馬曉麗，盧曉峰，張 超，王學波，黃 濱

(山東金沂蒙生態(tài)肥業(yè)有限公司 山東臨沭 276700)

化肥是以提供植物養(yǎng)分為主要功用和部分兼有改善土壤性質(zhì)的物料，是重要的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料，肥料工業(yè)的發(fā)展在促進農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中起著不可替代的作用。

據(jù)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(chǎn)的貢獻較大。但是當前我國化肥使用中仍然存在施肥結(jié)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(nóng)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。為推進化肥減量提效和新肥料、新技術應用，積極探索產(chǎn)出高效、產(chǎn)品安全、資源節(jié)約、環(huán)境友好的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展之路，原農(nóng)業(yè)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(chuàng)新開發(fā)工作越來越受到國內(nèi)相關企業(yè)的青睞和重視，新型肥料如雨后春筍，發(fā)展快速，產(chǎn)品呈現(xiàn)多樣化、專業(yè)化?；谄渑d起所肩負的“化肥零增長”的戰(zhàn)略使命和“提高肥效利用率、發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)”的歷史任務，新型肥料的快速發(fā)展推動著行業(yè)的進步。當前國內(nèi)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(jīng)過數(shù)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(yǎng)分控失劑，利用控失劑形成的互穿分子網(wǎng)“網(wǎng)捕”住養(yǎng)分，生產(chǎn)出新型肥料控失肥。

2 環(huán)保型內(nèi)質(zhì)控失復合肥技術創(chuàng)新路線

環(huán)保型內(nèi)質(zhì)控失復合肥采用環(huán)境友好、成本較低、無溶劑型的改性化肥養(yǎng)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(fā)?？厥秃戏梳槍Ψ柿鲜┯弥叙B(yǎng)分移出的多少，控制其流失。而緩控釋肥重在控制養(yǎng)分釋放速率，而非解決養(yǎng)分流失問題[1]。

環(huán)保型內(nèi)質(zhì)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(wǎng)捕住肥料養(yǎng)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(yǎng)庫，延長了作物對有效養(yǎng)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(yǎng)分的前期吸收、破壞土壤結(jié)構、因氨氮揮發(fā)造成的水體富營養(yǎng)化等難題。

高塔造?？厥秃戏实膭?chuàng)新工藝流程如圖1所示。在尿素熔液中添加經(jīng)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(yǎng)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(zhì)量份、磷酸一銨或磷酸氫鈣1～40質(zhì)量份、氯化鉀或硫酸鉀10～40質(zhì)量份、填充料1～38質(zhì)量份、化肥養(yǎng)分控失劑3～5質(zhì)量份、肥料增效劑1～2質(zhì)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(yǎng)分流失功能的復合肥料。

3 高塔造?？厥秃戏手饕O備創(chuàng)新

3.1 新型高效混合裝置

目前，傳統(tǒng)復合肥生產(chǎn)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(chǎn)品外觀光滑度的要求。

創(chuàng)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(nèi)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(zhuǎn)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(zhuǎn)篩

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

開發(fā)了篩分專用的自動振打回轉(zhuǎn)篩，其特征在于篩體的內(nèi)表面上固定有自動振打裝置。自動振打裝置的主體結(jié)構是內(nèi)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(zhuǎn)向一致。篩體啟動時，高效自動振打裝置隨之轉(zhuǎn)動，內(nèi)裝的鋼球從堵板端滾落至護板，勢能轉(zhuǎn)化為動能對篩體進行振打，使堵在篩網(wǎng)上的肥料自動脫落。

4 應用效益分析

4.1 提高養(yǎng)分利用率

環(huán)保型內(nèi)質(zhì)控失復合肥可提高肥料利用率11%～22%，作物產(chǎn)量平均提高10%，同時降低作物中硝酸鹽的含量?？厥Р牧显谕寥乐凶詣咏到?，可減少環(huán)境污染，保證糧食安全，同時又滿足農(nóng)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(jù)企業(yè)調(diào)研數(shù)據(jù)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(chǎn)帶來的收益

環(huán)渤海低平原區(qū)冬小麥施用控失復合肥產(chǎn)量增加了17%～29%,相比常規(guī)肥料,控失復合肥的肥料農(nóng)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(nèi)施用控失復合肥對玉米生長的影響，結(jié)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(shù)增加15粒，增加率為2.39%，每畝(1畝=666.7 m2)增產(chǎn)28.7～71.5 kg，每畝平均增產(chǎn)率為9.37%。

4.3 減少施肥次數(shù)

田間試驗報告數(shù)據(jù)表明：農(nóng)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(chuàng)新性分析

(1)開發(fā)的內(nèi)質(zhì)型控失復合肥生產(chǎn)工藝可解決現(xiàn)有高塔造粒工藝適應性單一、兼容性差以及生產(chǎn)能力受限、產(chǎn)品溶解快、肥料養(yǎng)分易流失和易揮發(fā)等難題[7]；實現(xiàn)了尿基復合肥和控失復合肥兩種工藝的生產(chǎn)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(shù)，同時因制漿細度達到了微米級，能保證造粒機良好運行。產(chǎn)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(jié)塊的目的。

(3)篩分專用自動振打回轉(zhuǎn)篩具有篩分效率高、防糊篩效果好、篩網(wǎng)損壞次數(shù)少等優(yōu)點，可保證肥料顆粒粒度均勻，產(chǎn)品外觀質(zhì)量良好。

6 結(jié)語

環(huán)保型內(nèi)質(zhì)控失復合肥既能滿足農(nóng)作物對養(yǎng)分的需求，又能將多余養(yǎng)分保持在土壤中，還可控制氨氮揮發(fā)，解決了因氮、磷徑流造成的水體富營養(yǎng)化問題，大幅度減輕了農(nóng)業(yè)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(nóng)業(yè)發(fā)展由數(shù)量擴張向質(zhì)量提升轉(zhuǎn)變的過程中，開展以農(nóng)業(yè)綠色生產(chǎn)為重點的技術攻關，開發(fā)環(huán)保型內(nèi)質(zhì)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(nóng)業(yè)綠色高質(zhì)量發(fā)展、建設美麗中國、實現(xiàn)經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展提供堅實支撐。