【CIS特肥会】茂施农业钟成虎:植物油聚氨酯控释肥的产业化道路
茂施农业科技有限公司董事长 钟成虎
一、技术与产业发展的渊源和历程
1.研发方向确立期(2005―2007年)
与Agrium的交流:最低包衣率3.3%、膜材料成本50美金、植物油聚氨酯、单套15万短吨(13万吨)。
国际化的视野:日本、以色列、美国、欧洲控释肥技术比较,ESN在农业上最有前途,量也是最大的,28万吨。
控释肥研发方向:RLC(Reactive Layers Coating)技术最具前途,无溶剂、可降解、高质量、低成本和大规模生产,重点是农业上突破,而不是花卉等经济作物。
2.技术发展初期和创业原始资本积累期(2007―2010年)
三次控释肥技术转让:台湾翠筠、马来西亚SK Specialty和深圳芭田。
安徽茂施特肥:基施硼、锌、硅颗粒,高浓度液体肥料。
3.技术发展成熟期(2010―2016年)
给龙灯代工包膜尿素。
在临沂、德州开始租赁厂房:从投料1吨开始,放大到12吨,日产能350吨/天(10万吨/年),仅次于Agrium。
2011开发了现有A2材料,2012年开发高降解性植物油膜材料A4,2013年开发A5材料(耐高温材料,水稻使用),现在研发植物油高降解性低温材料A6和S型A7材料。
组建销售推广队伍。
4.产业化扩张期(2016―至今)
青阳、平原、巨野自建厂房:环保政策趋严,平原、巨野工厂位于化工园。
市场化方面:在外贸、玉米和大蒜市场取得较大成功,小麦和水稻上取得初步成功,2021年销售量为35万吨,产值超10.3亿元。
往产业链上游走:巨野工厂建立年产1.2万吨植物油聚酯多元醇合成生产线,可生产包膜尿素100万吨/年。
二、茂施聚氨酯包膜肥产业化的技术突破点
1.基础理论方面
控释肥是科学和技术的统一。
科学方面:养分释放动力学(膜内外蒸气压差和渗透压)、养分释放期(膜材料、肥芯、包膜厚度)。
技术方面:工艺设备技术、膜材料技术和肥芯技术。
控释肥是交叉边缘学科涉及有机化学、机械与自动化、土壤及作物营养、肥料造粒技术、快速检测等。另外,控释肥也必须依靠市场进行优化技术工艺。
基础理论创新:推导出膜内外蒸汽压差公式
2010年在UAF(新型肥料联盟)会议钟成虎首次提出,并于2014年IFA缓控释论坛和2018年FMB会议做演讲。在相同的包衣率和温度下,溶解度高,膜内外压强差越大,释放期越短;溶解度低,膜内外压强差越小,释放期越长。用释放期60天的树脂尿素相同包衣率的膜包衣硝铵磷的释放期是40天,而硫酸钾的释放期是2年以。
2.设备和工艺技术创新
茂施农业控释肥最低包衣率为1.8%―2.1%,批量生产的包膜尿素氮含量为45.3%―45.5%,处于世界领先的位置,获农业部45%缓释氮肥唯一登记,10万吨/年的包膜。
茂施农业,拥有世界第二大包膜装置,全PLC数字化控制。
肥芯技术,包含肥芯表面缺陷修复技术和造粒技术,茂施农业青阳工厂有造粒实验室,计划建一条高级肥芯中试造粒生产线。
三、作物应用推广及种肥同播技术
作物成功推广的前提:
配方要为作物量身定制,尤其是释放期必须要精准,养分释放和作物需求相一致。
要体现控释肥的特殊价值:增产、省工、安全性、抗烧、减盐、增加效益。
技术加效率驱动,尤其是数字化技术运用降低成本。
同等养分吨产品的价格比常规复合肥贵50-100元,就可以大规模推广应用。
与种肥同播或者秧肥同播技术结合,提高种植施肥的效率,提高肥料利用率。
玉米是推广面积最大的作物,茂施聚氨酯包膜肥应用面积为1500万亩―2000万亩/年。产品配方:包膜尿素比例为18%―50%,一般释放期为60天;内蒙和宁夏特殊地区为60天和90天各一半;黑龙江等低积温地区为30-40天包膜尿素。基本都实现种肥同播。
小麦一次性施肥,应用面积300万亩/年。产品配方:要使用低温释放良好的膜材料,返青拔节期间要迅速释放出来,释放期为60天,比例为20%-30%。垂直分层种肥同播、侧施种肥同播或撒施(河南南部、皖中北和苏北地区)
水稻是最难推广的作物,高度复杂,100万亩/年。产品配方:总氮为常规施氮为80%左右,减氮20%,包膜尿素比例为18%―50%,早晚稻占总氮比例为30%;移栽超级稻占总氮比例为40%―50%;移栽粳糯稻占总氮比例为50%―60%;直播粳糯稻占总氮比例为60%―70%。采用机插秧侧深施肥或种肥同播技术
大蒜是推广最成功的作物,茂施包膜尿素150万亩/年,金乡的大蒜底肥90%用控释掺混肥料,其余是15-15-15硫基肥料和二铵。产品配方:包膜尿素比例为18%―30%,释放期为90―100天,养分释放10月份―第二年5月底,全程一次性免追肥,亩增产500斤左右。基施覆膜。
控释肥在经济作物上的使用以及使用效果被认识的是远远不够的。比较有前景的是温度高降雨量大的区域,地下块茎类作物,施肥不方便的山区。作物品类有:生姜、蓝莓、草莓、葡萄、甘蔗、柑橘、桉树、茄果类蔬菜、石斛、三七等。产品配方:全包膜带微量元素型、全包膜型、半控氮磷钾钙型、控氮控钾型、控氮型。
经济控释肥的价值:降低肥料盐对根系和块茎的伤害,提高品质,减少人工投入,一次性提高基肥施入量,减少后期水肥的投入量,正确的应该是70%的控释底肥+30%的追肥。
包膜肥产业化最核心的是成本,降低成本主要通过降低包衣率、肥芯成本、膜材料价格和提高装置规模。
未来研发的核心是膜材料:提高膜材料的降解性能;降低成本;提高养分释放和作物需求的一致性,适应大部分应用场景,低温高温释放性能,低包衣率S型释放;提高当季养分释放率。
包膜控释肥未来最大的价值是增产、省工和环保。