一種生產硫酸氫鉀的新工藝及其在硫基複合肥中的應用的製作方法

2023-06-19 23:17:16

一種生產硫酸氫鉀的新工藝及其在硫基複合肥中的應用的製作方法
【專利摘要】本發明屬於農業肥料【技術領域】，公開了一種生產硫酸氫鉀的新工藝，該工藝使用了成本較低的國產白鉀，製備的產品氯離子含量較低。本發明還公開了一種硫基複合肥的製備工藝。本發明製備的複合肥有效利用了農作物廢棄物，並且使用了微生物發酵技術，保水固氮效果較佳、肥效更加持久、肥料施用量大大降低，同時節能環保，實現了變廢為寶。
【專利說明】一種生產硫酸氫鉀的新工藝及其在硫基複合肥中的應用
[0001]
【技術領域】
[0002]本發明屬於肥料生產領域，具體涉及一種生產硫酸氫鉀的新工藝及其在硫基複合肥中的應用。
[0003]
【背景技術】 [0004]「國家十二五規劃綱要」把糧食安全、生態文明建設、節能減排等一系列問題都列為規劃中，肥料作為「糧食中的糧食」在這一規劃的實施中起著舉足輕重的作用。2011年中央一號文件更注重於節水，在節水、提高肥料利用率方面，適用於滴灌、噴灌肥料更符合市場需求。市場水溶肥多為物理摻混法二次加工，相對浪費人力、物力，而且混合不均勻，肥效不穩定。
[0005]我國肥料的發展和應用歷程，是從農家肥到使用無機肥為主要階段，因農家肥汙染源多，運輸量大，在操作上費時費力並且效果不是特別明顯；而無機肥成份單一，利用率較低，而且往往會造成土壤板結和伴隨水土流失汙染水源，影響生態環境。早前農業使用的肥料主要有(NH2)2CCK (NH4)2SO4, NH4HCO3^ NH4CU (NH4)2HP04、NH4H2P04、NH4NO3 過磷酸鈣、硝酸磷肥以及含氮磷鉀的無機複合肥等。對於生長期較長的作物，後期追肥也是關鍵。底肥除外，追肥一般都採用NH4HC03、NH4C1、(NH2)2CO^NH4NO3等，這些均屬於無機肥料，並且NH4HC03、NH4Cl, (NH4)2SO4 ,NH4NO3等都屬於銨態氮肥範疇，可被作物直接吸收，但因其揮發快、利用率低、植物吸收收和影響環境等弊端，不僅僅增加生產成本，而且極易導致水資源環境惡化。(NH2) 2C0屬於醯銨態氮肥，所含氮素需經尿素細菌分泌的尿酶分解轉化為銨態氮後，才能夠被植物吸收，其利用率一般在30~40%，它有肥效利用率低、易揮發、汙染環境、沉澱、燒苗燒葉和土壤板結等弊端。近年來，出現了一些復混肥以及生物有機肥，其提高了糧食產量，並且肥效持續時間提高，對環境的破壞力降低；例如中國專利CN102503650公開了一種胺基酸螯合肥，該螯合肥通過添加螯合胺基酸和微量元素，提高了肥效，但是該技術存在原料成本較高，需要添加多種微量元素和胺基酸，一般企業無法承受高成本，導致不能大規模工業化生產。
[0006]國內生產硫基複合肥所用的硫酸氫鉀中間原料，主要是採用進口紅色氯化鉀和濃硫酸在反應槽中反應。國內10年前建設硫基複合肥裝置時，由於對紅鉀的需求量不大，進口紅鉀價格與國產白鉀差別較小，而紅鉀的優勢在於含水分低(W(H2O)0.2% 一0.5%),呈粒狀、K2O含量高((K2O) 60%~61% )、質量穩定，在反應槽與硫酸反應時，狀態較為穩定，硫酸氫鉀溢流也較穩定，操作方便，所以國內硫基複合肥裝置一直使用進口紅鉀生產硫基複合肥。隨著硫基複合肥裝置越來越多，對進口紅鉀需求量快速增加。根據有關統計資料，每噸進口紅鉀與國產白鉀價格差大約為I 00元左右。為了降低成本，有必要以國產白鉀代替進口紅鉀生產硫基複合肥。但是使用國產氯化鉀中存在以下問題:1、57%(Κ20含量)氯化鉀水分含量高，有時在使用過程中料漿表面漂浮一層物料需要加水溶解，混酸含水量增加，一方面造成復肥烘乾負荷大，另一方面料漿含水量增加，氯化氫易溶於料槳中，料槳中Cr含量提高，產品中Cr含量也會相應提高。國產氯化鉀水份高，黏度大，輸送難度大，投料不穩定，造成復肥成品質量不穩定。使用過程溢流不穩定，造成成品鉀含量波動。2、60%(K2O含量)在使用中反應槽冒汽、混酸密度波動大、溢流不穩定、爆沸現象等。
[0007]

【發明內容】

[0008]本發明是針對現有技術肥料生產技術的缺陷，提出的一種生產硫酸氫鉀的新工藝，該工藝使用了國內白鉀，成本大大降低，並且氯離子含量低。本發明還提供了一種硫基複合肥及其製備工藝，該複合肥有效利用農作物廢棄物，並且使用了微生物發酵技術，保水固氮效果較佳、肥效更加持久、肥料施用量大大降低，同時節能環保，實現了變廢為寶。
[0009]為實現上述發明目的，本發明採用以下技術方案:
一種生產硫酸氫鉀的新工藝，其包括如下步驟:
氯化鉀原料經計量後用螺旋輸送機與98%濃硫酸同步加入到反應器中；98%濃硫酸和氯化鉀的摩爾比為1.1:1 ;在加料的同時，向反應器中通入蒸汽，蒸汽的壓力0.6Mpa，蒸汽溫度105°C ;連續地往反應器中加入氯化鉀與硫酸，不停攪拌，一邊混合一邊反應，反應過程中生成的氯化氫氣體被尾氣風 機抽出送往鹽酸吸收工序，硫酸氫鉀溶液流至混酸槽備用。
[0010]本發明還提供了一種硫基複合肥的製備工藝，其包括如下步驟:
氯化鉀原料經計量後用螺旋輸送機與98%濃硫酸同步加入到反應器中，其中，98%濃硫酸和氯化鉀的摩爾比為1.1:1 ;在加料的同時，向反應器中通入蒸汽，蒸汽的壓力0.6Mpa，蒸汽溫度105°C ;連續地往反應器中加入氯化鉀與98%濃硫酸，不停攪拌，一邊混合一邊反應，在反應過程中生成的氯化氫氣體被尾氣風機抽出送往鹽酸吸收工序，硫酸氫鉀溶液流至混酸槽中與磷酸混合，二者質量比為2:3，經攪拌槳攪拌均勻得到混酸，隨後將混酸用泵打入到造粒滾筒中，同時噴入液氨進行造粒和烘乾，冷卻至室溫，然後噴灑有機助劑，攪拌機攪拌均勻，低溫乾燥即得；其中，混酸、液氨、以及有機助劑的質量比例為10:3:1 ；
上述有機助劑的製備步驟如下:將小麥秸杆曬乾，然後用粉碎機粉碎成秸杆粉，投入到發酵罐中，隨後往發酵罐中添加豆柏、麩皮和100°C的水，攪拌均勻，待降低至30°C時，添加複合菌液，100轉/分鐘攪拌條件下，發酵48小時，得到發酵液；其中，秸杆粉、豆柏、麩皮、水以及混合菌液的質量比為10:3:3:50:1 ;所述複合菌液由巨大芽孢桿菌液、地衣芽孢桿菌液、哈茨木黴菌液以及圓褐固氮菌液按照1:1:1:1的體積比例混合，四種菌液的濃度均為 I X IO8 個/ml。
[0011]注，上述步驟中用到的菌種是本領域的常規菌種，本領域技術人員可以根據其常規培養方法獲得其菌液。本發明所述菌種均可以從美國模式培養物集存庫(ATCC)等商業途徑購買得到。
[0012]本發明取得的有益效果主要包括如下幾點:
本發明工藝使用了國內白鉀，成本大大降低，並且製備的硫酸氫鉀氯離子含量低。本發明製備的複合肥有效利用了農作物廢棄物，並且使用了微生物發酵技術，保水固氮效果較佳、肥效更加持久、肥料施用量大大降低，大大節省了肥料生產的成本。本發明選擇的多種微生物採用合理配比，通過共生增殖關係，形成了一個複雜而穩定的微生態系統，有效地固氮保肥，提高了肥效；本發明製備方法具備流程短、能耗低、環保無汙染等優點，適合大規模工業化生產。
[0013]【具體實施方式】
[0014]以下將採用具體實施例的方式對本發明進行詳盡的描述，但是不應該理解為對本發明的限制。
[0015]實施例1
一種生產硫酸氫鉀的新工藝，其包括如下步驟:
氯化鉀原料(國產白鉀，含水重量份數在1-2%)輸送到氯化鉀料鬥內，經計量後用螺旋輸送機與98%濃硫酸同步加入到反應器中；98%濃硫酸和氯化鉀的摩爾比為1.1:1。在加料的同時，向反應器中通入蒸汽，以滿足轉化反應時的溫度要求，蒸汽的壓力0.6Mpa，蒸汽溫度105°C，持續加熱時間為5-10分鐘。連續地往反應器中加入氯化鉀與硫酸，不停攪拌，一邊混合一邊反應，達到一定量後從溢流口流出至後段反應槽，在反應槽中繼續反應生成硫酸氫鉀溶液。在反應過程中生成的氯化氫氣體被尾氣風機抽出送往鹽酸吸收工序，合格的硫酸氫鉀溶液流至混酸槽中與磷酸混合，二者質量比為2:3，經攪拌槳攪拌均勻得到符合工藝要求的混酸，供複合肥工段使用。
[0016]實施例2
一種硫基複合肥的製備工 藝，其包括如下步驟:
氯化鉀原料(國產白鉀，含水量在1-2%)輸送到氯化鉀料鬥內，經計量後用螺旋輸送機與硫酸同步加入到反應器中；98%濃硫酸和氯化鉀的摩爾比為1.1:1。在加料的同時，向反應器中通入蒸汽，以滿足轉化反應時的溫度要求，蒸汽的壓力0.6Mpa，蒸汽溫度105°C，持續加熱時間為5-10分鐘。連續地往反應器中加入氯化鉀與硫酸，不停攪拌，一邊混合一邊反應，達到一定量後從溢流口流出至後段反應槽，在後段反應槽中繼續反應生成硫酸氫鉀溶液。在反應過程中生成的氯化氫氣體被尾氣風機抽出送往鹽酸吸收工序，合格的硫酸氫鉀溶液流至混酸槽中與磷酸混合，二者質量比為2:3，經攪拌槳攪拌均勻得到符合工藝要求的混酸，製得的混酸用泵打入到造粒滾筒中，同時噴入液氨進行造粒和烘乾，然後添加有機助劑，攪拌機攪拌均勻，即得；其中，混酸、液氨、以及有機助劑的質量比例為10:3:1。
[0017]有機助劑的製備步驟如下:將小麥秸杆曬乾，然後用粉碎機粉碎成秸杆粉，投入到發酵罐中，隨後往發酵罐中添加豆柏、麩皮和100°C的水，攪拌均勻，待降低至30°C時，添加複合菌液，100轉/分鐘攪拌條件下，發酵48小時，得到發酵液；其中，秸杆粉、豆柏、麩皮、水以及混合菌液的質量比為10:3:3:50:1 ;所述複合菌液由巨大芽孢桿菌液(ATCC15450)、地衣芽孢桿菌液(ATCC14580)、哈茨木黴菌液(ATCC20873)以及圓褐固氮菌液(ATCC4412)按照I:1:1:1的體積比例混合，四種菌液的濃度均為IX IO8個/ml。
[0018]實施例3
實施例2製備的複合肥的肥效試驗:
1.以小麥為試驗農作物:
對照組:製備方法同實施例2，區別在於不添加有機助劑；實驗組:實施例2製備的肥料。
[0019]實驗方法:選自蘭陵縣經濟開發區試驗田種植冬小麥，兩組肥料分別處理的試驗田面積均10畝地，對照組使用量均為40kg/畝，實驗組為30kg/畝，種植條件完全相同，具備可比性。同時收穫小麥，測定小麥畝產量以及增產率；同時檢測小麥穗粒數、千粒重以及畝產量。具體實驗結果:參照表1。
[0020]表 I
【權利要求】
1.一種生產硫酸氫鉀的新工藝，其包括如下步驟: 氯化鉀經計量後用螺旋輸送機與98%濃硫酸同步加入到反應器中；98%濃硫酸和氯化鉀的摩爾比為1.1:1 ;在加料的同時，向反應器中通入蒸汽，蒸汽的壓力0.6Mpa，蒸汽溫度105°C ;連續地往反應器中加入氯化鉀與硫酸，不停攪拌，一邊混合一邊反應，反應過程中生成的氯化氫氣體被尾氣風機抽出送往鹽酸吸收工序，硫酸氫鉀溶液流至混酸槽備用。
2.一種硫基複合肥的製備工藝，其包括如下步驟: 氯化鉀原料經計量後用螺旋輸送機與98%濃硫酸同步加入到反應器中，其中，98%濃硫酸和氯化鉀的摩爾比為1.1:1 ;在加料的同時，向反應器中通入蒸汽，蒸汽的壓力0.6Mpa，蒸汽溫度105°C ;連續地往反應器中加入氯化鉀與98%濃硫酸，不停攪拌，一邊混合一邊反應，在反應過程中生成的氯化氫氣體被尾氣風機抽出送往鹽酸吸收工序，硫酸氫鉀溶液流至混酸槽中與磷酸混合，二者質量比為2:3，經攪拌槳攪拌均勻得到混酸，隨後將混酸用泵打入到造粒滾筒中，同時噴入液氨進行造粒和烘乾，冷卻至室溫，然後噴灑有機助劑，攪拌機攪拌均勻，低溫乾燥即得；其中，混酸、液氨、以及有機助劑的質量比例為10:3:1 ； 所述有機助劑的製備步驟如下:將小麥秸杆曬乾，然後用粉碎機粉碎成秸杆粉，投入到發酵罐中，隨後往發酵罐中添加豆柏、麩皮和100°C的水，攪拌均勻，待降低至30°C時，添加複合菌液，100轉/分鐘攪拌條件下，發酵48小時，得到發酵液；其中，秸杆粉、豆柏、麩皮、水以及混合菌液的質量比為10:3:3:50:1 ;所述複合菌液由巨大芽孢桿菌液、地衣芽孢桿菌液、哈茨木黴菌液以及圓褐固氮菌液按照1:1:1:1的體積比例混合，四種菌液的濃度均為 I X IO8 個/ml。
3.按照權利要求2所述工藝製備的複合肥。
【文檔編號】C05G1/00GK104003425SQ201410251853
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年6月9日 優先權日:2014年6月9日
【發明者】劉天福, 李秉政, 張文星, 劉衛平 申請人:山東紅日阿康化工股份有限公司