磷酸中鐵、鋁、鎂對復合肥中鉀和磷水溶性的影響

楊振軍，吳 舒，2，吳沿博，王金銘

（1. 中國-阿拉伯化肥有限公司，河北 秦皇島 066003；2. 燕山大學 亞穩材料制備技術與科學國家重點實驗室，河北 秦皇島 066004)

復合肥不同于摻混肥料，制備過程通常要經過化學反應和較高的溫度，其中磷酸中的活性金屬離子能夠在反應過程中與溶解的養分磷和鉀形成復鹽，或者是磷酸經過氨化后pH 上升，其中的金屬離子與磷結合以復鹽的形式析出［1-3］，也可能在造粒機中與粉狀物料中的鉀或磷形成水不溶性復鹽［4-5］。速效磷和鉀能夠更快地被作物吸收利用，復合肥中磷和鉀的水溶性影響著其速效磷和鉀的含量，而磷酸中金屬離子的種類和含量影響著復合肥中磷和鉀的水溶性。

筆者通過向磷酸中添加FeSO4·7H2O、MgSO4·H2O、Al2（SO4）3· 18H2O，形成不同金屬含量的磷酸，再將磷酸氨化，經過造粒、干燥制備成復合肥，分別討論磷酸中Fe、Al、Mg 離子含量對復合肥中鉀和磷水溶性的影響。

1 復合肥料的制備

依據15-23-10 復合肥配方進行氨化造粒。

粉狀物料：氯化鉀、磷酸一銨、硝銨磷充分粉碎后混合形成均勻的粉末狀物料備用。

液相物料：稱取磷酸、硫酸，并加入不同量的FeSO4· 7H2O、MgSO4· H2O、Al2（SO4）3· 18H2O，充分攪拌均勻后通入氨水，形成料漿，此時用pH試紙檢測，料漿pH在4 ～5。

造粒：將液相物料與粉狀物料在轉鼓造粒機中于70 ℃下進行造粒，成粒后充分干燥，物料溫度為80 ℃。

2 復合肥中磷和鉀的退化實驗

2.1 Fe2+對復合肥中磷和鉀水溶性的影響

增加15-23-10復合肥中Fe2+的含量，考察其對水溶磷和水溶鉀退化率的影響，結果見表1。

表1 Fe2+對復合肥中鉀和磷水溶性的影響 %

由表1 可知，復合肥中幾乎所有的Fe2+均為非水溶性的，說明復合肥中磷、鉀與Fe2+形成了非水溶性的復鹽，Fe2+含量越高，形成的Fe2+與磷、鉀的非水溶性復鹽越多，導致復合肥中水溶磷和水溶鉀含量明顯降低。

2.2 Al3+對復合肥中磷和鉀水溶性的影響

增加復合肥15-23-10中Al3+的含量，考察其對水溶磷和水溶鉀退化率的影響，結果見表2。

表2 Al3+對復合肥中鉀和磷水溶性的影響%

由表2 可知，復合肥中幾乎所有的Al3+均為非水溶性的，說明復合肥中磷、鉀與Al3+形成了非水溶性的復鹽，Al3+含量越高，形成的Al3+與磷及鉀的非水溶性復鹽越多，導致復合肥中水溶磷和水溶鉀含量明顯降低。

2.3 磷酸中Mg2+對復合肥中磷和鉀水溶性的影響

增加15-23-10 復合肥中Mg2+的含量，考察其對水溶磷和水溶鉀退化率的影響，結果見表3。

表3 Mg2+對復合肥中鉀和磷水溶性的影響%

由表3 可知，Mg2+與磷和鉀的結合較弱，對磷和鉀的水溶性影響較小，磷酸中Mg2+含量的增加幾乎不影響水溶磷的比例，水溶鉀的含量略有降低，降低程度顯著小于Fe2+和Al3+的影響。

2.4 Fe2+、Al3+、Mg2+含量同時增加對磷和鉀水溶性的影響

在硫酸與磷酸的混合液（混酸）中同時引入FeSO4· 7H2O、MgSO4· H2O、Al2（SO4）3· 18H2O，考察Fe、Al、Mg 離子增加后對復合肥中水溶磷和水溶鉀退化率的影響。

經過檢測，復合肥中酸溶Fe、Al、Mg 離子的含量逐漸增加，對應的水溶磷占有效磷的比例呈顯著下降趨勢，同時檢測到復合肥中水溶Fe2+和Al3+的質量分數＜0.008%，幾乎所有的Fe2+和Al3+均為非水溶性的，磷酸中Fe 和Al 離子含量越高，形成的Fe2+、Al3+和磷的非水溶性復鹽越多，導致復合肥中水溶磷含量明顯降低，如圖1所示。

圖1 復合肥中酸溶金屬離子含量對水溶磷的影響

磷酸中Fe、Al、Mg 離子含量影響復合肥中水溶鉀含量，Fe2+、Al3+、Mg2+含量越高，形成的Fe2+、Al3+、Mg2+和鉀的非水溶性復鹽越多，導致復合肥中水溶鉀的含量明顯降低，見圖2。

圖2 復合肥中酸溶金屬離子含量對水溶鉀的影響

3 分析與討論

復合肥中酸溶Mg2+含量對復合肥中水溶磷和水溶鉀含量的影響較小，Fe2+和Al3+的含量對復合肥中磷和鉀的水溶性影響較大，Al3+對水溶磷和水溶鉀的退化程度的影響要顯著高于Fe2+。結合表1、表2可以發現，復合肥中w（Fe2+）、w（Al3+）在0.4% ～0.6%時，水溶磷和水溶鉀退化的并不嚴重，而在0.6%～1.0%時，水溶磷和水溶鉀退化非常嚴重，說明復合肥中w（Al3+）和w（Fe2+）要控制在0.6%以內才能夠降低水溶磷和水溶鉀的退化率。

當酸溶Fe2+和Al3+總質量分數增加0.78%，Mg2+增加0.32%后，水溶磷降低了11.99%，兩種元素同時存在，對磷的退化效果要遠大于單一因素；水溶鉀降低了1.88%，結合表1 和表2，Fe2+和Al3+總含量在較低范圍內，對鉀的退化影響較小。

4 結論

磷酸中Mg 離子含量的增加對復合肥中磷和鉀的水溶性影響較小。而Fe2+和Al3+對復合肥中磷和鉀的水溶性影響較大，尤其是復合肥中Fe2+和Al3+質量分數在0.6%～1.0%時，對復合肥中水溶磷和鉀的退化最為顯著。Fe2+和Al3+總含量在較低范圍時，對鉀和磷的退化影響較小。說明選擇Fe2+和Al3+含量低的磷酸或者降低磷酸中Fe2+和Al3+含量，尤其是Al3+，能夠減輕復合肥中水溶磷和水溶鉀的退化率。

另外，管式反應器中料漿的pH可調節，當料漿的pH越高時，越多的金屬離子以水不溶的復鹽形式存在，料漿噴射到粉狀物料后，更少的金屬離子與粉狀鉀鹽或磷酸鹽接觸，因此兩種形態的金屬離子（水不溶性復鹽和可溶性鹽）是否均會與鉀鹽或磷酸鹽形成水不溶性復鹽，仍需要進一步研究。