環保型內質控失復合肥生產技術與應用總結*

馬曉麗，盧曉峰，張 超，王學波，黃 濱

(山東金沂蒙生態肥業有限公司 山東臨沭 276700)

化肥是以提供植物養分為主要功用和部分兼有改善土壤性質的物料，是重要的農業生產資料，肥料工業的發展在促進農業生產中起著不可替代的作用。

據有關資料顯示，我國耕地基礎地力偏低，化肥施用對糧食增產的貢獻較大。但是當前我國化肥使用中仍然存在施肥結構不平衡、有機肥資源利用率低、單位面積施用量大等問題，制約著我國農業的高質量發展。為推進化肥減量提效和新肥料、新技術應用，積極探索產出高效、產品安全、資源節約、環境友好的現代農業綠色發展之路，原農業部制定了《到2020年化肥使用量零增長行動方案》。

1 新型肥料研究概況

近年來，新型肥料的科技創新開發工作越來越受到國內相關企業的青睞和重視，新型肥料如雨后春筍，發展快速，產品呈現多樣化、專業化。基于其興起所肩負的“化肥零增長”的戰略使命和“提高肥效利用率、發展生態農業”的歷史任務，新型肥料的快速發展推動著行業的進步。當前國內外新型肥料有緩釋/控失肥、商品有機肥、多功能肥料等，如聚合物包膜肥料、硫黃類包膜肥料、磷酸銨鉀鹽包膜肥料等。

中國科學院離子束重點實驗室課題組經過數年研究，通過對天然材料進行物理和生物改性，研制出了化肥養分控失劑，利用控失劑形成的互穿分子網“網捕”住養分，生產出新型肥料控失肥。

2 環保型內質控失復合肥技術創新路線

環保型內質控失復合肥采用環境友好、成本較低、無溶劑型的改性化肥養分載體材料研制而成，所采用的控失劑由中國科學院離子束重點實驗室開發。控失復合肥針對肥料施用中養分移出的多少，控制其流失。而緩控釋肥重在控制養分釋放速率，而非解決養分流失問題[1]。

環保型內質控失復合肥工作原理：遇水自組裝成的絮狀海綿體“放大”了肥料分子的空間尺度而被土壤截留，網捕住肥料養分，改變了肥料的溶解特性及主動釋放性，“定植”在作物根系周圍形成營養庫，延長了作物對有效養分吸收利用的有效期，增加土壤保水性能；可有效解決硫包膜或樹脂包膜肥料影響作物對養分的前期吸收、破壞土壤結構、因氨氮揮發造成的水體富營養化等難題。

高塔造粒控失復合肥的創新工藝流程如圖1所示。在尿素熔液中添加經過加熱的磷酸一銨或磷酸氫鈣、氯化鉀或硫酸鉀、粉狀填充料，同時添加化肥養分控失劑、肥料增效劑，使添加的所有固體物料與尿素熔液充分混合。其中，尿素熔液40～65質量份、磷酸一銨或磷酸氫鈣1～40質量份、氯化鉀或硫酸鉀10～40質量份、填充料1～38質量份、化肥養分控失劑3～5質量份、肥料增效劑1～2質量份[2]。在尿素熔融溫度、機械攪拌和剪切作用下，各種原料迅速復合成具有一定流動性的低溫共熔體，然后通過噴淋造粒工藝進行造粒，形成一種具有控制肥料養分流失功能的復合肥料。

3 高塔造粒控失復合肥主要設備創新

3.1 新型高效混合裝置

目前，傳統復合肥生產工藝中的料漿混合裝置只能混合部分料漿且不均勻，容易導致溢流管堵塞，對造粒操作影響較大，不能滿足產品外觀光滑度的要求。

創新技術將原有的造粒塔頂一級混合槽槳葉式攪拌漿改造為強力攪拌器，同時在一級混合槽之后增設二級混合槽。二級混合槽由槽體、乳化剪切攪拌器、擋流板、進料口、出料口和放料閥等組成，槽體內的中下部設置有水平擋流板，進料口位于擋流板所在平面之下，出料口位于擋流板所在平面之上，放料閥位于槽體底部；乳化剪切攪拌器垂直貫穿槽體中部，由定子和轉子組成，定子外徑與擋流板中間的圓孔孔徑相同，定子的底部水平設置在圓孔上[3]。

3.2 篩分專用自動振打回轉篩

傳統回轉篩篩分裝置易堵篩孔、糊篩，篩分效率較低，對篩分質量影響較大；需人工進行清理，且存在容易損壞篩網等問題。

開發了篩分專用的自動振打回轉篩，其特征在于篩體的內表面上固定有自動振打裝置。自動振打裝置的主體結構是內裝鋼球的加長直角彎頭，一端是帶有通氣孔的堵板封頭，另一端由護板封閉，加長直角彎頭堵板的朝向與篩體轉向一致。篩體啟動時，高效自動振打裝置隨之轉動，內裝的鋼球從堵板端滾落至護板，勢能轉化為動能對篩體進行振打，使堵在篩網上的肥料自動脫落。

4 應用效益分析

4.1 提高養分利用率

環保型內質控失復合肥可提高肥料利用率11%～22%，作物產量平均提高10%，同時降低作物中硝酸鹽的含量。控失材料在土壤中自動降解，可減少環境污染，保證糧食安全，同時又滿足農民實際需求[4]。

目前，我國肥料的當季利用率氮肥和鉀肥為30%～35%，磷肥為10%～20%[5]。施用控失復合肥(19-11-8)平均利用率可提高15%以上。據企業調研數據顯示，年施用1 000 kt控失復合肥替代普通復合肥，則每年可減少損失12 930萬元。

4.2 增產帶來的收益

環渤海低平原區冬小麥施用控失復合肥產量增加了17%～29%,相比常規肥料,控失復合肥的肥料農學效率提高了71%～228%,肥料貢獻率提高了53%[6]。

田間試驗研究了在山東省內施用控失復合肥對玉米生長的影響，結果表明：與普通復合肥相比，施用控失復合肥每穗玉米的穗粒數增加15粒，增加率為2.39%，每畝(1畝=666.7 m2)增產28.7～71.5 kg，每畝平均增產率為9.37%。

4.3 減少施肥次數

田間試驗報告數據表明：農民每畝地少追一次肥，少投入約0.4個工日(包括人工及犁工)，按每個工費50元、1 t控失復合肥可施約20畝地計，合計省工時費400元/t。

5 創新性分析

(1)開發的內質型控失復合肥生產工藝可解決現有高塔造粒工藝適應性單一、兼容性差以及生產能力受限、產品溶解快、肥料養分易流失和易揮發等難題[7]；實現了尿基復合肥和控失復合肥兩種工藝的生產互換。

(2)新型高效混合裝置可提高混合均勻度，達到乳化效果，減少清理造粒機次數，同時因制漿細度達到了微米級，能保證造粒機良好運行。產品外觀形成一層致密的光滑層，減少了肥料顆粒間的接觸面積，可達到減輕肥料結塊的目的。

(3)篩分專用自動振打回轉篩具有篩分效率高、防糊篩效果好、篩網損壞次數少等優點，可保證肥料顆粒粒度均勻，產品外觀質量良好。

6 結語

環保型內質控失復合肥既能滿足農作物對養分的需求，又能將多余養分保持在土壤中，還可控制氨氮揮發，解決了因氮、磷徑流造成的水體富營養化問題，大幅度減輕了農業面源污染，達到了提高肥料利用率和減輕肥料對土壤、水系污染的目的[2]。

在推進農業發展由數量擴張向質量提升轉變的過程中，開展以農業綠色生產為重點的技術攻關，開發環保型內質控失復合肥等新型肥料，符合國家制定的《到2020年化肥使用量零增長行動方案》要求，可為農業綠色高質量發展、建設美麗中國、實現經濟社會可持續發展提供堅實支撐。