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高于等养分含量的固体磷酸二铵

发布:admin05-03分类: 电力

  聚磷酸铵是一种含N和P的聚磷酸盐,简称APP。按其聚合度大小,可分为低聚、中聚和高聚3种。当聚合度在20以下,叫做低聚,是水溶性的,聚合度在50以上叫做高聚,可作为阻燃剂。在80年代,考虑到价格、成本等因素,低聚水溶性APP主要是在纤维素材料如纸张、木材等阻燃上用。高聚合度聚磷酸铵广泛应用于膨胀型防火涂料、聚乙烯、聚丙烯、聚氨酯、环氧树脂、橡胶制品、纤维板及干粉灭火剂等,是一种使用安全的高效氮磷系非卤消烟阻燃剂。

  作为肥料用的聚磷酸铵聚合度通常为5-18,短链全水溶,包含磷酸铵、焦磷酸铵、三聚磷酸铵和四聚磷酸铵等多种聚磷酸铵,聚合度更高、链更长的聚磷酸铵只有少量存在。聚磷酸铵肥料具有以下优点:一是氮、磷养分含量高,pH值近中性,作物使用安全系数高;二是溶解度大,可配置磷含量较高的液体肥料,结晶温度较低,生产使用方便;三是对金属离子有螯合作用,可防止溶液中磷与金属杂质形成沉淀,在液体肥料中添加微量元素,有利于制成高浓度高品质的液体肥料,磷素不易被土壤中的铁、钙等金属离子固定,可以络合水中的微量钙和镁,在北方水钙较高的硬水区域使用,不会出现以工业磷酸一铵为原料时的堵滴管喷头现象;四是在土壤中虽然不被植物直接吸收,但可以在土壤中缓慢水解成正磷酸盐,然后被植物利用,磷利用率相对比较高,是一种长效肥料。

  在生产工艺上,低聚聚磷酸铵常用的生产方法有:一是过磷酸-氨中和法,过磷酸(105%-115%H3PO4)来源是关键。可以采用热法过磷酸,得到产品质量好、品级高。也可以使用湿法磷酸浓缩得到的湿法过磷酸,然后再与氨中和,湿法过磷酸生产与磷矿杂质有关,美国是湿法磷酸直接浓缩得到,成本相对较低。我国磷矿杂质含量高、难于浓缩,须湿法磷酸净化后再浓缩得到,成本和能耗均较高;二是磷酸与尿素缩合法,主要有3个方法。其一是用磷酸与尿素直接反应,即一定摩尔配比的磷酸和尿素(1:1-1.4)加入到反应釜中混合熔解,然后进入沸腾床沸腾聚合,控制沸腾床内氨压和反应温度(160℃-180℃),物料聚合固化、保温最后冷却出料得到松脆的白色产物,经粉碎至需要的粒度后得到产品。在反应中尿素既是氨源又起到缩聚剂的作用,所得产品是粉状固体。温度、时间、配比很关键。其二,磷酸脲缩合法,温度控制在140℃-160℃,先制备磷酸脲,再磷酸脲热解。磷酸与尿素在一定条件下反应生成复盐磷酸脲,磷酸脲在一定工艺条件下热解槽中热解,粘稠物料冷却得到大块状白色产物,所得产品为尿素多磷酸铵,但固化时间长,固体产品很粘,不方便使用。热解的粘稠物料也可以流入水槽中溶解,直接生产13-30-0的氮磷液体肥料,pH值呈中性,水溶液清澈透明,可在常温下长期放置,低温时会析出白色沉淀物,加热搅拌可溶解。其三是磷酸脲-尿素缩合法,即以一定配比的磷酸脲和尿素(尿素是缩合剂和氨化剂)为原料在一定温度下缩合,得到的粉状产品,物性较好,产品的氮磷含量也较高。

  上海化工研究院1985年开始进行磷酸脲及其衍生物—尿素多磷酸铵的研究,从磷酸脲的相图、以湿法磷酸和热法磷酸为原料制造磷酸脲和磷酸脲热解实验室试验和小型中试、500吨/年尿素-多磷酸铵生产装置一直到产品作为高端水溶性肥料、叶面肥和纤维类材料阻燃剂应用试验和产品推广。当时其主要应用市场是水溶性阻燃剂。

  磷酸脲是磷酸与尿素在一定条件下反应生成的磷酸复盐,其溶解度随温度变化比较大,可用冷冻,也可用真空。生产过程简单。

  磷酸脲是具有多种用途的磷酸盐:首先是品质良好的酸性肥料,所含尿素不会被尿酶迅速分解,提高了N利用率;磷素由于尿素的络合作用,不易被土壤所固定,磷的利用率较高。其次是反刍类动物理想的饲料添加剂,对动物的致毒量为尿素的1.5-2倍,牛羊喂磷酸脲后泌乳量可增加11%,体重增加15%-30%,抗病力增强,死亡率降低。再次,磷酸脲经热处理可得其衍生物尿素―多磷酸铵,50%以上的P2O5为多磷酸盐,是一种很好的高浓度氮磷液体肥料和性能良好的磷氮系阻燃剂。最后可作为净化磷酸的一种方法,磷酸脲用硝酸、草酸处理,便可得净化磷酸和硝酸脲或草酸脲,该净化磷酸再进一步处理可得食品级磷酸。

  水溶性聚磷酸铵也曾作为液体肥料进行过应用试验。如新疆乌鲁木齐郊区的碱性土壤用聚磷酸铵液肥对黄麻皮哈密瓜进行根施的肥效,高于等养分含量的固体磷酸二铵,其增产效果高出3.0%-8.4%,每亩多产228-254公斤甜瓜,并可提高作物的品质,使含糖量提高约3.2%。通过试验发现,液体肥比固体肥容易掺和,易施用,施用后均匀度高于固体肥,聚磷酸铵的酸性(pH为5.92)有利于肥效的提高,肥效高于等营养元素含量的固体肥料磷酸二铵,增产明显,肥料利用率也相应提高。

  据了解,在上海郊县的中性或微碱性土壤上,聚磷酸铵对大麦、油菜、番茄、草莓等作物进行叶面喷施与喷水(空白)相比,一般增产幅度为10%-30%,肥效显着,其中大麦增产18%,油菜增产19%,番茄平均增产21.7%,草莓平均增产18%,而且大大地改善了作物的品质和抵抗病虫害的能力,可谓丰产丰收。以液肥对花卉作叶面喷施结果表明,草本科植物效果更明显,将其稀释成0.5%-1.0%稀溶液,对各种花卉都可浇施和喷施,既经济又方便。

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