硝酸銨鈣濾渣資源化利用新途徑

劉玉才，呂新春，杜光補(bǔ)，黃祥川

（魯西化工集團(tuán)股份有限公司，山東 聊城 252211）

農(nóng)業(yè)用硝酸銨鈣易溶于水，肥效快，能夠快速補(bǔ)氮和直接補(bǔ)鈣，適合于多種土壤，特別是酸性土壤，具有成本和價(jià)格的雙重優(yōu)勢(shì)，在國(guó)內(nèi)外得到廣泛使用。但農(nóng)業(yè)用硝酸銨鈣生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的濾渣目前未有成熟的處置技術(shù)。筆者介紹魯西化工集團(tuán)股份有限公司硝酸銨鈣濾渣資源化利用的成果，以期為濾渣資源化利用提供參考。

1 農(nóng)業(yè)用硝酸銨鈣生產(chǎn)工藝

目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)農(nóng)業(yè)用硝酸銨鈣的方法有2種［1-2］。

方法一是以天脊煤化工集團(tuán)股份有限公司為代表的“硝酸磷肥裝置副產(chǎn)硝鈣法”。將硝酸磷肥裝置的粗硝酸鈣溶液，采用連續(xù)式壓濾機(jī)除去酸不溶物；因粗硝酸鈣溶液中含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)3%～8%的游離硝酸，加入碳酸鈣將游離硝酸中和到鈣酸比（n（Ca（NO3）2）/n（HNO3））為5，再通入氣氨與剩余的硝酸進(jìn)行中和反應(yīng)；得到的硝酸銨鈣溶液經(jīng)蒸發(fā)、脫水后送去造粒，得到硝酸銨鈣產(chǎn)品。

方法二是以陽煤豐喜肥業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司（簡(jiǎn)稱豐喜）為代表的“硝鈣溶液生產(chǎn)裝置加硝銨溶液混合法”。用硝酸與石灰石中和得到粗硝酸鈣溶液，經(jīng)過濾、沉降后與硝酸銨裝置來的硝酸銨溶液按5Ca（NO3）2·NH4NO3·10H2O的產(chǎn)品規(guī)格比例混合，再經(jīng)蒸發(fā)濃縮到一定濃度，最后盤式造粒得到硝酸銨鈣產(chǎn)品。

方法一，因磷礦石品位不同（既有酸不溶物質(zhì)量分?jǐn)?shù)約1%的精選磷礦，也有酸不溶物質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達(dá)15%左右的低品位磷礦［3］），冷凍法硝酸磷肥副產(chǎn)粗硝酸鈣溶液中酸不溶物質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%～2%［4］；方法二，以硝酸分解石灰石，根據(jù)石灰石品質(zhì)，粗硝酸鈣溶液中酸不溶物質(zhì)量分?jǐn)?shù)在1%左右。2020年9 月27—28 日在成都召開的“2020 年硝酸硝銨行業(yè)工作會(huì)暨硝基鈣鎂肥分會(huì)工作會(huì)”上，中國(guó)氮肥工業(yè)協(xié)會(huì)理事長(zhǎng)顧宗勤介紹，2019年硝酸銨鈣產(chǎn)量210萬t，同比增長(zhǎng)5%。硝酸銨鈣中酸不溶物質(zhì)量分?jǐn)?shù)按1%計(jì)算，每年將有2.1 萬t 硝酸銨鈣濾渣產(chǎn)生，長(zhǎng)此以往將成為第二種“磷石膏”，占用大量土地，形成渣山，嚴(yán)重污染環(huán)境。

2 農(nóng)業(yè)用硝酸銨鈣濾渣資源化利用

2.1 硝酸銨鈣濾渣成分分析

魯西化工集團(tuán)股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱公司）現(xiàn)有1 套10 萬t/a 農(nóng)業(yè)用硝酸銨鈣生產(chǎn)線，采用稀硝酸分解石灰石、轉(zhuǎn)鼓造粒生產(chǎn)工藝，2017 年11月開車投產(chǎn)。裝置濾渣壓濾采用2 臺(tái)板框式壓濾機(jī)交替運(yùn)行，濾渣成分見表1。

表1 農(nóng)業(yè)用硝酸銨鈣濾渣成分 %

2.2 硝酸銨鈣濾渣資源化利用方式

農(nóng)業(yè)用硝酸銨鈣濾渣w（H2O）在30%左右，因含有游離鈣等礦質(zhì)養(yǎng)分，可改善土壤的物理性狀，補(bǔ)充活性鈣，增強(qiáng)土壤抗堿能力。結(jié)合公司10萬t/a石膏粉生產(chǎn)線，將濾渣、石膏粉、硫酸銨結(jié)合起來，利用現(xiàn)有裝置生產(chǎn)土壤調(diào)理劑，工藝流程見圖1。生產(chǎn)的土壤調(diào)理劑成分見表2。

圖1 土壤調(diào)理劑生產(chǎn)工藝流程

表2 土壤調(diào)理劑成分

3 土壤調(diào)理劑施用效果

試驗(yàn)地點(diǎn)位于山東省聊城市高新區(qū)韓集鄉(xiāng)。土壤理化性質(zhì)見表3。

表3 土壤理化性質(zhì)

3.1 供試材料

分別進(jìn)行一次大田作物和經(jīng)濟(jì)作物試驗(yàn)。

供試大田作物，濟(jì)麥22；供試經(jīng)濟(jì)作物，春白菜橘紅62。供試肥料：復(fù)合肥22-13-10（硫基）（底肥），復(fù)合肥22-9-9（硝基）（追肥），土壤調(diào)理劑（底肥），以上均為魯西化工集團(tuán)股份有限公司生產(chǎn)。

3.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1） 大田小麥 本試驗(yàn)設(shè)3個(gè)處理：CK，不施土壤調(diào)理劑；T1，每667 m2底施土壤調(diào)理劑600 kg；T2，667 m2底施土壤調(diào)理劑300 kg。各處理3次重復(fù)，小區(qū)面積66.7 m2（6.67 m×10.00 m），各處理施肥量一致（每667 m2底施復(fù)合肥50 kg，追肥30 kg），小麥10月15日播種，10月22日出苗，2月15日返青，6月15日收獲。

2） 春播大白菜 本試驗(yàn)設(shè)3個(gè)處理：CK，不施土壤調(diào)理劑；T1，667 m2底施土壤調(diào)理劑1 000 kg；T2，每667 m2底施土壤調(diào)理劑500 kg。各處理3 次重復(fù)，小區(qū)面積16.67 m2（6.67 m × 2.50 m），各處理施肥量一致（每667 m2底施復(fù)合肥80 kg、腐熟有機(jī)肥4 m3，追肥20 kg），3月20播種，期間進(jìn)行3次間苗工作，2次追肥，5月20日收獲。

3.3 試驗(yàn)結(jié)果

大田小麥試驗(yàn)及春播大白菜試驗(yàn)結(jié)果分別見表4、表5。由表4、表5可知，小麥底施不同量的土壤調(diào)理劑處理較對(duì)照（CK）處理分別增產(chǎn)13.89%、7.10%；春播大白菜底施不同量的土壤調(diào)理劑處理較對(duì)照處理分別增產(chǎn)15.13%、7.27%。由以上結(jié)果可知，施用土壤調(diào)理劑可顯著提高小麥、大白菜產(chǎn)量。

表4 大田小麥試驗(yàn)結(jié)果

表5 春播大白菜試驗(yàn)結(jié)果

4 結(jié)語

硝酸銨鈣濾渣礦質(zhì)養(yǎng)分含量高，應(yīng)堅(jiān)持發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，加大其綜合利用研發(fā)及集成技術(shù)攻關(guān)。