[01674734]砂性肥料造粒关键技术及产业化应用

我国是农业和人口大国,化肥是粮食的粮食,在保障粮食安全和农产品供应方面发挥重要作用。以钙镁磷肥为代表的熔融矿质砂性肥料,是我国传统的肥料品种,可利用中低品位磷矿资源生产,同时富含磷、钙、镁、硅等多种营养元素,农业应用效果好。但产品为粉状,施用不便,特别是不能适应现代农业机械化施肥和智能配肥的要求。所含养分为枸溶态,具有玻璃体结构,但自身可塑性差,难以成粒。肥料圆颗粒化是现代农业和肥料产业的重大需求。该类砂性肥料的圆颗粒化造粒技术由于颗粒强度和遇水溶散的双重要求,长期制约着产业发展,迄今国内外尚无该项技术和规模化的产品。 针对当前农业中普遍存在的中微量元素缺乏、土壤酸化、农产品品质下降和资源环境等主要问题,选取以钙镁磷肥为代表的熔融矿质砂性材料为主要原料,主要从工艺原理、工艺技术开发、工艺设备装备和应用等方面开展研究、开发及产业化工作。突破了砂性肥料造粒关键技术和设备,研发了含钙、镁、硅等多种枸溶性中微量元素的圆颗粒中微量元素肥和土壤调理剂,建设了大规模、低成本、连续化的产业化装置,运行稳定,并修订了国家标准,建立新产品质量指标和检测方法,引领行业产品升级和技术进步,为绿色现代农业提供适用的工艺技术和产品。 （1）工艺创新：对砂性肥料进行分类定义,探索了砂性肥料的特点及难以成粒的原因,研究了砂性肥料的成粒原理,首创性采用无机粘结剂和生物质源的有机溶散剂协同作用机制,突破了熔融砂性材料造粒要求颗粒强度好且遇水快速溶散的关键技术难题,肥料颗粒强度：颗粒平均抗压碎力≥20N/粒,溶散性：静水中3分钟溶散率≥90%,粒度：2.0~4.0mm≥90%。创制了熔融矿质砂性材料基圆颗粒中微量元素肥生产工艺技术,形成了钙镁磷肥及其为基础的多营养元素肥的粒化工艺技术包,为我国钙镁磷肥行业的产业振兴奠定了理论基础和应用案例。 （2）装备创新：对造粒湿球干燥过程和干燥原理进行了系统研究,明确了砂性肥料成球和破碎率降低的干燥原理,自主研发了独特的适用于以钙镁磷肥为代表的熔融矿质砂性材料规模化生产的专用连续造粒工艺设备和特殊的干燥工艺设备,解决了圆颗粒砂性肥料低成本、规模化生产的技术装备问题。产教融合,实现成果转化,建成了国际上首条年产20 万吨的自动化程度高、清洁环保安全的转鼓造粒连续工业生产装置,并顺利达产,装置、产品各项指标达到要求。至2020 年10 月已生产产品3000 吨,并在市场上销售,实现了该系列产品的全球首次低成本、连续性和规模化工业生产。 （3）产品创新：熔融矿质砂性材料基圆颗粒中微量元素肥料中所含的中微量元素以枸溶性的形态存在,不易与土壤中的其他离子产生拮抗,有效性高;产品为球形圆颗粒,适用性强,易与其他大量元素肥料混配使用,便于机械化施肥,是现代农业精准配方施肥所急需的产品,具备良好的遇水溶散性,保证了产品的有效性。产品在富含钙、镁、硅中量和有益元素基础上,定制化添加作物所需的其它中微量元素,利用营养元素间的协同增效作用,提高产品养分吸收利用率。使用便利,高效,可用于机械化施肥和智能配肥,补充中微量元素,呈弱碱性,改良土壤,为矿物来源,安全环保,颗粒圆润,适宜混配,遇水完全溶散快速吸收。为中微量元素肥料产品升级和固废资源化利用提供重大技术和产品支撑。 （4）应用场景的创新:本成果技术及工业化装置,可生产圆颗粒钙镁磷肥、圆颗粒钾肥、土壤改良剂等砂性圆颗粒肥料。 基于这类以碱性熔融矿质材料为原料的中微量颗粒产品具有较高的pH值,并含有很高（大于90%）的可溶性硅,对提高作物抗倒伏、增强作物抗病能力有独特作用,除了作为中微量元素肥料为作物提供必需的营养之外,可用作土壤调理剂,对酸性土壤可提高其pH 值,对于碱性土壤可改善其团粒结构,对重金属污染土壤具有钝化重金属的功效。 该成果产品出现之前国内外为空白,成果完成单位牵头主持修订了国家标准《钙镁磷肥》,对圆颗粒产品及技术指标及分析方法进行补充,目前已进入出版社初审阶段。采用新装置生产的圆颗粒钙镁磷肥和土壤调理剂、圆颗粒钾肥等,经国家化肥质量监督检验中心（上海）分析检测,符合产品质量标准要求。产品应用于农业生产,增产、提质、改土效果显著,达到了项目预期的目标。 该成果技术成熟度高,已实现产业化,可拓展应用到更广泛的砂性肥料,并为与钙镁磷肥具有相似特性的熔融矿质材料如天然火山硅、有色金属冶炼熔渣、黄磷渣、钢铁冶炼炉渣等工业废弃物用作微量元素肥料及土壤调理产品,实现资源化、高值化利用提供了一条可行的技术路线。 该成果对于保证国家粮食安全、满足农业多元化需要和大众对多样化农产品的需求、我国中低品位磷矿资源的可持续利用具有重要意义,同时也将带动钙镁磷肥等砂性肥料产业链的延伸,解决就业,增加税收等,实现废渣、中低品位矿的高值化利用,减少粉尘损失和环境污染,具有重要的经济效益、社会效益和环境效益。