磷酸中铁、铝、镁对复合肥中钾和磷水溶性的影响

杨振军，吴 舒，2，吴沿博，王金铭

（1. 中国-阿拉伯化肥有限公司，河北 秦皇岛 066003；2. 燕山大学 亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室，河北 秦皇岛 066004)

复合肥不同于掺混肥料，制备过程通常要经过化学反应和较高的温度，其中磷酸中的活性金属离子能够在反应过程中与溶解的养分磷和钾形成复盐，或者是磷酸经过氨化后pH 上升，其中的金属离子与磷结合以复盐的形式析出［1-3］，也可能在造粒机中与粉状物料中的钾或磷形成水不溶性复盐［4-5］。速效磷和钾能够更快地被作物吸收利用，复合肥中磷和钾的水溶性影响着其速效磷和钾的含量，而磷酸中金属离子的种类和含量影响着复合肥中磷和钾的水溶性。

笔者通过向磷酸中添加FeSO4·7H2O、MgSO4·H2O、Al2（SO4）3· 18H2O，形成不同金属含量的磷酸，再将磷酸氨化，经过造粒、干燥制备成复合肥，分别讨论磷酸中Fe、Al、Mg 离子含量对复合肥中钾和磷水溶性的影响。

1 复合肥料的制备

依据15-23-10 复合肥配方进行氨化造粒。

粉状物料：氯化钾、磷酸一铵、硝铵磷充分粉碎后混合形成均匀的粉末状物料备用。

液相物料：称取磷酸、硫酸，并加入不同量的FeSO4· 7H2O、MgSO4· H2O、Al2（SO4）3· 18H2O，充分搅拌均匀后通入氨水，形成料浆，此时用pH试纸检测，料浆pH在4 ～5。

造粒：将液相物料与粉状物料在转鼓造粒机中于70 ℃下进行造粒，成粒后充分干燥，物料温度为80 ℃。

2 复合肥中磷和钾的退化实验

2.1 Fe2+对复合肥中磷和钾水溶性的影响

增加15-23-10复合肥中Fe2+的含量，考察其对水溶磷和水溶钾退化率的影响，结果见表1。

表1 Fe2+对复合肥中钾和磷水溶性的影响 %

由表1 可知，复合肥中几乎所有的Fe2+均为非水溶性的，说明复合肥中磷、钾与Fe2+形成了非水溶性的复盐，Fe2+含量越高，形成的Fe2+与磷、钾的非水溶性复盐越多，导致复合肥中水溶磷和水溶钾含量明显降低。

2.2 Al3+对复合肥中磷和钾水溶性的影响

增加复合肥15-23-10中Al3+的含量，考察其对水溶磷和水溶钾退化率的影响，结果见表2。

表2 Al3+对复合肥中钾和磷水溶性的影响%

由表2 可知，复合肥中几乎所有的Al3+均为非水溶性的，说明复合肥中磷、钾与Al3+形成了非水溶性的复盐，Al3+含量越高，形成的Al3+与磷及钾的非水溶性复盐越多，导致复合肥中水溶磷和水溶钾含量明显降低。

2.3 磷酸中Mg2+对复合肥中磷和钾水溶性的影响

增加15-23-10 复合肥中Mg2+的含量，考察其对水溶磷和水溶钾退化率的影响，结果见表3。

表3 Mg2+对复合肥中钾和磷水溶性的影响%

由表3 可知，Mg2+与磷和钾的结合较弱，对磷和钾的水溶性影响较小，磷酸中Mg2+含量的增加几乎不影响水溶磷的比例，水溶钾的含量略有降低，降低程度显著小于Fe2+和Al3+的影响。

2.4 Fe2+、Al3+、Mg2+含量同时增加对磷和钾水溶性的影响

在硫酸与磷酸的混合液（混酸）中同时引入FeSO4· 7H2O、MgSO4· H2O、Al2（SO4）3· 18H2O，考察Fe、Al、Mg 离子增加后对复合肥中水溶磷和水溶钾退化率的影响。

经过检测，复合肥中酸溶Fe、Al、Mg 离子的含量逐渐增加，对应的水溶磷占有效磷的比例呈显著下降趋势，同时检测到复合肥中水溶Fe2+和Al3+的质量分数＜0.008%，几乎所有的Fe2+和Al3+均为非水溶性的，磷酸中Fe 和Al 离子含量越高，形成的Fe2+、Al3+和磷的非水溶性复盐越多，导致复合肥中水溶磷含量明显降低，如图1所示。

图1 复合肥中酸溶金属离子含量对水溶磷的影响

磷酸中Fe、Al、Mg 离子含量影响复合肥中水溶钾含量，Fe2+、Al3+、Mg2+含量越高，形成的Fe2+、Al3+、Mg2+和钾的非水溶性复盐越多，导致复合肥中水溶钾的含量明显降低，见图2。

图2 复合肥中酸溶金属离子含量对水溶钾的影响

3 分析与讨论

复合肥中酸溶Mg2+含量对复合肥中水溶磷和水溶钾含量的影响较小，Fe2+和Al3+的含量对复合肥中磷和钾的水溶性影响较大，Al3+对水溶磷和水溶钾的退化程度的影响要显著高于Fe2+。结合表1、表2可以发现，复合肥中w（Fe2+）、w（Al3+）在0.4% ～0.6%时，水溶磷和水溶钾退化的并不严重，而在0.6%～1.0%时，水溶磷和水溶钾退化非常严重，说明复合肥中w（Al3+）和w（Fe2+）要控制在0.6%以内才能够降低水溶磷和水溶钾的退化率。

当酸溶Fe2+和Al3+总质量分数增加0.78%，Mg2+增加0.32%后，水溶磷降低了11.99%，两种元素同时存在，对磷的退化效果要远大于单一因素；水溶钾降低了1.88%，结合表1 和表2，Fe2+和Al3+总含量在较低范围内，对钾的退化影响较小。

4 结论

磷酸中Mg 离子含量的增加对复合肥中磷和钾的水溶性影响较小。而Fe2+和Al3+对复合肥中磷和钾的水溶性影响较大，尤其是复合肥中Fe2+和Al3+质量分数在0.6%～1.0%时，对复合肥中水溶磷和钾的退化最为显著。Fe2+和Al3+总含量在较低范围时，对钾和磷的退化影响较小。说明选择Fe2+和Al3+含量低的磷酸或者降低磷酸中Fe2+和Al3+含量，尤其是Al3+，能够减轻复合肥中水溶磷和水溶钾的退化率。

另外，管式反应器中料浆的pH可调节，当料浆的pH越高时，越多的金属离子以水不溶的复盐形式存在，料浆喷射到粉状物料后，更少的金属离子与粉状钾盐或磷酸盐接触，因此两种形态的金属离子（水不溶性复盐和可溶性盐）是否均会与钾盐或磷酸盐形成水不溶性复盐，仍需要进一步研究。