汪家銘

（川化集團有限責(zé)任公司，四川 成都 610301）

硝基復(fù)合肥生產(chǎn)工藝及發(fā)展建議

汪家銘

（川化集團有限責(zé)任公司，四川 成都 610301）

硝基復(fù)合肥是近十年來我國正在迅速發(fā)展的一種高效、環(huán)保的化肥新品種。隨著農(nóng)用硝酸銨的改性，硝基復(fù)合肥生產(chǎn)技術(shù)的研究開發(fā)不斷獲得發(fā)展。硝基復(fù)合肥安全可靠、使用方便、環(huán)保性能好、養(yǎng)分含量高，既保留了原有硝酸銨的基本特性，含有氮磷鉀等作物生長所需的營養(yǎng)元素，養(yǎng)分均衡，有效成分含量高，又能滿足傳統(tǒng)化肥市場的需求。本文介紹了硝基復(fù)合肥的性能特點、生產(chǎn)工藝及近期技術(shù)進展，并提出了國內(nèi)今后硝基復(fù)合肥產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一些建議。

硝基復(fù)合肥；性能；生產(chǎn)工藝；技術(shù)進展

隨著國內(nèi)各種單一化肥的需求趨于飽和，農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的不斷調(diào)整，經(jīng)濟作物在農(nóng)業(yè)種植業(yè)中所占的比例日趨增加，市場對各種復(fù)合肥的需求量越來越大。硝基復(fù)合肥同時含有氮磷鉀等作物生長所需的營養(yǎng)元素，養(yǎng)分均衡，有效成分含量高，可用于各種經(jīng)濟作物、油料作物、旱地作物的基肥和追肥，廣泛適用于各種類型的土壤，還可以節(jié)省大量的肥料包裝、運輸、存儲及施肥的費用［1］，是一種增產(chǎn)效果顯著，具有良好經(jīng)濟效益和社會效益的優(yōu)質(zhì)氮肥。

1 性能特點

氮肥按其中所含氮素養(yǎng)分的形態(tài)，可分為銨態(tài)氮肥、硝態(tài)氮肥、酰胺態(tài)氮肥以及經(jīng)過改性的長效氮肥，其種類特性見表1。在硝態(tài)氮肥中，真正可稱為“硝態(tài)氮肥”的只有硝酸鈉、硝酸鈣等少數(shù)品種。實際上硝酸銨、硝酸銨鈣是硝、銨態(tài)氮肥，硝酸磷肥是氮磷兩元復(fù)合肥，硝酸鉀是氮鉀兩元復(fù)合肥，硝基復(fù)合肥是氮磷鉀三元復(fù)合肥，所以現(xiàn)在可以用“含硝態(tài)氮肥”把以上品種都包括在內(nèi)。

硝態(tài)氮NO3－和銨態(tài)氮NH4＋是植物吸收氮素營養(yǎng)的兩種主要形態(tài)，在土壤中，銨態(tài)氮主要被土壤膠體吸附，也存在于土壤溶液中，氨揮發(fā)是其主要損失途徑。而硝態(tài)氮主要存在于土壤溶液中，淋溶和反硝化是其主要損失途徑［2］。作為植物的氮源，銨態(tài)氮進入植物體后必須盡快與有機酸結(jié)合，形成氨基酸或酰胺，銨態(tài)氮的積累對植物有毒。硝態(tài)氮進入植物體后，一部分還原成銨態(tài)氮，其余可暫時貯存在細胞的液胞中。其特點就是肥效快。氮肥本身就是肥效快的肥種，硝態(tài)氮肥又是在氮肥中肥效最快的，適用于生長期短的作物。

表1 氮肥的主要種類及特性

硝基復(fù)合肥是以硝酸銨為氮源，添加磷、鉀等復(fù)肥原料，對肥料進行二次加工生產(chǎn)出的N＋P205＋K20＞40%的高濃度復(fù)合肥料。在生產(chǎn)硝基復(fù)合肥的原料中，硝酸銨含氮量高、來源廣、易得價廉。我國磷礦資源豐富，原料磷完全可以滿足企業(yè)生產(chǎn)需求。原料鉀國際市場供應(yīng)充足，而且進口不受配額限制。因此具有各種原料資源的化肥企業(yè)完全可以有條件因地制宜地開發(fā)生產(chǎn)硝基復(fù)合肥［3］。

硝基復(fù)合肥是一種含銨態(tài)氮、硝態(tài)氮、有效磷的高濃度復(fù)合肥，與傳統(tǒng)復(fù)合肥相比，肥效快、吸收率高，還具有抗土壤板結(jié)的特點。與尿素相比，其養(yǎng)分流失少，尿基氮要先變成硝基氮后才能被農(nóng)作物吸收，在變換過程中，一部分尿基氮流失了，既造成肥料損失，又污染了生態(tài)環(huán)境。而硝態(tài)氮不需經(jīng)過二次轉(zhuǎn)換就可直接被作物根部吸收。硝態(tài)氮肥廣泛用于各種作物的基肥和追肥，適用于各種類型的土壤［4］，因此受到國家產(chǎn)業(yè)政策的大力扶持。

2 生產(chǎn)工藝

硝基復(fù)合肥的生產(chǎn)方法有固體團粒法、部分料漿法和熔融造粒法三種［5］，其中熔融造粒法生產(chǎn)硝基復(fù)合肥可直接利用熔融硝酸銨加入磷酸銨、硫酸鉀、氯化鉀等復(fù)肥原料和防爆添加劑后形成混合熔體，在造粒過程中邊冷卻邊團聚成粒，并逐步解決了高粘度固液混合物流動不暢、易堵塞造粒噴頭、產(chǎn)品防爆等技術(shù)難題，適合于工業(yè)化連續(xù)生產(chǎn)，目前應(yīng)用最為廣泛。

熔融造粒法生產(chǎn)工藝流程見圖1［6］。其過程可分為4個工序進行：①液體原料蒸發(fā)。來自造粒硝酸銨裝置蒸發(fā)工段的溫度為170～175℃，濃度≥ 97.5%的硝酸銨熔融液，在蒸發(fā)器中于150～175℃溫度下真空蒸發(fā)濃縮至濃度為98.0%～99.7%。②固體原料預(yù)熱。將粉狀干燥的磷、鉀復(fù)肥原料經(jīng)過預(yù)熱器用0.5 MPa的蒸汽進行加熱，預(yù)熱到85～110℃。③原料攪拌混配。熔融硝酸銨和磷、鉀復(fù)肥原料及防爆添加劑按約定比例在混合攪拌器中攪拌均勻，并用熔融泵送至造粒塔高位槽。④塔式噴頭造粒?；旌先廴谝涸谠炝Ｋ炝C內(nèi)，經(jīng)噴頭噴淋造粒，球狀液滴在造粒塔內(nèi)落下時與塔內(nèi)冷卻空氣逆向接觸，冷卻至40～70℃結(jié)晶成白色固體顆粒且不具爆炸性的硝基復(fù)合肥產(chǎn)品，經(jīng)造粒塔下錐體下料漏斗落入皮帶運輸機，經(jīng)回轉(zhuǎn)篩送到成品包裝機進行包裝。

圖1 硝基復(fù)合肥高塔熔融造粒生產(chǎn)工藝流程圖

與其他幾種硝基復(fù)合肥的生產(chǎn)方法相比，熔融造粒法的優(yōu)點是：①可直接利用硝酸銨裝置生產(chǎn)的硝酸銨溶液，省去了硝酸銨的二次運輸、二次粉碎等工序，既簡化了工藝流程，又最大限度地降低了能耗和生產(chǎn)成本，同時也確保了生產(chǎn)的安全性；②熔融造粒充分利用了硝酸銨熔融液所產(chǎn)生的熱量，混合熔體水分含量低，無需干燥過程，節(jié)省了大量能源，且裝置建設(shè)投資和操作費用低；③合格成品顆粒百分含量高，生產(chǎn)過程返料量少，操作環(huán)境好，無三廢排放，屬清潔生產(chǎn)工藝；④可以生產(chǎn)出高氮、高濃度的硝基氮磷鉀復(fù)合肥，產(chǎn)品顆粒表面光滑、合格率高、不易結(jié)塊、成分穩(wěn)定、養(yǎng)分均勻、市場競爭力強。

3 技術(shù)進展

自2002年9月30日國務(wù)院辦公廳下發(fā)國辦發(fā)［2002］52號《關(guān)于進一步加強民用爆炸物品安全管理的通知》的文件，明確將硝酸銨納入民用危險爆炸物品進行管理后，未改性的硝酸銨被嚴(yán)禁作為農(nóng)業(yè)肥料進行銷售和使用，硝酸銨更加成為國家生產(chǎn)安全和治安安全雙重監(jiān)管的特殊產(chǎn)品，企業(yè)的產(chǎn)量和市場結(jié)構(gòu)因國家政策的驟變發(fā)生了根本性的變化［7］。

經(jīng)過8年多來硝酸銨生產(chǎn)企業(yè)和有關(guān)科研院所的共同努力，農(nóng)用硝酸銨的改性工作取得了很大的進展。國內(nèi)30余家硝酸銨生產(chǎn)企業(yè)，除小部分廠家轉(zhuǎn)產(chǎn)尿素或工業(yè)硝酸銨外，不少廠家都充分利用自身的優(yōu)勢，將造粒硝酸銨經(jīng)過改動不多的工藝過程，增添部分設(shè)備，生產(chǎn)出了硝酸銨鈣、硝銨鋅、硝磷銨、硝基復(fù)合肥等多種硝酸銨改性肥料，由此不僅按國家的有關(guān)要求解決了農(nóng)用硝酸銨具有爆炸性的安全隱患，使國內(nèi)硝基復(fù)合肥的生產(chǎn)技術(shù)實現(xiàn)了新的突破［8］，同時也促進了企業(yè)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整和增強了企業(yè)抗風(fēng)險的能力。

川化集團有限責(zé)任公司在國內(nèi)最早開始硝酸銨改性及硝基復(fù)合肥的生產(chǎn)。2003年開發(fā)成功了塔式硝基復(fù)合肥生產(chǎn)技術(shù)，可充分利用原有造粒硝銨生產(chǎn)裝置，只需添加固體稱量設(shè)備和固液混合器，改造造粒噴頭，即可生產(chǎn)硝基復(fù)合肥產(chǎn)品［9］。2003年10月15日公開了專利號為CN03117288.1的一種顆粒硝基復(fù)合肥的生產(chǎn)方法，其原料包括：液體硝酸銨，含磷、鉀的復(fù)肥原料，添加劑。經(jīng)以下工序制成成品：液體原料蒸發(fā)，固體原料預(yù)熱，原料混配，造粒，包裝得成品。該發(fā)明生產(chǎn)方法的優(yōu)點是：直接利用熔融硝酸銨，加入復(fù)肥原料和添加劑，采用現(xiàn)有造粒硝銨生產(chǎn)設(shè)備進行復(fù)肥造粒。工藝簡單，易于操作，投資省，見效快，適合于工業(yè)化連續(xù)生產(chǎn)；產(chǎn)品為白色顆粒，粒度在1.0～4.0 mm之間，強度高，不結(jié)塊，總養(yǎng)分為35%～40%；產(chǎn)品彌補了國內(nèi)硝態(tài)氮肥料缺口，不具有爆炸性，便于施用和運輸。

四川金象化工產(chǎn)業(yè)集團股份有限公司2003年引進了世界最先進的生產(chǎn)線和設(shè)備，采用了目前世界最先進的加壓中和、常壓高溫空氣氣提、電腦自動配料、高速混融、熔融復(fù)合、高塔造粒等工藝，將液態(tài)硝酸銨與磷、鉀、鈣、鋅、防爆劑等原材料高速混合在熔融狀態(tài)下進行復(fù)合，生產(chǎn)硝酸和硝基系列磷、鉀、鈣等硝基復(fù)合肥，開發(fā)了硝基復(fù)合肥系列產(chǎn)品，如硝酸銨磷、硝酸銨鈣、硝酸銨鉀、硝酸銨磷鉀等多種二元和三元復(fù)合肥［10］。生產(chǎn)裝置還采用了西班牙花王公司最先進的防結(jié)塊劑，成功解決了硝基復(fù)合肥易潮解結(jié)塊的問題，產(chǎn)品保持松散顆粒狀態(tài)和施用極為方便的特點。四川金象產(chǎn)業(yè)集團通過自主研發(fā)的硝基復(fù)合肥清潔節(jié)能生產(chǎn)技術(shù)，在生產(chǎn)硝基復(fù)合肥方面目前擁有“硝酸制造工藝、硝酸銨生產(chǎn)工藝、高塔造粒生產(chǎn)復(fù)合肥”三大國內(nèi)領(lǐng)先技術(shù)，并且該公司具有自己專業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)研發(fā)部門。

硝基復(fù)合肥生產(chǎn)原料的開發(fā)利用方面也取得了一些進展。山東聯(lián)合化工股份有限公司、四川金象化工集團根據(jù)三聚氰胺尾氣特點，通過優(yōu)化傳統(tǒng)的硝酸銨生產(chǎn)流程、中和蒸發(fā)設(shè)備設(shè)計，適當(dāng)加大了中和器設(shè)計容積，調(diào)整中和室液位高度，在內(nèi)筒增設(shè)一定數(shù)量的破泡板，并對蒸發(fā)器設(shè)置等進行了改進，成功回收利用三聚氰胺尾氣生產(chǎn)硝酸銨或硝基復(fù)合肥。目前，工業(yè)化裝置已經(jīng)在山東聯(lián)合化工有限公司和四川金象化工集團兩個企業(yè)分別建成了13萬 t／a硝基復(fù)合肥裝置、60萬 t／a硝基復(fù)合肥裝置，產(chǎn)品質(zhì)量達到國家標(biāo)準(zhǔn)。利用三聚氰胺尾氣生產(chǎn)硝基復(fù)合肥，原料利用率高，不僅不需要消耗大量熱能，還可以利用中和反應(yīng)熱及尾氣顯熱來蒸發(fā)濃縮硝銨溶液，能耗和產(chǎn)品的升值都優(yōu)于其他尾氣利用路線［11］。

山東史丹利化肥股份有限公司努力攻關(guān)，大膽創(chuàng)新，在尿基高塔復(fù)合肥生產(chǎn)裝置完成技術(shù)改造并實現(xiàn)升級的基礎(chǔ)上，在生產(chǎn)過程中進行自動切換，既可以生產(chǎn)尿基復(fù)合肥，又可以利用硝銨磷作為氮元素，生產(chǎn)硝基復(fù)合肥。實現(xiàn)了一塔多用，彌補了高塔肥料品種單一的局限性。取得了高塔熔融造粒技術(shù)創(chuàng)新的突破。該工藝的成功應(yīng)用，進一步奠定了史丹利高塔復(fù)合肥生產(chǎn)技術(shù)和品種的優(yōu)勢，打破了國際復(fù)合肥高新技術(shù)的封鎖，顛覆了傳統(tǒng)復(fù)合肥工藝，無水分引入，無烘干流程，采用“空氣”造粒，節(jié)能降耗達到40%以上，為高塔復(fù)合肥生產(chǎn)工藝技術(shù)提供了廣闊的發(fā)展空間，全面提升了我國復(fù)合肥的外觀形象和內(nèi)在質(zhì)量，使我國復(fù)合肥技術(shù)開始達到國際先進技術(shù)水平［12］。

4 發(fā)展建議

4.1 必須達到國家規(guī)定的安全標(biāo)準(zhǔn)

在當(dāng)前國家對包括農(nóng)用硝酸銨在內(nèi)的危險化學(xué)品管理和限制日趨嚴(yán)格的情況下，農(nóng)用硝酸銨改性勢在必行。值得注意的是，改性硝酸銨產(chǎn)品只是農(nóng)用硝酸銨的替代品，既要滿足防爆的要求，又要考慮到農(nóng)民的利益，不能忽視了其本身是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料的本質(zhì)。2006年2月20日，由國防科技工業(yè)委員會牽頭起草制定的農(nóng)用硝酸銨改性產(chǎn)品強制性行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)WJ9050－2006《農(nóng)用硝酸銨抗爆性能試驗方法及判定》，作為民用爆破器材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)正式發(fā)布實施，使硝酸銨生產(chǎn)企業(yè)對硝酸銨改性肥料的爆炸性能有了明確的判定依據(jù)，也為硝基復(fù)合肥產(chǎn)品的生產(chǎn)和應(yīng)用提供了相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)［13］。硝酸銨生產(chǎn)企業(yè)一定要結(jié)合企業(yè)自身條件和具體情況，認真研究生產(chǎn)工藝和技術(shù)，嚴(yán)格執(zhí)行有關(guān)文件，穩(wěn)妥地采用切實可行的技術(shù)改造方法，使改性后的硝基復(fù)合肥既能滿足化肥市場對硝態(tài)氮肥的需求，又能促使企業(yè)調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，取得良好的經(jīng)濟效益和社會效益。

4.2 采用先進技術(shù)增強應(yīng)變能力

原有的和新建的硝酸和硝酸銨生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)采用先進的生產(chǎn)工藝，降低生產(chǎn)成本和能耗，增強產(chǎn)品的市場競爭力，并應(yīng)根據(jù)市場情況，生產(chǎn)下游延伸配套產(chǎn)品。對于硝基復(fù)合肥的生產(chǎn)，可采用高塔熔融造粒工藝，對添加的復(fù)肥原料進行靈活的調(diào)整，不僅投資省，而且一套裝置能同時生產(chǎn)硝酸銨、硝基復(fù)合肥和尿基復(fù)合肥，化解了產(chǎn)品單一的風(fēng)險，還具有產(chǎn)品品種和市場需求調(diào)節(jié)功能。計劃投資生產(chǎn)硝基復(fù)合肥的企業(yè)，一定要具有合成氨、硝酸原料優(yōu)勢和裝置的規(guī)模效益，及時形成完整的合成氨—硝酸—硝酸銨—硝基復(fù)合肥產(chǎn)業(yè)鏈，并向其他硝酸下游產(chǎn)品發(fā)展，在市場競爭中占據(jù)主動局面，有效地抵御市場風(fēng)險［14］，使企業(yè)獲得良好的經(jīng)濟效益和社會效益。同時也要注意目前在建和擬建的硝基復(fù)合肥裝置已超過800萬 t／a左右的規(guī)模，一定要謹(jǐn)慎投資，以規(guī)避可能產(chǎn)生的風(fēng)險。

4.3 加大產(chǎn)品宣傳，大力開拓市場

隨著國內(nèi)各種單一化肥的需求趨于飽和，農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的不斷調(diào)整，經(jīng)濟作物在農(nóng)業(yè)種植業(yè)中所占的比例日趨增加，市場對各種復(fù)合肥的需求量越來越大。硝基復(fù)合肥的優(yōu)勢十分明顯，顆粒強度高，不易吸濕、結(jié)塊和粉化，總養(yǎng)分與普通硝酸銨相當(dāng)，既保留了原有硝銨的基本特性，滿足傳統(tǒng)化肥市場的需求和國家對硝酸銨作改性處理的要求［15］，同時經(jīng)改性后的硝基肥料又不具有爆炸性，使用、運輸、儲存安全可靠。目前國內(nèi)20余家硝基復(fù)合肥企業(yè)的產(chǎn)量都不大，且推廣不夠，國內(nèi)不少地區(qū)如湖北、河南等地市場還是空白，因此生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)在品牌宣傳、市場促銷上多下功夫，使硝基復(fù)合肥的使用在國內(nèi)盡快形成較為強勁的市場需求，能有效地改善化肥資源的配置，使我國農(nóng)業(yè)的施肥水平逐步趨于合理化。

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2010－10－25