含微生物菌剂磷酸二铵新型肥料生产技术

陈恩国，张 敏，王平飞，何春云

（云南云天化红磷化工有限公司，云南 开远 661699）

随着我国农业的快速发展，农业种植中出现了很多问题，例如土壤质量退化，土传病害频发，肥料利用率降低，农产品质量下降，环境污染严重。众多无机肥料生产企业在研究肥料增效、改性，有机肥料生产企业在研究土壤改良。为了提高肥料利用率，越来越多的研究者把目光投向了微生物。微生物是与人类关系密切的一大类生物群体。美国从几十年的大量数据中得出一个结论：“微生物可以养活世界”，利用微生物的合理种群，可以减少20%的化肥用量，提高作物产量，改善作物品质。我国越来越多的农业应用实践也证明，微生物能够有效改良土壤，抑制土传病害，提高肥料利用率，改善农产品品质。

近年随着一些耐盐性微生物菌剂（主要是芽孢菌类）的普及，以及微生物菌剂代谢产物类、生物发酵合成类微生物刺激剂的推广应用，微生物菌剂在高浓度复合肥（w（N+P2O5+K2O）≥40%）上的使用获得了突破。云天化集团有限责任公司和美国宝微公司合作，对复合肥、磷酸二铵、尿素生产装置中的包菌工艺技术、产品性能研发、大规模种植试验、产品工业性试生产进行研究，实现微生物与无机大量元素肥料的有机结合。

1 微生物菌剂作用机制

微生物菌剂是通过其生命活动促进植物营养元素的供应和吸收，还能释放生长激素并抑制有害微生物的形成。微生物可改善土壤的理化特性，提供植物所需的营养元素，改善植物对营养的吸收，增加叶绿素含量，减少呼吸作用；微生物在正常的生长中释放激素，刺激作物根系的生长，使作物积累营养成分，提高产量；还可以增强植物抗逆性，抑制病虫害发生［1］。

2 含微生物菌剂磷酸二铵生产原理

磷铵产品生产采用传统管式反应器加预中和器（PR+PN）工艺［2］，在半成品表面喷涂微生物菌剂。

磷酸与氨发生以下反应：

氨与磷酸的反应主要受传质速率控制，只要两反应物能迅速实现完全混合，即可完成反应过程。使用管式反应器可以强化传质速率，使氨与磷酸强烈混合，反应过程1～2 s即可完成。

磷酸中杂质与氨发生以下副反应：

磷酸中杂质形成磷酸二铵产品的填充物，降低产品中氮和有效磷含量，从而降低肥料的有效养分。

3 微生物菌剂在磷酸二铵产品中活性稳定性研究

云南云天化红磷化工有限公司使用美国宝微公司生产的微生物菌剂（主要含有枯草芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌和短小芽孢杆菌等十多种菌种），在实验室进行高浓度二元微生物复合肥（15-39-0）耐盐性研究，跟踪微生物有效活性稳定性，具体实验数据如表1所示。

表1 微生物菌剂在DAP中的活性 106个/g

从实验结果来看，微生物能有效与磷酸二铵产品相结合，产品储存12 个月后菌的存活数不低于1×106个/g，达到预期效果，可有效发挥微生物菌剂对农作物的功效，从而提升农作物产量和品质。

4 含微生物菌剂磷酸二铵生产工艺及工艺指标控制

4.1 生产工艺

磷酸进入洗涤器内洗涤造粒产生的尾气，产生的洗涤液进入管式反应器（或中和槽）内与氨中和，生成n（N）/n（P）适中的料浆后，喷洒至造粒窑床层上，二次通氨使其喷洒在料浆与返料上，在造粒窑内包裹成粒，经干燥、筛分、冷却工序后，在包裹窑内先裹菌剂后涂防结块剂，经提升机、皮带输送至散装库堆存、包装。工艺流程如图1所示。

图1 含微生物菌剂磷酸二铵的生产工艺流程

根据微生物菌特性，为确保磷铵产品中微生物菌剂有效活菌数量，在包裹窑内安装喷涂微生物菌剂设施，喷嘴置于包裹窑进料端500 mm，距防结块剂喷嘴1 000 mm，喷嘴与垂直方向成45°，与料床中心线垂直距离400 mm，通过控制模块控制微生物菌剂添加量。

4.2 生产操作控制

含微生物菌剂磷酸二铵主要工艺指标控制见表2。

表2 主要工艺指标控制

生产前用蒸汽（≥120 ℃）对微生物菌剂添加设施进行消毒杀菌；为确保复合微生物菌液混合均匀，使用前启动搅拌桨搅拌菌液10 min以上；微生物菌剂按磷酸二铵生产量的2‰添加；包裹窑内物料温度≤70 ℃。

5 含微生物菌剂磷酸二铵生产情况及肥效试验

5.1 生产情况

2019 年7 月27 日至8 月2 日试生产含微生物菌剂DAP 产品3 410 t，产品各项指标达到设计要求，有效活菌数5.05×106个/g，存储12个月后产品中有效活菌数3.01×106个/g，产品质量合格，生产达到预期效果。截至2020 年11 月生产含微生物菌剂DAP产品15 324 t，实现销售收入2 894万元，销售毛利53万元。

5.2 肥效试验

2020 年在甘肃省酒泉市进行向日葵田间试验，对比含微生物菌剂DAP 产品与普通DAP 产品肥效。向日葵根系发育对比见图2。

图2 施用含微生物菌剂DAP与普通DAP的向日葵根系对比

葵花籽产量和质量对比：底肥施用普通磷酸二铵产品，15株产量1.4 kg，千粒质量341 g；底肥施用含微生物菌剂磷酸二铵产品，15 株产量1.6 kg，千粒质量349 g，比普通磷酸二铵处理增产0.2 kg，千粒质量增加8 g。此含微生物菌剂磷酸二铵产品有助于农作物增产和品质改善。

6 结论

微生物能够改良土壤，抑制病虫害，提高肥料利用率，提高农作物产量和品质，微生物在现代农业种植中的应用是农业种植的重要发展趋势。云天化集团有限责任公司是大型磷复肥生产企业，对无机肥料的增效、改性和升级换代要求十分迫切。含微生物菌剂磷酸二铵产品生产工艺技术的实现，对云天化集团有限责任公司提高磷酸二铵产品的市场影响力及知名度、提高磷酸二铵产品市场竞争力、实现磷酸二铵产品升级、提高经济效益等具有重大的意义。