淺談聚磷酸銨在液體肥料生產中的應用

李建峰，孫文廣，鄭繼亮

心連心能源化工有限公司，新疆昌吉 832205

聚磷酸銨（簡稱APP），分子通式為（NH4）（n+2）PnO（3n+1），外觀為白色粉狀，是一種含氮和磷的聚磷酸鹽混合物。按照聚合度高低，分為低聚、中聚和高聚，聚合度越高，水溶性越差。一般聚合度n＞20，難溶于水，工業用作阻燃劑。n＜20時，水溶性較好，農業領域作為磷氮肥施用或者生產水溶肥料和復合肥料的原料。當n處于2～10時，溶解度較高，常用于水溶肥料（固體+液體）的生產。

1 物化性能

聚磷酸包括焦磷酸（n=2）、三聚磷酸（n=3）和長鏈聚磷酸（n＞3），是磷分子間通過共價縮合而成的直鏈或支鏈型結構聚合物。APP的生產方法很多，常見的生產方法主要有磷酸尿素縮合法、磷酸銨鹽尿素縮合法及磷酸銨五氧化二磷聚合法3種。通常以不同聚合度（衡量聚合物分子大小）和聚合率（聚合態磷占總磷的百分比）的無機磷混合物形式存在。如市面銷售某APP中25%為正磷酸鹽，50%～55%為焦磷酸鹽，其余以三聚及以上形式存在。

當n＜20時，磷源主要是以聚合態為主，正磷酸形態較少，施入土壤后，減少了土壤對磷的吸附和固定，提高無機磷庫中高活性磷含量。同時，農用APP還具有磷肥緩釋、高效利用的特點。施入土壤后，在水解酶的作用下水解斷鏈，聚合度越高，水解速度越慢。一般順序為多聚磷酸（n≥4）水解為三聚磷酸，再水解為焦磷酸，最后水解為正磷酸。研究表明：水環境中，焦磷酸鹽完全水解為正磷酸鹽需要15d。不同土壤質地條件下，APP的水解速度也不相同，如壤土中的水解速度高于沙土。依據土壤實際情況，科學搭配施用APP對提升磷肥利用率具有顯著意義。

大量元素水溶肥料（NY/T 1107-2020）的P2O5檢測方法用于檢測正磷酸鹽，可能與聚磷酸銨（HG/T2770-2020）的檢測方法有所差異，需要注意。

2 在清液型液體肥生產中的應用

清液型液體肥（簡稱清液肥）生產工藝較簡單，需要掌握原料化學屬性和配伍科學性，同時配備科學高效的生產、檢驗控制設備，即可生產出相對穩定的N+P2O5+K2O≥500g/L產品。

市售水溶性APP，一般N含量為17%～18%、P2O5含量為57%～60%，聚合度n為3～5，聚合率60%～70%，pH值6～7，水溶液鹽析溫度較低。APP溶解度較高，20℃條件下，100g水可溶解160g，此時水溶液即為N+P2O5≥600g/L的高磷配方液體肥。若以高品質KCl（K2O≥62%）為鉀原料，則可配制出N：P2O5：K2O=100-300-100產品。若生產高鉀配方（K2O≥300g/L）產品，則可考慮復配HCOOK、KOH、K2HPO4、K4P2O7等 材料。值得注意的是，高鉀配方產品pH較高，一般需要加酸調節，但注意不要使用鹽酸、硫酸或磷酸，易生成低溶解度鉀鹽，導致產品結晶。

聚磷酸銨溶液可提升加入其中肥料原料的溶解度，尤其是微量元素。研究表明，在其溶液中，ZnSO·H2O、Fe2（SO4）3·7H2O、CuSO·5H2O、MnO的溶解度可提升≥10倍。實際生產中可依據情況，通過實驗配伍驗證后，配制產品。

3 在懸浮態液體肥生產中的應用

懸浮態肥料（簡稱懸浮肥）實際為過飽和體系，將超出溶解度的養分材料，經過大型研磨、剪切裝置處理，使原料顆粒變得十分微小，通過懸浮助劑的作用下，均勻的懸浮于體系中[6]。區別于清液肥對原料純度和雜質的高要求，懸浮肥的原料要求較低，原料選擇范圍更廣，成本更低。尤其是對于高氮配方的生產，清液肥難以實現穩定的N≥200g/L的產品，而懸浮肥可較容易實現。

常見的懸浮肥磷源有磷酸一銨、磷酸二銨、聚磷酸銨和磷酸。新疆地區銷售的懸浮肥主要為營養型肥料，大規模應用于棉花為主的作物，產品售價不高，磷原料多選擇價格相對低廉的磷酸一銨（72%），但由于其質地較硬，且溶解度相對不高，生產中容易出現添加過多，設備無法將其完全處理至微米級的情況。產品在短時間內出現沉降，較大的磷酸一銨顆粒在底部沉淀，長時間放置甚至會出現整體結塊或重結晶的現象，嚴重影響產品使用。此時需要搭配聚磷酸銨，共同作為磷源，減少生產設備的處理負荷，以此配制出穩定的高磷配方產品。新疆植棉區土壤有效磷含量較低，高磷配方液體肥產品為主打配方。

新疆市場銷售懸浮態液體肥也存在相對高端的產品，其大量采用聚磷酸銨、磷酸氫二鉀等原料，由于原料成本較高，導致成品售價不菲，市場銷量較少。聚磷酸銨為磷源生產效果懸浮肥穩定性最好，目前疆內大批量采購價在8000元/t左右，原料生產成本較高，需要在對于生產成本和產品穩定性做出權衡。

4 結語

由于生產工藝不同，各個廠家的農用聚磷酸銨產品在聚合率和聚合度上也有較大差異。如部分高聚合度產品，由于水解時間較長，也可用于底肥施用的復合肥料生產，進一步發揮磷肥緩釋的作用。聚磷酸銨在高效、環保肥料開發中發揮的作用越來越明顯，相信此后聚磷酸銨在新疆肥料市場的應用會越來越廣泛。