蘇小林，何新建，徐志強，瞿 立

（湖北大峪口化工有限責任公司，湖北 鐘祥 431910）

隨著農(nóng)業(yè)的機械化、智能化發(fā)展，水肥一體化已經(jīng)取得了長足的發(fā)展。傳統(tǒng)水溶肥精選高品質粉狀原料，通過物理摻混工藝生產(chǎn)，具有速溶速效、生態(tài)環(huán)保、配方靈活等普通復合肥難以比擬的優(yōu)勢［1］；但是也暴露出生產(chǎn)成本高、批量小等短板。常見復合肥生產(chǎn)工藝中，氨酸法工藝規(guī)模最大，能效最高，適用最廣。提升氨酸法復合肥的水溶性，使其滿足水肥一體化要求，融合水溶肥速溶速效和氨酸法復合肥裝置規(guī)模大、高效的優(yōu)勢，可真正為我國農(nóng)業(yè)打造大眾滴灌肥。

復合肥的水溶性通常包括水不溶物含量（殘渣率）、溶解速率、最大溶解質量，其中對水肥一體化影響最大的是水不溶物含量［2］。筆者從磷酸、原輔材料和生產(chǎn)過程分析降低氨酸法復合肥中水不溶物含量的方法。

1 氨酸法復合肥中水不溶物含量控制

經(jīng)過技術分析發(fā)現(xiàn)，氨酸法復合肥溶解殘渣主要成分是枸溶性的磷、鎂、鐵、鈣、硫、硅等大中微量元素，其來源主要分為以下4類。一是磷銨雜質，包括磷酸中的鐵、鎂、鋁、氟等雜質在陳化澄清過程中形成的繼沉淀鹽，以及在氨化過程中形成的枸溶性、不溶性沉淀物；二是原料雜質，包括硫酸鉀、氯化鉀、硫酸鎂、鋅粉、硼砂等原料帶入的不溶性沉淀物，以及各類原料的離子之間發(fā)生復分解反應形成的雜質；三是煤灰（煤渣灰），指燃煤熱風爐產(chǎn)生的高溫干燥煙氣中夾帶的飛灰；四是其他雜質，包括環(huán)境飄塵、系統(tǒng)結疤、清理的雜物等。

降低氨酸法復合肥中水不溶物含量，需要全系統(tǒng)、全流程控制原輔材料和生產(chǎn)各個環(huán)節(jié)，盡可能減少水不溶物的產(chǎn)生和帶入。

1.1 原料磷酸的控制

為降低產(chǎn)品中水不溶物含量，必須盡可能地提高磷酸濃度以減少溶解于磷酸中的鈣、鎂、硫等雜質［3］。根據(jù)湖北大峪口化工有限責任公司（以下簡稱公司）技術裝備條件，并結合磷資源梯級利用的技術成果，對原料濕法磷酸的技術指標要求見表1。

表1 原料濕法磷酸指標要求

表1磷酸指標要求與公司磷資源梯級利用生產(chǎn)多品級產(chǎn)品的特級磷酸接近，雜質系數(shù)與外貿(mào)高氮磷酸二銨要求接近。生產(chǎn)按照外貿(mào)型磷酸二銨的生產(chǎn)方式選擇配礦、浮選工藝和控制指標。其中精礦漿要求w（P2O5）≥30%、w（MgO）≤1.0%；稀磷酸經(jīng)過脫色后，要求色度≥20；濃磷酸陳化澄清時間不少于24 h［4］。由于對磷酸固含量要求較高，可使用磷酸壓濾裝置去除其部分繼沉淀鹽。

1.2 外購原輔材料的控制

為了提高復合肥產(chǎn)品的水溶性，除了減少磷銨雜質外，還必須確保原料的水溶性。綜合考慮相關標準、同行企業(yè)及公司對原輔材料技術要求，并結合公司工藝特點和原輔材料市場供應情況，水溶性復合肥外購原輔材料指標要求如表2所示。

表2 外購原輔材料主要指標要求

所有原料外觀均要求白色粉末狀或結晶狀，無機械雜質。除表2中要求的指標之外，所有原輔材料水不溶物的測定方法均使用農(nóng)業(yè)標準NY/T 1973—2010《水溶肥料 水不溶物含量和pH的測定》規(guī)定的方法；如需使用中微量元素鎂、鋅、硼，則使用原料一水硫酸鎂、一水硫酸鋅和十水合四硼酸二鈉，指標分別執(zhí)行HG/T 2680—2017《工業(yè)硫酸鎂》、HG/T 2326—2015《工業(yè)硫酸鋅》和GB/T 537—2009《工業(yè)十水合四硼酸二鈉》中相應優(yōu)等品的要求。防結塊劑除符合表2中的指標要求外，還要求無異味，不含鉛、汞、砷、鎘等重金屬及苯胺等致癌物質；生產(chǎn)使用中不存在黏手、黏皮帶、糊篩網(wǎng)等現(xiàn)象。產(chǎn)品存儲過程中不存在結塊現(xiàn)象，碼垛試驗時，碼放24層存放90 d后的結塊率為零，不存在產(chǎn)品結塊投訴事件。

1.3 燃煤飛灰控制

為了控制燃煤飛灰，最好的方式是將燃煤熱風爐技改為燃氣熱風爐或燃油熱風爐，其次是在熱風爐出口增加氣體沉降室和旋風除塵器［5］。對于沒有技改條件的生產(chǎn)裝置，較為保守的措施首先是選用高熱值（25 115 kJ/kg（6 000 kcal/kg））、高揮發(fā)分、低灰分的燃煤，盡量降低單位供熱量灰分；其次是對破碎后的燃煤進行篩分，取顆粒狀燃煤供給復合肥裝置，使燃煤燃燒后盡可能產(chǎn)生塊狀煤渣，通過熱風爐除渣系統(tǒng)排出。

1.4 其他雜質控制

生產(chǎn)過程控制的核心是穩(wěn)定，包括設備運行穩(wěn)定、工藝工況穩(wěn)定、產(chǎn)品質量穩(wěn)定等。在生產(chǎn)過程中控制和降低水不溶物的措施如下。

（1）確保固體原料供料穩(wěn)定、計量準確。各種原料不得出現(xiàn)混料、斷料的情況，確保原料按需供應，生產(chǎn)期間各料倉相對穩(wěn)定，若應急調整料倉，必須做好記錄。

（2）使用新鮮工藝水生產(chǎn)，杜絕液相帶入水不溶物。生產(chǎn)過程不接收硫酸裝置氨法脫硫產(chǎn)生的硫酸銨溶液（含晶體狀硫酸銨、硫代硫酸銨等，溶解性差，溶解速率慢，且影響裝置的水熱平衡）、磷石膏渣場回水、污水處理站凈化水，也不回收使用可能混有不溶物的洗滌液。

（3）慎重消耗廢料。生產(chǎn)過程中質量（顏色、粒度、養(yǎng)分）達不到出廠標準的產(chǎn)品單獨存放，并盡快送回收系統(tǒng)消耗；地面漏料、衛(wèi)生清理物料單獨存放，不得加入系統(tǒng)消耗；鏟車協(xié)調專車專用，不得混用，保證車輛干凈；固體原料所有劃袋應保持一刀式完成，防止袋繩、袋皮等雜物進入系統(tǒng)。

2 指標分析

裝置按照生產(chǎn)方案組織生產(chǎn)改良水溶性的硝硫基復合肥17-17-17，共生產(chǎn)7 000余噸，產(chǎn)品顆粒玉白、均勻圓潤，w（水不溶物）為0.55%，質量合格，取得了圓滿成功。

2.1 水不溶物平衡分析

生產(chǎn)期間產(chǎn)品的w（水不溶物）平均值為0.55%（最高0.70%，最低0.31%），忽略現(xiàn)場飄塵及燃煤飛灰?guī)氲乃蝗芪铮鶕?jù)已知的其他各項原輔材料的分析技術指標及其消耗量，做產(chǎn)品水不溶物平衡表（見表3）。反推濃磷酸帶入產(chǎn)品的w（水不溶物）小于0.406%，濃磷酸中水不溶物占折純濃磷酸質量分數(shù)小于2.24%。

表3 產(chǎn)品水不溶物平衡表

從表3可以看出，帶入產(chǎn)品中的水不溶物可能主要還是磷銨類雜質。根據(jù)生產(chǎn)控制經(jīng)驗，如果生產(chǎn)w（水不溶物）0.5%左右的產(chǎn)品，還可以采取提高精礦漿指標、提高濃磷酸濃度、增加磷酸澄清時間等措施改進，但如果生產(chǎn)w（水不溶物）0.3%以下的滴灌肥，則需要進一步攻關改進。另外，粉狀防結塊劑和硫酸鉀水不溶物含量超標較多，需要重新尋找合適供貨商。

2.2 濃磷酸指標分析

通過對此次水溶性復合肥生產(chǎn)所用濃磷酸指標進行分析發(fā)現(xiàn)，濃磷酸的濃度、倍半氧化物含量、MER值都能達到要求，而MgO和固含量超標。雖然鎂對產(chǎn)品養(yǎng)分的影響大于鐵、鋁，但是只要鐵、鋁含量夠低，也能彌補鎂含量偏高對產(chǎn)品養(yǎng)分的影響。在磷銨生產(chǎn)中，僅以濃磷酸的濃度和固含量，或者濃度、氧化鎂和倍半氧化物的指標來判斷是否可以生產(chǎn)出質量合格的產(chǎn)品是不準確的，而只有以配方表的計算才可以準確衡量。以濃磷酸的全分析指標代入磷銨配方表［4］中，計算生產(chǎn)的磷銨總養(yǎng)分見表4。

表4 濃磷酸指標及磷銨總養(yǎng)分 %

由表4可知，此次生產(chǎn)水溶性復合肥使用的濃磷酸，生成的磷銨w（總養(yǎng)分）為65.32%～65.46%。由于磷酸全分析指標中包含了固含量，所以可以通過測算磷銨總養(yǎng)分指標來衡量濃磷酸的優(yōu)劣，即可生產(chǎn)w（總養(yǎng)分）65.3%以上的磷酸二銨（中和度以1.8計，產(chǎn)品w（H2O）以1.6%計）的濃磷酸，可以滿足改良水溶性的硝硫基復合肥17-17-17的生產(chǎn)需求。

3 結論

為了提高氨酸法復合肥產(chǎn)品的水溶性，使其w（水不溶物）小于1.0%，需要從原料磷酸、外購原輔材料、燃煤飛灰和生產(chǎn)過程等全環(huán)節(jié)加強控制。

（1）盡可能提高濃磷酸濃度，降低雜質系數(shù)，一般可生產(chǎn)w（總養(yǎng)分）65.3%以上的磷酸二銨的濃磷酸，可滿足水溶性復合肥生產(chǎn)需求。

（2）優(yōu)選外購原輔材料，一般工業(yè)級優(yōu)等品原輔材料可滿足水溶性復合肥生產(chǎn)需求。

（3）有條件的裝置可將燃煤型熱風爐技改為燃氣型或燃油型，也可通過增加重力沉降室或旋風除塵器來降低燃煤飛灰?guī)氘a(chǎn)品中的水不溶物量。

（4）穩(wěn)定生產(chǎn)運行，杜絕各類飛灰、飄塵、廢料、中水、雜物等向系統(tǒng)帶入水不溶物。