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水溶肥生产中的常见问题及解决方法

文章附图

近几十年来,我国农业生产上水肥资源消耗、浪费现象严重,水肥资源紧缺的问题随着我国农业发展越来越凸显,节水节肥是发展特色可持续农业的必然需要。水溶性肥料与当前的节能环保、生态高效等现代农业理念相吻合,是传统农业向现代农业快速转变的有效载体,随着我国的“十二五”规划、全国重点推广的水肥一体化“一号技术”以及农业部于2015年初重磅推出的《到2020年化肥使用量零增长行动方案》的出台,都为水溶性肥料的发展提供了良好的机遇,水溶性肥料在我国将具有更广阔的发展前景。但水溶肥在生产过程中会出现许多问题,这就极大地影响产品的性状及使用效果,继而需要找出原因,以便生产出高质量的产品。IMG_20200427_161110_副本.jpg


水溶肥料是指能够完全溶解于水的含氮、磷、钾、钙、镁、微量元素、氨基酸、腐植酸、海藻酸等复合型肥料。从形态分有固体水溶肥和液体水溶肥两种。从养分含量分有大量元素水溶肥料、中量元素水溶肥料、微量元素水溶肥料、含氨基酸水溶肥料、含腐植酸水溶肥料、有机水溶肥料等。

与传统的过磷酸钙、造粒复合肥等品种相比,水溶性肥料具有明显的优势。它是一种速效性肥料,水溶性好、无残渣,可以完全溶解于水中,能被作物的根系和叶面直接吸收利用。采用水肥同施,以水带肥,实现了水肥一体化,它的有效吸收率高出普通化肥一倍多,达到80%-90%;而且肥效快,可解决高产作物快速生长期的营养需求。配合滴灌系统需水量仅为普通化肥的30%,而施肥作业几乎可以不用人工,大大节约了人力成本。已经有越来越多的土肥专家、农业技术推广专家、农资经销商和农民认识到水溶性肥料的重要性。

国内现状

水溶肥料虽然在国内刚起步,但业内人士对其前景普遍看好,在农业部登记产品有1万多种,水溶肥料产品与施用技术符合“低碳节能、高效环保”的要求,因此发展前景十分广阔,前途一片光明。

我国是全球淡水资源贫乏的国家之一,农业的季节性及产业分布不均、区域性缺水等问题突出。水溶肥料作为新型环保肥料使用方便可喷施、冲施并可和喷滴灌结合使用在提高肥料利用率、节约农业用水、减少生态环境污染、改善作物品质以及减少劳动力等方面有明显优势。

随着中国农业的集约化、规模化发展,水资源的进一步匮乏,以及大型农场不断涌现,滴灌、喷灌节水设施农业面积迅速扩大,在业内,已经有越来越多的政府部门、专家学者、技术推广、农业从业者认识到水溶肥料和水溶肥料产业的重要性。水溶肥料,是符合更加环保、更加可持续发展的新一代肥料,也是中国肥料工业和产业未来的重点发展课题与项目。

发展优势

1.传统的复合肥易造成肥料流失、水体富营养化、严重破坏土壤结构、养分失调等。而水溶肥料作为新型环保型肥料避免了传统复合肥的缺点,且水溶肥料使用方便,可喷施、冲施,并可和喷滴灌结合使用,提高肥料利用率、节约农业用水、减少劳动力,适应了社会发展的现状。

2.随着生产技术的不断创新,从作物营养需求来说,靠大量施用三元复合肥造粒化肥增产的时代已经过去,由于水溶肥料含有作物生长需要的全部营养元素,能够满足农民增产增收的目的。推广基础性专业水溶肥料,改变农民的传统施肥习惯,推进水肥一体化发展,也是时代发展的需要。

3.水溶肥料还有传统复合肥所不具备的优点,即可以提高作物品质、减少作物的生理病害,因此水溶肥料的推广十分有必要。

4.行业在快速发展,国内涌现了一大批水溶肥料厂家,而且许多公司一开始就朝着健康的方向发展,正是这些正规公司的推进,使得行业得到快速发展。

5.我国水溶肥料市场前景广阔,越来越多的具有全水溶、全吸收性水溶肥正逐渐被经销商和农民所接受,这也大大激励了国内企业积极投身于水溶肥行业的研发和推广。

6.水溶肥料被经销商热捧。当前传统复合肥市场竞争激烈,而且利润逐年走低,而新型肥料水溶肥料比传统复合肥的利润要高,为了追求高利润,经销商乐于接受和经营新型肥料。由于有了经销商的大力参与,必将对水溶性肥料的宣传和推广起到助推器的作用。

如今,水溶肥料行业已经有了相当的规模,其使用范围也逐渐由经济作物向大田作物迈进,随着土地集约化扩大,固体肥施用会减少,因为施用液体肥会降低肥料生产和施用成本。而且液体肥料的原料来源很广泛,很多物质都可以用做液体肥料的原料,因此水溶肥料会成为我国农业生产线上不可或缺的风景。

胀气案例一

配方如下:复硝酚钠   8公斤,尿素 200公斤,柠檬酸 25公斤,硼酸 25公斤,七水硫酸锌   60公斤,DA-6   8公斤,氨基酸 230公斤,水   640公斤

配制工艺:按顺序溶于水中

配制1千克样品,在烘箱中46下,测高温稳定性,在放置一周后有胀气现象。

胀气原因分析及解决方法:在此配方中胀气的可能性分析:尿素、DA-6、肥料杂质。从尿素本身的生产工艺考虑,在其生产过程中为了抑制尿素中缩二脲的产生,降低分解压力和温度,从而在温度较高或者溶解尿素时会产生游离氨,并且尿素的溶解为吸热过程,在搅拌溶解过程中抑制了游离氨的挥发,进而在后期贮存时,遇到高温,造成游离氨的大量挥发,进而产生胀气;DA-6在中性或弱碱环境下,由于原油的析出,在高温贮存下,醇产生挥发进而产生胀气(在此配方中,为酸性环境,此种可能性极小);另外一种可能性为肥料原料中存在碳酸盐杂质,再酸性环境下,产生二氧化碳,进而胀气。所以根据分析,我们进行下列试验:分别去掉尿素、DA-6、及可能掺杂杂质的原料,并且以柠檬酸+水检验瓶体,分别进行加热贮存试验,最终发现,为尿素原因。根据病因,减少尿素用量或改用其他物料,胀气现象消失。

二、结块问题

宏观的结块问题,一般出现在肥料的储存或运输过程中,主要是因为微观的肥料晶粒发生吸潮、表面溶解(潮解)、蒸发、再结晶而导致的,在这个过程中形成晶桥、结块。因此,结块主要与物流(生产肥料的原材料)、湿度、温度、外压力和放置时间有关系。

第一、我们生产肥料通常用的物料如铵盐、磷酸盐、微量元素、钾盐等,多数含有结晶水,容易吸潮和结块,如硫酸铵易结块、磷酸盐与金属微量元素相遇易结块且变为不溶于水的物质,尿素遇到微量元素类盐也析出水份和结块,主要是尿素置换成微量元素盐中的晶体水而成为糊状,然后再结块。

第二、在露天生产过程中,空气的湿度大,易结块,天气干燥或烘干料不易结块。

第三、室温稍高,利于溶解,一些原理溶解在自身的结晶水中而导致结块,但温度更高时,水份蒸发,又易结块了。这个温度一般都在50以上,我们通常要加热才能达到这个温度。

第四、压力大了,易晶体与晶体之间的解除,溶于结块;压力小时,不易结块。

第五、放置时间越长越易于结块,时间短,来不及结块。

第六、农药常结块的一般是粉剂,可湿性粉剂等固体剂型,一般是由于吸潮,水份本身过大,原料和填充料之间发生化学反应等原因造成的。

为了防止结块,我们在生产过程中应注意以下几个方面的问题:

1、合理的选择原料,即选择不易结块的原料作为我们生产的原材料,如微量元素叶面肥,以铁、铜、锰、锌、硫酸盐和硼酸、钼酸铵为原料,添加剂以硫酸镁为主,就不易结块。另外选择的物料要尽量干燥。

2、选择合适的生产时间,由于中国大部分地区属于北温带,雨季多集中在六、七、八月份,温度较高时间也集中在这个时间。所以春季、晚秋、冬季生产肥料,结块率就低一些,这时空气湿度小,温度不太高,不利于结块。

3、添加一些防结块剂,如滑石粉、腐殖酸等一些粉末不易结块的物质,它们在中间起到“断桥”的作用。也可以加一些表面活性剂,防止结块。

4、造粒技术可以防止结块,由于园粒的粒与粒之间的接触面小,不易结晶结块。所以有条件的话,造粒是很好的防止结块的方法。

5、生产肥料时要保证物流的总体水份小于2%,各物流之间不发生化学反应。

结块案例分析

某厂家做50%大量元素粉剂水溶肥,吨产品用量如下:

尿素   320公斤,工业磷酸一铵   200公斤,硝酸钾   360公斤,七水硫酸锌   25公斤,硼酸   20公斤,七水硫酸镁   70公斤,DA-6   2公斤

生产工艺:

将尿素单独粉碎后,与其他物料在混合机中混合搅匀。

稳定性观察:

一天后,产品微结块;

三天后,结块现象加重,每垛中底层包装严重结块。

分析原因:

原料选择不合适,因为中、微量元素占用比例较高,其中硫酸锌和硫酸镁中结晶水含量较高,再混合机中在于尿素的解除中,导致尿素吸收其中的水分,而产生结块。

解决方案:

1、更换合适原料,在此配方中可将七水硫酸锌、七水硫酸镁更换为一水硫酸锌和一水硫酸镁;

2、添加防结块剂。

目前防结块剂主要分水溶和非水溶两大类:

水溶性防结块剂如一水硫酸亚铁、一水或无水硫酸镁、无水硫酸钠、十二烷基笨磺酸钠、聚丙烯酰胺、可溶淀粉等;

非水溶防结块剂包括惰性填充料(白炭黑、滑石粉、膨润土、硅藻土等)、磷酸钙或含铝、铁化合物、包膜层材料等。

需要注意的是:

防结块剂的添加量与其种类、原料配比、加入工艺等有关,必须通过生产试验确定。

三、溶解及沉淀问题

1、原药和肥料自身的溶解度有限,如果盲目加大在产品中的占有率,就会产生沉淀。如复硝酚钠、萘乙酸钠再酸性的环境中分别转化为酚类和萘乙酸,此类物质在水溶溶解度小,在一定范围内可以在水溶液中稳定溶解,超过一定量就会产生沉淀;又如硼砂、硼酸,这两种物质在水中的溶解度及其有限,常温下,硼酸、硼砂在水中的溶解度就是每吨水溶解30-50公斤,多了就会产生沉淀。如果是几种肥料同时溶于水,同样有一个量的要求,如硫酸锌易溶于水,硫酸钾水溶性一般,同时溶解时就会产生硫酸钾结晶沉淀。此种沉淀,一般通过加水即可再溶解。

2、物料之间发生化学反应产生沉淀,有些物流不经调节是不能混合的,混合后溶于水就会产生沉淀。如DA-6和复硝酚钠、DA-6和萘乙酸钠,超过一定量时就会产生絮状沉淀或浮油;又如锌、铜、铁、锰离子,遇到磷酸根,硼砂就会沉淀。这种沉淀是不溶于水的,钼酸铵(钠)遇到磷酸盐也会产生沉淀。这些物质是不能混在一起的,它们混在一起不仅产生沉淀,而且会造成肥料失效。

3、有些肥料可以按一定比例混合溶解,但超过一定量会产生盐析,既某种肥料会沉淀出来。例如,氨基酸和硫酸锌均能很好的溶于水,但同时溶解(超过一定比例)时,硫酸锌就会将氨基酸沉淀出来。能产生盐析的主要有锌、铜、铁、锰对氨基酸、腐殖酸的盐析作用。

4、溶液的酸碱度。有些物质易溶于水溶液中,如金属的盐类等,有些物质易溶于碱性水溶液,如腐殖酸类等。

5、有效成分溶解度低,即使溶于有机溶剂后,再与水和肥料混合的过程中,因为水与有机溶剂互溶的作用,容易造成有效成分析出。

6、剂型的配方不稳定。悬浮液如悬浮剂、水乳剂等容易出现分层沉淀,主要原因有:乳化剂或助溶剂选择不合适;研磨剪切力度不够,固体颗粒不够细;黄原胶等增稠剂加入量太少。

综上来看,促进溶解,防止沉淀的方法主要有一下几种:

1、选择合适的物流,防止互相反应产生沉淀;

2、合理配比,防止盐析现象和过饱和现象产生沉淀;

3、合理调整溶液的PH值,防止酸盐沉淀;

4、加入配位剂保护反应离子,防止沉淀;

5、加入助溶剂,增加难溶物质的溶解性,防止沉淀;、

6、在生产前要做好有效成分的各项溶解试验,避免沉底产生;

7、改进生产工艺,对于溶解速度较慢的原料,可以通过加温加快其溶解的速度;

8、对特殊剂型而言,选择合适的助剂及搅拌条件是重中之重。

沉淀案例分析:

锌+钾单独使用,水溶性好,但混合使用时产生大量沉淀,影响使用效果。

分析:锌的成分是七水硫酸锌,钾为磷酸二氢钾。两者溶解度均好,但二者直接混合后锌离子和磷酸根离子产生沉淀,进而影响使用效果。但次母液投入一桶水后,因水量的增加,沉淀消失。为避免沉淀的产生,我们可以加入适量的 ,如柠檬酸盐、EDTA二钠等,或者现配现用宜不影响效果。

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