至40年代已有硝酸磷肥的正式产品,到50年代工艺日趋成熟,生产量不断增长。在缺乏硫资源的欧洲各国,发展更为迅速,并成为主要的复肥品种。中国于1964年在南京化学工业公司,建成中试车间,同时相继开展了一批肥效比较试验和工艺流程研究。1982年,中国第一个生产硝酸磷肥的大型化肥厂——山西(洛城)化肥厂建成投产。
由硝酸或硝酸、硫酸(或磷酸)混合酸分解磷矿粉,经氨化等工艺处理后生成的氮磷化成复肥。主要成分为CaHPO4,NH4H2PO4,NH4NO3和Ca(NO3)2。产品一般含氮(N)13%~26%,含磷(P2O5)12%~20%,N∶P2O5在1∶1到2∶1之间。
用硝酸分解磷矿的设想,首先由苏联农业化学家且.H.普里亚尼什尼柯夫等于1908年提出,后经挪威、瑞典、英国等国家30多年的试验研究,至40年代已有硝酸磷肥的正式产品,到50年代工艺日趋成熟,生产量不断增长。在缺乏硫资源的欧洲各国,发展更为迅速,并成为主要的复肥品种。中国于1964年在南京化学工业公司,建成中试车间,同时相继开展了一批肥效比较试验和工艺流程研究。1982年,中国第一个生产硝酸磷肥的大型化肥厂——山西(洛城)化肥厂建成投产。
用硝酸分解磷矿粉,使磷矿粉中与磷酸结合的钙转变成与硝酸结合,形成可溶于水的硝酸钙,用适当方法将其大部分从产品混合物中除去,获得含有硝酸盐的磷肥产品。硝酸分解磷矿粉,得到磷酸和硝酸钙混合物的反应为Ca5(PO4)3·F+10HNO3→3H3PO4+5Ca(NO3)2+HF。分解混合液中必须除去大部分(60%~80%)钙离子(CaO)才能得到含有水溶性和枸溶性磷酸盐的磷肥产品。除去钙的生产工艺有:①冷冻法。利用低温(-5~5℃)条件,使分解液中硝酸钙以四水硝酸钙Ca(NO3)2·4H2O结晶形式析出,可脱除50%~60%的硝酸钙。除钙后的分解液,即可通入氨中和,生成磷酸二钙、磷酸一铵和硝酸铵。混合物经浓缩、干燥、造粒即成产品。氨中和的主要反应为:6H3PO4+4Ca(NO3)2+11NH3+2HF→3CaHPO4+3NH4H2PO4+8NH4NO3+CaF2。②炭化法。在对分解液通入氨中和时,同时通入合成氨的废气CO2,使一部分钙离子以碳酸钙形成沉淀,以除去钙,同时生成磷酸二钙和硝酸铵。反应为:3H3PO4+5Ca(NO3)2+10NH3+2CO2+2H2O→3CaHPO4+10NH4NO3+2CaCO3↓。③混酸法。用硝酸和硫酸混合酸分解磷矿粉,分解液中一部分钙离子将与硫酸结合形成难溶的硫酸钙,使其分离。然后对分解液进行氨化、浓缩和造粒获得产品。其分解反应为:2Ca5(PO4)3·F+12HNO3+4H2SO4→4CaSO4↓+6H3PO4+6Ca(NO3)2+2HF↑。也可用硝酸和磷酸的混合酸来分解磷矿粉。因主要生成CaHPO4而钙离子可基本不除去。
一般为灰白色颗粒,有一定吸湿性,部分溶于水,水溶液呈酸性反应,硝酸磷肥中的硝酸铵和硝酸钙,均为水溶性,磷酸铵和磷酸钙,前者可溶于水,后者部分溶于水,溶液pH值较低时,可能存在Ca(H2PO4)2而水溶性较高;溶液pH值较高时,可能存在难溶的Ca3(PO4)2而水溶性降低。采用硝酸—硫酸盐法生产时,产品组分中有硫酸铵和硫酸钙,前者可溶于水,后者难溶。硝酸磷肥中含有铵态氮组分如NH4H2PO4,遇碱易分解,同时挥发出氨味,须在贮运和施用过程中注意防止。由不同生产工艺制造的硝酸磷肥,其养分含量也不同。几种常用生产工艺所得产品的养分含量见表1。
表1 不同生产工艺制得的硝酸磷肥养分含量
硝酸磷肥可用于多种作物和土壤。由于其所含的氮素中约50%是硝态氮,易随水流动,故更适宜于旱地和旱作物,一般不用于水田和豆科作物。硝酸磷肥可作基肥和追肥,作基肥集中深施效果好。与单一的氮肥(硝铵)和磷肥(磷酸钙或过磷酸钙)等养分相б较,硝酸磷肥的肥效基本相似(表2)。
表2 硝酸磷肥的肥效比较
硝酸磷肥的肥效还与其中磷素的水溶率有密切关系。一般水溶率较高,肥效也相应提高。硝酸磷肥的用量,通常以其中的含氮量计算。如果硝酸磷肥所含氮磷养分比例不适于作物的需要,可用单一磷肥或单一氮肥调节其N∶P2O5比例至适宜程度后施用。对一般旱作物,硝酸磷肥的一次施用量约每公顷120~225千克。
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