大量元素水溶肥料防结块及胀包效果研究

苏群 吕常厚 王立华 孙磊 刘勇

摘要    本文研究了碳酸钾和一水硫酸镁作为防结块剂在模拟极端高温环境下对大量元素水溶肥料防结块、防胀包效果的影响，同时研究了在生产过程中增加干燥工艺对肥料防结块、防胀包的效果。结果表明，碳酸钾防结块效果优于一水硫酸镁，且添加2%碳酸钾的防结块效果优于添加1%碳酸钾，生产过程中增加干燥工艺能在一定程度上防止结块问题的产生。

关键词    大量元素水溶肥料;防结块;防胀包;干燥工艺

中图分类号    TQ440        文献标识码    A

文章编号   1007-5739（2019）16-0158-02                       开放科学（资源服务）标识码（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

隨着我国现代农业产业体系的逐步建立和完善，水溶肥作为与节水灌溉农业、立体高效栽培、高产优质栽培技术相配套产生的一类新型肥料，与喷滴灌相结合，实现水肥一体化，既能节约水资源，又能提高肥料利用率，增加经济效益、保护环境，是肥料未来发展的重要方向之一。大量元素水溶肥料因其养分浓度高、全水溶，具有良好的兼容性，有效规避了传统复合肥的缺点，可冲施、喷施，在市场中得到了越来越广泛的推广和使用，完全符合现代农业节水、省肥、省时、高效、环保的施肥理念，适应当前农业发展现状[1]。

目前，水溶肥市场需求不断加大，对固体水溶肥有着很高的质量要求。固体水溶肥在生产、储运或特定条件下容易形成硬块，尤其是粉剂的水溶肥因其粒径小、比表面积大而更易结块[2]。肥料结块是影响化肥质量的重要因素之一[3]。导致水溶肥结块的因素是多方面的，原料自身性质、配方，生产过程中的环境条件、包装材料，储运过程中物料的堆压等都在某种程度上影响水溶肥的结块程度[4]。

大量元素水溶肥料市场面临的最普遍的问题之一就是肥料的结块现象。在大量元素水溶肥料中添加一定比例的防结块剂是研究防结块效果最常用、最有效的手段之一。研究大量元素水溶肥料的防结块剂既要满足水溶肥料的全水溶特点，减少水溶肥料的结块现象，又要随肥料进入土壤后作为植物吸收的养分，减少对土壤及周边环境的影响，降低成本。

1    材料与方法

1.1    试验材料

试验用肥：大量元素水溶肥料（21-21-21，总养分≥63%，粉剂，山东宝源生物科技股份有限公司，以下简称公司）。

防结块剂：碳酸钾、一水硫酸镁。

包装：密封厚膜袋（公司微宝产品包装袋）。

试验仪器：电热恒温鼓风干燥箱（型号DHG-9240，上海精宏实验设备有限公司太仓精宏仪器设备有限公司）;生化培养箱（型号SPX-250-Z，上海博讯实业有限公司医疗设备厂）;塑料薄膜连续封口机（型号FRB-7701，华联机械集团）;天平（型号ME4002E，梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司）;标准检验筛（规格2 mm，上海筛网厂）。

1.2    试验方法

1.2.1    防结块试验处理。共设7个处理，每个处理设3个平行，具体处理方法见表1。肥料试样600 g/包，所有原料均须研磨过2 mm标准筛，密封包装。同一处理试样叠放一摞，在其上层放置20 kg砝码进行重压处理，静置10 d，50 ℃培养箱中放置7 d，取出再重压处理7 d。将包装袋从0.5 m高处以自由落体的方式降落至同一坚硬平面上，打开包装，将试样用2 mm标准筛进行筛分，每次筛分强度和频率应保持一致，筛子上部的试样为结块部分，未结块部分全部过到筛子下部，分别对结块和未结块的试样进行称量，计算结块率和相对结块率[2，5]：

1.2.2    防胀包试验的处理。共设6个处理，具体处理方法见表2。试样600 g/包，密封包装后置于50 ℃培养箱中7 d观察胀袋情况，在5 L烧杯中加入1 000 mL水，将包装袋全部浸入水下，用记号笔记下刻度，取出包装袋，加水加至刻度，将桶中所有水倒入大量杯中记录刻度，计算胀包体积、胀包程度：

2    结果与分析

2.1    防结块效果

将所有试样取出，放置试验筛，从试样外观可看出对照组呈坚硬板状，胀包明显，其他试样处理相对松散，包装无明显变化，其中添加碳酸钾处理的3个样品呈松散粉末状，基本无结块。由表3可知，对照组样品已严重结块，碳酸钾的防结块效果比一水硫酸镁明显，且碳酸钾用量为2%时效果最好。包装前进行干燥处理可在一定程度上防止肥料结块。

2.2    防胀包效果

试验表明，在包装表面扎针眼确实可以提高透气性，从而避免胀包现象的产生，对照组不扎针眼胀包现象非常严重，无法将包装对折。添加碳酸钾的处理不管是否在包装上扎针眼，胀包现象不明显，可以轻松将包装对折。但是扎针眼处理后容易吸潮，透过包装袋可以明显感觉到试样出现结块现象。由表4可知，添加2%碳酸钾的处理比添加1%碳酸钾的处理防胀包效果好。

3    结论与讨论

试验结果表明，碳酸钾比一水硫酸镁具有更好的防结块效果，且2%用量比1%用量效果明显，一水硫酸镁在本试验中基本没有防结块效果，其防结块作用对大量元素水溶肥料是否有效还有待进一步研究。经过80 ℃干燥处理1 h之后再进行包装，在一定程度上能起到防结块作用，在生产上需要增加干燥设备、更改生产工艺。用时，试验模拟极端高温环境，即处于50 ℃高温条件下，添加2%碳酸钾的产品既未胀包也未结块，防结块、防胀包效果最显著。

此外，选择合适的生产时间（即空气湿度低的季节）在一定程度上也能避免出现大量元素水溶肥料结块和胀包问题。由于公司所在地雨季多集中在6—8月，其间温度较高，产品易结块、胀包，而春季、晚秋以及冬季空气湿度小，温度不高，生产大量元素水溶肥料就相对降低了其结块和胀包的几率[6-8]。

4    参考文献

[1] 周鹂，鲁剑巍，李小坤，等.我国大量元素水溶肥料产业发展现状[J].现代化工，2013，33（4）：9-14.

[2] 李方桥，谭爱华，孙红绪.大量元素水溶肥料防结块剂的开发与性能测试[J].磷肥与复肥，2017，3（5）：14-15.

[3] 卢啸旸，陈国华，张伟，等.水溶性粉剂防结块剂对复合肥防结块效果研究[J].化肥工业，2015，42（2）：6-8.

[4] 张由素，张宝林.水溶型复混肥防结块剂的开发与研究[J].化工矿物与加工，2011，40（1）：17-19.

[5] 吴安昌，张卫卫，程婷婷，等.含腐殖酸复合肥料防结块剂的制备及应用性能探讨[J].化肥工业，2018，45（5）：6-8.

[6] 陈明良，梁济，葛建国.复混肥料的结块和防结块[J].化肥工业，2004（6）：22-25.

[7] 董西哲，王学虎，吴广利，等.表面活性剂用于水溶肥防结块剂的研究进展[J].中国石油和化工標准与质量，2017，37（8）：91-92.

[8] 史亚龙，张保林，王杰，等.复混肥料防结块剂的研究与应用[J].磷肥与复肥，2011，26（6）：46-48.