马晓丽，卢晓峰，张 超，王学波，黄 滨

(山东金沂蒙生态肥业有限公司 山东临沭 276700)

化肥是以提供植物养分为主要功用和部分兼有改善土壤性质的物料，是重要的农业生产资料，肥料工业的发展在促进农业生产中起着不可替代的作用。

据有关资料显示，我国耕地基础地力偏低，化肥施用对粮食增产的贡献较大。但是当前我国化肥使用中仍然存在施肥结构不平衡、有机肥资源利用率低、单位面积施用量大等问题，制约着我国农业的高质量发展。为推进化肥减量提效和新肥料、新技术应用，积极探索产出高效、产品安全、资源节约、环境友好的现代农业绿色发展之路，原农业部制定了《到2020年化肥使用量零增长行动方案》。

1 新型肥料研究概况

近年来，新型肥料的科技创新开发工作越来越受到国内相关企业的青睐和重视，新型肥料如雨后春笋，发展快速，产品呈现多样化、专业化。基于其兴起所肩负的“化肥零增长”的战略使命和“提高肥效利用率、发展生态农业”的历史任务，新型肥料的快速发展推动着行业的进步。当前国内外新型肥料有缓释/控失肥、商品有机肥、多功能肥料等，如聚合物包膜肥料、硫黄类包膜肥料、磷酸铵钾盐包膜肥料等。

中国科学院离子束重点实验室课题组经过数年研究，通过对天然材料进行物理和生物改性，研制出了化肥养分控失剂，利用控失剂形成的互穿分子网“网捕”住养分，生产出新型肥料控失肥。

2 环保型内质控失复合肥技术创新路线

环保型内质控失复合肥采用环境友好、成本较低、无溶剂型的改性化肥养分载体材料研制而成，所采用的控失剂由中国科学院离子束重点实验室开发。控失复合肥针对肥料施用中养分移出的多少，控制其流失。而缓控释肥重在控制养分释放速率，而非解决养分流失问题[1]。

环保型内质控失复合肥工作原理：遇水自组装成的絮状海绵体“放大”了肥料分子的空间尺度而被土壤截留，网捕住肥料养分，改变了肥料的溶解特性及主动释放性，“定植”在作物根系周围形成营养库，延长了作物对有效养分吸收利用的有效期，增加土壤保水性能；可有效解决硫包膜或树脂包膜肥料影响作物对养分的前期吸收、破坏土壤结构、因氨氮挥发造成的水体富营养化等难题。

高塔造粒控失复合肥的创新工艺流程如图1所示。在尿素熔液中添加经过加热的磷酸一铵或磷酸氢钙、氯化钾或硫酸钾、粉状填充料，同时添加化肥养分控失剂、肥料增效剂，使添加的所有固体物料与尿素熔液充分混合。其中，尿素熔液40～65质量份、磷酸一铵或磷酸氢钙1～40质量份、氯化钾或硫酸钾10～40质量份、填充料1～38质量份、化肥养分控失剂3～5质量份、肥料增效剂1～2质量份[2]。在尿素熔融温度、机械搅拌和剪切作用下，各种原料迅速复合成具有一定流动性的低温共熔体，然后通过喷淋造粒工艺进行造粒，形成一种具有控制肥料养分流失功能的复合肥料。

3 高塔造粒控失复合肥主要设备创新

3.1 新型高效混合装置

目前，传统复合肥生产工艺中的料浆混合装置只能混合部分料浆且不均匀，容易导致溢流管堵塞，对造粒操作影响较大，不能满足产品外观光滑度的要求。

创新技术将原有的造粒塔顶一级混合槽桨叶式搅拌浆改造为强力搅拌器，同时在一级混合槽之后增设二级混合槽。二级混合槽由槽体、乳化剪切搅拌器、挡流板、进料口、出料口和放料阀等组成，槽体内的中下部设置有水平挡流板，进料口位于挡流板所在平面之下，出料口位于挡流板所在平面之上，放料阀位于槽体底部；乳化剪切搅拌器垂直贯穿槽体中部，由定子和转子组成，定子外径与挡流板中间的圆孔孔径相同，定子的底部水平设置在圆孔上[3]。

3.2 筛分专用自动振打回转筛

传统回转筛筛分装置易堵筛孔、糊筛，筛分效率较低，对筛分质量影响较大；需人工进行清理，且存在容易损坏筛网等问题。

开发了筛分专用的自动振打回转筛，其特征在于筛体的内表面上固定有自动振打装置。自动振打装置的主体结构是内装钢球的加长直角弯头，一端是带有通气孔的堵板封头，另一端由护板封闭，加长直角弯头堵板的朝向与筛体转向一致。筛体启动时，高效自动振打装置随之转动，内装的钢球从堵板端滚落至护板，势能转化为动能对筛体进行振打，使堵在筛网上的肥料自动脱落。

4 应用效益分析

4.1 提高养分利用率

环保型内质控失复合肥可提高肥料利用率11%～22%，作物产量平均提高10%，同时降低作物中硝酸盐的含量。控失材料在土壤中自动降解，可减少环境污染，保证粮食安全，同时又满足农民实际需求[4]。

目前，我国肥料的当季利用率氮肥和钾肥为30%～35%，磷肥为10%～20%[5]。施用控失复合肥(19-11-8)平均利用率可提高15%以上。据企业调研数据显示，年施用1 000 kt控失复合肥替代普通复合肥，则每年可减少损失12 930万元。

4.2 增产带来的收益

环渤海低平原区冬小麦施用控失复合肥产量增加了17%～29%,相比常规肥料,控失复合肥的肥料农学效率提高了71%～228%,肥料贡献率提高了53%[6]。

田间试验研究了在山东省内施用控失复合肥对玉米生长的影响，结果表明：与普通复合肥相比，施用控失复合肥每穗玉米的穗粒数增加15粒，增加率为2.39%，每亩(1亩=666.7 m2)增产28.7～71.5 kg，每亩平均增产率为9.37%。

4.3 减少施肥次数

田间试验报告数据表明：农民每亩地少追一次肥，少投入约0.4个工日(包括人工及犁工)，按每个工费50元、1 t控失复合肥可施约20亩地计，合计省工时费400元/t。

5 创新性分析

(1)开发的内质型控失复合肥生产工艺可解决现有高塔造粒工艺适应性单一、兼容性差以及生产能力受限、产品溶解快、肥料养分易流失和易挥发等难题[7]；实现了尿基复合肥和控失复合肥两种工艺的生产互换。

(2)新型高效混合装置可提高混合均匀度，达到乳化效果，减少清理造粒机次数，同时因制浆细度达到了微米级，能保证造粒机良好运行。产品外观形成一层致密的光滑层，减少了肥料颗粒间的接触面积，可达到减轻肥料结块的目的。

(3)筛分专用自动振打回转筛具有筛分效率高、防糊筛效果好、筛网损坏次数少等优点，可保证肥料颗粒粒度均匀，产品外观质量良好。

6 结语

环保型内质控失复合肥既能满足农作物对养分的需求，又能将多余养分保持在土壤中，还可控制氨氮挥发，解决了因氮、磷径流造成的水体富营养化问题，大幅度减轻了农业面源污染，达到了提高肥料利用率和减轻肥料对土壤、水系污染的目的[2]。

在推进农业发展由数量扩张向质量提升转变的过程中，开展以农业绿色生产为重点的技术攻关，开发环保型内质控失复合肥等新型肥料，符合国家制定的《到2020年化肥使用量零增长行动方案》要求，可为农业绿色高质量发展、建设美丽中国、实现经济社会可持续发展提供坚实支撑。