悬浮液体肥料生产技术及一体化设备研究

栗方亮 张青 孔庆波

摘 要：总结了悬浮液体肥料生产工艺，针对现有液体肥料生产设备生产节奏缓慢、生产工序繁琐和配料浪费等问题，研发设计了一种能实现配方、制肥为一体的悬浮液体肥料生产技术及一体化设备，并介绍该悬浮液体肥料生产一体机的构造及优点。经生产实践验证，该悬浮液体肥料生产工艺精度高，性能稳定可靠，操作简单，经济实用。

关键词：液体肥料；一体化机；生产技术；工艺

DOI： 10.13651/j.cnki.fjnykj.2018.05.015

Abstract： The production technology of suspended liquid fertilizer was summarized. In view of the problems of slow production rhythm， tedious production process and waste of ingredients in the existing liquid fertilizer production equipment， a suspended liquid fertilizer production technology and integrated equipment which combined mixing formula material and producing fertilizer together were designed. And the structure and advantages of the integrated machine for suspended liquid fertilizer production were also introduced. The production practice had proved that the suspension liquid fertilizer production process has the advantages of high accuracy， stable and reliable performance， is simple to operation， economical application.

Key words： Liquid fertilizer； integrated machine； production technique； technology

滴灌施肥技术作为现代农业发展的综合管理技术措施之一，是将灌溉技術与配方施肥技术融为一体的新型高效灌溉施肥技术，可实现定时、定量供给作物水分和养分[1]。而在滴灌施肥技术的应用过程中，作物主要吸收离子态的养分，任何肥料必须溶解于水中成为离子态才能被作物根系或叶片吸收[2]，因此肥料的水溶性一直是评价施肥效果好坏的标准。悬浮液态肥料借助悬浮剂的作用悬浮于水中成为悬浮液[3-4]，是含有一种或一种以上农作物需要的营养元素的液体肥料，这些营养元素可全部溶解于水中，相对于固体化肥，液体化肥具有肥效高、易吸收、施用方便等优势。但液体肥料的生产并不只是将各种原料简单地混合在一起，它对生产工艺要求很高[5-6]。比如，生产过程中的温度控制、原料比例的控制，以及液位的控制，这些控制指标难以实现人工控制。因此，在液体肥料生产领域急需一种既能满足上述要求，又具有一定的控制速度、精度和稳定性的液体肥料生产设备以及相应的生产工艺。本研究通过选择液肥原料，设计生产工艺流程，利用净水器自来水除杂，反应釜加热搅拌混合，添加悬浮剂反应乳化，经过后期处理称重罐装，简化了悬浮肥料的生产过程，为现代化液肥生产提供借鉴。

1 悬浮液体肥料生产工艺

1.1 原料选择

由于液体肥料生产既要达到实际应用的效果，还要考虑生产成本，其原料须是市场上普遍存在，而且包含作物生长所必需的营养元素，除此之外还必须是水溶性的或者能借助悬浮剂悬浮于水中。原料可分为三部分： 大量元素原料（氮、磷、钾）、中微量元素原料（钙、镁、硫、铜、锌、铁、锰等）、辅助原料（悬浮剂、增稠剂、防结晶剂等）。

液体肥料的原料来源很广泛，很多物质都可以用作液体肥料的原料。基本原料为含氮、磷、钾的物质，常规情况下含氮原料可选用酰胺态氮素（尿素）、铵态氮素（液氨、氨水、硫酸铵、氯化铵）、硝态氮素（硝酸铵、硝酸铵钙、硝酸钾）等；含磷物质可选磷酸一铵（MAP）、磷酸二铵（DAP）、磷酸二氢钾、聚磷酸铵、焦磷酸钾等；含钾物质可选氯化钾、硫酸钾、硝酸钾、焦磷酸钾、磷酸二氢钾等[7-8]。表1为常见原料及其养分含量。中微量元素原料使用螯合物（EDTA-Ca、EDTA-Cu等），硫酸锌、硫酸锰、硼酸可为液体肥中提供微量元素原料，微量元素有利于促进作物对“大量元素”的吸收利用，还可改善细胞原生质的胶体化学性质，增强作物对不良环境的抗逆性等。辅助原料主可选黄原胶、羟乙基纤维素、羟甲基纤维素钠等。

由于用常规原料所配置的液体肥料结晶温度比较高，在配置液体肥料时需要加入悬浮剂，使肥料里面的养分含量高度浓缩的同时仍然能够保持液态肥料的均一性和流动性，不出现分层和结块现象。

1.2 工艺流程及操作

液体肥料生产工艺操作规程可以分成3个阶段（图1）。

第1阶段：前期准备。①原料处理，将原料进行粉碎过筛，粉碎后的原料装袋备用；②原料称重，按配方要求对每批次所需的各种原料进行精确称重。

第2阶段：主反应混料。①根据配方往反应釜中加入所需水量；②根据配方，按照相应的工艺要求顺序往反应釜中加入一定量的氮、磷、钾及微量元素原料，进行搅拌、混合；向制得的溶液中加入一定量的悬浮剂，搅拌并控制温度70～80℃，制得悬浮型液体肥料。

第3阶段：后期处理。①将制得的悬浮型液体肥料冷却至室温，加入一定量的腐殖酸等功能添加剂，搅拌均匀；②出料、检验、灌装。

2 悬浮液体肥料生产一体化机构造及优点

现有的液体肥料生产设备存在如下问题：生产节奏缓慢、生产工序繁琐和配料浪费严重。其中配料浪费包括：生产步骤多而导致的浪费，以及因管理不善或设备问题造成的整釜液体肥料报废导致的浪费。针对现有技术存在的不足，设计了一种结构设计合理、高效节能的液体肥料生产一体化机，其结构如图2所示。

2.1 一体化机构造

如图2所示，反应釜1的顶部开设有进水口2、进料口3和搅拌机4，搅拌机的叶片伸入反应釜内腔。反应釜的底部开设有出料口5与回料口6，回料口6处连接有橡胶泵7与回流管8。反应釜采用双层结构，釜身内有导热油，外侧壁设置有加热器9和净水器10，净水器经进水管11通过进水口2连接至反应釜的内腔，进水管上设置有第一电磁阀12。出料口5处设置有过滤器13，出料口外接出料管14，出料管上设置有第二电磁阀15，出料管14输送至罐装称重器16。反应釜底部设置有支架17，支架的底部设置有自称重器18。反应釜的内腔设置有水位传感器和温度传感器，反应釜的外侧壁设置有配电柜19，配电柜中设置有控制模块。在上述设备中：搅拌机、橡膠泵、加热器、第一电磁阀、第二电磁阀、灌装称重器、自称重器、水位传感器和温度传感器均与配电柜中的控制模块相连。

在液体肥料生产一体化机中，净水器对市政自来水进行净化，除去杂质后由进水口进入反应釜内腔。生产原料由进料口进入反应釜内腔，通过搅拌机带动反应釜内腔的叶片对原料进行搅拌混合。反应釜的底部设置有出料口与回料口，出料口用于出料，回料口连接有橡胶泵，可以将反应釜底部的原料回流至反应釜中部。反应釜底部连接着支架，支架下方设置的自称重器可以测量反应釜的自重。

2.2 一体化机优点

①占地面积小，省去了复杂的管道连接，设备投资少。②反应釜为双层结构，釜身内置有加热油，釜身外侧壁设有加热器，可以很方便地对反应釜内的原料进行加热。③反应釜内侧壁置有温度传感器和水位传感器，可以很好地对反应釜内的水位以及温度进行监测。④进水和进料分别有专用的入口，可以同时进行加水和进料，提高效率。⑤搅拌机的转速可以控制，以满足不同剂量和不同类型的原料对搅拌速度的需求。⑥反应釜底部设置有回料口，通过橡胶泵使搅拌过程中沉降在底部的较大颗粒的物料回流，形成一个循环，提高物料在反应釜内的流动速度，提高搅拌的效果和效率。⑦将反应釜置于称重器上，可以准确获取所加物料的重量，避免因加入原料过多而造成浪费。

3 结论

针对现有液体肥料生产设备生产节奏缓慢、生产工序繁琐和配料浪费等问题，设计了一种能实现配方、制肥为一体的悬浮液体肥料生产技术及一体化机。该技术设备利用净水器自来水除杂，反应釜加热混合搅拌，并利用悬浮剂结合胶体磨循环回料乳化和称重器实现液体肥料的制备，实现液态肥料的均一性和流动性。生产表明该悬浮肥料生产工艺精度高，性能稳定可靠；操作简单，经济实用，有利于推广使用。

参考文献：

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（责任编辑：刘新永）