浅谈聚磷酸铵在液体肥料生产中的应用

2021-11-29李建峰孙文广郑继亮

新疆农业科技 2021年4期

李建峰，孙文广，郑继亮

心连心能源化工有限公司，新疆昌吉 832205

聚磷酸铵（简称APP），分子通式为（NH4）（n+2）PnO（3n+1），外观为白色粉状，是一种含氮和磷的聚磷酸盐混合物。按照聚合度高低，分为低聚、中聚和高聚，聚合度越高，水溶性越差。一般聚合度n＞20，难溶于水，工业用作阻燃剂。n＜20时，水溶性较好，农业领域作为磷氮肥施用或者生产水溶肥料和复合肥料的原料。当n处于2～10时，溶解度较高，常用于水溶肥料（固体+液体）的生产。

1 物化性能

聚磷酸包括焦磷酸（n=2）、三聚磷酸（n=3）和长链聚磷酸（n＞3），是磷分子间通过共价缩合而成的直链或支链型结构聚合物。APP的生产方法很多，常见的生产方法主要有磷酸尿素缩合法、磷酸铵盐尿素缩合法及磷酸铵五氧化二磷聚合法3种。通常以不同聚合度（衡量聚合物分子大小）和聚合率（聚合态磷占总磷的百分比）的无机磷混合物形式存在。如市面销售某APP中25%为正磷酸盐，50%～55%为焦磷酸盐，其余以三聚及以上形式存在。

当n＜20时，磷源主要是以聚合态为主，正磷酸形态较少，施入土壤后，减少了土壤对磷的吸附和固定，提高无机磷库中高活性磷含量。同时，农用APP还具有磷肥缓释、高效利用的特点。施入土壤后，在水解酶的作用下水解断链，聚合度越高，水解速度越慢。一般顺序为多聚磷酸（n≥4）水解为三聚磷酸，再水解为焦磷酸，最后水解为正磷酸。研究表明：水环境中，焦磷酸盐完全水解为正磷酸盐需要15d。不同土壤质地条件下，APP的水解速度也不相同，如壤土中的水解速度高于沙土。依据土壤实际情况，科学搭配施用APP对提升磷肥利用率具有显著意义。

大量元素水溶肥料（NY/T 1107-2020）的P2O5检测方法用于检测正磷酸盐，可能与聚磷酸铵（HG/T2770-2020）的检测方法有所差异，需要注意。

2 在清液型液体肥生产中的应用

清液型液体肥（简称清液肥）生产工艺较简单，需要掌握原料化学属性和配伍科学性，同时配备科学高效的生产、检验控制设备，即可生产出相对稳定的N+P2O5+K2O≥500g/L产品。

市售水溶性APP，一般N含量为17%～18%、P2O5含量为57%～60%，聚合度n为3～5，聚合率60%～70%，pH值6～7，水溶液盐析温度较低。APP溶解度较高，20℃条件下，100g水可溶解160g，此时水溶液即为N+P2O5≥600g/L的高磷配方液体肥。若以高品质KCl（K2O≥62%）为钾原料，则可配制出N：P2O5：K2O=100-300-100产品。若生产高钾配方（K2O≥300g/L）产品，则可考虑复配HCOOK、KOH、K2HPO4、K4P2O7等材料。值得注意的是，高钾配方产品pH较高，一般需要加酸调节，但注意不要使用盐酸、硫酸或磷酸，易生成低溶解度钾盐，导致产品结晶。

聚磷酸铵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。实际生产中可依据情况，通过实验配伍验证后，配制产品。

3 在悬浮态液体肥生产中的应用

悬浮态肥料（简称悬浮肥）实际为过饱和体系，将超出溶解度的养分材料，经过大型研磨、剪切装置处理，使原料颗粒变得十分微小，通过悬浮助剂的作用下，均匀的悬浮于体系中[6]。区别于清液肥对原料纯度和杂质的高要求，悬浮肥的原料要求较低，原料选择范围更广，成本更低。尤其是对于高氮配方的生产，清液肥难以实现稳定的N≥200g/L的产品，而悬浮肥可较容易实现。

常见的悬浮肥磷源有磷酸一铵、磷酸二铵、聚磷酸铵和磷酸。新疆地区销售的悬浮肥主要为营养型肥料，大规模应用于棉花为主的作物，产品售价不高，磷原料多选择价格相对低廉的磷酸一铵（72%），但由于其质地较硬，且溶解度相对不高，生产中容易出现添加过多，设备无法将其完全处理至微米级的情况。产品在短时间内出现沉降，较大的磷酸一铵颗粒在底部沉淀，长时间放置甚至会出现整体结块或重结晶的现象，严重影响产品使用。此时需要搭配聚磷酸铵，共同作为磷源，减少生产设备的处理负荷，以此配制出稳定的高磷配方产品。新疆植棉区土壤有效磷含量较低，高磷配方液体肥产品为主打配方。

新疆市场销售悬浮态液体肥也存在相对高端的产品，其大量采用聚磷酸铵、磷酸氢二钾等原料，由于原料成本较高，导致成品售价不菲，市场销量较少。聚磷酸铵为磷源生产效果悬浮肥稳定性最好，目前疆内大批量采购价在8000元/t左右，原料生产成本较高，需要在对于生产成本和产品稳定性做出权衡。