我国大量的低品位磷矿(≤25%)在现有技术体系下难以利用,资源短缺形势日益严峻。我国钾盐资源有限,约50%钾肥依赖进口,而且近年来价格不断飙升,更是粮食安全的重大隐患。为了扩大我国磷钾资源库和降低成本,10多年来,我们坚持探索PK矿物在温和条件下的高效利用,开拓出一条矿物促释的新技术途径。
基于养分有效性思考的技术创新
一百多年来,国内外制肥技术有很大发展,但技术基础一直沿用经典有效性:目标都是使难溶性向水溶性(枸溶性)转化。但我们发现,经典有效性与难溶性两者之间还有一种有效态—活化态,可通过连续抽提法测知,其化学键变化可以通过红外线测知。活化态的酸(能)耗大幅减少甚至酸耗为零。这样就避免了矿的杂质对酸和热能的无效消耗,而且可激活现有技术条件下难以利用的磷钾矿,从而大大扩展我国的肥料资源库。
基于经典有效性的肥料水溶性高,但需进行缓释纠偏。而基于活化有效性概念的促释肥无须为了纠偏再进行缓释处理。活化态有效性是对经典有效性的补充和发展,这一新概念为创新思维提供了更广阔的空间。促释技术用于我国及印度、斯里兰卡、南非等国磷矿均获成功。
促释型肥料的生产及肥效特点
促释型磷钾肥原料广泛易得,能利用低品位磷矿、钾长石等难以利用的矿物肥源,加入5%~10%的相应活化剂,混匀并研磨,即可制成,成本低,肥效高。因无酸、不选矿,碳减排效果高达50%,是环境友好的低碳肥料。活化剂为有机无机两大系列,多从工农业废弃物中筛选并改性,价格低廉,例如,每吨磷肥的活化剂成本仅为50元。活化磷成本比普通过磷酸钙每吨低200元,增产增收效果明显。
促释磷钾矿物的水溶性养分都较大幅度提高达100%~700%,而且可实现持续而均衡的动态平衡。可避免普通化肥早期释放太快而过剩,但后期供应不足。各地试验证明,与传统化肥相比,可在成本较低的、条件下获得较高的产量,而且还具有防止土壤酸化的效果。
应用前景及意义
促释可广泛用于中低品位磷矿、钾长石、云母等钾资源,菱镁矿、硅砂等资源均可进行促释处理而获得较好的肥效,其中磷、钾、镁的促释技术已获中、美、俄发明专利,先后得到了科技部、农业部“十五”、“十一五”和“十二五”的连续支持,陆续在广东、山东、四川、安徽等省与企业合作推进产业化。今后继续努力,可望构建一种基于活化有效性的化肥低碳生产技术新体系,为我国粮食安全和碳减排作出新贡献。