復(fù)合肥的加工與配方設(shè)計(jì)

第三講復(fù)混肥料的加工§1

復(fù)混肥料的配方設(shè)計(jì)復(fù)混肥的配方設(shè)計(jì)復(fù)混肥料的概念復(fù)混肥的配方設(shè)計(jì)1.復(fù)混肥的定義

復(fù)混肥料系指肥料商品中，含有氮、磷、鉀三要素中兩種或兩種以上養(yǎng)分的肥料。有的國家也叫綜合肥料或多養(yǎng)分肥料。我國目前習(xí)慣于稱為復(fù)混肥料。在復(fù)混肥料中亦可以含有一種或幾種可標(biāo)明含量的中量營養(yǎng)元素或(和)微量營養(yǎng)元素。復(fù)混肥是目前世界肥料工業(yè)生產(chǎn)和投入農(nóng)業(yè)的主要肥料形態(tài)。復(fù)混肥的概念2.

復(fù)混肥特點(diǎn)（優(yōu)、缺）養(yǎng)分含量高、養(yǎng)分種類多。副成分少，如磷酸銨、KNO3。

物理性狀較好（顆粒狀）。成本相對(duì)低（包裝、運(yùn)輸、貯存、施用）。養(yǎng)分比例固定，某種肥料不能滿足所有作物和所有耕地的需要。難于滿足施肥技術(shù)要求(所有的養(yǎng)分都在同一時(shí)間，同一深度)。3.

復(fù)混肥的分類按肥料復(fù)合或綜合的工藝與二次加工方式，分為:(1)化成復(fù)肥（復(fù)合肥）compoundfertilizer(2)配成復(fù)肥，配肥processingcompoundfertilizer(3)混成復(fù)肥，混肥mixedorblendfertilizerorBulkblendingfertilizer(BB)化成復(fù)肥

在一定的工藝條件下，用化學(xué)合成的方法，或者通過化學(xué)提取、分離過程制得的，具有固定的養(yǎng)分含量和比例及化學(xué)組成，含很少副成分的肥料，一般屬二元型。如18－46－0的磷酸二銨[(NH4)2HPO4]；13－0－44的硝酸鉀(KNO3)；0－58－37的偏磷酸鉀(KPO3)等，均為二元化成復(fù)肥。配成復(fù)肥根據(jù)用戶的要求，將高濃度的肥料按一定的比例，在工廠中經(jīng)混合造粒而制成的肥料。一般在化肥生產(chǎn)廠中制成產(chǎn)品(如造粒)。配成過程中物料可產(chǎn)生部分化學(xué)反應(yīng)，大都屬三元型，常含有副成分。如尿磷鉀，硝磷鉀型三元復(fù)肥；中國多年來大量進(jìn)口的15-15-15復(fù)肥，即是一種配成復(fù)肥。混成復(fù)肥（摻混肥料）混成復(fù)肥一般由肥料銷售系統(tǒng)(肥料商、配肥站)或農(nóng)戶按農(nóng)化要求(農(nóng)化配方)，以單質(zhì)肥料或化成復(fù)肥為原料，只通過簡單的機(jī)械混合制成。摻混過程中無顯著的化學(xué)反應(yīng)發(fā)生。其中養(yǎng)分的含量和比例可作大幅調(diào)節(jié)，成二元或多元型，常含副成分，一般隨混隨用，不長期存放。（可明顯看出不同養(yǎng)分原料的顆粒）混成復(fù)肥與配成復(fù)肥的區(qū)別混成復(fù)肥與配成復(fù)肥的基本區(qū)別在于：二次加工不在生產(chǎn)廠中完成，是按特定的土壤和農(nóng)作物要求確定配方(農(nóng)化配方)，而非受制于單一肥料來源及工藝流程(工藝配方)，如由硫酸銨、磷銨和硫酸鉀固體散裝摻混的三元復(fù)混肥等。本課程所講授復(fù)混肥配方及其加工工藝多數(shù)涉及配成復(fù)肥。復(fù)混肥按養(yǎng)分含量分為：高濃度、中濃度、低濃度。根據(jù)原料的組成，形成不同的復(fù)混肥類型：普鈣-硫銨-氯化鉀系列等。根據(jù)原料和產(chǎn)品中氯的含量分為：無氯、低氯、高氯復(fù)混肥。按使用范圍：通用型、專用型、多功能型。按劑型：固體型（粉狀、粒狀）、液體型。復(fù)混肥（配成復(fù)肥）分類：通用型：適用于比較廣泛的地域和作物。所含的有效養(yǎng)分可能有一種或兩種過剩，容易造成浪費(fèi)；也有的養(yǎng)分可能滿足不了特定作物的需求。專用型：針對(duì)某一地域的某種作物配制、生產(chǎn)的復(fù)混肥料。養(yǎng)分配方具有專一性，養(yǎng)分利用率高，肥效好。多功能型：在復(fù)混肥料中科學(xué)地添加植物生長調(diào)節(jié)劑、除草劑、抗蟲抗病農(nóng)藥?？珊喕r(nóng)田作業(yè)，省工省時(shí)。對(duì)其特殊作用和忌適范圍，應(yīng)在肥料包裝袋或說明書上注明。固體型：粉狀、粒狀（造粒型、摻和型）。

造粒型：原料先混合，后造粒。養(yǎng)分均勻，副成分多。

摻和型：原料各自先造粒，然后按配方采用機(jī)械混合?？梢造`活改變配方，以滿足不同的需求；但如果產(chǎn)生分離，會(huì)導(dǎo)致養(yǎng)分不均，降低肥效。液體型：根際肥料、葉面肥料。

根際肥料：主要成分為N、P、K大量元素。如水施肥、沖施肥。

葉面肥料：主要成分是微量元素。復(fù)混肥配方設(shè)計(jì)的理論依據(jù)復(fù)混肥配方的原則Ｎ、Ｐ、Ｋ基礎(chǔ)肥料的選擇通用復(fù)混肥的配方專用復(fù)混肥的配方配方設(shè)計(jì)的方法配料的計(jì)算二、復(fù)混肥的配方設(shè)計(jì)確定肥料配比的先決條件：最大限度的發(fā)揮肥料增產(chǎn)、增收、改善產(chǎn)品品質(zhì)的作用。理論依據(jù)：根據(jù)土壤特點(diǎn)、肥力水平、作物需肥特性、影響作物吸收養(yǎng)分的環(huán)境因素、長期施肥對(duì)作物產(chǎn)量和土壤肥力變化的影響，結(jié)合長期的田間資料、施肥經(jīng)驗(yàn)加以擬訂合理的養(yǎng)分配方。影響因素：產(chǎn)品銷售去向；原料來源、成本及品位。復(fù)混肥配方設(shè)計(jì)的理論依據(jù)配方合理（數(shù)量、形態(tài)、比例等）。提高效率。肥效和工效。原料間配伍性合理。這是制造復(fù)混肥時(shí)肥料混合的基本原則。配伍性是原料混合時(shí)，原料之間發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，理化特性變化的性質(zhì)。可能改變混合物的物性和質(zhì)量。復(fù)混肥配方的原則可混配型。這類原料混合時(shí)，有效養(yǎng)分不發(fā)生損失或退化，其物理性質(zhì)不惡化或可得到改善。不可混配型。有限混配型。在一定條件下可混配的肥料類型。一定組成范圍內(nèi)可混配；一定期限內(nèi)可混配；經(jīng)過一定的處理后可混配。肥料間配伍性類型1）過磷酸鈣和硫酸銨混合時(shí)，發(fā)生如下反應(yīng)：

(NH4)2SO4+Ca(H2PO4)2·H2O+H2O=2NH4H2PO4+

CaSO4·2H2O

(NH4)SO4+CaSO4+H2O=(NH4)2SO4·CaSO4·H2O

反應(yīng)使物料中的游離水轉(zhuǎn)化為結(jié)晶水，使混合料變得干燥和疏松。2）含氯肥料（氯化鉀等）與銨態(tài)氮肥混合施用時(shí)，氯離子能抑制銨態(tài)氮在土壤中的硝化，減少氮損失。肥料間配伍性類型—可混配型臨界相對(duì)濕度明顯下降，吸濕性增加，物性變壞，混合過程和施肥過程都困難。發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)使有效養(yǎng)分以氣態(tài)揮發(fā)，造成養(yǎng)分損失。養(yǎng)分由有效態(tài)向難溶態(tài)的退化，導(dǎo)致養(yǎng)分有效性降低。不可混配型的原料之間可能發(fā)生以下情況：肥料間配伍性類型—不可混配型硝酸銨與尿素混合導(dǎo)致物料的臨界相對(duì)濕度下降；氨態(tài)氮肥或含氨復(fù)合肥與石灰、草木灰等堿性物質(zhì)混合引起N的損失；普鈣、重鈣等水溶性磷肥與石灰、草木灰等堿性物質(zhì)混合會(huì)引起P的退化；硝態(tài)氮肥與過磷酸鈣混合時(shí)，硝態(tài)氮能逐步分解釋放出氧化氮。實(shí)例幾種肥料的臨界相對(duì)濕度肥料溫度肥料溫度20℃30℃20℃30℃硝酸銨75.359.4尿素81.872.5氯化銨79.577.2尿素+硝銨－18.1硫酸銨79.879.2磷酸一銨97.891.6硝酸鈣54.846.7氯化鉀88.384.0硝酸銨和過磷酸鈣混合后的變化：

H3PO4+NH4NO3=NH4H2PO4+HNO3↑Ca(H2PO4)2·2H2O+2NH4NO3=2NH4H2PO4+Ca(NO3)2

+H2O生成的硝酸蒸汽導(dǎo)致氮損失。硝酸鈣的生成以及結(jié)晶水轉(zhuǎn)變?yōu)橛坞x水，使混合物物性惡化。過磷酸鈣與未腐熟的有機(jī)肥混合易發(fā)生反硝化脫氮。(N2O↑)1）碳酸氫銨與過磷酸鈣的混合。發(fā)生中和反應(yīng)，改善過磷酸鈣與其它肥料（如尿素）混合的性能。但是，對(duì)碳酸氫銨加入的量必須加以限制，避免發(fā)生N的損失和P的退化。NH4HCO3=NH3↑+CO2↑+H2OCa(H2PO4)2·H2O+NH4HCO3=NH4H2PO4+CaHPO4+CO2↑+2H2O2CaHPO4+CaSO4+2NH3=Ca3(PO4)2+(NH4)2SO4肥料間配伍性類型—有限混配型2）硝酸銨與硫酸銨的混合?；旌衔锪显炝r(shí)可生成2NH4NO3·

(NH4)2SO4復(fù)合物；該復(fù)合物在干燥時(shí)受熱發(fā)生分解，從而導(dǎo)致顆粒產(chǎn)品的粉化；在儲(chǔ)存過程中由于溫度的降低和堆壓，又會(huì)生成2NH4NO3·

(NH4)2SO4復(fù)合物，從而導(dǎo)致顆粒產(chǎn)品的結(jié)塊。當(dāng)配料中NO3ˉ/SO42->2.5時(shí)，可防止肥料產(chǎn)品的粉化和結(jié)塊。肥料間配伍性類型—有限混配型3）尿素與過磷酸鈣（重過磷酸鈣）的混合?；旌蠒r(shí)容易“出水”，并生成溶解度很大的CO(NH2)2·H3PO4和Ca(H2PO4)2·4CO(NH2)2等復(fù)合物，導(dǎo)致物料性質(zhì)惡化并結(jié)塊。Ca(H2PO4)2·H2O+4CO(NH2)2=Ca(H2PO4)2·4CO(NH2)2+H2O(NH2)2CO+Ca(H2PO4)2·H2O=CaHPO4+(NH2)2CO·H3PO4+H2O

如果在混合前，對(duì)過磷酸鈣（重過磷酸鈣）進(jìn)行中和(調(diào)節(jié)pH值)，該物料與尿素之間就變成可混配型。肥料間配伍性類型—有限混配型常見肥料的混合氨水硫酸銨氯化銨碳酸氫銨硝酸銨尿素過磷酸鈣鈣鎂磷肥磷礦粉硫酸鉀氯化鉀磷酸銨石灰草木灰氨水硫酸銨氯化銨碳酸氫銨硝酸銨尿素過磷酸鈣鈣鎂磷肥磷礦粉硫酸鉀氯化鉀磷酸銨石灰草木灰不可以混合可以混合可以混合，但必須隨混隨用肥料的特點(diǎn)。選擇吸濕性小的肥料原料。物料之間的相互影響（互作、配伍性等）。產(chǎn)品的濃度（品位）及成本?？紤]土壤特點(diǎn)（酸堿性、保肥性）?？梢酝ㄟ^適當(dāng)?shù)墓に嚱鉀Q?？紤]作物對(duì)養(yǎng)分需求特點(diǎn)（喜氨、忌氯）?？梢栽诋a(chǎn)品包裝上標(biāo)明。Ｎ、Ｐ、Ｋ基礎(chǔ)肥料的選擇常見的復(fù)混肥系列有：普鈣-尿素-氯化鉀系列。比較普遍。普鈣-硫銨-氯化鉀系列。產(chǎn)品品位低，要求過磷酸鈣的品位高，?；潭容^好。磷銨-普鈣-尿素-氯化鉀系列。產(chǎn)品品位高。磷酸二銨-硫銨-氯化鉀系列。產(chǎn)品品位高。磷銨-氯化銨-氯化鉀系列。產(chǎn)品含氯較高。鈣鎂磷肥-尿素-氯化鉀系列。產(chǎn)品品位低，所含磷是枸溶性磷，施用時(shí)要選擇土壤條件。肥料的配方一般不考慮作物的種類，適用范圍廣。多數(shù)按照N:P2O5:K2O≈1:1:1配制。如：15-15-15,12-12-12,10-10-10,9-8-8?？梢愿鶕?jù)各國土壤肥力的特點(diǎn)，或多數(shù)作物對(duì)養(yǎng)分需求的特點(diǎn)，適當(dāng)改變配方中N、P2O5

、K2O之間的比例。如：N:P2O5:K2O≈1.2:1:0.8~1。通用復(fù)混肥在施用時(shí)，通常還要根據(jù)土壤肥力和作物的生長狀況，配合施用其它單質(zhì)肥料，以調(diào)節(jié)作物的營養(yǎng)平衡。通用復(fù)混肥的配方針對(duì)某一地域某種作物制定的配方。具有專一性，養(yǎng)分利用率高?？紤]土壤肥力、作物種類、需肥特性，定向定位生產(chǎn)（銷售范圍?。?。以調(diào)查研究和長期定位試驗(yàn)的科研成果為依據(jù)，有較強(qiáng)的科學(xué)性。肥料農(nóng)化服務(wù)中心（站）主要配制專用復(fù)混肥，覆蓋面積范圍大約為半徑30~45公里。專用復(fù)混肥的配方不同作物吸收的氮磷鉀量（100公斤經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量的養(yǎng)分量）

單位(kg)

作物NPK

冬小麥

2.80.61.7

玉米2.10.92.1

大豆6.20.71.9一般棉花專用肥適當(dāng)提高K的比例

。N:P2O5:K2O≈1:1:1~1.5油料作物專用肥適當(dāng)提高P的比例

。N:P2O5:K2O≈1:1.5~2:1禾本科作物需Ｎ、Ｋ較多

。N:P2O5:K2O≈1.2~1.5:1:1.2含碳水化合物較多的經(jīng)濟(jì)作物需P、K較多。柑桔、西瓜、甜菜、甘蔗、煙草（K敏感作物）。N:P2O5:K2O≈1:1~1.5:1.5~2。茶葉需N較多：N:P2O5:K2O≈2:1:1或3:2:1專用復(fù)混肥的配方可以根據(jù)各種土壤和作物的特點(diǎn)，酌情增加相應(yīng)的微量元素。如：棉花、油菜加B；水稻、柑橘加Zn；果樹、花卉加Fe。需要根據(jù)作物特點(diǎn)，對(duì)原料作一定選擇。煙草、柑桔、茶葉專用肥不選含Cl-的原料；煙草、甜菜專用肥最好選擇NO3-的原料。專用復(fù)混肥的配方美、英國曾采用的幾種果樹、蔬菜、花卉專用肥的配方植物N:P2O5:K2O果樹黑葡萄（春季）1:1:1紅葡萄（春季）1:1:1.5栗（春季）1.5:1:1.5蔬菜豆類1:2:2根菜類1:2:2萵苣1:2:2花卉菊花2:1:1玫瑰2:2:1.5紫羅蘭1:3:1養(yǎng)分平衡法配方修正法肥效試驗(yàn)法養(yǎng)分豐缺法綜合法配方的設(shè)計(jì)的常用方法1.養(yǎng)分平衡法土壤養(yǎng)分含量及其供肥系數(shù)有機(jī)肥的施用量及當(dāng)季利用率作物目標(biāo)產(chǎn)量需要的養(yǎng)分?jǐn)?shù)量施肥方法（N肥作基肥和追肥的比例）2.配方修正法以國內(nèi)和國外同類作物的成功配方為依據(jù)，根據(jù)當(dāng)?shù)仞B(yǎng)分供給情況進(jìn)行修正，一般修正比例為25%左右。前蘇聯(lián)一些作物的養(yǎng)分配方作物N：P2O5：K2O谷物1：2：1蔬菜1：1.5：1.5馬鈴薯1：2：1甜菜1：3：2棉花1：1：1水果1：2：2上海農(nóng)科院土肥所推薦了10個(gè)蔬菜和作物的配方3.肥料試驗(yàn)法在多年多點(diǎn)田間試驗(yàn)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)配方(擬訂一元二次方程，確定經(jīng)濟(jì)最佳施肥點(diǎn))。4.養(yǎng)分豐缺法以矯正土壤養(yǎng)分的豐缺為依據(jù)來設(shè)計(jì)配方。1.按作物的營養(yǎng)要求，確定土壤養(yǎng)分的豐缺指標(biāo)。2.根據(jù)實(shí)測(cè)的養(yǎng)分水平，確定養(yǎng)分的豐缺程度及其普遍性（面積百分?jǐn)?shù)）3.按作物的需肥特點(diǎn)確定施肥量。（習(xí)慣用量）4.以習(xí)慣用量為基礎(chǔ)，按豐缺程度和面積比例進(jìn)行修正。養(yǎng)分豐缺程度修正幅度很高降低比例≤60%高降低比例≤30%低提高比例≥30%很低提高比例≥60%土壤養(yǎng)分豐缺的矯正幅度土壤養(yǎng)分豐缺面積≥70%，做較大幅度矯正，豐缺面積≤40%，做較小幅度矯正5.綜合法不同營養(yǎng)環(huán)境中的同一作物的營養(yǎng)特點(diǎn)具有相對(duì)穩(wěn)定性。因此以作物的營養(yǎng)特點(diǎn)為依據(jù)設(shè)計(jì)配方，以土壤供肥特點(diǎn)和有機(jī)肥施用水平為主要矯正因素修正配方。5.綜合法1.依據(jù)作物的需肥量確定配方。2.依據(jù)土壤的供肥能力（容量和強(qiáng)度）修正配方（修正幅度一般小于50%，大都在25%左右），適當(dāng)考慮有機(jī)肥的施用水平（復(fù)雜）。3.依據(jù)施肥方法等因素修正配方。（任一養(yǎng)分的修正幅度一般小于25%，大都在10%左右）4.通過田間試驗(yàn)修正配方其中2.3項(xiàng)的的修正可使每一養(yǎng)分的變動(dòng)幅度達(dá)到1/3左右。解析法：根據(jù)養(yǎng)分元素在原料及產(chǎn)品中的含量進(jìn)行計(jì)算。忽略了水分含量變化的影響。養(yǎng)分湊數(shù)法。按產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)含水量配料計(jì)算法。把原料中的含水量換算成標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品中的含水量?；蛘呋?yàn)分析原料養(yǎng)分的實(shí)際含量。配料的計(jì)算例如：欲配制分析式8-10-12的復(fù)混肥料1噸，需用尿素（N=45%）、過磷酸鈣（P2O5=18%）、氯化鉀（K2O=60%）及填充料各多少？解：N=1000×8%=80kg；

需尿素量為：80÷45%=177kg;P2O5=1000×10%=100kg

需過磷酸鈣量為：100÷18%=555kg;K2O=1000×12%=120kg；

需氯化鉀量為：120÷60%=200kg;

填充料為：1000–177–555–200=68kg

填充料一般為磷礦粉，石灰石，硅藻土，泥炭等。例如：欲配制1噸1:2:1的復(fù)混肥料，需硫酸銨（N=20%）、普鈣（P2O5=12%）、硫酸鉀（K2O=50%）各多少？寫出其分析式。解：每公斤N相當(dāng)于硫酸銨：1/20%=5kg；

每公斤P2O5相當(dāng)于普鈣：1/12%=8.3kg；

每公斤K2O相當(dāng)于硫酸鉀：1/50%=2kg

1:2:1混合肥料的最低配合量為：

5×1＋8.3×2＋2×1=23.6kg故：需硫酸銨：5×1000/23.6=211.9kg

需普鈣：8.3×1000/23.6=703.3kg

需硫酸鉀：2×1000/23.6=84.7kg分析式為：211.9×20%:703.3×12%:84.7×50%≈42:84:42≈7:14:7（品位較低）

例如：欲配制1噸9-9-7（25型）復(fù)混肥1噸，需尿素（N=46%）、硫酸銨（N=20%）、普鈣（P2O5=15%）、氯化鉀（K2O=60%）各多少？解：所需單質(zhì)肥料重量（W）=（復(fù)混肥中某成分含量/單質(zhì)肥料有效養(yǎng)分含量）×復(fù)混肥重量氯化鉀用量：7/60×100