腐植酸類肥料活化技術(shù)的研究及其應(yīng)用

吳欽泉 谷端銀 陳士更 陳衛(wèi)民 王洪鳳 付乃峰 丁方軍

（山東農(nóng)大肥業(yè)科技有限公司 泰安 271000）

腐植酸與農(nóng)業(yè)的關(guān)系十分密切，從70年代開始進行腐植酸類肥料的開發(fā)，曾以腐植酸為基礎(chǔ)開發(fā)過多種腐植酸類肥料[1]。

腐植酸肥料的研究目的是為提高其活性，腐植酸活性表現(xiàn)為水溶性和分子量的大小。提高腐植酸水溶性的主要途徑為堿液溶解，其產(chǎn)品如腐植酸銨、腐植酸鈉等；降低腐植酸分子量的主要途徑為強酸氧化，其產(chǎn)品如硝基腐植酸等。以上工藝，耗費大量酸堿、產(chǎn)生廢液廢氣，存在環(huán)境污染嚴(yán)重，處理成本高等諸多問題，很難與常規(guī)肥料進行產(chǎn)業(yè)化集成。目前，很多復(fù)合肥企業(yè)在生產(chǎn)中添加風(fēng)化煤粉，但多采用把風(fēng)化煤直接混入肥料產(chǎn)品，腐植酸活性低，施入土壤后不能發(fā)揮腐植酸應(yīng)有的作用[2]。

多年來，山東農(nóng)大肥業(yè)科技有限公司對腐植酸的活化機理與活化技術(shù)進行了深入開發(fā)與研究，采取與多種活化技術(shù)相融合，實現(xiàn)與復(fù)合肥料生產(chǎn)相集成的研究目標(biāo)，以實現(xiàn)常規(guī)復(fù)合肥料的產(chǎn)品升級和腐植酸資源的高效利用為目的。腐植酸活化配套關(guān)鍵技術(shù)，對我國治理生態(tài)環(huán)境、建設(shè)生態(tài)農(nóng)業(yè)、發(fā)展肥料產(chǎn)業(yè)具有深遠意義，本文對該公司的活性腐植酸肥料的研究和開發(fā)工作進行了詳細(xì)的總結(jié)和闡述。

1 腐植酸類肥料的活化試驗

1.1 氨酸活化

1.1.1 試驗材料

磷酸一銨；腐植酸原料；98%濃硫酸；液氨；尿素；氯化鉀；硫酸銨等。

1.1.2 試驗方法

按設(shè)計復(fù)合肥料生產(chǎn)配方，將一定量腐植酸、磷酸一銨、水按比例配成料漿(水∶一銨∶腐植酸∶硫酸=100∶75∶75∶30)，按各物料質(zhì)量比：36份水中加入26.5份磷酸一銨和26.5份腐植酸，并加入11份98%濃硫酸，攪拌反應(yīng)，脫除腐植酸中的鈣鎂，形成流動性較好的磷銨-腐植酸混酸液，將反應(yīng)好的混酸料漿，噴加入造粒機內(nèi)復(fù)配均勻的氮磷鉀原料中，并噴加濃氨水或氣氨，氨化造粒，烘干成品，測試腐植酸活化效果。折合配方中噴加純硫酸30千克/噸，液氨20千克/噸。

試驗肥料(15-8-17)原料構(gòu)成見表1。

表1 試驗肥料(15-8-17)原料構(gòu)成Tab.1 The formation of experiment fertilizer

1.1.3 試驗結(jié)果

氨酸活化相比常規(guī)配方生產(chǎn)，成粒時間縮短，成粒率提高，但對總腐植酸基本無影響，復(fù)混肥產(chǎn)品中游離腐植酸提高1.4%，水溶腐植酸提高0.53%左右。見表2。

表2 檢測結(jié)果與效果評價Tab.2 The result and effect evaluation %

1.2 腐脲-堿化活化、腐脲-硫化活化試驗

1.2.1 試驗材料

腐植酸原料；尿素；硫酸銨；氯化鉀；氫氧化鈉等。

1.2.2 腐脲-堿化活化試驗方法

將尿素加入5%～8%水、10%氯化鉀，加熱至110～120 ℃熔化，按尿素∶腐植酸1∶2比例加入腐植酸，按腐植酸總量的5%加入固體氫氧化鈉，充分?jǐn)嚢瑁?0～100 ℃反應(yīng)15 min。

1.2.3 腐脲-硫化活化試驗方法

將尿素加入5%～8%水、10%硫酸銨，加熱至110～120 ℃熔化，按尿素∶腐植酸1∶2比例加入腐植酸，充分?jǐn)嚢瑁?0～100 ℃反應(yīng)15 min。

1.2.4 兩種活化處理方式對腐植酸相關(guān)指標(biāo)的影響

不同活化處理的產(chǎn)品分析結(jié)果見表3。可以看出，相比對照(腐植酸與尿素按相同比例混合)，活化后，總腐植酸和游離腐植酸含量都有所提高。把硫銨作為活化助劑加入后，相比加氯化鉀和氫氧化鈉效果活化，腐植酸效果更好，能顯著提高游離腐植酸含量，增幅達到11.6%。水溶腐植酸含量與pH值有關(guān)，pH值越高水溶性越大，加硫酸銨后pH值低，水溶腐植酸含量較低。

表3 不同活化處理的產(chǎn)品分析結(jié)果Tab.3 The result of different activation treatments of urea humic acid %

腐植酸原料中一般含有較高的鈣鎂離子，活化腐植酸的目的之一是將鈣鎂離子去除或固定，使腐植酸游離出來提高其活性。加堿只能使游離腐植酸轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄愿菜幔患尤肓蛩徜@后，既能降低尿素熔點，又能促使硫酸根與鈣結(jié)合形成微溶的硫酸鈣，提高游離腐植酸含量。活化后的游離腐植酸與尿素發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)，形成的腐脲長效氮肥，提高了腐植酸活性。

2 活性腐植酸復(fù)合肥料應(yīng)用效果

山東農(nóng)大肥業(yè)科技有限公司研發(fā)的活性腐植酸肥料，在不同作物的田間應(yīng)用效果表明，與等氮磷鉀無機復(fù)混肥料比較，活性腐植酸復(fù)合肥料有顯著的增產(chǎn)效果(表4)。可以看出，施用活性腐植酸復(fù)合肥料，對不同作物都有一定的增產(chǎn)效果，增產(chǎn)范圍在6.3%～9.52%之間。

表4 活性腐植酸復(fù)合肥料田間試驗與推廣應(yīng)用效果Tab.4 The applicaton effect of humic acid compound fertilizer

3 結(jié)論與討論

本研究中，不同方式的腐植酸活化工藝與復(fù)合肥生產(chǎn)工藝有機結(jié)合，活化處理過程中，不進行腐植酸的提純分離，所有物料全部進入復(fù)混肥料產(chǎn)品中，堿溶酸析法、硝酸氧化活化腐植酸等傳統(tǒng)工藝，在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生較多廢水廢氣等污染物，本活化工藝相比傳統(tǒng)方法，環(huán)保、低耗，在生產(chǎn)中有推廣價值。

腐植酸是大分子的復(fù)雜混合物，腐植酸原料因其形成條件的差異，其成分和結(jié)構(gòu)存在著較大的區(qū)別，今后需對腐植酸從成分和結(jié)構(gòu)方面進行研究，對腐植酸物質(zhì)再細(xì)化分類，針對腐植酸不同大類進行優(yōu)化活化技術(shù)是今后工作的重點之一。另外，針對腐植酸在不同作物上的推廣和使用技術(shù)，也還需要進一步針對作物特點，開展深入的應(yīng)用技術(shù)研究。

[1]成紹鑫，曾憲成.腐植酸與肥料[J].腐植酸，2007，(3):41～42

[2]程亮，張保林，王杰，等.腐植酸肥料的研究進展[J].中國土壤與肥料，2011，(5):1～6