Hai xu hướng sản xuất NPK hiện nay: NPK theo phương pháp hóa học và NPK phối trộn



Trong những năm qua, phân trộn dạng rời đã thách thức vai trò phân bón đa dinh dưỡng của phân NPK dạng hạt ở nhiều vùng trên thế giới.
Đặc điểm nổi bật của các loại phân bón dạng hạt đa thành phần là â€œTất cả các chất dinh dưỡng trong một hạt phân bón”. Phân bón đa thành phần NPK dạng hạt đã được sản xuất tại Đức từ đầu thế kỷ 20. Khi đó, các công ty Đức đã đưa ra thị trường các loại phân bón đa thành phần NP và NPK. Đến giữa thập niên 1970, các loại phân bón đa thành phần tại Tây Âu đã chiếm 30 - 35% thị phần phân bón.
Nhưng tại Bắc Mỹ, từ thập niên 1950 các loại phân trộn dạng rời đã trở thành loại phân NPK chủ yếu. Nguyên nhân của tình trạng này là hệ thống hậu cần độc đáo của Mỹ, nơi mà các nhà máy sản xuất phân bón quy mô lớn nằm cách xa các thị trường của chúng hàng trăm km. Vào thập niên 1960-1970, sản xuất phân trộn càng có thêm động lực phát triển nhờ những tiến bộ trong công nghệ sản xuất amoniăc và urê. Phân trộn được sản xuất theo nhu cầu của các khách hàng cụ thể có thể được coi là có hiệu quả kinh tế hơn nhiều so với phân bón đa thành phần NPK dạng hạt. Điều này cũng tạo điều kiện cho sản xuất phân trộn NPK tại châu Âu phát triển mạnh trong hai thập niên qua.
Do sự phát triển của sản xuất phân trộn, từ cuối thập niên 1980 các nhà sản xuất phân bón châu Âu đã đóng cửa nhiều nhà máy sản xuất phân NPK. Trong thập niên 1990, quá trình này càng được xúc tiến mạnh nhờ phân bón nhập khẩu từ các nước Đông Âu. Nhưng ngày nay người nông dân ngày càng nhận thấy rằng phân trộn có những nhược điểm nhất định, đáng kể nhất là xu hướng kết tụ khi lưu trữ và bón phân. Do đó, một số công ty vẫn duy trì sản xuất phân bón dạng hạt đa thành phần và thực hiện những chiến dịch tiếp thị với những công thức sản phẩm mới.
Khác với nhiều loại phân trộn, phân bón đa thành phần NPK dạng hạt có thể kết hợp các chất vi dinh dưỡng và các tác nhân ức chế nitrat hóa. Khi người nông dân ngày càng áp dụng các phương pháp quản lý sản phẩm hiệu quả cao thì phân bón đa thành phần NPK dạng hạt đã giành lại được sự hấp dẫn trước đây của chúng. Phân NPK dạng hạt được tiêu thụ nhiều tại châu Á (4,1 triệu tấn thời gian 2005 - 2006), chiếm gần một nửa lượng NPK được tiêu thụ trên toàn thế giới trong kỳ. Năm 2006, sản lượng NPK dạng hạt tại châu Á là 3,0 triệu tấn, chiếm gần một nửa sản lượng của thế giới (6,4 triệu tấn). Tiêu thụ NPK dạng hạt tại châu Âu  cũng đã ổn định với mức 2,1 triệu tấn/năm, trong khi đó tiêu thụ ở Bắc Mỹ là 1,5 triệu tấn/năm. Dự báo, tiêu thụ NPK đa thành phần dạng hạt  tại châu Á cũng sẽ tăng đáng kể trong thập niên tới, nhất là ở Trung Quốc (TQ).
Công nghệ sản xuất NPK dạng hạt
Ngày nay, công nghệ sản xuất NPK dạng hạt đã được định hình, trong đó đa số các nhà máy sản xuất NPK dạng hạt hiện tại được thiết kế để vận hành với chu trình nguội. Amoni nitrat (AN) là nguồn cung cấp N chính. Nhưng từ thập niên 1970, khi sản xuất phân urê tăng và trở thành nguồn cung N giá thành thấp thì xu hướng sử dụng phân urê trong sản xuất NPK dạng hạt cũng tăng. Các nhà máy vận hành với chu trình nguội ít thích hợp cho sản xuất NPK dạng hạt khi sử dụng nguyên liệu urê dạng rắn, vì đòi hỏi phải áp dụng nhiệt độ tạo hạt khoảng 80oC để nấu chảy các hạt và kết hợp chúng vào các hạt NPK.   
Nhiều nhà máy NPK dạng hạt áp dụng kiểu thiết kế tương tự, khi amoni nitrat (AN) được nạp cùng với các nguyên liệu rắn bổ sung vào chu trình nguội trong thiết bị tạo hạt. Sản phẩm được làm lạnh và sấy (thường bằng trống quay) rồi nạp vào phần sàng/ nghiền.
Những thay đổi mới đây đối với công nghệ sản xuất phân NPK dạng hạt là những thay đổi có xét đến các yêu cầu về môi trường, ví dụ các quy định về hàm lượng P cho phép hoặc các yêu cầu về giảm hàm lượng kim loại nặng, đòi hỏi phải sử dụng P2O5 tinh khiết,... Điều này đặt ra những thách thức lớn đối với các nhà sản xuất phân NPK lâu năm.
Việc đưa các chất vi dinh dưỡng vào phân NPK đa thành phần dạng hạt cũng là một thách thức lớn về mặt công nghệ. Do các chất vi dinh dưỡng tiếp xúc với các thành phần phân bón ở điều kiện nhiệt độ và độ ẩm cao nên tốc độ phản ứng cũng tăng. Việc này có thể làm giảm khả năng giải phóng một số chất vi dinh dưỡng để cây trồng có thể hấp thụ.
Các chất vi dinh dưỡng dạng bột được bọc phủ và phối trộn trong phân NPK dạng hạt làm giảm khả năng kết tụ - trong khi chính hiện tượng kết tụ này là nhược điểm cơ bản của phân NPK phối trộn dạng rời. Người ta thường sử dụng các dung dịch phân bón làm tác nhân liên kết tạo hạt. Tuy nhiên, một số tác nhân liên kết không duy trì được lớp bọc phủ của các chất vi dinh dưỡng trong quá trình đóng gói, lưu kho và thao tác, do đó dẫn đến hiện tượng tách rời các chất vi dinh dưỡng khỏi các thành phần của NPK dạng hạt. Hiệu quả kinh tế của các chất vi dinh dưỡng được bọc phủ và phối trộn trong NPK dạng hạt tương tự như ở phân NPK dạng hạt được bổ sung các chất vi dinh dưỡng trực tiếp trong quá trình sản xuất. Nhưng phương pháp bọc phủ các chất vi dinh dưỡng chưa được áp dụng rộng rãi do các chi phí liên quan với việc bọc phủ.
Một số chất vi dinh dưỡng (chủ yếu là các kim loại chuyển tiếp như đồng, mangan, sắt, cađmi, niken và coban) hoạt động như chất xúc tác đối với phản ứng phân hủy AN trong các loại phân bón chứa AN, do đó có thể làm tăng đáng kể tốc độ mất N, nhất là trong các phân bón có chứa Cl. Còn một số bột kim loại mịn như kẽm, nhôm và đồng có thể tạo thành với AN hợp chất dễ nổ, vì vậy cũng không thể được sử dụng làm thành phần vi dinh dưỡng.
Từ kinh nghiệm vận hành các nhà máy phân NPK dạng hạt tại Braxin, Thổ Nhĩ Kỳ và một số nơi khác, người ta đã rút ra những kết luận sau đối với các thiết bị tạo hạt NPK, sử dụng nguyên liệu rắn như urê, amoni phốtphat, kali clorua, kali sunfat, amoniăc, hoặc nguyên liệu lỏng (axit sunfuric, dung dịch amoniăc), các chất độn, amoni sunfat, amoni clorua, supephốtphat:
- Nếu sử dụng urê dạng hạt lớn thì cần phải nghiền toàn bộ urê trước khi đưa vào kết hợp trong NPK đa dinh dưỡng dạng hạt, nhưng nếu sử dụng urê dạng hạt nhỏ (sản xuất trong tháp tạo hạt bằng phương pháp sấy phun) thì không cần nghiền
- Phải sử dụng phản ứng giữa amoniăc và axit sunfuric để tăng nhiệt độ thiết bị tạo hạt lên tối thiểu 80oC.
- Nên áp dụng chu trình nóng cho các hạt quá mịn hoặc quá lớn (trên sàng).
- Nên sử dụng không khí được điều hòa cho thiết bị sấy quay hoặc thiết bị làm mát bằng tầng sôi để tránh tăng độ ẩm.
Tình hình sản xuất và áp dụng phân NPK
Phân NPK dạng hạt vẫn là dạng phân bón được sử dụng phổ biến nhất tại châu Âu. Các công ty tại đây đã xây dựng các nhà máy quy mô lớn với hiệu quả kinh tế cao. Ví dụ, các công ty như BASF, Norsk Hydro, Kemira Grow How và Grande Paroisse đã xây dựng các dây chuyền tạo hạt có công suất đến 1 triệu tấn/năm. Nhìn  chung, hiện tại các nhà máy ở châu Âu có công suất tạo hạt NPK khoảng từ 250 nghìn đến 2 triệu tấn/năm.
Tuy phương pháp phối trộn phân bón dạng rời đang có xu hướng phát triển, nhưng nhiều hộ tiêu thụ tại châu Âu vẫn ưu tiên sử dụng các loại phân bón dạng hạt có chứa tất cả các thành phần dinh dưỡng và vi chất dinh dưỡng cần thiết trong một hạt phân bón. Mặc dù urê rất sẵn có trên thị trường, nhưng AN và CAN vẫn tiếp tục là nguồn cung cấp đạm được ưu tiên ở dạng bón phân trực tiếp, phân trộn NPK dạng rời, hoặc được kết hợp vào NPK dạng hạt. Nhìn chung, sự khác biệt không lớn về giá thành giữa phân trộn và NPK dạng hạt không đủ để làm thay đổi thói quen của người nông dân trong việc sử dụng các loại phân bón.
Tại châu Á, nước sản xuất và sử dụng nhiều phân NPK nhất là Trung Quốc (TQ). Sản xuất và sử dụng NPK tại đây chỉ mới bắt đầu tương đối muộn, từ thập niên 1980. Trong những năm trước, nhiều nhà máy sản xuất phân trộn đã được xây dựng tại nước này, chủ yếu với công suất 10 - 50 nghìn tấn/năm, để đáp ứng nhu cầu đang tăng nhanh. Ngày nay, sự sẵn có ngày càng tăng của urê và các loại phân chứa kali trên thị trường đã dẫn đến sự phát triển của những nhà máy sản xuất phân trộn quy mô lớn, có công suất đến 100 nghìn tấn/năm.
TQ cũng áp dụng quy trình tạo hạt bằng hơi nước để sản xuất phân NPK đồng nhất (một hạt), nhiều nhà máy tại đây sử dụng nguyên liệu là MAP, SSP, AN, KCl, urê và K2SO4 dạng rắn. Công suất trung bình của các nhà máy này đạt khoảng 200 nghìn tấn/năm. Tuy nhiên, các hạt phân bón được sản xuất thường có độ bền kém và về hình dạng không đạt yêu cầu hình cầu.
Trước thập niên 1990, sản xuất phân NPK bằng phương pháp hóa học chưa được áp dụng tại TQ. Các nhà sản xuất phân NPK ở nước này thường là các công ty quốc doanh với những tổ hợp NPK quy mô lớn và công nghệ nhập ngoại, các công ty sản xuất phân NPK phát triển từ những công ty sản xuất DAP/ MAP quy mô nhỏ và một số công ty sản xuất phân NPK bằng công nghệ trong nước. Những công ty có công suất sản xuất phân NPK dạng hạt quy mô lớn tại TQ là: Sino - Arab - Fertilizer Co. ở tỉnh Hà Bắc (1,5 triệu tấn/năm), Dalian Chemical  Industry Co. (216 nghìn tấn/năm), Najing Chemical Industrial Co. (216 nghìn tấn/năm),...
Năm 1993, nhà máy Sơn Đông Linyi (nay là Công ty liên doanh Hongri - Acron) đã phát triển công nghệ S-NPK bằng cách sử dụng nguyên liệu KCl. Ngày nay, hơn 30 nhà máy tại TQ đã áp dụng công nghệ này, với tổng công suất đạt 3,43 triệu tấn/năm.
Xuất phát từ công suất ban đầu thực tế bằng 0 vào năm 1995, đến nay công suất NPK sản xuất theo phương pháp hóa học tại TQ đã vượt quá 10 triệu tấn/năm. Tuy sản lượng phân NPK của TQ đã tăng với tốc độ 33%/ năm trong thời gian 1995 - 2002 nhưng vẫn không đáp ứng được nhu cầu của thị trường nội địa. Do đó, TQ vẫn phải nhập khẩu phân NPK từ Nga, Na-uy, Phần Lan, Bỉ và các nước Tây Âu khác.
Năm 2002, phân NPK sản xuất theo phương pháp phối trộn chiếm 24% thị phần phân bón tại TQ. Hiện tại TQ đang có một số dự án sản xuất phân NPK phối trộn với quy mô lớn, ví dụ dự án sản xuất 100 nghìn tấn MAP/ năm và 100 nghìn tấn NPK/ năm tại Quý Châu giữa Công ty GTCC của TQ và Công ty Getax (ôxtrâylia). Tập đoàn Heilongjiang Chemical đã đầu tư 15,5 triệu USD để xây dựng nhà máy sản xuất phân trộn 300 nghìn tấn/năm tại tỉnh Hắc Long Giang.
Mặt khác, tại châu Á một số dự án sản xuất NPK dạng hạt quy mô lớn cũng đã được triển khai.
Tháng 7/2006, Công ty Hanfeng Evergreen tuyên bố đã hoàn thành xây dựng nhà máy NPK dạng hạt tại tỉnh Giang Tô với công suất 100 nghìn tấn/năm, áp dụng công nghệ tạo hạt bằng cách làm nóng chảy urê.
Tại Malayxia, Công ty Agrifer đang xây dựng nhà máy tạo hạt NPK công suất 150 nghìn tấn/năm ở Sarawak, dự kiến sẽ được đưa vào vận hành trong năm 2007. Công ty cũng có kế hoạch xây dựng nhà máy tạo hạt NPK tại Kalimantan, Inđônêxia. Công ty Agrifer cũng đang vận hành nhà máy sản xuất NPK dạng hạt với công suất 100 nghìn tấn/năm tại Sandakan (miền đông Malayxia) và nhà máy tạo hạt 100 nghìn tấn/năm tại Palembang, Sumatra, Inđônêxia.
Tại các nước châu Á khác, phân NPK thường được sản xuất ở dạng hạt theo chu trình nguội. Quy mô các dự án thường ở mức nhỏ hoặc vừa, công suất một dây chuyền thường vào khoảng 150 nghìn tấn sản phẩm/ năm, có thể đáp ứng nhu cầu trong nước và một phần xuất khẩu.
Ở những khu vực khác trên thế giới, các nhà máy sản xuất NPK dạng hạt cũng sẽ được đưa vào vận hành. Ví dụ, Công ty Roullier (Braxin) đang đầu tư xây dựng nhà máy sản xuất NPK dạng hạt công suất 100 nghìn tấn/năm tại Rio Grande.
Nhìn chung, tuy sản xuất NPK theo phương pháp phối trộn có xu hướng gia tăng, nhưng có thể nói sản xuất NPK dạng hạt theo phương pháp hóa học vẫn tiếp tục được duy trì và ở một số nơi còn có dấu hiệu phục hồi mạnh.
http://www.vinachem.com.vn/Desktop.aspx/Xuat-ban-pham/186/2549/

0 nhận xét: