复合肥的加工与配方设计

第三讲复混肥料的加工§1

复混肥料的配方设计复混肥的配方设计复混肥料的概念复混肥的配方设计1.复混肥的定义

复混肥料系指肥料商品中，含有氮、磷、钾三要素中两种或两种以上养分的肥料。有的国家也叫综合肥料或多养分肥料。我国目前习惯于称为复混肥料。在复混肥料中亦可以含有一种或几种可标明含量的中量营养元素或(和)微量营养元素。复混肥是目前世界肥料工业生产和投入农业的主要肥料形态。复混肥的概念2.

复混肥特点（优、缺）养分含量高、养分种类多。副成分少，如磷酸铵、KNO3。

物理性状较好（颗粒状）。成本相对低（包装、运输、贮存、施用）。养分比例固定，某种肥料不能满足所有作物和所有耕地的需要。难于满足施肥技术要求(所有的养分都在同一时间，同一深度)。3.

复混肥的分类按肥料复合或综合的工艺与二次加工方式，分为:(1)化成复肥（复合肥）compoundfertilizer(2)配成复肥，配肥processingcompoundfertilizer(3)混成复肥，混肥mixedorblendfertilizerorBulkblendingfertilizer(BB)化成复肥

在一定的工艺条件下，用化学合成的方法，或者通过化学提取、分离过程制得的，具有固定的养分含量和比例及化学组成，含很少副成分的肥料，一般属二元型。如18－46－0的磷酸二铵[(NH4)2HPO4]；13－0－44的硝酸钾(KNO3)；0－58－37的偏磷酸钾(KPO3)等，均为二元化成复肥。配成复肥根据用户的要求，将高浓度的肥料按一定的比例，在工厂中经混合造粒而制成的肥料。一般在化肥生产厂中制成产品(如造粒)。配成过程中物料可产生部分化学反应，大都属三元型，常含有副成分。如尿磷钾，硝磷钾型三元复肥；中国多年来大量进口的15-15-15复肥，即是一种配成复肥。混成复肥（掺混肥料）混成复肥一般由肥料销售系统(肥料商、配肥站)或农户按农化要求(农化配方)，以单质肥料或化成复肥为原料，只通过简单的机械混合制成。掺混过程中无显著的化学反应发生。其中养分的含量和比例可作大幅调节，成二元或多元型，常含副成分，一般随混随用，不长期存放。（可明显看出不同养分原料的颗粒）混成复肥与配成复肥的区别混成复肥与配成复肥的基本区别在于：二次加工不在生产厂中完成，是按特定的土壤和农作物要求确定配方(农化配方)，而非受制于单一肥料来源及工艺流程(工艺配方)，如由硫酸铵、磷铵和硫酸钾固体散装掺混的三元复混肥等。本课程所讲授复混肥配方及其加工工艺多数涉及配成复肥。复混肥按养分含量分为：高浓度、中浓度、低浓度。根据原料的组成，形成不同的复混肥类型：普钙-硫铵-氯化钾系列等。根据原料和产品中氯的含量分为：无氯、低氯、高氯复混肥。按使用范围：通用型、专用型、多功能型。按剂型：固体型（粉状、粒状）、液体型。复混肥（配成复肥）分类：通用型：适用于比较广泛的地域和作物。所含的有效养分可能有一种或两种过剩，容易造成浪费；也有的养分可能满足不了特定作物的需求。专用型：针对某一地域的某种作物配制、生产的复混肥料。养分配方具有专一性，养分利用率高，肥效好。多功能型：在复混肥料中科学地添加植物生长调节剂、除草剂、抗虫抗病农药。可简化农田作业，省工省时。对其特殊作用和忌适范围，应在肥料包装袋或说明书上注明。固体型：粉状、粒状（造粒型、掺和型）。

造粒型：原料先混合，后造粒。养分均匀，副成分多。

掺和型：原料各自先造粒，然后按配方采用机械混合。可以灵活改变配方，以满足不同的需求；但如果产生分离，会导致养分不均，降低肥效。液体型：根际肥料、叶面肥料。

根际肥料：主要成分为N、P、K大量元素。如水施肥、冲施肥。

叶面肥料：主要成分是微量元素。复混肥配方设计的理论依据复混肥配方的原则Ｎ、Ｐ、Ｋ基础肥料的选择通用复混肥的配方专用复混肥的配方配方设计的方法配料的计算二、复混肥的配方设计确定肥料配比的先决条件：最大限度的发挥肥料增产、增收、改善产品品质的作用。理论依据：根据土壤特点、肥力水平、作物需肥特性、影响作物吸收养分的环境因素、长期施肥对作物产量和土壤肥力变化的影响，结合长期的田间资料、施肥经验加以拟订合理的养分配方。影响因素：产品销售去向；原料来源、成本及品位。复混肥配方设计的理论依据配方合理（数量、形态、比例等）。提高效率。肥效和工效。原料间配伍性合理。这是制造复混肥时肥料混合的基本原则。配伍性是原料混合时，原料之间发生的化学反应，理化特性变化的性质。可能改变混合物的物性和质量。复混肥配方的原则可混配型。这类原料混合时，有效养分不发生损失或退化，其物理性质不恶化或可得到改善。不可混配型。有限混配型。在一定条件下可混配的肥料类型。一定组成范围内可混配；一定期限内可混配；经过一定的处理后可混配。肥料间配伍性类型1）过磷酸钙和硫酸铵混合时，发生如下反应：

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

CaSO4·2H2O

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

反应使物料中的游离水转化为结晶水，使混合料变得干燥和疏松。2）含氯肥料（氯化钾等）与铵态氮肥混合施用时，氯离子能抑制铵态氮在土壤中的硝化，减少氮损失。肥料间配伍性类型—可混配型临界相对湿度明显下降，吸湿性增加，物性变坏，混合过程和施肥过程都困难。发生的化学反应使有效养分以气态挥发，造成养分损失。养分由有效态向难溶态的退化，导致养分有效性降低。不可混配型的原料之间可能发生以下情况：肥料间配伍性类型—不可混配型硝酸铵与尿素混合导致物料的临界相对湿度下降；氨态氮肥或含氨复合肥与石灰、草木灰等碱性物质混合引起N的损失；普钙、重钙等水溶性磷肥与石灰、草木灰等碱性物质混合会引起P的退化；硝态氮肥与过磷酸钙混合时，硝态氮能逐步分解释放出氧化氮。实例几种肥料的临界相对湿度肥料温度肥料温度20℃30℃20℃30℃硝酸铵75.359.4尿素81.872.5氯化铵79.577.2尿素+硝铵－18.1硫酸铵79.879.2磷酸一铵97.891.6硝酸钙54.846.7氯化钾88.384.0硝酸铵和过磷酸钙混合后的变化：

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

+H2O生成的硝酸蒸汽导致氮损失。硝酸钙的生成以及结晶水转变为游离水，使混合物物性恶化。过磷酸钙与未腐熟的有机肥混合易发生反硝化脱氮。(N2O↑)1）碳酸氢铵与过磷酸钙的混合。发生中和反应，改善过磷酸钙与其它肥料（如尿素）混合的性能。但是，对碳酸氢铵加入的量必须加以限制，避免发生N的损失和P的退化。NH4HCO3=NH3↑+CO2↑+H2OCa(H2PO4)2·H2O+NH4HCO3=NH4H2PO4+CaHPO4+CO2↑+2H2O2CaHPO4+CaSO4+2NH3=Ca3(PO4)2+(NH4)2SO4肥料间配伍性类型—有限混配型2）硝酸铵与硫酸铵的混合。混合物料造粒时可生成2NH4NO3·

(NH4)2SO4复合物；该复合物在干燥时受热发生分解，从而导致颗粒产品的粉化；在储存过程中由于温度的降低和堆压，又会生成2NH4NO3·

(NH4)2SO4复合物，从而导致颗粒产品的结块。当配料中NO3ˉ/SO42->2.5时，可防止肥料产品的粉化和结块。肥料间配伍性类型—有限混配型3）尿素与过磷酸钙（重过磷酸钙）的混合。混合时容易“出水”，并生成溶解度很大的CO(NH2)2·H3PO4和Ca(H2PO4)2·4CO(NH2)2等复合物，导致物料性质恶化并结块。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，对过磷酸钙（重过磷酸钙）进行中和(调节pH值)，该物料与尿素之间就变成可混配型。肥料间配伍性类型—有限混配型常见肥料的混合氨水硫酸铵氯化铵碳酸氢铵硝酸铵尿素过磷酸钙钙镁磷肥磷矿粉硫酸钾氯化钾磷酸铵石灰草木灰氨水硫酸铵氯化铵碳酸氢铵硝酸铵尿素过磷酸钙钙镁磷肥磷矿粉硫酸钾氯化钾磷酸铵石灰草木灰不可以混合可以混合可以混合，但必须随混随用肥料的特点。选择吸湿性小的肥料原料。物料之间的相互影响（互作、配伍性等）。产品的浓度（品位）及成本。考虑土壤特点（酸碱性、保肥性）。可以通过适当的工艺解决。考虑作物对养分需求特点（喜氨、忌氯）。可以在产品包装上标明。Ｎ、Ｐ、Ｋ基础肥料的选择常见的复混肥系列有：普钙-尿素-氯化钾系列。比较普遍。普钙-硫铵-氯化钾系列。产品品位低，要求过磷酸钙的品位高，粒化程度较好。磷铵-普钙-尿素-氯化钾系列。产品品位高。磷酸二铵-硫铵-氯化钾系列。产品品位高。磷铵-氯化铵-氯化钾系列。产品含氯较高。钙镁磷肥-尿素-氯化钾系列。产品品位低，所含磷是枸溶性磷，施用时要选择土壤条件。肥料的配方一般不考虑作物的种类，适用范围广。多数按照N:P2O5:K2O≈1:1:1配制。如：15-15-15,12-12-12,10-10-10,9-8-8。可以根据各国土壤肥力的特点，或多数作物对养分需求的特点，适当改变配方中N、P2O5

、K2O之间的比例。如：N:P2O5:K2O≈1.2:1:0.8~1。通用复混肥在施用时，通常还要根据土壤肥力和作物的生长状况，配合施用其它单质肥料，以调节作物的营养平衡。通用复混肥的配方针对某一地域某种作物制定的配方。具有专一性，养分利用率高。考虑土壤肥力、作物种类、需肥特性，定向定位生产（销售范围小）。以调查研究和长期定位试验的科研成果为依据，有较强的科学性。肥料农化服务中心（站）主要配制专用复混肥，覆盖面积范围大约为半径30~45公里。专用复混肥的配方不同作物吸收的氮磷钾量（100公斤经济产量的养分量）

单位(kg)

作物NPK

冬小麦

2.80.61.7

玉米2.10.92.1

大豆6.20.71.9一般棉花专用肥适当提高K的比例

。N:P2O5:K2O≈1:1:1~1.5油料作物专用肥适当提高P的比例

。N:P2O5:K2O≈1:1.5~2:1禾本科作物需Ｎ、Ｋ较多

。N:P2O5:K2O≈1.2~1.5:1:1.2含碳水化合物较多的经济作物需P、K较多。柑桔、西瓜、甜菜、甘蔗、烟草（K敏感作物）。N:P2O5:K2O≈1:1~1.5:1.5~2。茶叶需N较多：N:P2O5:K2O≈2:1:1或3:2:1专用复混肥的配方可以根据各种土壤和作物的特点，酌情增加相应的微量元素。如：棉花、油菜加B；水稻、柑橘加Zn；果树、花卉加Fe。需要根据作物特点，对原料作一定选择。烟草、柑桔、茶叶专用肥不选含Cl-的原料；烟草、甜菜专用肥最好选择NO3-的原料。专用复混肥的配方美、英国曾采用的几种果树、蔬菜、花卉专用肥的配方植物N:P2O5:K2O果树黑葡萄（春季）1:1:1红葡萄（春季）1:1:1.5栗（春季）1.5:1:1.5蔬菜豆类1:2:2根菜类1:2:2莴苣1:2:2花卉菊花2:1:1玫瑰2:2:1.5紫罗兰1:3:1养分平衡法配方修正法肥效试验法养分丰缺法综合法配方的设计的常用方法1.养分平衡法土壤养分含量及其供肥系数有机肥的施用量及当季利用率作物目标产量需要的养分数量施肥方法（N肥作基肥和追肥的比例）2.配方修正法以国内和国外同类作物的成功配方为依据，根据当地养分供给情况进行修正，一般修正比例为25%左右。前苏联一些作物的养分配方作物N：P2O5：K2O谷物1：2：1蔬菜1：1.5：1.5马铃薯1：2：1甜菜1：3：2棉花1：1：1水果1：2：2上海农科院土肥所推荐了10个蔬菜和作物的配方3.肥料试验法在多年多点田间试验的基础上设计配方(拟订一元二次方程，确定经济最佳施肥点)。4.养分丰缺法以矫正土壤养分的丰缺为依据来设计配方。1.按作物的营养要求，确定土壤养分的丰缺指标。2.根据实测的养分水平，确定养分的丰缺程度及其普遍性（面积百分数）3.按作物的需肥特点确定施肥量。（习惯用量）4.以习惯用量为基础，按丰缺程度和面积比例进行修正。养分丰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%土壤养分丰缺的矫正幅度土壤养分丰缺面积≥70%，做较大幅度矫正，丰缺面积≤40%，做较小幅度矫正5.综合法不同营养环境中的同一作物的营养特点具有相对稳定性。因此以作物的营养特点为依据设计配方，以土壤供肥特点和有机肥施用水平为主要矫正因素修正配方。5.综合法1.依据作物的需肥量确定配方。2.依据土壤的供肥能力（容量和强度）修正配方（修正幅度一般小于50%，大都在25%左右），适当考虑有机肥的施用水平（复杂）。3.依据施肥方法等因素修正配方。（任一养分的修正幅度一般小于25%，大都在10%左右）4.通过田间试验修正配方其中2.3项的的修正可使每一养分的变动幅度达到1/3左右。解析法：根据养分元素在原料及产品中的含量进行计算。忽略了水分含量变化的影响。养分凑数法。按产品的标准含水量配料计算法。把原料中的含水量换算成标准产品中的含水量。或者化验分析原料养分的实际含量。配料的计算例如：欲配制分析式8-10-12的复混肥料1吨，需用尿素（N=45%）、过磷酸钙（P2O5=18%）、氯化钾（K2O=60%）及填充料各多少？解：N=1000×8%=80kg；

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

需过磷酸钙量为：100÷18%=555kg;K2O=1000×12%=120kg；

需氯化钾量为：120÷60%=200kg;

填充料为：1000–177–555–200=68kg

填充料一般为磷矿粉，石灰石，硅藻土，泥炭等。例如：欲配制1吨1:2:1的复混肥料，需硫酸铵（N=20%）、普钙（P2O5=12%）、硫酸钾（K2O=50%）各多少？写出其分析式。解：每公斤N相当于硫酸铵：1/20%=5kg；

每公斤P2O5相当于普钙：1/12%=8.3kg；

每公斤K2O相当于硫酸钾：1/50%=2kg

1:2:1混合肥料的最低配合量为：

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

需普钙：8.3×1000/23.6=703.3kg

需硫酸钾：2×1000/23.6=84.7kg分析式为：211.9×20%:703.3×12%:84.7×50%≈42:84:42≈7:14:7（品位较低）

例如：欲配制1吨9-9-7（25型）复混肥1吨，需尿素（N=46%）、硫酸铵（N=20%）、普钙（P2O5=15%）、氯化钾（K2O=60%）各多少？解：所需单质肥料重量（W）=（复混肥中某成分含量/单质肥料有效养分含量）×复混肥重量氯化钾用量：7/60×100