磷酸中鐵、鋁、鎂對復(fù)合肥中鉀和磷水溶性的影響

楊振軍，吳 舒，2，吳沿博，王金銘

（1. 中國-阿拉伯化肥有限公司，河北 秦皇島 066003；2. 燕山大學(xué) 亞穩(wěn)材料制備技術(shù)與科學(xué)國家重點實驗室，河北 秦皇島 066004)

復(fù)合肥不同于摻混肥料，制備過程通常要經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)和較高的溫度，其中磷酸中的活性金屬離子能夠在反應(yīng)過程中與溶解的養(yǎng)分磷和鉀形成復(fù)鹽，或者是磷酸經(jīng)過氨化后pH 上升，其中的金屬離子與磷結(jié)合以復(fù)鹽的形式析出［1-3］，也可能在造粒機中與粉狀物料中的鉀或磷形成水不溶性復(fù)鹽［4-5］。速效磷和鉀能夠更快地被作物吸收利用，復(fù)合肥中磷和鉀的水溶性影響著其速效磷和鉀的含量，而磷酸中金屬離子的種類和含量影響著復(fù)合肥中磷和鉀的水溶性。

筆者通過向磷酸中添加FeSO4·7H2O、MgSO4·H2O、Al2（SO4）3· 18H2O，形成不同金屬含量的磷酸，再將磷酸氨化，經(jīng)過造粒、干燥制備成復(fù)合肥，分別討論磷酸中Fe、Al、Mg 離子含量對復(fù)合肥中鉀和磷水溶性的影響。

1 復(fù)合肥料的制備

依據(jù)15-23-10 復(fù)合肥配方進(jìn)行氨化造粒。

粉狀物料：氯化鉀、磷酸一銨、硝銨磷充分粉碎后混合形成均勻的粉末狀物料備用。

液相物料：稱取磷酸、硫酸，并加入不同量的FeSO4· 7H2O、MgSO4· H2O、Al2（SO4）3· 18H2O，充分?jǐn)嚢杈鶆蚝笸ㄈ氚彼?，形成料漿，此時用pH試紙檢測，料漿pH在4 ～5。

造粒：將液相物料與粉狀物料在轉(zhuǎn)鼓造粒機中于70 ℃下進(jìn)行造粒，成粒后充分干燥，物料溫度為80 ℃。

2 復(fù)合肥中磷和鉀的退化實驗

2.1 Fe2+對復(fù)合肥中磷和鉀水溶性的影響

增加15-23-10復(fù)合肥中Fe2+的含量，考察其對水溶磷和水溶鉀退化率的影響，結(jié)果見表1。

表1 Fe2+對復(fù)合肥中鉀和磷水溶性的影響 %

由表1 可知，復(fù)合肥中幾乎所有的Fe2+均為非水溶性的，說明復(fù)合肥中磷、鉀與Fe2+形成了非水溶性的復(fù)鹽，F(xiàn)e2+含量越高，形成的Fe2+與磷、鉀的非水溶性復(fù)鹽越多，導(dǎo)致復(fù)合肥中水溶磷和水溶鉀含量明顯降低。

2.2 Al3+對復(fù)合肥中磷和鉀水溶性的影響

增加復(fù)合肥15-23-10中Al3+的含量，考察其對水溶磷和水溶鉀退化率的影響，結(jié)果見表2。

表2 Al3+對復(fù)合肥中鉀和磷水溶性的影響%

由表2 可知，復(fù)合肥中幾乎所有的Al3+均為非水溶性的，說明復(fù)合肥中磷、鉀與Al3+形成了非水溶性的復(fù)鹽，Al3+含量越高，形成的Al3+與磷及鉀的非水溶性復(fù)鹽越多，導(dǎo)致復(fù)合肥中水溶磷和水溶鉀含量明顯降低。

2.3 磷酸中Mg2+對復(fù)合肥中磷和鉀水溶性的影響

增加15-23-10 復(fù)合肥中Mg2+的含量，考察其對水溶磷和水溶鉀退化率的影響，結(jié)果見表3。

表3 Mg2+對復(fù)合肥中鉀和磷水溶性的影響%

由表3 可知，Mg2+與磷和鉀的結(jié)合較弱，對磷和鉀的水溶性影響較小，磷酸中Mg2+含量的增加幾乎不影響水溶磷的比例，水溶鉀的含量略有降低，降低程度顯著小于Fe2+和Al3+的影響。

2.4 Fe2+、Al3+、Mg2+含量同時增加對磷和鉀水溶性的影響

在硫酸與磷酸的混合液（混酸）中同時引入FeSO4· 7H2O、MgSO4· H2O、Al2（SO4）3· 18H2O，考察Fe、Al、Mg 離子增加后對復(fù)合肥中水溶磷和水溶鉀退化率的影響。

經(jīng)過檢測，復(fù)合肥中酸溶Fe、Al、Mg 離子的含量逐漸增加，對應(yīng)的水溶磷占有效磷的比例呈顯著下降趨勢，同時檢測到復(fù)合肥中水溶Fe2+和Al3+的質(zhì)量分?jǐn)?shù)＜0.008%，幾乎所有的Fe2+和Al3+均為非水溶性的，磷酸中Fe 和Al 離子含量越高，形成的Fe2+、Al3+和磷的非水溶性復(fù)鹽越多，導(dǎo)致復(fù)合肥中水溶磷含量明顯降低，如圖1所示。

圖1 復(fù)合肥中酸溶金屬離子含量對水溶磷的影響

磷酸中Fe、Al、Mg 離子含量影響復(fù)合肥中水溶鉀含量，F(xiàn)e2+、Al3+、Mg2+含量越高，形成的Fe2+、Al3+、Mg2+和鉀的非水溶性復(fù)鹽越多，導(dǎo)致復(fù)合肥中水溶鉀的含量明顯降低，見圖2。

圖2 復(fù)合肥中酸溶金屬離子含量對水溶鉀的影響

3 分析與討論

復(fù)合肥中酸溶Mg2+含量對復(fù)合肥中水溶磷和水溶鉀含量的影響較小，F(xiàn)e2+和Al3+的含量對復(fù)合肥中磷和鉀的水溶性影響較大，Al3+對水溶磷和水溶鉀的退化程度的影響要顯著高于Fe2+。結(jié)合表1、表2可以發(fā)現(xiàn)，復(fù)合肥中w（Fe2+）、w（Al3+）在0.4% ～0.6%時，水溶磷和水溶鉀退化的并不嚴(yán)重，而在0.6%～1.0%時，水溶磷和水溶鉀退化非常嚴(yán)重，說明復(fù)合肥中w（Al3+）和w（Fe2+）要控制在0.6%以內(nèi)才能夠降低水溶磷和水溶鉀的退化率。

當(dāng)酸溶Fe2+和Al3+總質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加0.78%，Mg2+增加0.32%后，水溶磷降低了11.99%，兩種元素同時存在，對磷的退化效果要遠(yuǎn)大于單一因素；水溶鉀降低了1.88%，結(jié)合表1 和表2，F(xiàn)e2+和Al3+總含量在較低范圍內(nèi)，對鉀的退化影響較小。

4 結(jié)論

磷酸中Mg 離子含量的增加對復(fù)合肥中磷和鉀的水溶性影響較小。而Fe2+和Al3+對復(fù)合肥中磷和鉀的水溶性影響較大，尤其是復(fù)合肥中Fe2+和Al3+質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.6%～1.0%時，對復(fù)合肥中水溶磷和鉀的退化最為顯著。Fe2+和Al3+總含量在較低范圍時，對鉀和磷的退化影響較小。說明選擇Fe2+和Al3+含量低的磷酸或者降低磷酸中Fe2+和Al3+含量，尤其是Al3+，能夠減輕復(fù)合肥中水溶磷和水溶鉀的退化率。

另外，管式反應(yīng)器中料漿的pH可調(diào)節(jié)，當(dāng)料漿的pH越高時，越多的金屬離子以水不溶的復(fù)鹽形式存在，料漿噴射到粉狀物料后，更少的金屬離子與粉狀鉀鹽或磷酸鹽接觸，因此兩種形態(tài)的金屬離子（水不溶性復(fù)鹽和可溶性鹽）是否均會與鉀鹽或磷酸鹽形成水不溶性復(fù)鹽，仍需要進(jìn)一步研究。