腐植酸液体冲施肥研与工业化生产报告

腐植酸液体冲施肥研发与工业化生产报 告项目负责人：闫宏刚项目组成员：曲启恒范英霞张艳平南风化工集团技术中心二四年元月一、 前言随着高效、双优农业的发展，各类瓜果、蔬菜等经济作物的种植面积不断扩大，高效全元改良土壤、优化作物的肥料使用量激增。冲施肥具有施肥安全、均匀、方便等优点，即可避免开沟施肥损伤作物的根系，又可避免撒施化肥损伤细嫩茎叶，还可避免发生土壤集中施肥后，因局部土壤溶液浓度过高而引起的烧根现象。适用于不宜其它追肥方式的作物栽培模式，如薄膜覆盖、中小拱棚、畦面作物密植栽培的作物。普遍应用于保护地栽培瓜果、蔬菜，也可应用于露地栽培的作物。冲施肥不但含有氮磷钾大量元素，还含有腐植酸，氨基酸等刺激作物生长的活性物质，同时添加了钙、镁、硫、铁、锌、硼等中微量元素，是一种新型的环保无公害肥料。运城是我省的农业大市，近几年随着农业产业结构的调整，广大农户已改变过去的那种传统种植模式，经济作物的种植面积不断扩大，如瓜果、返季节蔬菜等。南风钾肥公司农化服务队2000年对我我市的蔬菜大棚面积进行调查，全市近20万亩，主要分布在新绛10万亩、夏县5万亩、闻喜1.5万亩、盐湖区0.5万亩，垣曲0.1万亩、万荣0.1万亩、河津0.3万亩、永济0.6万亩、芮城0.2万亩、平陆0.15万亩、稷山0.1万亩、绛县0.4万亩、临猗0.2万亩，由于种植蔬菜，返季节瓜果经济效益可观，所以菜农舍得投资。在我国山东寿光一带大棚菜施肥量每亩达几百公斤，我市棚菜施肥量也达200公斤/亩，其中60%作基肥，40%作追肥，亩追肥量5080公斤/亩。目前追肥选用混配冲施肥较多，由于蔬菜地过量施无机化肥，已造成部分土壤板结，随着农民文化素质的提高，含有腐植酸、氨基酸有机无机结合型的冲施肥已受到农民朋友的欢迎，这种肥料不但可提高产量，而且所含的有机质还能改良土壤。运城市蔬菜年追肥量约为1万吨，另就是这种肥料亦受到果农的关注，且部分已开始使用，潜在市场较大。二、 腐植酸1、 腐植酸的概念：腐植酸主要是指从泥炭、褐煤、风化煤等主要原料中提取的一组结构复杂、功能多样、组成多变的大分子、有机化合物群。根据它在不同溶剂中的溶解及其颜色、属性，腐植酸可分离出三个组分，将其溶于碱、酸和水而呈黄色溶液部分称为黄腐酸；将可溶于碱或乙醇而不溶于水、不溶于酸、呈棕色溶液部分称为棕腐酸；将仅溶于碱溶液，而不溶于酸或乙醇、丙醇而呈黑色溶液部分，称为黑腐酸；许多学者鉴于棕腐酸含量小，性质又与黑腐酸接近，所以将两者统称为胡敏酸。由泥炭、褐煤、风化煤提取的腐植酸中黑腐酸占绝大部分，棕腐酸和黄腐酸较小。一般棕腐酸含量10%左右，泥炭中高于10%，褐煤和风化煤均低于10%，至于黄腐酸在三原料中含量比棕腐酸少些，均在5%左右。2、 腐植酸的基本功能改善土壤的理化特性，从而提高土壤的透气性和保水性；活化土壤及肥料中的养分，使农作物易于吸收；能缓慢释放氨基酸，能直接激发农作物生长；刺激土壤有益微生物活性；具有降解有毒物质的功能；促进金属离子对阴离子的吸引，使离子浸析到深层土壤中；帮助土壤中矿物质的分解；增强作物营养吸收和根系发育；提高作物发芽率；增强作物抗旱、抗寒、抗病虫等抗逆能力；提高作物产量；改善作物品质。3、 腐植酸的综合属性腐植酸的整体属性是呈黑褐色或黑色，易与碱金属的氢氧化物发生中和反应，生产水溶性腐植酸盐。其二价金属盐难溶于水，三价不溶于水。因此在分离腐植酸时，多用1%NaOH溶液。腐植酸是一种亲水的可逆胶体。它的一价碱金属盐在低浓度时是真溶液，在高浓度时是一种胶体溶液。当对这些溶液加酸类或高浓度盐类溶液时，就会发生絮凝。当用盐类作凝聚剂时，其絮凝能力顺序为：Ba2+>Ca2+>H+>K+>Na+,三价与四价的絮凝能力更大。腐植酸还有胶溶作用，胶溶能力由大到小的顺序是OHCO32SO42ClNO3。腐植酸的酸性基团上的氢离子可以被Na+、K+、NH4等离子代换，形成一价碱金属盐类或铵盐，这种盐类溶于水，由于它具有降低表面张力的性质，可作为表面活性剂。多数腐植酸具有生理活性，因此广为农业、工业、和医药等方面应用。腐植酸与一些金属离子不但可以按一般方式生成盐，而且还可以通过侧链上的含氧功能团与Cu2+、Hg2+、Cd2+、Pb2+、Ni2+、Ca2+、Fe3等二价或多价金属离子形成络合或螯合物。它与微量元素络合或螯合后，可以增大其溶解度，并通过细胞吸收运移到植物有关组织中去。4、 腐植酸的种类腐植酸按形成和来源可分为三类4.1原生腐植酸又称天然腐植酸。它是泥炭和褐煤等天然物，自然形成的腐植酸。在枯枝落叶、秸秆的分解和合成过程中产生。秸秆沤肥，绿化堆腐，制造有机肥料过程中皆可产生为量不大的腐植酸。肥沃土壤中含量不过百分之几，而泥炭中的含量，变动于10%50%，褐煤则变动于1%80%之间，这是由于成煤过程中条件的差异造成的。4.2再生腐植酸它是含腐植酸较低的煤炭，通过自然风化或人工氧化后生成的腐植酸。主要有：4.2.1风化煤再生腐植酸风化煤中含量很少，由于煤层裸露，经过风吹、雨打、日晒，在水解、氧化条件下，煤的化学组成起了变化。在灰分含量低，风化程度深的煤中，再生腐植酸的含量可达到35%以上。农村实行的有机物料堆沤、腐熟办法，通过自然氧化也可提高原料中的腐植酸含量。4.2.2硝基氧化再生腐植酸指褐煤通过硝酸氧化所生成的腐植酸，国内外采用这种工艺以提高腐植酸的产出率和改善产品品质和性质。4.3合成腐植酸也称人造腐植酸，指用人工方法从非煤类物质所制取的，其结构和性质与原腐植酸相近。例如蔗糖与胺起反应所得的碱可溶物；造纸厂、酒厂、糖厂，为了综合利用，利用废液中所含的合成腐植酸，制成液体腐植酸肥料。5、 腐植酸在农业上的作用缩小植物气孔的开张度，减少水分蒸发，使植株和土壤保持较好的水分和养料，起到提高作物抗旱能力，提高植物的多种酶活性和叶绿素含量，使新陈代谢旺盛，光合作用加强，糖分增多，提高作物抗寒、抗病及抗逆能力，提高作物产量；络合微量元素，提高植物对微量元素的吸收与运转能力，促进作物生长，提高产品品质；通过物理化学作用与农药形成农药黄腐酸复合体，既可降解农药毒性，减少农药用量；提高农药药效，提高对人畜的安全性，又可减少环境污染；与化肥复配成腐植酸有机无机增效肥、腐植酸高效复合肥；增加肥效，减少化肥被固定和流失，提高化肥利用率，并起到改良土壤作用。三、 养分比例确定1、 主要蔬菜生长期需肥规律（表1）表1主要蔬菜吸收N、P2O5、K2O的大致数量作物名称形成100公斤产品时N、P2O5、K2O需要量（Kg）作物名称形成公斤产品时N、P2O5、K2O需要量（Kg）NP2O5K2ONP2O5K2O黄瓜0.40.350.55胡萝卜0.310.100.50番茄0.450.500.50大葱0.300.120.40卷心菜0.410.050.38萝卜0.600.310.50芹菜0.160.080.42洋葱0.270.120.23茄子0.300.100.40菠菜0.360.180.52辣椒0.580.110.74大白菜0.310.110.342、 肥料办理农业登记证有关规定根据国家农业部和山西省土壤肥料站办理冲施肥有关规定，要求腐植酸冲施肥需符合GB150632001复混肥料中NP2O5K2O25%，HA4%的技术指标。结合上述规定我们制订了腐植酸冲施肥企业标准，并报运城市质量技校术监督局审批和备案，并在省土肥站办理了农肥登记证。四、 肥料配方确定1、 各种原料农化性质1.1 尿素尿素是化学合成酰胺态氮肥，化学名称叫碳酰二胺，是目前国内外应用最多的化学氮肥。分子式为CO（NH2）2，含氮量46%以上，是白色小珠状。尿素是一种中性肥料，长期施用对土壤没有破坏作用。尿素不象硝态氮或铵态氮肥那样可以直接被作物吸收，而且需要在土壤微生物分泌的脲酶作用下才能分解成铵态氮被作物吸收。尿素可以作底肥、种肥、追肥和叶面肥。1.2 磷酸铵（一铵、二铵） 磷酸铵的纯品应是白色结晶物质，由于生产过程中含有杂质，工业产品呈灰色，磷酸二铵有时含铁较多呈灰黄色。磷酸一铵含氮10%-14%，含磷(P2O5)42%-44%，水溶液成酸性；磷酸二铵含氮18%，含磷(P2O5)46%，易溶于水，水溶液为中性，PH7.0-7.2，是速效肥料，磷酸铵在农业中做肥料时要注意它遇热和在碱性条件下容易分解。该肥料可在各种土壤和各种作物上施用，可作基肥、种肥、追肥。1.3 氯化钾氯化钾一般含K2O 60%，是目前世界上使用量最大的一种钾肥，属生理酸性肥料，易溶于水，氯化钾可作基肥和追肥，由于其含有1%-3%的氯化钠，因而不宜在盐碱地施用，也不能在葡萄、烟草、薯类、桃树等对氯过敏的作物上施用。1.4 硫酸钾硫酸钾一般含K2O 45%50%，是一种重要的钾肥产品，纯品硫酸钾外观白色，结晶状或粉状。肥料级硫酸钾为灰色或黄色，物理性状好，味苦而咸，易溶于水，硫酸钾是化学中性、生理酸性的速效肥料，水溶液呈中性反应。硫酸钾施入土壤后，钾离子一部分为作物吸收，一部分被土壤胶体吸附使钾离子移动性小或被固定，硫酸根则残留在土壤中与从土壤胶体上解析下来的H结合生成硫酸增加土壤酸性。硫酸钾适合于多种土壤和作物，可作底肥、种肥、追肥和根外追肥，特别适用于忌氯喜硫的作物。1.5 腐植酸钠腐植酸钠是一种高分子非均一的芳香族羟基羧酸盐，黑色颗粒或粉末，溶于水，呈碱性，含有羟基、羧基、甲氧基、醌基等多种活性基团，具有离子交换、吸收、络合、絮凝、分散、粘结等多种功能。腐植酸含量一般为50%，PH910，腐植酸与氮、磷、钾及各种微量元素复配，可制备多种专用有机液肥。腐植酸钠可促进各种营养的有机溶解，用作植物生长刺激素，用作植物抗旱保水剂，用作土壤改良剂等。1.6 硫酸镁镁是作物必需的营养元素，它以二价镁离子（Mg2+）的形态被作物吸收。镁是叶绿素和色素的组成成分，是多种酶的活化剂，镁可以促进作物对硅的吸收，镁在作物体内可被再利用，当土壤中镁不足，镁就从老叶转移到嫩叶中去，而老叶叶片干枯，作物就易于早衰。农业上应用较多的镁肥是硫酸镁，MgO含量20%，许多液体肥料中含氧化镁在3%左右。1.7 植物生长调节剂复硝酚钠、萘乙酸钠高纯度复硝酚钠，能迅速渗透到植物体内，促进细胞的原生质流动，提高细胞活力。是高效、广谱型植物生长调节剂，适合于粮食作物、蔬菜作物、油料作物等一切具有生命力的植物。并且它在植物的整个生命期均可使用。它能改善产品品质、提高产量、提高作物的抗病、抗旱、抗寒、抗盐碱、抗倒伏等抗逆能力。高纯度复合硝基酚钠是由5硝基愈创木酚钠、2硝基苯酚钠、4硝基苯酚钠组成的，外观颜色暗红色结晶，易溶于水，常规条件下贮存稳定。萘乙酸钠为纯白色无味结晶体，易溶于水，无杂质，属低毒植物生长调节剂，是一个广谱型植物生长调节剂，它有着内源生长素的作用特点和生理功能，能促进根的形成，加快扦插生根和种子发根，能促进细胞的分裂与扩大，加速叶绿素的合成，促使果实膨大，防止落花落果，提高产量，改善品质，增强抗旱、抗寒、抗病等抗逆能力。速效性好，配伍性好，既可单独使用，又可与复硝酚钠类、杀菌剂、叶肥、冲施肥等混合使用。2、 室内小试根据作物的需肥规律，结合作物施底肥情况，确定了腐植酸冲施肥养分比例，大量营养元素氮、磷、钾，功能性物质腐植酸为主，添加适量的中微量营养元素Mg、B、Zn及必要的植物生长调节剂复硝酚钠、萘乙酸钠复配而成。2.1 加料顺序通过多次室内试验，确定加料顺序为：水尿素腐钠二铵一铵硫酸钾氯化钾其它中微量元素植物生长调节剂。2.2 反应温度及时间温度不超过50，过低溶解不完全，过高易造成养分损失，时间30分钟。2.3 产品PH值的确定腐植酸冲施肥的效果好坏与产品中水溶性腐植酸含量高低关系甚大，下面为不同PH值HA水的变化规律。（表2）表2PH值变化对HA水的影响编号1234567891011PH值233.54.04.55.05.56.06.57.08.0HA总66666666666HA水00.6110.90.932.050.784.234.855.525.675.79HA水占HA总百分率%010.118.232.134.146.370.580.89294.596.53、 产品执行标准2003年5月28日由运城市技术监督局组织的腐植酸冲施肥企业标准审查会在南风集团技术中心二楼会议室举行。与会专家和代表对企业标准（送审稿）进行了认真的论证、审定，认为该企业标准技术指标经济合理，达到了国家标准或相关规范的要求，检验方法准确可靠，标准综合水平达到国内先进水平，审查会一致通过该标准送审稿。3.1 标准名称：腐植酸冲施肥3.2 标准代号：Q/NFJ0302820033.3 标准技术指标：表 3项 目指 标液体固体总养分（N + P2O5 +K2O）， 25.035.035.040.0水溶性磷占有效磷百分率， 70707070腐植酸（HA）, 6.010.012.08.0水分(H2O), -8.05.0PH值（1：250倍水溶液），5.0-8.05.0-8.05.0-8.05.0-8.0氯离子( Cl- )， 3.03.03.03.0注：1 组成产品的单一养分不得低于4.0%，且单一养分测定值与标明值负偏差的绝对值不大于1.5%。2如产品氯离子含量大于3.0%，并在包装容器上标明“含氯”，可不检验该项目；包装容器未标明“含氯”时，必须检验氯离子含量。3.4 标准备案号：Q14270040820034、 肥料农业登记证办理2003年6月底将办理腐植酸冲施肥有关材料送省土壤肥料工作站，10月份办理完毕，登记证号：晋农肥(2003)临字182号，该产品为含腐植酸液体冲施肥，主要技术指标：N+P2O5+K2O25%，腐植酸6%。5、 田间试验田间试验在盐湖区选择了三个点三种不同作物进行。5.1 盐湖区金井乡金井村吴玉虎 大棚西红柿大棚西红柿施用腐植酸冲施肥后，果实品质好，果面光滑、红润、色泽好、甜度高、产量提高。5.2 盐湖区南城办西姚村孙运红 大田韭菜大田韭菜、施用腐植酸冲施肥后，经对比试验，施用的韭菜叶片深绿发黑、根壮、增产明显，不施用的苗细小，叶发黄。另一个特点是施用的苗根无虫，该肥料具有抗病害作用。5.3 盐湖区南城办南郊 李玉梅大田长豆角施用腐植酸冲施肥后，表现显著有以下三方面，一是苗长势壮，叶片深绿发黑，二是延长了采摘期，三是增产效果明显。五、 工业化生产1、 产品简介1.1功效特点本产品是一种有机无机相结合的新型液体冲施肥。腐植酸、氨基酸等有机养分既可供作物直接吸收利用，又能起到改良土壤降低盐害的作用；配比合理的氮、磷、钾全溶于水，能快速被作物吸收利用起到提苗、膨果、促长作用；钙、镁、硫、铁、锌、硼、铜、锰等中微量元素为螯合态，能有效补充作物缺素症状，可防止作物黄叶、小叶、花而不实、脐腐病等生理病害。施用本品后，作物根系发达，生长健壮，抗旱、抗病、抗寒、抗重茬能力提高，瓜果菜品质好，产量高，维生素含量高，口感好，营养价值高，保鲜期长，具有投资小，收益大，使用方便等特点，是实行农业标准化种植，生产无公害、绿色农产品的理想肥料。1.2应用范围本产品特别适用于温室大棚及保护地种植西红柿、黄瓜、辣椒、茄子、韭菜、西葫芦等作物，对露地瓜菜及果树、花卉、药材等植物同样适用。1.3使用方法冲施：兑水稀释后，随水冲施，苗期每亩每次5-10公斤，生长中后期每亩每次10-20公斤，每隔15-20天冲施一次。穴施和灌根：兑水400-600倍。1.4 注意事项本产品属过饱和溶液，存放时有少量结晶析出属正常，使用前搅匀即可。1.5 产品外观及规格 外观：黑褐色液体或膏状。 规格：5Kg/桶、15Kg/桶、18 Kg/桶、20 Kg/桶。2、 原料规格表4名 称指 标尿 素N46磷酸一铵N11，P2O544或N9，P2O549磷酸二铵N18，P2O546氯化钾K2O60硫酸钾K2O50腐植酸钠HA50氨基酸含量40七水硫酸镁MgSO4.7H2O99七水硫酸锌ZnSO4.7H2O97硼 砂Na2B4O7.10H2O95复硝酚钠含量98萘乙酸钠含量953、 生产工艺流程图反应罐水搅拌尿素搅拌腐钠搅拌二铵搅 拌一铵硫酸钾氯化钾搅 拌七水硫酸锌七水硫酸镁搅拌萘乙酸钠复硝酚钠完全溶解贮罐包装4、生产工艺控制指标4.1反应溶解严格按工艺流程中顺序计量加入原料，腐钠在反应罐温度25时加入，其它各种原料在反应罐温度达35时加入，植物生长调节剂出罐时加入，出罐温度控制在4550之间。4.2沉降将从反应罐中排出的液体半成品料转入贮罐中，冷却至30以下进行包装。4.3质量指标总养分25（13-4-8）HA6PH值5-84.4计量要求成品包装重量5 ±0.1Kg、10±0.15 Kg、15±0.15 Kg、18±0.2 Kg、20±0.2 Kg平均净含量不小于5 Kg/桶、10 Kg/桶、15 Kg/桶、18 Kg/桶、20 Kg/桶，单桶重量合格率80。4.5包装质量内衬薄膜袋扎紧，液体料不得漏出。合格证贴好，桶盖封紧，清点数量后入成品库。5、配方设计5.1 产品指标：总养分25%(13-4-8) HA6% PH值5-8 Cl-3%5.2 原料配比表 5原料名称配方1（Kg）配方2（Kg）配方3（Kg）配方4#（Kg）配方5#（Kg）尿素260260278283278腐钠110110110110110一铵5260609160二铵303030-30氯化钾6060606060硫酸钾8989686868氢氧化钠-5-七水硫酸镁-22七水硫酸锌-22硼砂-22复硝酚钠0.340.340.34-萘乙酸钠0.160.160.16-水399391394377388合计100010001000100010006、 分析规格6.1尿素见 GB2440-20016.2氯化钾见 GB6549-19966.3磷酸一铵、磷酸二铵见 GB10205-20016.4农业用硫酸钾见 HG/T3279-19906.5腐植酸钠见 ZBG21005-19876.6腐植酸冲施肥见 Q/NFJ-03-028-2003六、 2003年液体腐植酸冲施肥生产与销售1、 冲施肥生产2003年8月5日开始试生产，至20日共生产冲施肥4吨，9月23日至27日生产冲施肥2吨，10月20日至12月15日生产冲施肥44.48吨，全年共生产冲施肥成品50.48吨。2、 冲施肥成品质量检测编号指标%NP2O5K2O总养分HA总PHCL-7.86-5.66-200308050612.623.948.4725.036.016.922.9815.474.135.7225.32-14.014.237.6125.856.026.743.0013.014.058.0125.076.157.06-13.153.977.9825.16.096.87-6.50-13.824.007.2325.056.206.59-6.53-13.633.797.5825.06.726.613.0013.793.987.2025.06.39-6.57-14.344.297.1725.86.17-13.884.806.6925.376.136.51-15.855.476.9727.296.016.54-12.934.088.0125.026.046.683.00-7.279.28-3、 冲施肥生产成本表 6名称单位单价数量金额(元)单耗成本(元/吨)尿素1吨13741.82473.217423.30.263345.2尿素2吨130011.514950一铵1吨1657.50.466338130.05775.5一铵2吨12602.53150二铵1吨19000.238029900.03359.2二铵2吨18001.452610硫酸钾1吨14600.6594955030.078109.0硫酸钾2吨13803.34554氯化钾1吨13000.339039100.06177.46氯化钾2吨12802.753520腐钠1吨14000.875122596250.121190.6腐钠2吨16005.258400复硝酚钠1Kg1806108022000.25843.5复硝酚钠2Kg16071120萘乙酸Kg951955750.07911.4萘乙酸钠Kg1603480氨基酸Kg3.52587.50.51.73硼砂Kg2.5501250.992.48七水镁Kg0.5650280.990.55七水锌Kg1.9650980.991.94包装桶1个8.16143011668.821137.81418.7包装桶2个8.5011149469桶贴1张4.02008001979.5139.2桶贴2张0.523591179.5塑料袋1个0.2113.50283.5580.2111.5塑料袋2个0.231290296.7线绳把1515111.0合格证个0.008250020500.4化学试剂119.762.37水m 3225500.51.0电度0.4353514147028.0工资3044.521335.626.5合计1447.23、2003年冲施肥销售量销售收入、利税3.1 销售量：10.6t3.2 销售收入：4t2085元/t6.6t2125元/t22365元3.3 利税：22365元10.6t1447.2元/t7024.7元实际回款19324元、应收账款3041元。七、 腐植酸类肥料的开发前景肥料是现代农业生产的三大法宝之一，我国历来就有“庄稼一枝花，全靠肥当家”的经验总结。随着工业化水平的不断提高，无机化肥在农田的使用量越来越大，对农业生产起到了显著的促进作用，但与取之于天然的有机肥料相比，尚有一定的不足之处。利用泥炭、风化煤、褐煤为原料生产腐植酸肥料，对改良土壤结构及性能、治理盐碱地、转化土壤中营养成分、促进植物生长发育、提高农作物产量等有特殊的作用。同时，应用腐植酸类肥料是人类协调资源与环境关系的一种有效手段，对人类长期的社会生活将起良好的生态效应。从目前的形势看，生产和施用腐植酸类肥料是获得农作物丰产的一条经济有效的措施，对合理利用资源、保护生态环境具有深远意义，其开发前景广阔，市场需求量大，社会经济效益高。石油2 八、 结论腐植酸液体冲施肥项目从2003年5月中旬立项到8月上旬生产出合格产品，在无需固定资产投资（利用原小液洗生产线）仅用3个月时间完成了工业化生产，在此期间并完成企业标准审查和备案，农用肥料登记办证工作。2003年共生产冲施液肥50.48t，销售10.6t，销售收入22365元，实际回款19324元，应收账款3041元，可实现利税7024.7元。2003年通过项目组全体人员的共同努力，在科研和生产方面取得了一定成绩，销售工作对技术人员是弱项，但通过他们努力这方面已有较大进步，2004年项目组将加大销售力度，积极稳妥开发市场，逐渐扩大销售量和销售区域，并不断开发出腐植酸系列产品，实现良好的经济效益，为南风小化肥生产开创一条新路。11 / 12文档可自由编辑打印