硝酸銨鈣的生產技術與市場前景

商寬祥，夏 吳，陳風敬，盧文新，王志剛，張大洲

(中國五環工程有限公司，湖北 武漢 430223)

專 題 綜 論

硝酸銨鈣的生產技術與市場前景

商寬祥，夏 吳，陳風敬，盧文新，王志剛，張大洲

(中國五環工程有限公司，湖北 武漢 430223)

介紹了硝酸銨鈣的基本特性，比較了硝酸銨鈣與其他氮肥的施用效果，闡述了硝酸銨鈣的主要生產技術，并對其技術的發展方向和推廣應用前景進行了展望。

硝酸銨鈣；生產技術；發展方向；應用前景

doi：10.3969/j.issn.1004-8901.2017.01.001

硝酸銨鈣是一種新型高效復合肥料，目前在國外尤其是西歐已得到廣泛應用。但在2002年中國將硝酸銨納入爆炸品范圍，并禁止將其作為化肥銷售后，硝酸銨鈣作為硝酸銨的替代品才開始受到關注[1，2]。目前，國內許多硝酸銨廠已轉產硝酸銨鈣，許多新建的硝酸銨鈣生產裝置也陸續投產，硝酸銨鈣的生產在國內得到了長足發展，但依然存在規模化效應不突出、高端產品缺乏等問題，且尚未得到全面推廣。本文從硝酸銨鈣的物化性能出發，概述了硝酸銨鈣的主要生產技術及市場現狀，并對其未來的技術方向和市場前景進行了展望。

1 硝酸銨鈣的基本特性

1.1 物化性能

硝酸銨鈣產品主要有兩種(用硝酸銨鈣A、硝酸銨鈣B區分)，其技術指標比較見表1。

表1 硝酸銨鈣產品的技術指標

正是由于鈣元素的存在，硝酸銨鈣的吸濕性比硝酸銨低，從而不易結塊，熱穩定性高，安全性強[1-5]。

1.2 施用效果

與硝酸銨等傳統氮肥相比，鈣元素的引入使得硝酸銨鈣的含氮量有所降低，但同時鈣也是作物生長的必需元素，所以硝酸銨鈣的綜合肥效并未降低。另外，由于硝酸銨鈣具有較好的水溶性和對土壤的適應性等，硝酸銨鈣的使用范圍更廣，對鈣元素需求較高的作物具有很好的品質改善作用。

硝酸銨鈣與硝酸銨的施用效果比較見表2[1，5]。

表2 硝酸銨鈣與硝酸銨的施用效果比較

2 硝酸銨鈣的生產技術

2.1 硝酸銨鈣A[5Ca(NO3)2·NH4NO3·10H2O]

硝酸銨鈣A又稱農用硝酸銨鈣，目前國內已應用的生產方法主要有硝酸磷肥副產物法和硝酸銨碳酸鈣混合法。這兩種生產方法的典型代表裝置分別建于山西天脊煤化工集團有限公司和山西陽煤豐喜肥業有限公司。

硝酸磷肥副產物法生產硝酸銨鈣的工藝流程見圖1。利用硝酸磷肥裝置副產的粗硝酸鈣溶液(含有質量分數為3%～8%的硝酸溶液)，采用壓濾機除去酸不溶解物后進入中和工序。在中和工序，為了使最終硝酸銨鈣的組成為n[Ca(NO3)2]∶n(NH4NO3)∶n(H2O) =5∶1∶10，先加入碳酸鈣中和粗硝酸鈣溶液中過量的硝酸(至n[Ca(NO3)2]∶n(HNO3)=5∶1)，然后再通入氣氨與剩余的硝酸中和，得到粗硝酸銨鈣溶液。粗硝酸銨鈣溶液進蒸發脫水工段，至n[Ca(NO3)2]∶n(NH4NO3)∶n(H2O)=5∶1∶10后送入圓盤造粒、冷卻、包裝，得到成品硝酸銨鈣。

圖1 硝酸磷肥副產物法生產硝酸銨鈣的工藝流程

山西陽煤豐喜肥業有限公司則采用硝酸銨與碳酸鈣混合法生產硝酸銨鈣。該法多用于硝酸銨廠改產硝酸銨鈣，其主要工藝流程為：先將石灰石與硝酸中和，得到粗硝酸鈣溶液，然后經過過濾、沉降等工序除去固體雜質，再與硝酸銨裝置來的硝酸銨溶液按比例混合，接著進入蒸發濃縮，最后送入圓盤造粒、冷卻、包裝。

另外，近期有研究者提出了一種結晶法生產硝酸銨鈣的工藝，主要工藝流程見圖2。該法在反應過程上與硝酸銨碳酸鈣混合法類似，先用青石與稀硝酸反應生成粗硝酸鈣溶液，經過濾、中和后再與硝酸銨溶液混合，最后進入蒸發濃縮、造粒工序。該法的特點在于蒸發、造粒階段，它采用真空雙效連續蒸發裝置，且省去了傳統復肥產品生產中的干燥工段，整個流程無排水，具有較強的環保節能優勢[6]。但是，該工藝尚處于工程論證階段，沒有工程化應用的案例。

圖2 結晶法生產硝酸銨鈣的工藝流程

2.2 硝酸銨鈣B(NH4NO3·CaCO3)

硝酸銨鈣B一般采用硝酸銨與碳酸鈣混合法生產，采用塔式造粒，多見于利用原有的硝酸銨裝置改產硝酸銨鈣，其工藝流程見圖3。該法的代表裝置建于四川金象化工產業集團股份有限公司。

圖3 NH4NO3·CaCO3生產工藝流程

工藝流程由兩段中和、兩段蒸發、混合、造粒以及冷卻干燥等工序組成。一段、二段中和采用氨和硝酸在加壓條件下進行反應，然后進入蒸發濃縮工段，得到硝酸銨熔融液(濃度為96.0%～97.5%)。熔融液進入混合槽，與粒度為20～40μm的石灰石按比例混合，反應生成含水3%～4%的硝酸銨鈣料漿，再將該料漿泵送至造粒塔頂的高位槽，利用其自身位差流入造粒塔內的旋轉造粒器內，進行造粒。造粒器出來的硝酸銨鈣粒子再經干燥、冷卻、篩分、包裝后，得到成品硝酸銨鈣。

2.3 造粒工藝

硝酸銨鈣生產的反應歷程較為簡單，條件要求也比較溫和，但由于硝酸銨鈣產品極易吸潮，因此造粒較為困難。目前國內外主要的造粒工藝及其特點見表3。4種造粒工藝主要通過造粒設備來區分，各有優缺點，一般根據實際的生產需要來選擇合適的造粒工藝。

3 硝酸銨鈣的市場前景

3.1 國際市場有一定供應缺口

20世紀初，隨著合成氨技術的突破和工業化，氮肥工業迎來了長足發展，進而掀起了全球農業生產的革命。一個多世紀過去，歐美等發達國家已逐漸淘汰氮損失率高的尿素等傳統氮肥，轉而用硝酸銨鈣等高端氮肥產品代替，而中國、印度等發展中國家目前依然以傳統氮肥為主。

硝酸銨鈣于20世紀80年代在西歐國家開發成功，并迅速推廣使用，逐漸取代硝酸銨。目前，挪威、德國、荷蘭等西歐國家的硝酸銨鈣生產工藝已非常成熟，單套裝置的最高年產量達到40萬t，硝酸銨鈣的消費量也占到氮肥總用量的50%以上[7，8]。

據統計，目前國際市場上硝酸銨鈣的年需求缺口約為100萬t，但基本被西歐國家的品牌產品壟斷，國內硝酸銨鈣的出口量還較小。因此，在提高產品質量的同時大力提高國際知名度，打破國外知名廠商的市場壟斷，是國內硝酸銨鈣生產企業的當務之急。

表3 硝酸銨鈣的主要造粒工藝比較

3.2 國內市場需求有望逐年上升

目前，國內的氮肥仍然以尿素、碳酸氫銨等傳統產品為主，硝酸銨鈣、尿素硝酸銨等新型高效復合肥的使用量還很小。但是，傳統氮肥產品多存在氮素流失嚴重、利用率偏低的問題，而使用硝酸銨鈣時氮的損失率僅為10%左右，其環保性、經濟性優勢明顯。因此，隨著社會經濟水平的發展進步和人們對于環保質量要求的提升，硝酸銨鈣等高效環保肥料必將逐步取代傳統氮肥，迎來市場需求爆發的春天。

經過十多年的發展，國內已經逐漸涌現了一些規模較大的硝酸銨鈣生產企業，如山西天脊煤化工集團有限公司、山西陽煤豐喜肥業有限公司等。這些公司生產的硝酸銨鈣產品已經基本能滿足當前國內市場的需求，并且開始有少量產品出口到新加坡、澳大利亞等國家。近年來，隨著國家對新型復合肥的重視力度增加和國內市場需求的逐漸旺盛，各地建設硝酸銨鈣生產裝置的熱情也逐漸高漲，如天脊煤化工集團有限公司將原有的3萬t/a硝酸銨鈣生產裝置擴建到20萬t/a，且目前正投資建設100萬t/a硝酸磷鉀聯產50萬t/a硝酸銨鈣項目，建成后有望成為國內最大的硝酸銨鈣生產廠家。

3.3 政策支持力度加強

2004～2005年，國家發改委發布了硝酸銨鈣的2個化工行業標準，將硝酸銨鈣正式納入氮鈣復合肥的行列。2012年，農業部也頒布了農業行業標準NY 2269—2012《農業用硝酸銨鈣》，對農業用硝酸銨鈣的登記要求、試驗方法、檢驗規則等進行了明確規定。這些行業標準的頒布，體現了政府對硝酸銨鈣發展的重視，為硝酸銨鈣的規范化發展奠定了基礎。

近年來，國家有關部門對硝酸銨鈣等新型高效復合肥的重視力度進一步加強。工信部2015年發布的《關于推進化肥行業轉型發展的指導意見》指出，中國的化肥行業目前正處于轉型發展的重要關口，急需通過轉型升級化解產業過剩的壓力，推動化肥產品質量和結構升級，提升行業的核心競爭能力，努力實現中國化肥行業“由大變強”。氮肥工業協會起草的《氮肥“十三五”發展指南》也強調，要以提高氮肥利用率為目標，大力發展增值尿素和尿素硝酸銨溶液(UAN)等高效環保的新型肥料。到“十三五”末，要實現以尿素為代表的傳統氮素肥料用量的減少和利用率的提高，還要實現尿素硝酸銨溶液、農業用改性硝酸銨和硝酸銨鈣等新型氮復肥的逐步發展。

可以預見，隨著國家指導政策的加快出臺和扶持力度的不斷加強，隨著廣大用戶對新型高效復合肥優勢的認識不斷提高，硝基復合肥、尿素硝銨溶液(UAN)、硝酸銨鈣等水溶性良好的氮肥產品將逐漸成為未來市場聚焦的熱點。

4 結語

作為替代硝酸銨的一種新型水溶性氮鈣復合肥，硝酸銨鈣具有許多優良特性，是目前國家化肥產業大力推廣的品種之一，具有廣闊的市場前景。硝酸銨鈣在西歐國家的廣泛應用，更是其遠大發展前景的有力證明。因此，盡管現階段國內硝酸銨鈣的市場尚未完全打開，但在國家產業政策的支持下，在政府部門、生產企業和用戶的共同開拓下，硝酸銨鈣必將進一步擴大應用范圍，迎來發展的爆發期。

硝酸銨鈣生產工藝的難點在于造粒，這是限制其產能的關鍵。因此，加強其工藝技術開發，找到更加適合硝酸銨鈣規模化生產的造粒工藝，將顯著提高其生產效率。

[1] 汪家銘.新型復合肥硝酸銨鈣發展概況及市場前景[J].上海化工，2009，34(9)：32-36.

[2] 唐文騫，苗興旺.硝酸銨鈣的生產技術[J].化肥工業，2010，37(6)：15-17.

[3] 汪家銘.高效復合肥料硝酸銨鈣的生產及市場概況[J].化肥設計，2007，45(1):59-61.

[4] 汪家銘.硝酸銨鈣的生產與市場概況[J].磷肥與復肥，2007，22(1)：50-51.

[5] 王康平，孟令兵，吉曉林，吳剛.硝酸銨鈣的生產技術及市場前景[J].河南化工，2013，30(3)：27-29.

[6] 李倩.結晶法生產硝酸銨鈣工藝技術及經濟分析[J].中氮肥，2014(3)：27-29.

[7] 梁軍.硝酸銨鈣復合肥市場分析[J].化學工業，2008，26(7)：56-58.

[8] 汪家銘.硝酸銨鈣市場現狀[J].技術與市場，2007(11)：6.

Production Technology and Market Prospect of Calcium Ammonium Nitrate

SHANG Kuan-xiang，XIA Wu，CHEN Feng-jing，LU Wen-xin，WANG Zhi-gang，ZHANG Da-zhou

(WuhuanEngineeringCo.，Ltd.，WuhanHubei430223China)

This article introduces the basic characteristics of calcium ammonium nitrate，and compares its application effects with the other nitrogen fertilizers.The paper also expounds the main production technologies of calcium ammonium nitrate and anticipates their development direction，expansion and application.

calcium ammonium nitrate；production technologies；development direction；application prospect

商寬祥(1986年—)，男，湖北巴東人，2014年畢業于浙江大學化學工程專業，博士，工程師，現主要從事煤化工技術開發和精細化工產品開發工作。

10.3969/j.issn.1004-8901.2017.01.001

TQ441.12

A

1004-8901(2017)01-0001-03

2016-10-27