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颗粒肥料在我国的现状及发展趋势
发布时间:2009-9-8 浏览次数:4864
 

一、   前言
肥料的种类多种多样。根据肥料产品的形态可分为液体肥料和固体肥料。液体肥料主要包括直接施肥的液氨、氮溶液和叶面喷施肥料等。液体肥料主要在美国和西欧使用,如美国液体肥料占化肥总消费量的30%左右,西欧约占6%。大部分化肥为固体形态,根据颗粒的大小,又可分为粉状肥料( prill fertilizer)和颗粒肥料(granular fertilizer)
固体肥料颗粒的大小取决于造粒工艺的不同。通过肥料液滴固化(如塔式喷淋造粒)或特定条件下的结晶以及反应堆置熟化等工艺形成的颗粒较小,平均粒度在1mm左右甚至更小,为粉状肥料,主要包括普通尿素、氯化钾、氯化铵、碳铵、硫铵、结晶硝铵等。通过控制造粒塔及结晶器的工艺操作参数,也可形成平均粒度在1-2mm左右的肥料,如颗粒硝铵等,但要形成更大粒度的颗粒是困难的。
颗粒肥料通常为通过特定的造粒装置形成的较大粒径的肥料,通常1-4mm颗粒的比例要求达到90%左右,则平均粒度约在2-3mm。包括大颗粒尿素、重钙、磷铵、NPK复合(混)肥以及通过肥料二次加工形成的颗粒硫铵、颗粒氯化钾等。
影响化肥使用的关键因素除肥效外,还有储存、运输和装卸性能。化肥发展的初期,产品多为粉状。虽然粉状肥料混合起来比较容易,但有许多缺点,如离析,难以控制结块,流动性差,难以实现机械化施肥,在施用过程中易形成粉尘而流失等。解决以上问题的途径之一是实现肥料的颗粒化。
颗粒肥料物理性能好,装卸时不起尘、长期存放不结块,流动性好,施肥时易撒布,并可实现飞机播肥、减少损失等要求,同时还可起到缓释作用,提高肥料的利用率。此外,不同但大小相近的颗粒肥料可实现直接掺混,得到低成本的混配肥(BB肥),具有和复合肥同样的肥效。因此肥料造粒技术不断发展,大颗粒尿素、磷铵、复合肥、颗粒钾肥等产品发展迅速。肥料颗粒化是当今化肥的发展趋势之一。
二、   世界颗粒肥料的现状及发展趋势
近几十年来,世界化肥的发展经历了一个较大的起伏过程。七、八十年代,世界化肥的生产和消费发展迅速,在八十年代末达到^高峰。由于前苏联及东欧地区的体制巨变,世界化肥生产及消费在九十年代初急剧下降,后由于发展中国家的化肥消费不断增长,拉动世界化肥的生产和消费平稳增加,今后将保持稳定增加的势头。
20多年来,世界各肥料品种的变化如下表1所示。
1 世界不同肥料消费量的变化  单位:折纯 千吨
肥料品种 1978/79 1988/89 1998/99
硫铵 2911.2 2994.8 2640.9
尿素 14196.1 29560.3 39621.1
硝铵 8910.2 9732.9 6963.3
硝铵钙 4059.6 4538.3 3659.0
液氨直接施肥. 4310.6 5272.6 4499.4
氮溶液 2872.8 4608.5 4209.3
碳铵、氯化铵 5907.3 9171.2 8528.0
磷铵 8373.2 13569 18967
硝酸磷肥 2310 7198 3167
NK
177 158 216
NPK
复合肥 18260 23688 19656
钢渣磷肥 469.4 169.1 8.3
磷矿粉 1262.5 1329.4 187.9
普钙 5786.5 6840.3 6975.8
重钙 4138.2 4458.6 2183.9
钙镁磷肥 858.2 1236.9 1368.6
PK
2394 1928 1184
氯化钾 12975.5 16588.9 13413.9
硫酸钾 500.4 674.6 775.2
其他钾肥 1076.2 1151.2 188.5
合计 108379.0 145074.5 138414.9

当前世界化肥的年生产及消费总量约1.35-1.4亿吨(纯养分),其中较大的化肥品种有尿素,约占总量的29%,磷铵占14%NPK复合肥占14%,氯化钾占10%,其次是液体氮肥(包括氮溶液及直施液铵)占6%,硝铵、普钙和碳铵,分别占约5%,其他品种的化肥如硫铵、重钙、硝酸磷肥等占的比重较低。
1978/791998/9920年间,世界肥料的总量增加了约3000万吨,增加的品种有尿素,增加了2543万吨(纯养分,下同),其次是磷铵,增加了1060万吨;减少的品种有重钙、磷矿粉、硝铵及PK肥等;其他品种的化肥生产基本维持不变。
以上肥料品种中,属于颗粒肥料的有磷铵、NPK复合肥,此外还有特别造粒的大颗粒尿素、颗粒钾肥及颗粒硝铵等。磷铵和NPK复合肥从20年前占化肥总量的25%提高到现在的28%。今后仍有不断增加的趋势。
1995
年以来,世界新增尿素装置能力中大颗粒尿素所占的比重不断增加,如1995-1997年间,新增尿素能力中大颗粒尿素占20-25%1998-1999增加到40%。当前大颗粒尿素在尿素总量中占的比例已经到20%
总之,在世界化肥总量中,磷铵、NPK复合肥、大颗粒尿素以及经过二次造粒形成的混配肥、颗粒钾肥等颗粒肥料约占35%左右。在经济发达的欧美地区,机械化施肥比较普遍,要求肥料颗粒化及复合化,如在美国,钾肥产量的40%都进一步加工成颗粒钾。颗粒肥料约占化肥总消费量的60%
今后的5-10年,世界化肥的增长主要集中在发展中国家,发展中国家施肥的主要问题是复合化率低,导致化肥的利用率低。提高化肥利用率的途径之一即大力发展颗粒肥料。颗粒肥可直接施用,肥效高于粉状肥料,也可做成BB肥,以提高施肥的复合化率。因此,世界颗粒肥料会有较快的发展。
三、   我国颗粒肥料的现状及发展趋势
1999
年,我国的化肥产量约3000万吨,主要品种有尿素约1400万吨,占肥料总量的47%,碳铵,占25%,普钙占12%,磷铵占7%NPK复合肥4%。其他品种硝铵、硫铵、氯化铵、氯化钾等品种占的比例较低。
我国化肥标准对不同化肥颗粒大小的要求如下所示。
2 国家标准对不同肥料的粒度要求
肥料名称 国家标准 粒度要求
硫铵 GB535-1995 无要求
尿素 GB2440-91 0.85-2.8mm ³90%
颗粒硝铵 GB2945-91 1-2.8mm ³85%
结晶硝铵 GB2945-91 无要求
多孔粒状硝铵 ZBG21007-90 0.5-2.5mm ³90%
颗粒氯化铵 GB2946-92 1-4mm ³75%
结晶氯化铵 无要求
碳铵 GB3559-92 无要求
粒状重钙 HG/T 2219-91 1-4mm ³90%
普钙 HG2740-95 无要求
钙镁磷肥 HG2740-95 细度 通过250um80%
氯化钾 GB6549-86 无要求
硫酸钾 ZB/T G21006-89 无要求
复混肥料 GB 15063-94 1-4.75mm³90%
粒状DAPMAP GB 10205-88 1-4mm ³90%

当前,我国颗粒肥料主要有磷铵(包括DAPMAP)NPK复合肥、大颗粒尿素、颗粒多孔硝铵、重钙以及各种混配肥,约占化肥总产量的20%左右。但其中约50%是以多种粉状基础肥料为原料,通过蒸汽团粒工艺形成的混配肥料。
十五期间,提高肥料的复合化率是我国化肥行业的主要发展方向。提高肥料的复合化率主要有三种途径,一是直接生产加工成复合肥料,如采用各种化学法生产的NPK复合肥,产品为粒状;二是以粉状基础肥料为原料,通过蒸汽团粒法或挤压法再造粒形成的混配肥;三是把基础肥料加工成颗粒肥料,施用时通过掺混的方法做成BB肥料,实现复合化。
当前,由于国内复合肥市场前景较好,许多原有MAPDAP生产装置的企业都规划采用国内开发的技术改产NPK复合肥,云南磷复肥基地将大力发展DAP;蒸汽团粒法的生产装置我国已经建设了上千套装置,能力闲置较大;BB肥的生产及消费在我国比例还较小,但当前已经呈现较好的发展前景。
国外曾对不同的复混肥生产工艺的投资及成本进行了比较,规模以20万吨/年计,结果如下:
  表3 不同复混肥生产工艺的投资   (百万美元)
投资项目 BB 挤压造粒 蒸汽造粒 化学造粒
总投资 3.2 8.7 10.4 16.4

  表4 不同生产工艺的复混肥生产成本   美元/t
项目 BB 挤压造粒 蒸汽造粒 化学法
固定成本 8.1 21.4 24.5 36.3
可变成本 11.5 13.5 15.4 16.1
原料成本 138.9 126.8 126.8 128.9
袋装产品成本 158.5 161.7 166.7 181.3

BB
肥的生产只是将各种原料机械掺混后包装,生产工艺简单,无三废排放,投资省,配方灵活,产品具有广泛的适应性。虽然其原料成本比其他的工艺高约10美元/吨,但由于投资只有其他工艺的1/3—1/5,因此,产品的总成本要低于其他的工艺10-20美元/吨。
BB
的发展需要化肥原料的颗粒大小基本一致,否则会出现产品在储运过程中产生离析现象,导致养分不均。我国BB肥料发展缓慢,究其原因,一是基础颗粒肥料缺少,二是许多农民及化肥生产经营者还有认识上的误解。
我国的颗粒磷肥产能已经具有一定的规模,当前DAPMAPTSP的产量及进口DAP的量合计接近1000万吨/年,今后仍将不断增加。但我国的颗粒氮肥及钾肥比较缺乏。我国氮肥以尿素和碳铵为主,碳铵为逐渐淘汰的产品,大颗粒尿素在1996年才有第一套装置投产,颗粒钾肥当前仍为空白,这是我国近年来BB肥发展缓慢的主要原因。
此外,许多农民及化肥生产经营者习惯认为化学法生产的复合肥肥效优于其他物理法生产的混配肥。但农业试验已经表明,等养分、等形态的复混肥,在施肥方法相同时,其肥效相当。BB肥和复合()肥在肥效上不会有明显的差别。
当前我国多套大颗粒尿素装置相继投产,生产能力达到200万吨/年,部分产品出口海外,市场前景较好,且仍有多个企业在十五期间规划建设大颗粒尿素装置。这为我国发展BB肥料提供了氮肥原料基础。许多企业已经意识到BB肥在我国的良好市场前景,在全国积极开展生产及经营业务。
颗粒肥料即使不做BB肥,也比粉状肥料优越,如肥效长一些,物性好等。在市场上大颗粒尿素比小粒尿素售价高50-100元。
当前,我国的大部分肥料仍为粉状产品,如普通尿素、碳铵、普钙、硫铵、氯化铵、氯化钾等。其中的一部分成为复混肥的原料,但大部分约70%仍以粉状形态施用到农田中。虽然,碳铵、普钙等产品呈逐渐减少的趋势,但由于在我国基数大,今后在一定时期内仍将占有一定的比重。因此,结合我国提高肥料利用率的发展战略,将粉状肥料加工成颗粒肥料将有较好的市场前景。
四、   颗粒肥料的生产工艺
颗粒肥料的生产工艺可分为料浆法和干法两种工艺。前者指在化肥的生产过程中,由能源或矿物原料直接加工成颗粒产品,如大颗粒尿素、磷铵、重钙、化学法生产的NPK复合肥等;干法主要指将粉状的肥料产品通过物理工艺再造粒形成颗粒产品,包括国内广泛采用的蒸汽团粒法和欧美较多采用的辊式挤压法。
料浆法主要是大型的基础肥料生产所采用,蒸汽团粒法主要用于加工混配肥,在世界各地都有采用,我国能力^大,生产装置有千余套;辊式挤压法是将粉状肥料进一步加工成颗粒肥料成本^低的生产工艺。它工艺简单,完全是物理过程,投资低,只需要单一的电为能源,加工成本低,对热敏性物料更为适合,在欧美等地区使用比较普遍。如世界上90%的颗粒钾肥都是采用挤压法生产的,此外,混配肥、硫铵、硝铵、普钙等在欧美都部分采用挤压法加工成颗粒肥料,直接施用或为BB肥提供原料。
在我国,天津碱厂较早的引进德国生产的辊式挤压机用于生产大颗粒氯化铵,主要出口东南亚地区,取得了较好的经济效益。我国云南也有两个化肥企业引进了辊式挤压造粒装置用于复混肥的生产。
五、   建议
在我国,农业消费的大部分肥料仍为粉状产品,在大力发展复合肥生产的同时,将粉状肥料进一步加工成颗粒肥料,或成为BB肥料,提高施肥复合化率,或直接施用,提高肥料利用率,都将具有较好的市场前景。针对我国化肥生产的特点,建议如下:
1
、美国40%的钾肥为颗粒钾,我国颗粒钾肥的生产还是空白。为BB提供原料,可在青海钾肥厂100万吨/年项目建设的同时,建设30万吨/年颗粒钾肥装置;在沿海主要氯化钾上岸港口,建设3-4套总计能力90-120万吨/年的颗粒钾肥装置;大的硫酸钾生产企业可建设2-3套总能力20-30万吨/年的颗粒硫酸钾生产装置,^终全国形成150-180万吨/年的颗粒钾肥生产装置,可为国内500万吨/年的BB肥提供钾肥原料,并使直接施肥中颗粒钾肥占到30%
2
我国磷肥的主要品种是普钙,由于养分低,市场逐渐萎缩,为提高竞争力和产品的附加值,可在较大的普钙生产厂建设多套总能力在100万吨/年的颗粒普钙装置。
3
、我国当前大颗粒尿素的能力已超过200万吨/年,十五末,预计可达到400-500万吨/年;当前我国还有100万吨/年的粉状硫铵,大部分用于东三省的大田水稻直接施肥,如果加工成颗粒硫铵,必将受到市场的欢迎;我国的氯化铵还有350万吨/年,当前主要作蒸汽团粒法混配肥的原料。随着我国联碱规模的扩大,国内市场销路将受到影响,必须开拓直接施肥和出口市场。如果企业进一步加工成颗粒氯化铵,不但提高产品的附加值,顶替碳铵逐渐萎缩空出的市场,还可扩大出口,缓解国内市场的压力。碳铵在我国仍占有较大的比重,其市场空间越来越小。碳铵易挥发,如果采用挤压法生产颗粒碳铵,可进一步提高碳铵产品的竞争力。
总之,颗粒肥料的发展在我国有较好的市场前景,当前产品仍以粉状肥料为主的化肥企业,实现产品的颗粒化将是提高产品的附加值和竞争力的良好途径之一。

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