目前，沸石復(fù)混肥料在我國發(fā)展趨勢(shì)向著高效化、復(fù)合化、長效化、顆粒化方向發(fā)展，其中，顆粒化的發(fā)展速度尤為快。其原因是顆粒化的復(fù)混肥能同時(shí)提供各種營養(yǎng)成分，且具有養(yǎng)分均衡、施用方便、便于運(yùn)輸?shù)葍?yōu)點(diǎn)而得以迅速發(fā)展。

1、研發(fā)復(fù)混肥料的必要性

(1)生產(chǎn)新型多功能復(fù)混肥料，是農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的必然趨勢(shì)。當(dāng)前我國復(fù)混肥生產(chǎn)和施用占總施肥量20%～30%，而西方發(fā)達(dá)國家則占80%以上，就吉林省而言，無論從施用面積還是生產(chǎn)數(shù)量來看，與發(fā)達(dá)國家相比都存在較大差距，加之吉林省系國內(nèi)農(nóng)業(yè)大省，其農(nóng)業(yè)發(fā)展對(duì)促進(jìn)吉林省經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著重要的意義，所以生產(chǎn)多系列復(fù)混肥產(chǎn)品，在我省有著廣泛的市場和發(fā)展前景。

(2)從長遠(yuǎn)的戰(zhàn)略目標(biāo)考慮，為了有效保護(hù)土壤和農(nóng)作物穩(wěn)定增產(chǎn)，實(shí)施農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展目標(biāo)，吉林省具有生產(chǎn)沸石長效多元素復(fù)混肥的物質(zhì)條件，如:吉林省已探明的沸石可供開采利用的儲(chǔ)量已達(dá)8000～9000萬t，保有儲(chǔ)量居全國第四位，主要礦山有：九臺(tái)的銀礦山、上河灣關(guān)山沸石礦、六臺(tái)沸石礦、三臺(tái)沸石礦、汪清百草溝沸石礦、和龍沸石礦、磐石縣小剩河沸石礦、長春大頂山沸石礦等，其中以九臺(tái)銀礦山為最大，保有儲(chǔ)量6000萬t，礦石以斜發(fā)沸石和絲光沸石為主，達(dá)80%～90%，該礦床礦石含SiO2>70%，CaO>15%，MgO平均0168%，K2O平均317%，微量元素Zn、Mo、B等質(zhì)量分?jǐn)?shù)也較高。礦石平均吸銨值≥100mgN/100g，平均吸鉀值13mg/g，全礦區(qū)平均總陽離子交換容量WCCECT/mm011100g-1：達(dá)35182，比表面積為19118m2/g。適宜做農(nóng)業(yè)肥料或復(fù)混肥載體。

(3)隨著近些年全球氣候變暖和吉林省地理(地形)條件，土壤類型及農(nóng)作物多樣性等特點(diǎn)，這幾年每年都不同程度地受到干旱氣候條件的影響，造成了吉林省農(nóng)作物的局部或大面積減產(chǎn)。而長效多元素復(fù)混肥的可行性對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果表明:不僅抗旱效果明顯，而且較常規(guī)肥法增產(chǎn)糧食(如玉米)可達(dá)>5%～10%以上。

2、該復(fù)混肥的研究方法和過程

研究的試驗(yàn)方法和特點(diǎn)

在對(duì)國內(nèi)外沸石資源的開發(fā)及吉林省沸石礦產(chǎn)和礦石性質(zhì)等特征綜合分析的基礎(chǔ)上，我們選擇了冷式擠壓造粒生產(chǎn)工藝和多元素配方及一次性施肥的省工省力的配料和產(chǎn)品配方原則。

生產(chǎn)工藝具有節(jié)能、環(huán)保、無污染等特點(diǎn)首先，它的生產(chǎn)和操作全都在干燥的條件下進(jìn)行，無廢水、廢氣外排污染環(huán)境。且因腐蝕性小，設(shè)備制造可選用一般材料，造價(jià)較低。第二能生產(chǎn)出比一般復(fù)混肥料濃度更高的肥料，還可以根據(jù)需要往原料中添加有機(jī)物料或其他營養(yǎng)元素等。第三該工藝簡單，且可實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化控制，如有需要能迅速改變產(chǎn)品的品級(jí)，生產(chǎn)靈活方便。第四生產(chǎn)過程中依據(jù)原料的性質(zhì)一般不需要干燥和冷卻工序，特別適應(yīng)加工熱敏感性物料，同時(shí)節(jié)省投資和消耗。

產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方案及配方原則

(1)配料選擇原則為：第一復(fù)混肥料養(yǎng)分配比和基礎(chǔ)肥料品種的選用，要按基肥和追肥相結(jié)合，工業(yè)配方和農(nóng)業(yè)配方相結(jié)合的原則進(jìn)行。第二基礎(chǔ)肥料的品種應(yīng)考慮其化學(xué)相合性、造粒過程的成粒性、養(yǎng)分的穩(wěn)定性，并有利于生產(chǎn)的控制，有利于產(chǎn)品品質(zhì)的保證。第三還應(yīng)考慮含有效元素的土壤及無機(jī)肥和有機(jī)肥的各種化肥的比例進(jìn)行配方。

(2)復(fù)混肥配方養(yǎng)分比例的選擇原則:我們根據(jù)不同農(nóng)作物如玉米、水稻、黃豆等作物的特性，在考慮各地區(qū)土壤特點(diǎn)，綜合考慮單位預(yù)計(jì)產(chǎn)量、養(yǎng)分吸收率、化肥利用率、土壤供肥量、有機(jī)肥量等多種因素，并考慮吉林省大量種植玉米作物，長期使用磷酸二銨為主等特點(diǎn)，土壤中殘留較多的磷元素等情況以及吉林和黑龍江等大中型廠家的配方情況，我們就得到了一個(gè)比較合理可行和適用性很強(qiáng)的各種專用肥配方了。如：玉米類，我們選擇的N：P2O5：K2O為1：0147：0153和1：0135：0141二種配方，前者主要適用于吉林省大部分黑土地和肥力較好的地區(qū)，而后者主要適用于非黑土地及東部山區(qū)。研制沸石長效多元素復(fù)混肥的原則和目的就是要環(huán)保和無污染。

研究與試驗(yàn)過程

該復(fù)混肥的研究始于1999年，其中沸石長效多元素復(fù)混肥已于1999年在吉林省西部農(nóng)安縣沙土干旱地區(qū)進(jìn)行了小規(guī)模(30000m2)的田間對(duì)比試驗(yàn)。2000年又在不同地區(qū)不同土壤進(jìn)行了擴(kuò)大試驗(yàn)。當(dāng)時(shí)，在國內(nèi)外對(duì)海泡石、沸石作為復(fù)混肥載體雖然都有報(bào)道和先例(如美國、澳大利亞、甘肅、浙江、湖南等)，但沸石在農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用主要是改良土壤和化肥包衣(配料)，國內(nèi)主要是用沸石做氮肥的包衣及低濃度含氮復(fù)混肥，但在我國直接用沸石配制氮、磷、鉀復(fù)混(合)肥還未見有報(bào)導(dǎo)，而吉林省內(nèi)選擇沸石作為復(fù)混(合)肥的載體及系列產(chǎn)品的則尚未有先例。而我們的試驗(yàn)對(duì)比結(jié)果證明，不僅抗旱功能顯著，而且與我省的某生產(chǎn)廠家的多元素復(fù)混肥相比，玉米平均增產(chǎn)可達(dá)5%～11%，且具有長效(緩效)和多功能性。并且，該復(fù)混肥料經(jīng)國家化肥廠商品質(zhì)量檢驗(yàn)站多次檢測，均達(dá)到了國家標(biāo)準(zhǔn)GB15063—94和GB15063—2001的有關(guān)規(guī)定，保證了產(chǎn)品的質(zhì)量。

其中理論研究和產(chǎn)品制造是在吉林省地質(zhì)科學(xué)研究所、農(nóng)業(yè)地質(zhì)和礦物開發(fā)應(yīng)用研究室及其試驗(yàn)車間進(jìn)行的，研究的成果與野外大田試驗(yàn)是在吉林省西部農(nóng)安縣沙土干旱地區(qū)進(jìn)行的，農(nóng)化服務(wù)合作單位為雙陽區(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣站，研究產(chǎn)品的檢測是在吉林省化肥產(chǎn)商品質(zhì)量檢驗(yàn)站進(jìn)行檢驗(yàn)的。

3、該復(fù)混肥的主要作用、功能及特點(diǎn)

主要作用

1999年在吉林省西部農(nóng)安縣沙土干旱地區(qū)利用該復(fù)合進(jìn)行了小規(guī)模(30000m2)的田間對(duì)比試驗(yàn)，2000年又在不同地區(qū)不同土壤進(jìn)行了擴(kuò)大試驗(yàn)。省內(nèi)選擇沸石作為復(fù)混(合)肥的載體及系列產(chǎn)品的則尚未有先例。而我們的試驗(yàn)對(duì)比結(jié)果證明，不僅抗旱功能顯著，而且與吉林省的某生產(chǎn)廠家的多元素復(fù)混肥相比，玉米平均增產(chǎn)可達(dá)5%～11%，且具有長效(緩效)性和多功能性。該復(fù)合肥料的特殊作用是與沸石礦物的多洞穴框架結(jié)構(gòu)有關(guān)，沸石族礦物的基本結(jié)構(gòu)是有無限的(Si、Al)O4四面體連結(jié)構(gòu)成一系列次生結(jié)構(gòu)單元，這就構(gòu)成了特殊的三維空間的架狀構(gòu)造沸石晶體，其內(nèi)部存在著大量的有規(guī)律、大小均勻、彼此貫通的孔穴和通道，當(dāng)結(jié)構(gòu)中部分四價(jià)硅被三價(jià)鋁所取代時(shí)，過剩的負(fù)電荷由金屬陽離子來補(bǔ)償。由于沸石的格架有比較大的空腔和孔道，在空腔中配置有代換性陽離子(同時(shí)也有陰離子)這些陽離子和鋁硅酸鹽格架結(jié)合相當(dāng)弱，并且有很大的流動(dòng)性，所以在不改變鋁硅四面體的硅鋁比，Ca就可以取代Na和K。說明了沸石具有較強(qiáng)的陽離子交換性能。由于它的結(jié)構(gòu)不盡一樣，所以它的孔徑、空腔和孔隙也有差異，因此，它對(duì)物質(zhì)的吸附是有選擇性的。如分子或離子小于沸石格架就通過，反之就被排除在外。此外，沸石結(jié)構(gòu)中孔道允許一定大小的分子(陽離子、水分子、液體和氣體分子)自由移動(dòng)，決定了沸石對(duì)于氣體和液體的吸附性質(zhì)。另外，沸石的交換能力和速度還與交換環(huán)境的溫度、壓力、陽離子濃度、pH值等有關(guān)。因此，沸石經(jīng)改型活化后(沸石的改型活化處理，主要指用激發(fā)劑如HCL或HCL與NH4Cl混合液，濃度為115HCL、0175N的NH4Cl，其目的是強(qiáng)化處理后的沸石能大量提高吸附氣體(氨)量)提高載氣效果，加強(qiáng)了各種功能的作用。

復(fù)混肥的主要功能和特點(diǎn)

①、該肥料具有長效多功能特點(diǎn)，固氮，并促進(jìn)N轉(zhuǎn)化為NH2+—N，NH2+離子交換、依存、長期緩釋放，提高了氮的利用率。

②、促進(jìn)植物對(duì)磷的吸收，對(duì)H2PO-4、HPO2-4吸收量可達(dá)83ml/100g并且80%～90%可解吸，NH+4交換沸石中的K+、Mg2+、Ca2+并促進(jìn)了磷的吸收，且離子交換為植物解吸可減少K的損失，提高了磷的利用率。

③、沸石經(jīng)改型活化后，其含有的較高鉀(一般為215%以上)以及Fe、Cu、Mn、B、Mo等微量元素可以為作物吸收，促進(jìn)了作物生長，提高了鉀的利用率。

④、能改良鹽堿地，因沸石具有良好的離子交換和獨(dú)特的多孔結(jié)構(gòu)，能促進(jìn)土壤的離子交換，提高土壤的保持N、K和Ca等養(yǎng)分的能力，對(duì)改良酸性和鹽堿性土壤都有明顯的作用。

⑤、抗旱效果明顯，沸石在空氣濕度很少的情況下，也能極其有效的從空氣中吸收水分，在持續(xù)少雨期內(nèi)，這種吸取外來水分的能力，對(duì)作物生長十分有利，故能改良干旱和半干旱地區(qū)的砂質(zhì)土壤，利于作物生長發(fā)育。

⑥、該復(fù)混肥料還可通過沸石的特殊作用機(jī)理，除提高了肥料的利用率外，還可減輕化肥中的有毒重金屬離子通過糧食等對(duì)人體造成的危害，進(jìn)而減少了化肥對(duì)耕地、地下水的污染。并對(duì)推動(dòng)綠色無公害農(nóng)產(chǎn)品計(jì)劃，實(shí)行優(yōu)質(zhì)農(nóng)業(yè)、生態(tài)農(nóng)業(yè)、安全農(nóng)業(yè)等方面起到積極的促進(jìn)和推動(dòng)作用。