淺談聚磷酸銨在液體肥料生產(chǎn)中的應(yīng)用

李建峰，孫文廣，鄭繼亮

心連心能源化工有限公司，新疆昌吉 832205

聚磷酸銨（簡(jiǎn)稱APP），分子通式為（NH4）（n+2）PnO（3n+1），外觀為白色粉狀，是一種含氮和磷的聚磷酸鹽混合物。按照聚合度高低，分為低聚、中聚和高聚，聚合度越高，水溶性越差。一般聚合度n＞20，難溶于水，工業(yè)用作阻燃劑。n＜20時(shí)，水溶性較好，農(nóng)業(yè)領(lǐng)域作為磷氮肥施用或者生產(chǎn)水溶肥料和復(fù)合肥料的原料。當(dāng)n處于2～10時(shí)，溶解度較高，常用于水溶肥料（固體+液體）的生產(chǎn)。

1 物化性能

聚磷酸包括焦磷酸（n=2）、三聚磷酸（n=3）和長(zhǎng)鏈聚磷酸（n＞3），是磷分子間通過(guò)共價(jià)縮合而成的直鏈或支鏈型結(jié)構(gòu)聚合物。APP的生產(chǎn)方法很多，常見(jiàn)的生產(chǎn)方法主要有磷酸尿素縮合法、磷酸銨鹽尿素縮合法及磷酸銨五氧化二磷聚合法3種。通常以不同聚合度（衡量聚合物分子大?。┖途酆下剩ň酆蠎B(tài)磷占總磷的百分比）的無(wú)機(jī)磷混合物形式存在。如市面銷售某APP中25%為正磷酸鹽，50%～55%為焦磷酸鹽，其余以三聚及以上形式存在。

當(dāng)n＜20時(shí)，磷源主要是以聚合態(tài)為主，正磷酸形態(tài)較少，施入土壤后，減少了土壤對(duì)磷的吸附和固定，提高無(wú)機(jī)磷庫(kù)中高活性磷含量。同時(shí)，農(nóng)用APP還具有磷肥緩釋、高效利用的特點(diǎn)。施入土壤后，在水解酶的作用下水解斷鏈，聚合度越高，水解速度越慢。一般順序?yàn)槎嗑哿姿幔╪≥4）水解為三聚磷酸，再水解為焦磷酸，最后水解為正磷酸。研究表明：水環(huán)境中，焦磷酸鹽完全水解為正磷酸鹽需要15d。不同土壤質(zhì)地條件下，APP的水解速度也不相同，如壤土中的水解速度高于沙土。依據(jù)土壤實(shí)際情況，科學(xué)搭配施用APP對(duì)提升磷肥利用率具有顯著意義。

大量元素水溶肥料（NY/T 1107-2020）的P2O5檢測(cè)方法用于檢測(cè)正磷酸鹽，可能與聚磷酸銨（HG/T2770-2020）的檢測(cè)方法有所差異，需要注意。

2 在清液型液體肥生產(chǎn)中的應(yīng)用

清液型液體肥（簡(jiǎn)稱清液肥）生產(chǎn)工藝較簡(jiǎn)單，需要掌握原料化學(xué)屬性和配伍科學(xué)性，同時(shí)配備科學(xué)高效的生產(chǎn)、檢驗(yàn)控制設(shè)備，即可生產(chǎn)出相對(duì)穩(wěn)定的N+P2O5+K2O≥500g/L產(chǎn)品。

市售水溶性APP，一般N含量為17%～18%、P2O5含量為57%～60%，聚合度n為3～5，聚合率60%～70%，pH值6～7，水溶液鹽析溫度較低。APP溶解度較高，20℃條件下，100g水可溶解160g，此時(shí)水溶液即為N+P2O5≥600g/L的高磷配方液體肥。若以高品質(zhì)KCl（K2O≥62%）為鉀原料，則可配制出N：P2O5：K2O=100-300-100產(chǎn)品。若生產(chǎn)高鉀配方（K2O≥300g/L）產(chǎn)品，則可考慮復(fù)配HCOOK、KOH、K2HPO4、K4P2O7等 材料。值得注意的是，高鉀配方產(chǎn)品pH較高，一般需要加酸調(diào)節(jié)，但注意不要使用鹽酸、硫酸或磷酸，易生成低溶解度鉀鹽，導(dǎo)致產(chǎn)品結(jié)晶。

聚磷酸銨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。實(shí)際生產(chǎn)中可依據(jù)情況，通過(guò)實(shí)驗(yàn)配伍驗(yàn)證后，配制產(chǎn)品。

3 在懸浮態(tài)液體肥生產(chǎn)中的應(yīng)用

懸浮態(tài)肥料（簡(jiǎn)稱懸浮肥）實(shí)際為過(guò)飽和體系，將超出溶解度的養(yǎng)分材料，經(jīng)過(guò)大型研磨、剪切裝置處理，使原料顆粒變得十分微小，通過(guò)懸浮助劑的作用下，均勻的懸浮于體系中[6]。區(qū)別于清液肥對(duì)原料純度和雜質(zhì)的高要求，懸浮肥的原料要求較低，原料選擇范圍更廣，成本更低。尤其是對(duì)于高氮配方的生產(chǎn)，清液肥難以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的N≥200g/L的產(chǎn)品，而懸浮肥可較容易實(shí)現(xiàn)。

常見(jiàn)的懸浮肥磷源有磷酸一銨、磷酸二銨、聚磷酸銨和磷酸。新疆地區(qū)銷售的懸浮肥主要為營(yíng)養(yǎng)型肥料，大規(guī)模應(yīng)用于棉花為主的作物，產(chǎn)品售價(jià)不高，磷原料多選擇價(jià)格相對(duì)低廉的磷酸一銨（72%），但由于其質(zhì)地較硬，且溶解度相對(duì)不高，生產(chǎn)中容易出現(xiàn)添加過(guò)多，設(shè)備無(wú)法將其完全處理至微米級(jí)的情況。產(chǎn)品在短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)沉降，較大的磷酸一銨顆粒在底部沉淀，長(zhǎng)時(shí)間放置甚至?xí)霈F(xiàn)整體結(jié)塊或重結(jié)晶的現(xiàn)象，嚴(yán)重影響產(chǎn)品使用。此時(shí)需要搭配聚磷酸銨，共同作為磷源，減少生產(chǎn)設(shè)備的處理負(fù)荷，以此配制出穩(wěn)定的高磷配方產(chǎn)品。新疆植棉區(qū)土壤有效磷含量較低，高磷配方液體肥產(chǎn)品為主打配方。

新疆市場(chǎng)銷售懸浮態(tài)液體肥也存在相對(duì)高端的產(chǎn)品，其大量采用聚磷酸銨、磷酸氫二鉀等原料，由于原料成本較高，導(dǎo)致成品售價(jià)不菲，市場(chǎng)銷量較少。聚磷酸銨為磷源生產(chǎn)效果懸浮肥穩(wěn)定性最好，目前疆內(nèi)大批量采購(gòu)價(jià)在8000元/t左右，原料生產(chǎn)成本較高，需要在對(duì)于生產(chǎn)成本和產(chǎn)品穩(wěn)定性做出權(quán)衡。

4 結(jié)語(yǔ)

由于生產(chǎn)工藝不同，各個(gè)廠家的農(nóng)用聚磷酸銨產(chǎn)品在聚合率和聚合度上也有較大差異。如部分高聚合度產(chǎn)品，由于水解時(shí)間較長(zhǎng)，也可用于底肥施用的復(fù)合肥料生產(chǎn)，進(jìn)一步發(fā)揮磷肥緩釋的作用。聚磷酸銨在高效、環(huán)保肥料開(kāi)發(fā)中發(fā)揮的作用越來(lái)越明顯，相信此后聚磷酸銨在新疆肥料市場(chǎng)的應(yīng)用會(huì)越來(lái)越廣泛。