懸浮液體肥料生產技術及一體化設備研究

栗方亮 張青 孔慶波

摘 要：總結了懸浮液體肥料生產工藝，針對現有液體肥料生產設備生產節奏緩慢、生產工序繁瑣和配料浪費等問題，研發設計了一種能實現配方、制肥為一體的懸浮液體肥料生產技術及一體化設備，并介紹該懸浮液體肥料生產一體機的構造及優點。經生產實踐驗證，該懸浮液體肥料生產工藝精度高，性能穩定可靠，操作簡單，經濟實用。

關鍵詞：液體肥料；一體化機；生產技術；工藝

DOI： 10.13651/j.cnki.fjnykj.2018.05.015

Abstract： The production technology of suspended liquid fertilizer was summarized. In view of the problems of slow production rhythm， tedious production process and waste of ingredients in the existing liquid fertilizer production equipment， a suspended liquid fertilizer production technology and integrated equipment which combined mixing formula material and producing fertilizer together were designed. And the structure and advantages of the integrated machine for suspended liquid fertilizer production were also introduced. The production practice had proved that the suspension liquid fertilizer production process has the advantages of high accuracy， stable and reliable performance， is simple to operation， economical application.

Key words： Liquid fertilizer； integrated machine； production technique； technology

滴灌施肥技術作為現代農業發展的綜合管理技術措施之一，是將灌溉技術與配方施肥技術融為一體的新型高效灌溉施肥技術，可實現定時、定量供給作物水分和養分[1]。而在滴灌施肥技術的應用過程中，作物主要吸收離子態的養分，任何肥料必須溶解于水中成為離子態才能被作物根系或葉片吸收[2]，因此肥料的水溶性一直是評價施肥效果好壞的標準。懸浮液態肥料借助懸浮劑的作用懸浮于水中成為懸浮液[3-4]，是含有一種或一種以上農作物需要的營養元素的液體肥料，這些營養元素可全部溶解于水中，相對于固體化肥，液體化肥具有肥效高、易吸收、施用方便等優勢。但液體肥料的生產并不只是將各種原料簡單地混合在一起，它對生產工藝要求很高[5-6]。比如，生產過程中的溫度控制、原料比例的控制，以及液位的控制，這些控制指標難以實現人工控制。因此，在液體肥料生產領域急需一種既能滿足上述要求，又具有一定的控制速度、精度和穩定性的液體肥料生產設備以及相應的生產工藝。本研究通過選擇液肥原料，設計生產工藝流程，利用凈水器自來水除雜，反應釜加熱攪拌混合，添加懸浮劑反應乳化，經過后期處理稱重罐裝，簡化了懸浮肥料的生產過程，為現代化液肥生產提供借鑒。

1 懸浮液體肥料生產工藝

1.1 原料選擇

由于液體肥料生產既要達到實際應用的效果，還要考慮生產成本，其原料須是市場上普遍存在，而且包含作物生長所必需的營養元素，除此之外還必須是水溶性的或者能借助懸浮劑懸浮于水中。原料可分為三部分： 大量元素原料（氮、磷、鉀）、中微量元素原料（鈣、鎂、硫、銅、鋅、鐵、錳等）、輔助原料（懸浮劑、增稠劑、防結晶劑等）。

液體肥料的原料來源很廣泛，很多物質都可以用作液體肥料的原料。基本原料為含氮、磷、鉀的物質，常規情況下含氮原料可選用酰胺態氮素（尿素）、銨態氮素（液氨、氨水、硫酸銨、氯化銨）、硝態氮素（硝酸銨、硝酸銨鈣、硝酸鉀）等；含磷物質可選磷酸一銨（MAP）、磷酸二銨（DAP）、磷酸二氫鉀、聚磷酸銨、焦磷酸鉀等；含鉀物質可選氯化鉀、硫酸鉀、硝酸鉀、焦磷酸鉀、磷酸二氫鉀等[7-8]。表1為常見原料及其養分含量。中微量元素原料使用螯合物（EDTA-Ca、EDTA-Cu等），硫酸鋅、硫酸錳、硼酸可為液體肥中提供微量元素原料，微量元素有利于促進作物對“大量元素”的吸收利用，還可改善細胞原生質的膠體化學性質，增強作物對不良環境的抗逆性等。輔助原料主可選黃原膠、羥乙基纖維素、羥甲基纖維素鈉等。

由于用常規原料所配置的液體肥料結晶溫度比較高，在配置液體肥料時需要加入懸浮劑，使肥料里面的養分含量高度濃縮的同時仍然能夠保持液態肥料的均一性和流動性，不出現分層和結塊現象。

1.2 工藝流程及操作

液體肥料生產工藝操作規程可以分成3個階段（圖1）。

第1階段：前期準備。①原料處理，將原料進行粉碎過篩，粉碎后的原料裝袋備用；②原料稱重，按配方要求對每批次所需的各種原料進行精確稱重。

第2階段：主反應混料。①根據配方往反應釜中加入所需水量；②根據配方，按照相應的工藝要求順序往反應釜中加入一定量的氮、磷、鉀及微量元素原料，進行攪拌、混合；向制得的溶液中加入一定量的懸浮劑，攪拌并控制溫度70～80℃，制得懸浮型液體肥料。

第3階段：后期處理。①將制得的懸浮型液體肥料冷卻至室溫，加入一定量的腐殖酸等功能添加劑，攪拌均勻；②出料、檢驗、灌裝。

2 懸浮液體肥料生產一體化機構造及優點

現有的液體肥料生產設備存在如下問題：生產節奏緩慢、生產工序繁瑣和配料浪費嚴重。其中配料浪費包括：生產步驟多而導致的浪費，以及因管理不善或設備問題造成的整釜液體肥料報廢導致的浪費。針對現有技術存在的不足，設計了一種結構設計合理、高效節能的液體肥料生產一體化機，其結構如圖2所示。

2.1 一體化機構造

如圖2所示，反應釜1的頂部開設有進水口2、進料口3和攪拌機4，攪拌機的葉片伸入反應釜內腔。反應釜的底部開設有出料口5與回料口6，回料口6處連接有橡膠泵7與回流管8。反應釜采用雙層結構，釜身內有導熱油，外側壁設置有加熱器9和凈水器10，凈水器經進水管11通過進水口2連接至反應釜的內腔，進水管上設置有第一電磁閥12。出料口5處設置有過濾器13，出料口外接出料管14，出料管上設置有第二電磁閥15，出料管14輸送至罐裝稱重器16。反應釜底部設置有支架17，支架的底部設置有自稱重器18。反應釜的內腔設置有水位傳感器和溫度傳感器，反應釜的外側壁設置有配電柜19，配電柜中設置有控制模塊。在上述設備中：攪拌機、橡膠泵、加熱器、第一電磁閥、第二電磁閥、灌裝稱重器、自稱重器、水位傳感器和溫度傳感器均與配電柜中的控制模塊相連。

在液體肥料生產一體化機中，凈水器對市政自來水進行凈化，除去雜質后由進水口進入反應釜內腔。生產原料由進料口進入反應釜內腔，通過攪拌機帶動反應釜內腔的葉片對原料進行攪拌混合。反應釜的底部設置有出料口與回料口，出料口用于出料，回料口連接有橡膠泵，可以將反應釜底部的原料回流至反應釜中部。反應釜底部連接著支架，支架下方設置的自稱重器可以測量反應釜的自重。

2.2 一體化機優點

①占地面積小，省去了復雜的管道連接，設備投資少。②反應釜為雙層結構，釜身內置有加熱油，釜身外側壁設有加熱器，可以很方便地對反應釜內的原料進行加熱。③反應釜內側壁置有溫度傳感器和水位傳感器，可以很好地對反應釜內的水位以及溫度進行監測。④進水和進料分別有專用的入口，可以同時進行加水和進料，提高效率。⑤攪拌機的轉速可以控制，以滿足不同劑量和不同類型的原料對攪拌速度的需求。⑥反應釜底部設置有回料口，通過橡膠泵使攪拌過程中沉降在底部的較大顆粒的物料回流，形成一個循環，提高物料在反應釜內的流動速度，提高攪拌的效果和效率。⑦將反應釜置于稱重器上，可以準確獲取所加物料的重量，避免因加入原料過多而造成浪費。

3 結論

針對現有液體肥料生產設備生產節奏緩慢、生產工序繁瑣和配料浪費等問題，設計了一種能實現配方、制肥為一體的懸浮液體肥料生產技術及一體化機。該技術設備利用凈水器自來水除雜，反應釜加熱混合攪拌，并利用懸浮劑結合膠體磨循環回料乳化和稱重器實現液體肥料的制備，實現液態肥料的均一性和流動性。生產表明該懸浮肥料生產工藝精度高，性能穩定可靠；操作簡單，經濟實用，有利于推廣使用。

參考文獻：

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（責任編輯：劉新永）