懸浮態(tài)液體肥料生產(chǎn)技術(shù)簡析

李建峰，孫文廣，鄭繼亮

新疆心連心能源化工有限公司，新疆昌吉 832205

液體肥料，主要包括清液型液體肥(以下簡稱“清液肥”)，即以含N、P2O5、K2O的水溶性營養(yǎng)成分為溶質(zhì)溶解于水中成為真溶液；懸浮態(tài)液體肥(以下簡稱“懸浮肥”)，即借助于懸浮劑的作用，將超出自身溶解度的水溶性營養(yǎng)成分，以微型固體顆粒的形式懸浮在液體中。以常規(guī)品質(zhì)、溶解度一般的水溶性原料(如尿素、磷酸一銨和氯化鉀)配制的清液肥，養(yǎng)分含量低、運(yùn)輸成本高，難以做成高附加值產(chǎn)品。采用高品質(zhì)、溶解度較高的水溶性原料(如UAN、聚磷酸銨、甲酸鉀)制備的高含量清液肥，產(chǎn)品穩(wěn)定性好，采用小包裝銷售，利潤高。但區(qū)別于廣東、廣西等南方市場，新疆種植高利潤作物種類較少，此類產(chǎn)品難以獲得較大市場份額和利潤。采用常規(guī)品質(zhì)水溶性原料，在特定的生產(chǎn)設(shè)備處理下，輔以懸浮助劑制成的懸浮肥[2]，養(yǎng)分含量較高且生產(chǎn)成本較低，即可滿足棉花等常規(guī)作物全生育期營養(yǎng)需求，又符合種植戶肥料成本預(yù)期。同時(shí)搭配智能施肥機(jī)使用，可實(shí)現(xiàn)肥料定時(shí)、定量施用，兼具節(jié)省人工、提升肥料利用效率的優(yōu)勢。

1 原料選擇

1.1 氮源

硫酸銨，生理酸性，含N量一般20～20.5%，白色晶體。20℃時(shí)，每100g水可溶解70g，為作物生長提供銨態(tài)氮(NH4+)。

尿素，白色顆粒，含N量高達(dá)46.4%。易吸濕，20℃時(shí)，每100g水可溶解100g尿素。施入土壤后，在植物根系分泌的脲酶作用下，逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樘妓徜@，并在水中解離為NH4+。

硝酸銨，含N量一般為34～35%，白色或黃色晶體顆粒。20℃時(shí)，每100g水可溶解190g，溶于水后解離為銨態(tài)氮(NH4+)和硝態(tài)氮(NO3-)。一般認(rèn)為，土壤膠體電荷為負(fù)電，NO3-不易被吸附，流動(dòng)性大，為速效氮肥。部分地區(qū)對硝酸銨銷售、生產(chǎn)進(jìn)行管制，需注意。

UAN，即尿素硝酸銨溶液，為尿素、硝酸銨和水配制而成，市售多為含N量為30%產(chǎn)品。由于原料屬性各不相同，該產(chǎn)品覆蓋速效、緩效氮肥的優(yōu)點(diǎn)。

1.2 磷源

磷酸一銨，白色晶體或粉狀，工業(yè)級產(chǎn)品含量68%、72%，是一種含N、P2O5的原料。20℃時(shí)，每100g水可溶解36g，水溶液呈酸性。晶體硬度較大，生產(chǎn)設(shè)備處理效果一般。

聚磷酸銨，白色顆粒，含量不等，市售有76%、78%，是一種含N、P2O5的原料。20℃時(shí)，每100g水可溶解160g。由于聚磷酸鹽在土壤中逐漸轉(zhuǎn)化為正磷酸鹽被作物吸收，其自身具備磷肥緩釋的作用。

1.3 鉀源

氯化鉀，白色晶體，K2O含量一般為60%～62%，分為國產(chǎn)和進(jìn)口兩種。20℃時(shí)，每100g水可溶解34g，為化學(xué)中性和生理酸性產(chǎn)品。晶體硬度較大，生產(chǎn)設(shè)備處理效果一般。

1.4 其他

增稠劑，包括黏土類、黃原膠、阿拉伯樹膠和改性纖維素等。一般采用復(fù)配效果好，可節(jié)省用量、提升黏度；分散劑和潤濕劑，包括硅表面活性劑、十二烷基硫酸鈉、藻酸、烷基磷酸酯、聚甘油酯和纖維素醚等；微量元素，包括鋅錳硼等，分為離子態(tài)與螯合態(tài)，后者效果最佳；腐植酸類物質(zhì)，包括礦源腐植酸和生化黃腐酸，依據(jù)實(shí)際情況自行添加。

2 生產(chǎn)工藝

通過近幾年的生產(chǎn)探索，制備懸浮肥應(yīng)注意，在控制成本和保證產(chǎn)品穩(wěn)定性前提下，應(yīng)盡量減少硬度較高的原料，采用質(zhì)地較軟、水溶性較好、易于機(jī)械設(shè)備處理的原料進(jìn)行生產(chǎn)，進(jìn)一步保證產(chǎn)品穩(wěn)定效果。

2.1 配制懸浮體系

采用具有剪切、乳化功能的機(jī)械設(shè)備，在劇烈攪動(dòng)下，添加懸浮材料(增稠劑+分散劑)，使其在水中形成凝膠，不同材料制備黏度和成品添加量各有差異。實(shí)際生產(chǎn)中，增稠劑等在水中經(jīng)設(shè)備處理時(shí)，容易抱團(tuán)，導(dǎo)致分散不均勻，不能充分發(fā)揮出懸浮效果，應(yīng)注意設(shè)備選型和生產(chǎn)操作，如延長處理時(shí)間和緩慢均勻加入懸浮材料。

2.2 原料處理

若使產(chǎn)品穩(wěn)定懸浮，顆粒必須足夠小。生產(chǎn)過程中配制研磨設(shè)備和大型剪切裝置，砂磨機(jī)或者膠體磨等，對原料進(jìn)行處理至微米級，處理時(shí)間依據(jù)原料選型和設(shè)備功率等實(shí)際生產(chǎn)情況而定。

2.3 成品分散

將研磨后的原料與懸浮體系充分混合，使原料粒子均勻分散在懸浮體系中，可阻止晶體粒子長大發(fā)生沉淀和分層。一般采用大型攪拌分散機(jī)和循環(huán)泵配合使用。

3 質(zhì)量控制

在產(chǎn)品存放過程中，會(huì)出現(xiàn)晶體粒子逐漸匯聚、長大的現(xiàn)象，小顆粒變成大顆粒，稱之為“熟化”。懸浮體系無法支撐，大顆粒緩慢發(fā)生下沉，高含量產(chǎn)品嚴(yán)重會(huì)發(fā)生固液分離的情況。解決該類問題一般需要高品質(zhì)的分散劑，如水溶性高分子量分散劑和聚合表面活性劑，阻止小粒子之間的作用，使其長期穩(wěn)定保持原有狀態(tài)。

由于原料選擇的不科學(xué)，也會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生絮凝、沉淀的現(xiàn)象。如礦源腐植酸和二價(jià)金屬離子(一般為微量元素)之間會(huì)發(fā)生絮凝，導(dǎo)致沉淀出現(xiàn)。此時(shí)可考慮生化類腐植酸或者螯合態(tài)的微量元素。通過原料的科學(xué)配伍，保證產(chǎn)品存放時(shí)的穩(wěn)定性。

脹氣，一般與原料間的反應(yīng)、pH、尿素用量有關(guān)。在做好上述方面的優(yōu)化后，采用透氣性好的瓶蓋也可防止該問題發(fā)生。

4 結(jié)語

植棉業(yè)在新疆農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)中的重要性不言而喻，公司近年來開發(fā)適用于棉花生長的懸浮肥，覆蓋面積已近6667hm2，種植戶反應(yīng)肥效良好。正是由于懸浮肥可流動(dòng)、可計(jì)量的特性，搭配智能施肥機(jī)使用，可定時(shí)、定量、一鍵操作，更加科學(xué)合理的制訂作物施肥操作方案，進(jìn)一步解放了勞動(dòng)力，這對于推動(dòng)棉花生產(chǎn)全程機(jī)械化和智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展具有重要意義。