腔，進(jìn)水管上設(shè)置有第一電磁閥12。出料口5處設(shè)置有過濾器13，出料口外接出料管14，出料管上設(shè)置有第二電磁閥15，出料管14輸送至罐裝稱重器16。反應(yīng)釜底部設(shè)置有支架17，支架的底部設(shè)置有自稱重器18。反應(yīng)釜的內(nèi)腔設(shè)置有水位傳感器和溫度傳感器，反應(yīng)釜的外側(cè)壁設(shè)置有配電柜19，配電柜中設(shè)置有控制模塊。在上述設(shè)備中：攪拌機(jī)、橡膠泵、加熱器、第一電磁閥、第二電磁閥、灌裝稱重器、自稱重器、水位傳感器和溫度傳感器均與配電柜中的控制模塊相連。

在液體肥料生產(chǎn)一體化機(jī)中，凈水器對市政自來水進(jìn)行凈化，除去雜質(zhì)后由進(jìn)水口進(jìn)入反應(yīng)釜內(nèi)腔。生產(chǎn)原料由進(jìn)料口進(jìn)入反應(yīng)釜內(nèi)腔，通過攪拌機(jī)帶動反應(yīng)釜內(nèi)腔的葉片對原料進(jìn)行攪拌混合。反應(yīng)釜的底部設(shè)置有出料口與回料口，出料口用于出料，回料口連接有橡膠泵，可以將反應(yīng)釜底部的原料回流至反應(yīng)釜中部。反應(yīng)釜底部連接著支架，支架下方設(shè)置的自稱重器可以測量反應(yīng)釜的自重。

2.2 一體化機(jī)優(yōu)點

①占地面積小，省去了復(fù)雜的管道連接，設(shè)備投資少。②反應(yīng)釜為雙層結(jié)構(gòu)，釜身內(nèi)置有加熱油，釜身外側(cè)壁設(shè)有加熱器，可以很方便地對反應(yīng)釜內(nèi)的原料進(jìn)行加熱。③反應(yīng)釜內(nèi)側(cè)壁置有溫度傳感器和水位傳感器，可以很好地對反應(yīng)釜內(nèi)的水位以及溫度進(jìn)行監(jiān)測。④進(jìn)水和進(jìn)料分別有專用的入口，可以同時進(jìn)行加水和進(jìn)料，提高效率。⑤攪拌機(jī)的轉(zhuǎn)速可以控制，以滿足不同劑量和不同類型的原料對攪拌速度的需求。⑥反應(yīng)釜底部設(shè)置有回料口，通過橡膠泵使攪拌過程中沉降在底部的較大顆粒的物料回流，形成一個循環(huán)，提高物料在反應(yīng)釜內(nèi)的流動速度，提高攪拌的效果和效率。⑦將反應(yīng)釜置于稱重器上，可以準(zhǔn)確獲取所加物料的重量，避免因加入原料過多而造成浪費。

3 結(jié)論

針對現(xiàn)有液體肥料生產(chǎn)設(shè)備生產(chǎn)節(jié)奏緩慢、生產(chǎn)工序繁瑣和配料浪費等問題，設(shè)計了一種能實現(xiàn)配方、制肥為一體的懸浮液體肥料生產(chǎn)技術(shù)及一體化機(jī)。該技術(shù)設(shè)備利用凈水器自來水除雜，反應(yīng)釜加熱混合攪拌，并利用懸浮劑結(jié)合膠體磨循環(huán)回料乳化和稱重器實現(xiàn)液體肥料的制備，實現(xiàn)液態(tài)肥料的均一性和流動性。生產(chǎn)表明該懸浮肥料生產(chǎn)工藝精度高，性能穩(wěn)定可靠；操作簡單，經(jīng)濟(jì)實用，有利于推廣使用。

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（責(zé)任編輯：劉新永）