大量元素水溶肥料防結塊及脹包效果研究

蘇群 呂常厚 王立華 孫磊 劉勇

摘要? ? 本文研究了碳酸鉀和一水硫酸鎂作為防結塊劑在模擬極端高溫環境下對大量元素水溶肥料防結塊、防脹包效果的影響，同時研究了在生產過程中增加干燥工藝對肥料防結塊、防脹包的效果。結果表明，碳酸鉀防結塊效果優于一水硫酸鎂，且添加2%碳酸鉀的防結塊效果優于添加1%碳酸鉀，生產過程中增加干燥工藝能在一定程度上防止結塊問題的產生。

關鍵詞? ? 大量元素水溶肥料;防結塊;防脹包;干燥工藝

中圖分類號? ? TQ440? ? ? ? 文獻標識碼? ? A

文章編號? ?1007-5739（2019）16-0158-02? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? 開放科學（資源服務）標識碼（OSID）

Abstract? ? The effects of potassium carbonate and magnesium sulfate monohydrate as anti-caking agents on the anti-caking and anti-swelling effects of water-soluble fertilizers with a large amount of elements under simulated extreme high temperature environment were studied. Meanwhile，the effects of adding drying process in the production process on the anti-caking and anti-swelling effects of fertilizers were also studied in this paper.The results showed that the anti-caking effect of potassium carbonate was better than that of magnesium sulfate monohydrate，and the anti-caking effect of adding 2% potassium carbonate was better than that of adding 1% polassium carbonate，in addition，the addition of drying process in the production process can prevent agglomeration to some extent.

Key words? ? water-soluble fertilizer with a large amount of elements;anti-caking;anti-swelling;drying process

隨著我國現代農業產業體系的逐步建立和完善，水溶肥作為與節水灌溉農業、立體高效栽培、高產優質栽培技術相配套產生的一類新型肥料，與噴滴灌相結合，實現水肥一體化，既能節約水資源，又能提高肥料利用率，增加經濟效益、保護環境，是肥料未來發展的重要方向之一。大量元素水溶肥料因其養分濃度高、全水溶，具有良好的兼容性，有效規避了傳統復合肥的缺點，可沖施、噴施，在市場中得到了越來越廣泛的推廣和使用，完全符合現代農業節水、省肥、省時、高效、環保的施肥理念，適應當前農業發展現狀[1]。

目前，水溶肥市場需求不斷加大，對固體水溶肥有著很高的質量要求。固體水溶肥在生產、儲運或特定條件下容易形成硬塊，尤其是粉劑的水溶肥因其粒徑小、比表面積大而更易結塊[2]。肥料結塊是影響化肥質量的重要因素之一[3]。導致水溶肥結塊的因素是多方面的，原料自身性質、配方，生產過程中的環境條件、包裝材料，儲運過程中物料的堆壓等都在某種程度上影響水溶肥的結塊程度[4]。

大量元素水溶肥料市場面臨的最普遍的問題之一就是肥料的結塊現象。在大量元素水溶肥料中添加一定比例的防結塊劑是研究防結塊效果最常用、最有效的手段之一。研究大量元素水溶肥料的防結塊劑既要滿足水溶肥料的全水溶特點，減少水溶肥料的結塊現象，又要隨肥料進入土壤后作為植物吸收的養分，減少對土壤及周邊環境的影響，降低成本。

1? ? 材料與方法

1.1? ? 試驗材料

試驗用肥：大量元素水溶肥料（21-21-21，總養分≥63%，粉劑，山東寶源生物科技股份有限公司，以下簡稱公司）。

防結塊劑：碳酸鉀、一水硫酸鎂。

包裝：密封厚膜袋（公司微寶產品包裝袋）。

試驗儀器：電熱恒溫鼓風干燥箱（型號DHG-9240，上海精宏實驗設備有限公司太倉精宏儀器設備有限公司）;生化培養箱（型號SPX-250-Z，上海博訊實業有限公司醫療設備廠）;塑料薄膜連續封口機（型號FRB-7701，華聯機械集團）;天平（型號ME4002E，梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司）;標準檢驗篩（規格2 mm，上海篩網廠）。

1.2? ? 試驗方法

1.2.1? ? 防結塊試驗處理。共設7個處理，每個處理設3個平行，具體處理方法見表1。肥料試樣600 g/包，所有原料均須研磨過2 mm標準篩，密封包裝。同一處理試樣疊放一摞，在其上層放置20 kg砝碼進行重壓處理，靜置10 d，50 ℃培養箱中放置7 d，取出再重壓處理7 d。將包裝袋從0.5 m高處以自由落體的方式降落至同一堅硬平面上，打開包裝，將試樣用2 mm標準篩進行篩分，每次篩分強度和頻率應保持一致，篩子上部的試樣為結塊部分，未結塊部分全部過到篩子下部，分別對結塊和未結塊的試樣進行稱量，計算結塊率和相對結塊率[2，5]：

1.2.2? ? 防脹包試驗的處理。共設6個處理，具體處理方法見表2。試樣600 g/包，密封包裝后置于50 ℃培養箱中7 d觀察脹袋情況，在5 L燒杯中加入1 000 mL水，將包裝袋全部浸入水下，用記號筆記下刻度，取出包裝袋，加水加至刻度，將桶中所有水倒入大量杯中記錄刻度，計算脹包體積、脹包程度：

2? ? 結果與分析

2.1? ? 防結塊效果

將所有試樣取出，放置試驗篩，從試樣外觀可看出對照組呈堅硬板狀，脹包明顯，其他試樣處理相對松散，包裝無明顯變化，其中添加碳酸鉀處理的3個樣品呈松散粉末狀，基本無結塊。由表3可知，對照組樣品已嚴重結塊，碳酸鉀的防結塊效果比一水硫酸鎂明顯，且碳酸鉀用量為2%時效果最好。包裝前進行干燥處理可在一定程度上防止肥料結塊。

2.2? ? 防脹包效果

試驗表明，在包裝表面扎針眼確實可以提高透氣性，從而避免脹包現象的產生，對照組不扎針眼脹包現象非常嚴重，無法將包裝對折。添加碳酸鉀的處理不管是否在包裝上扎針眼，脹包現象不明顯，可以輕松將包裝對折。但是扎針眼處理后容易吸潮，透過包裝袋可以明顯感覺到試樣出現結塊現象。由表4可知，添加2%碳酸鉀的處理比添加1%碳酸鉀的處理防脹包效果好。

3? ? 結論與討論

試驗結果表明，碳酸鉀比一水硫酸鎂具有更好的防結塊效果，且2%用量比1%用量效果明顯，一水硫酸鎂在本試驗中基本沒有防結塊效果，其防結塊作用對大量元素水溶肥料是否有效還有待進一步研究。經過80 ℃干燥處理1 h之后再進行包裝，在一定程度上能起到防結塊作用，在生產上需要增加干燥設備、更改生產工藝。用時，試驗模擬極端高溫環境，即處于50 ℃高溫條件下，添加2%碳酸鉀的產品既未脹包也未結塊，防結塊、防脹包效果最顯著。

此外，選擇合適的生產時間（即空氣濕度低的季節）在一定程度上也能避免出現大量元素水溶肥料結塊和脹包問題。由于公司所在地雨季多集中在6—8月，其間溫度較高，產品易結塊、脹包，而春季、晚秋以及冬季空氣濕度小，溫度不高，生產大量元素水溶肥料就相對降低了其結塊和脹包的幾率[6-8]。

4? ? 參考文獻

[1] 周鸝，魯劍巍，李小坤，等.我國大量元素水溶肥料產業發展現狀[J].現代化工，2013，33（4）：9-14.

[2] 李方橋，譚愛華，孫紅緒.大量元素水溶肥料防結塊劑的開發與性能測試[J].磷肥與復肥，2017，3（5）：14-15.

[3] 盧嘯旸，陳國華，張偉，等.水溶性粉劑防結塊劑對復合肥防結塊效果研究[J].化肥工業，2015，42（2）：6-8.

[4] 張由素，張寶林.水溶型復混肥防結塊劑的開發與研究[J].化工礦物與加工，2011，40（1）：17-19.

[5] 吳安昌，張衛衛，程婷婷，等.含腐殖酸復合肥料防結塊劑的制備及應用性能探討[J].化肥工業，2018，45（5）：6-8.

[6] 陳明良，梁濟，葛建國.復混肥料的結塊和防結塊[J].化肥工業，2004（6）：22-25.

[7] 董西哲，王學虎，吳廣利，等.表面活性劑用于水溶肥防結塊劑的研究進展[J].中國石油和化工標準與質量，2017，37（8）：91-92.

[8] 史亞龍，張保林，王杰，等.復混肥料防結塊劑的研究與應用[J].磷肥與復肥，2011，26（6）：46-48.