含微生物菌劑磷酸二銨新型肥料生產(chǎn)技術(shù)

陳恩國(guó)，張 敏，王平飛，何春云

（云南云天化紅磷化工有限公司，云南 開遠(yuǎn) 661699）

隨著我國(guó)農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展，農(nóng)業(yè)種植中出現(xiàn)了很多問題，例如土壤質(zhì)量退化，土傳病害頻發(fā)，肥料利用率降低，農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量下降，環(huán)境污染嚴(yán)重。眾多無機(jī)肥料生產(chǎn)企業(yè)在研究肥料增效、改性，有機(jī)肥料生產(chǎn)企業(yè)在研究土壤改良。為了提高肥料利用率，越來越多的研究者把目光投向了微生物。微生物是與人類關(guān)系密切的一大類生物群體。美國(guó)從幾十年的大量數(shù)據(jù)中得出一個(gè)結(jié)論：“微生物可以養(yǎng)活世界”，利用微生物的合理種群，可以減少20%的化肥用量，提高作物產(chǎn)量，改善作物品質(zhì)。我國(guó)越來越多的農(nóng)業(yè)應(yīng)用實(shí)踐也證明，微生物能夠有效改良土壤，抑制土傳病害，提高肥料利用率，改善農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)。

近年隨著一些耐鹽性微生物菌劑（主要是芽孢菌類）的普及，以及微生物菌劑代謝產(chǎn)物類、生物發(fā)酵合成類微生物刺激劑的推廣應(yīng)用，微生物菌劑在高濃度復(fù)合肥（w（N+P2O5+K2O）≥40%）上的使用獲得了突破。云天化集團(tuán)有限責(zé)任公司和美國(guó)寶微公司合作，對(duì)復(fù)合肥、磷酸二銨、尿素生產(chǎn)裝置中的包菌工藝技術(shù)、產(chǎn)品性能研發(fā)、大規(guī)模種植試驗(yàn)、產(chǎn)品工業(yè)性試生產(chǎn)進(jìn)行研究，實(shí)現(xiàn)微生物與無機(jī)大量元素肥料的有機(jī)結(jié)合。

1 微生物菌劑作用機(jī)制

微生物菌劑是通過其生命活動(dòng)促進(jìn)植物營(yíng)養(yǎng)元素的供應(yīng)和吸收，還能釋放生長(zhǎng)激素并抑制有害微生物的形成。微生物可改善土壤的理化特性，提供植物所需的營(yíng)養(yǎng)元素，改善植物對(duì)營(yíng)養(yǎng)的吸收，增加葉綠素含量，減少呼吸作用；微生物在正常的生長(zhǎng)中釋放激素，刺激作物根系的生長(zhǎng)，使作物積累營(yíng)養(yǎng)成分，提高產(chǎn)量；還可以增強(qiáng)植物抗逆性，抑制病蟲害發(fā)生［1］。

2 含微生物菌劑磷酸二銨生產(chǎn)原理

磷銨產(chǎn)品生產(chǎn)采用傳統(tǒng)管式反應(yīng)器加預(yù)中和器（PR+PN）工藝［2］，在半成品表面噴涂微生物菌劑。

磷酸與氨發(fā)生以下反應(yīng)：

氨與磷酸的反應(yīng)主要受傳質(zhì)速率控制，只要兩反應(yīng)物能迅速實(shí)現(xiàn)完全混合，即可完成反應(yīng)過程。使用管式反應(yīng)器可以強(qiáng)化傳質(zhì)速率，使氨與磷酸強(qiáng)烈混合，反應(yīng)過程1～2 s即可完成。

磷酸中雜質(zhì)與氨發(fā)生以下副反應(yīng)：

磷酸中雜質(zhì)形成磷酸二銨產(chǎn)品的填充物，降低產(chǎn)品中氮和有效磷含量，從而降低肥料的有效養(yǎng)分。

3 微生物菌劑在磷酸二銨產(chǎn)品中活性穩(wěn)定性研究

云南云天化紅磷化工有限公司使用美國(guó)寶微公司生產(chǎn)的微生物菌劑（主要含有枯草芽孢桿菌、解淀粉芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌和短小芽孢桿菌等十多種菌種），在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行高濃度二元微生物復(fù)合肥（15-39-0）耐鹽性研究，跟蹤微生物有效活性穩(wěn)定性，具體實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 微生物菌劑在DAP中的活性 106個(gè)/g

從實(shí)驗(yàn)結(jié)果來看，微生物能有效與磷酸二銨產(chǎn)品相結(jié)合，產(chǎn)品儲(chǔ)存12 個(gè)月后菌的存活數(shù)不低于1×106個(gè)/g，達(dá)到預(yù)期效果，可有效發(fā)揮微生物菌劑對(duì)農(nóng)作物的功效，從而提升農(nóng)作物產(chǎn)量和品質(zhì)。

4 含微生物菌劑磷酸二銨生產(chǎn)工藝及工藝指標(biāo)控制

4.1 生產(chǎn)工藝

磷酸進(jìn)入洗滌器內(nèi)洗滌造粒產(chǎn)生的尾氣，產(chǎn)生的洗滌液進(jìn)入管式反應(yīng)器（或中和槽）內(nèi)與氨中和，生成n（N）/n（P）適中的料漿后，噴灑至造粒窯床層上，二次通氨使其噴灑在料漿與返料上，在造粒窯內(nèi)包裹成粒，經(jīng)干燥、篩分、冷卻工序后，在包裹窯內(nèi)先裹菌劑后涂防結(jié)塊劑，經(jīng)提升機(jī)、皮帶輸送至散裝庫堆存、包裝。工藝流程如圖1所示。

圖1 含微生物菌劑磷酸二銨的生產(chǎn)工藝流程

根據(jù)微生物菌特性，為確保磷銨產(chǎn)品中微生物菌劑有效活菌數(shù)量，在包裹窯內(nèi)安裝噴涂微生物菌劑設(shè)施，噴嘴置于包裹窯進(jìn)料端500 mm，距防結(jié)塊劑噴嘴1 000 mm，噴嘴與垂直方向成45°，與料床中心線垂直距離400 mm，通過控制模塊控制微生物菌劑添加量。

4.2 生產(chǎn)操作控制

含微生物菌劑磷酸二銨主要工藝指標(biāo)控制見表2。

表2 主要工藝指標(biāo)控制

生產(chǎn)前用蒸汽（≥120 ℃）對(duì)微生物菌劑添加設(shè)施進(jìn)行消毒殺菌；為確保復(fù)合微生物菌液混合均勻，使用前啟動(dòng)攪拌槳攪拌菌液10 min以上；微生物菌劑按磷酸二銨生產(chǎn)量的2‰添加；包裹窯內(nèi)物料溫度≤70 ℃。

5 含微生物菌劑磷酸二銨生產(chǎn)情況及肥效試驗(yàn)

5.1 生產(chǎn)情況

2019 年7 月27 日至8 月2 日試生產(chǎn)含微生物菌劑DAP 產(chǎn)品3 410 t，產(chǎn)品各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)要求，有效活菌數(shù)5.05×106個(gè)/g，存儲(chǔ)12個(gè)月后產(chǎn)品中有效活菌數(shù)3.01×106個(gè)/g，產(chǎn)品質(zhì)量合格，生產(chǎn)達(dá)到預(yù)期效果。截至2020 年11 月生產(chǎn)含微生物菌劑DAP產(chǎn)品15 324 t，實(shí)現(xiàn)銷售收入2 894萬元，銷售毛利53萬元。

5.2 肥效試驗(yàn)

2020 年在甘肅省酒泉市進(jìn)行向日葵田間試驗(yàn)，對(duì)比含微生物菌劑DAP 產(chǎn)品與普通DAP 產(chǎn)品肥效。向日葵根系發(fā)育對(duì)比見圖2。

圖2 施用含微生物菌劑DAP與普通DAP的向日葵根系對(duì)比

葵花籽產(chǎn)量和質(zhì)量對(duì)比：底肥施用普通磷酸二銨產(chǎn)品，15株產(chǎn)量1.4 kg，千粒質(zhì)量341 g；底肥施用含微生物菌劑磷酸二銨產(chǎn)品，15 株產(chǎn)量1.6 kg，千粒質(zhì)量349 g，比普通磷酸二銨處理增產(chǎn)0.2 kg，千粒質(zhì)量增加8 g。此含微生物菌劑磷酸二銨產(chǎn)品有助于農(nóng)作物增產(chǎn)和品質(zhì)改善。

6 結(jié)論

微生物能夠改良土壤，抑制病蟲害，提高肥料利用率，提高農(nóng)作物產(chǎn)量和品質(zhì)，微生物在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)種植中的應(yīng)用是農(nóng)業(yè)種植的重要發(fā)展趨勢(shì)。云天化集團(tuán)有限責(zé)任公司是大型磷復(fù)肥生產(chǎn)企業(yè)，對(duì)無機(jī)肥料的增效、改性和升級(jí)換代要求十分迫切。含微生物菌劑磷酸二銨產(chǎn)品生產(chǎn)工藝技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，對(duì)云天化集團(tuán)有限責(zé)任公司提高磷酸二銨產(chǎn)品的市場(chǎng)影響力及知名度、提高磷酸二銨產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力、實(shí)現(xiàn)磷酸二銨產(chǎn)品升級(jí)、提高經(jīng)濟(jì)效益等具有重大的意義。