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聚磷酸铵溶液的储存管理
来源: | 作者:肖红忠 | 发布时间: 2018-02-02 | 2785 次浏览 | 分享到:
       聚磷酸铵又称多聚磷酸铵或缩聚磷酸铵(简称APP)。聚磷酸铵已逐渐进入复混肥和液体肥料的生产，特别是在发达国家已得到广泛应用。20世纪70年代初，美国开发了用商品湿法磷酸(54%P205，质量分数)生产聚磷酸铵基础液体肥料，也就是将湿法磷酸浓缩成过磷酸，在管式反应器中与氨反应，生成高浓度聚磷酸铵，加水冷却生成品级为10-34-0的液肥产品。基础液肥可与氮溶液、钾肥生产液体复混肥。我国目前尚未有专业生产聚磷酸铵肥料的企业，其性状、组成及生产方法尚存在争议，一般认为作为肥料用聚磷酸铵应是短链全水溶的，包含磷酸铵、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；另有资料介绍，农用聚磷酸铵聚合度通常为5～18，且溶解性好，是液体肥料的主要品种。农用聚磷酸铵在中国仅有少量生还未形成商品出售。

       聚磷酸铵液体肥，是一种低氮高磷的复合液肥。其优势在于：首先，它可螯合湿法磷酸中的镁、铁、铝等杂质，不产生沉淀，也不会损失有效磷。加入的中微量元素可以被螯合，成为均匀一致的多元溶液肥料。其次，它可以与氮溶液、尿素、氯化钾和水配制出近几十种NPK复合肥，是生产新型肥料产品的重要原料。APP是水溶肥料发展的一项重要磷原料，其具备了以下几点优势：
1. 磷养分含量高，pH 值近中性，作物使用安全系数高。
2. 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。
3. 对金属离子有螯合作用，可防止溶液中金属杂质形成沉淀，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，反而可与土壤中的无效微量元素形成可溶性络合物而被植物吸收利用。
4. 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，是一种缓溶性长效肥料。
5. 可制成用于农作物叶面喷施的叶面肥。聚磷酸盐作为肥料，施用量可比正磷酸盐高3倍，但不会烧伤叶片。其中性溶液可以在叶面上维持几天，而不会被蒸干或盐析。
       聚磷酸铵溶液（APP，10-34-0,11-37-0）是当今美国最常见的液体磷肥料。虽然10-34-0是最常见的APP解决方案，但在一些市场也有销售。虽然以下评论参考10-34-0，但大多数评论也适用于11-37-0。唯一真正的区别是密度，盐析温度和含水量。虽然在整个化肥工业中普遍存在APP解决方案，但在零售层面，并不总是遵循适当的储存和处理技术。因此，听到与APP解决方案相关的存储问题是非常常见的。罐底部呈浅棕色和白色沉淀物，漂浮在产品中的奶酪状颗粒以及整个产品中粘稠的粘稠物质都是与APP溶液和/或用APP溶液制成的其他等级有关的储存问题的证据。

       目前生产的大多数APP解决方案都是由管式反应器制造的。 在这个过程中，湿法超磷酸和无水氨在“管道”温度为315℃-370℃反应中生成，聚磷酸盐含量为70％-75％的熔体。 在管道中进行初始反应之后，必须将熔体快速冷却，用水稀释，并进一步用氨中和以维持高的多磷酸盐含量，并由此得到高质量产品。在制造时，APP解决方案应具有以下属性（可能会有所不同）：

       由于APP溶液是由湿法磷酸制成的，它含有不同量的杂质，如铁，镁，钙，铝，氟，碳等。特定杂质的量和不同类别杂质的比例可以赋予最终APP批量产品不同的特点。例如，诸如碳和某些金属的杂质影响最终产品的颜色和/或澄清度。 但是，产品的清晰度或颜色与APP批量产品的质量无关。

       其他杂质，例如镁，会导致沉淀物的形成，从而引起不可预测问题。聚磷酸盐是APP溶液的重要性质，因为它们不仅增加了磷酸铵盐的溶解度，而且螯合（溶解）了产品中的金属杂质，延长了APP溶液的保质期。 一旦在管式反应器工艺中“生成”多磷酸盐，当产品储存时，它们开始水解（分解）。在某一时刻，将没有足够的多磷酸盐来螯合产品中存在的所有杂质。

以下几个重要因素影响聚磷酸盐沉淀的形成：
1.最初存在的多磷酸盐量。
2.存在杂质的量。
3.产品的储存温度。
4.产品的储存pH值。
5.产品存储的时间长度。
6.其他“杂质”添加到产品。（沉渣，锌等）

       批量成品pH值，多磷酸盐含量和杂质对产品的整体质量有重大影响，并且只能由产品的生产者控制。影响APP批量产品存储质量用户需要管理几个重要因素。随着时间的推移，聚磷酸水解（分裂），产物螯合杂质的能力降低。作为一个非常粗略的指导方针，在产品温度小于32℃时，APP溶液的聚磷酸盐水平将每月下降约1％。在32℃以上的温度下，多磷酸盐分解速率迅速增加。温度是影响聚磷酸铵水解的重要因素，温度越高，聚磷酸盐水解越快。相同pH条件下，三聚磷酸铵水解速率比常温下快27倍；土壤中，聚磷酸盐不同温度水解速率：10℃＜20℃＜30℃ 。磷酸盐中P-O-P链之间存在断裂的活化能，温度每升高5℃，化学应速率增加1倍。
       APP溶液中杂质量受到其产生酸的影响，在存储时会缓慢增加。即使在正常条件下和良好的初始产品质量下，长时间储存期间APP溶液中易形成沉淀，导致在罐底部形成不同量的沉渣。如果在重新装满罐之前没有除去该沉渣，则新产品的杂质水平会增加，并且会对其他优质产品的存储性能产生不利影响。添加微量营养素如锌溶液，也可能会缩短产品的保存期限，因为一旦微量元素进入产品，锌只不过是一种“杂质”。金属离子可催化聚磷酸铵水解，水解速率随金属离子的活性降低而减小（K+＜Na+ ＜ Ca2+ ＜ Mg2+ ＜ Al3+）。金属离子能活化聚磷酸盐中的磷原子，增加反应的活化分子数。
       最后一点是还有其他不可预知的因素可能会导致APP批量产品（以及APP制造的产品）的存储问题。杂质的类型和数量，产品中特定的多磷酸盐部分（热解，三聚物等）和其他性质之间的相互作用使得难以查明特定产品的所有潜在问题或实际货架寿命。可以做的最好的是通过控制可控因素来最小化潜在的问题。几点建议：

1.请勿将APP批量产品（或由APP批量产品衍生物）存放超过所需时间。 在一个生产季节之后，储存罐尽可能接近空置。
2.避免在夏季储存。由于高温会加速聚磷酸盐的水解，当温度很高时，最好不要储存产品，除非该产品在夏天能被立刻使用。
3.每2年彻底清空并清理储罐中积聚的沉渣。每年一次会更好。
4.在合成新产品后，取出代表性样品。了解成品pH值、密度、聚磷酸盐含量、％N、P2O5、％K2O等，让问题减到最少。
5.确保APP溶液不受可能影响产品物理或化学特性物质的交叉污染。