肥料加工工艺第一课

肥料加工工艺FertilizerProcessTechnique任课老师的基本信息刘新伟博士资源与环境学院土壤与植物营养系电话：[phone]Email：[e-mail]办公地点：资环楼431室欢迎常来唠唠对同学们的要求：勇于提问：报告式课堂勤于思考：随时提问和讨论积极参与：看、听、想、记结合课堂纪律：不缺席、不吃零食、不响电话欢迎随时提出意见和建议！课时：32理论+40实验（3位任课老师带）+1周实习授课教材：《肥料的研制与加工》（王正银主编）方法：讲授+讨论+问答+作业实验、实习教材：自编地点：资环楼301、302、303，新盆栽场，野外（工厂）调查、参观方法：动手+观察（测）+实验（实习）报告（不得缺席）考试期终闭卷考试(考试60%，平时成绩40%)课程安排国家、各部委一系列文件•国务院《国家中长期科技发展纲要(2006-2020)》中，将“环保型肥料、农药创制和生态农业”作为优先主题，指出“重点研究开发环保型肥料、农药创制关键技术，专用复（混）型缓释、控释肥料及施肥技术与相关设备”。•2015年1月，农业部关于印发《到2020年化肥使用量零增长行动方案》，提出到2020年全国化肥用量实现零增长，主要农作物肥料利用率达到40%以上；将推进新肥料新技术应用作为重点任务之一。•2015年7月，工业和信息化部发布的《关于推进化肥行业转型发展的指导意见》可以说是化肥行业在“十三五”来临之际的未雨绸缪。意见指出，当前中国化肥行业已经到了转型发展的关键时期，只有通过转型升级才能推动行业化解产能过剩、调整产业结构、改善和优化原料结构、推动产品结构和质量升级、提高创新能力、提升节能环保水平、提高核心竞争力，努力实现中国化肥行业“由大变强”。中国人口暴聚，粮食安全是头等大事资源短缺，（7%/8%）36.7万km2262.2万km2，占国土面积27.4%高质量耕地面积急剧减少耕地质量退化：普遍缺氮，67%缺磷，7亿亩缺钾，中微量元素缺乏面积也很大(40-50%)。多年来的淤浅沉积、围湖垦殖、填湖盖楼导致近30年来武汉湖泊面积减少了228.9平方千米，50年来有近100个湖泊“蒸发”解放前2016年武汉城区变化水土流失；河床变浅，甚至断流；抵抗洪、涝等自然灾害的能力下降农业资源利用效率低原因：科技含量低，农民素质低，农技服务差。Fertilizerisplant’sfood(3个50%)庄稼一枝花全靠肥当家肥料在农业生产中的地位李比希的“养分归还学说”兴起了化肥工业；肥料是“粮食的粮食”，重要的农业生产资料，投入比例大；我国化肥销售额1000多亿元，是重要的产业；我国化工、商业、农业等部门参与化肥的生产、销售和使用，提供大量就业岗位；化肥在农业发展（包括城市绿化）中发挥了重要作用，但也引起了严重的环境问题（包括化肥工业本身）。050010001500200025003000350040004500500055006000650019781980198219841986198819901992199419961998200020022004200620082010201220142016农用化肥用量（万吨）年份农用化肥用量数据来源：中国统计年鉴Fertilizers(N+P2O5+K2O,Mt)ChemicalfertilizerConsumptioninChinafrom1902to2000Year05101520253035404519001910192019301940195019601970198019902000Qin(221-206BC)793Song(960-1279)780195273519801,890199020003,2253,738DynastyyearWheatyield,kg.ha-1肥料与产量缺钙缺硼肥料与品质缺磷、钙肥料与健康缺镁缺钾缺硫尿素过磷酸钙氯化钾RecoveryRateofVariousFertilizersinChinaNPK15-35%10-20%30-50%19Over-fertilizationcausesenvironmentalpollution富营养27％贫营养4％中营养69％70年代富营养61％中营养35％贫营养4％80年代后期富营养85％贫营养0％中营养15％90年代后期Eutrophication（NandP）现阶段施肥大体方向：减氮，稳磷，提钾我国肥料施用面临的突出问题•平均数量不足。1995年全国耕地化肥施用量平均为249kg/ha，计算复种指数平均为172kg/ha，在世界居中等水平。•分配不当。沿海和城郊发达地区化肥尤其是氮肥超量施用；蔬菜等经济作物施肥量过大。•氮磷钾比例不合理。化肥氮、磷、钾比例为1:0.42:0.16（发达国家：1:0.6:0.56），氮磷比例逐渐趋于合理，钾肥比例过低。我国肥料施用面临的突出问题•农田钾素亏缺严重。在农田养分收支上，氮磷已由亏缺趋于平衡(两袋子施肥法)，而钾素因投入不足仍严重亏缺。耕地缺钾面积不断扩大。部分地区农田仍然缺氮缺磷。•中、微量元素养分缺乏。我国耕地缺镁、硫面积在扩大，锌、硼、锰、钼缺乏面积较大。我国肥料施用面临的突出问题•品种结构不合理。化肥使用量增加，而有机肥施用量减少；化肥中单质肥料和低浓度复合肥比例大，而高浓度复肥比例只有15%左右；广普型肥料多而专用型肥料少。•肥料利用率低。其中氮损失严重，水田高于旱地。•环境问题。方式不当270-300kgN/ha用量不合理农产品安全生态环境质量地下水土壤养分资源化肥养分资源有机肥养分资源植物过程废弃物优质高产植物需求其它养分资源沉降生物固氮挥发淋洗节肥增效养分资源综合管理养分供应土壤过程灌溉资源高效食物安全环境健康生态安全地下水根土界面养分、水分、重金属农药、有害微生物保证农业可持续发展政府农业补贴——全国范围内大规模的“测土配方施肥”工程（测、配、产、供、施一条龙服务“傻瓜肥料”）发达国家肥料的发展公元前900-前700年Homer在《奥赛德》史诗中就提到将污泥、垃圾及草木灰做粪肥，但对有机肥的加工从20世纪70-80年代才开始化学肥料的生产是从按照P-K-N开始的复混（合）肥及缓控释肥的起步及发展发达国家肥料的发展发达国家氮肥复合化达到50%，磷肥、钾肥的90%都是以掺混、复混或液体肥料等复合化形式销售和施用。而且高浓度肥料较多，专用型复混肥起步早，发展快（许多农业区设立肥料农化服务中心）。一些发达国家如美国、加拿大、日本及欧洲国家化肥的加工产品在化肥总供应中已占80%左右。近年来，日、美等国聚合物包膜控制释放肥料（包衣：硫磺，聚乙烯，聚氨脂、草炭、木质素。。。）消费量年均增长速度是普通肥料的10倍。世界各国均投入大量资金研究开发利用率高且残留低的新型肥料品种，抢占制高点，使化肥生产朝着高浓度、低残留、复合化、专用化和多功能方向发展。我国肥料的现状（有机肥）我国古代不仅注意广辟肥源、多积肥、合理施用有机肥，还强调加工制造，并且使用了腐熟技术。1400多年前贾思勰在《齐民要术》中最先总结出“踏粪法”，秋收后把场上的碎谷、糠秕等杂物聚拢起来，“每日布牛脚下，三寸厚；每平旦收聚堆积之，还依前布之，经宿即堆聚”，现在在民间称为“垫圈积肥”。元代王祯《农书·粪壤篇》、明代袁了凡《宝坻劝农书）20世纪30年代，全国开始使用微生物来研究堆肥和沤肥，目的在于筛选优质的菌种，总结出了条垛式发酵法、发槽式发酵法、密封仓式发酵法、塔式发酵塔等我国肥料的现状（有机肥）我国每年有机肥料的总产量约18-24亿吨，折合氮磷钾养分1678万吨，相当于我国每年化肥养分量的1/3。传统有机肥料的使用呈萎缩的趋势!!有机肥商品化（价格便宜；施用方便；培肥改土的优势；无害化处理）。绿肥、沼气肥在农业生产中也有一定潜力，值得发展与推广。我国肥料的现状（化学肥料）我国单质肥是从N-P-K开始研制全国复合肥生产厂家登记在册的有2500家左右，年生产能力约5000万吨。但是生产规模大，产品质量合格的大企业仅占到5％-10％。(厂家多，规模小，成本高)2000年775万吨，2005年1707万吨，2010年达5300万吨，但消费量不足。(起步晚，发展较快)我国化肥的复合化施用率只有30%，其中氮肥不到10%，磷肥不到30%，且主要是低浓度居多。（处于推广发展阶段）复混肥的发展已成为衡量一个国家化肥工业发展程度的标准之一。加速我国复混肥工业的发展，生产高浓度、多养分的专用肥势在必行。•缓效肥料。技术难度大，成本高（2009年生产250万吨）•有机无机复合肥•微生物肥料。肥效不稳定•叶面肥料。起步迟，正在整合兴起•功能性肥料我国肥料的发展趋势推荐施肥习惯施肥NPK:15-3-510-6-10-Zn-MgFarmer’sBF肥料研制与加工的内容及条件研究的内容：1、无机肥料（单质肥、复合肥、聚合肥、缓控肥等）2、有机肥料（植物残体、畜禽粪便、天然矿层等）3、生物肥料（固氮菌、根瘤菌、放线菌、真菌等）4、功能性肥料（保水、抗旱、抗病、农药肥料等）研究的基本条件：1、肥料研制实验室2、肥料试验工厂3、生物实验基地肥料研制与加工的研究方法1、模拟实验2、中试研究3、生物效应实验4、规模化生产5、大田应用6、产业化二、学习本课的要求（目标）•了解农业生产中使用的二次加工肥料的加工原理、生产工艺（流程）、主要设备。•掌握肥料加工过程中具有共性的方法、工艺要点和主要技术参数（重点讲授复混肥料）。•掌握主要新型肥料的商品属性。三、课程内容安排•肥料的种类、性质和质量•复混肥的加工•商品有机肥有机-无机复混肥•叶面肥•微生物制剂•缓效（控释）肥料•功能性肥料•肥料加工与环境保护根据各种肥料工艺的发展现状（成熟、非成熟），采用不同的讲授方式。相关参考资料[1]王正银主编。肥料研制与加工。北京：中国农业大学出版社。[2]周连仁，姜佰文。肥料加工技术。北京：化学工业出版社，2007[3]何念祖。肥料制造与加工。上海：上海科学技术出版社，1998[4]方天翰。复混肥料生产技术手册。北京：化学工业出版社，2003[5]李春花，梁国庆。专用复混肥配方设计与生产。北京：化学工业出版社，2001推荐网站：，农业部、中国肥料检测中心