鹼性土壤專用水溶肥料及其製備方法
2023-05-20 06:35:46 4
專利名稱：鹼性土壤專用水溶肥料及其製備方法
鹼性土壤專用水溶肥料及其製備方法技術領域
本發明屬於肥料技術領域，尤其涉及鹼性土壤專用水溶肥料及其製備方法，特別是一種適合噴滴灌使用的強酸性氮磷肥。
背景技術：
水溶肥料是一種完全溶於水的多元複合肥料，通常它可以含有作物生長所需要的全部營養元素，如N、P、K大量營養元素，Ca、Mg、S中量營養元素以及銅、鐵、鋅、硼等微量元素。人們完全可以根據作物生長所需要的營養需求特點來設計水溶肥料配方，其肥料利用率差不多是常規複合化學肥料的2-3倍。其次它能迅速地溶解於水中，易被作物高效吸收， 肥效快，更為關鍵的是它可以應用於具有噴滴灌等設施的農業，實現水肥一體化，達到省水省肥省工的效能。水溶肥料通常用水溶解或稀釋後用於滴灌施肥、葉面施肥、無土栽培、浸種蘸根等，是符合更加環保、更加可持續發展的新一代肥料，也是中國肥料工業和產業重點發展課題與項目。
目前，水溶肥的主要營養元素N、P、K常來源於工業級磷酸一銨、工業級磷酸二氫鉀、磷酸脲、硝酸鉀等水溶性產品。雖然這些水溶性肥料水不溶物較低，能很好的為乾旱地區或乾旱季節作物提供大量營養元素，實現水肥一體化，廣受農民喜歡。但是，含P元素的磷酸一銨、磷酸二氫鉀、磷酸脲複合肥通常需採用淨化磷酸或熱法磷酸為原料才能生產出水不溶物較低的水溶肥，其工藝成本較高，不被企業大量生產。而採用溼法磷酸為原料，因其雜質高，工藝操作複雜，與氨反應產出的農業級磷酸一銨肥料，水不溶物通常在10-15 %， 用於噴滴灌系統，會賭賽噴頭或管道。且生產中的母液處理困難，也難於實現工業化大規模連續生產。
另外，現有含N、P、K營養元素的水溶複合肥中大部分酸性較弱，如硝酸鉀水溶液PH為7. 0，磷酸二氫鉀和磷酸一銨水溶液pH值為4. 5，這些呈弱酸性或中性的水溶肥很難適應我國新疆等乾旱區域的鹼性土壤。
1 %硫酸脲水溶液pH值為1，雖是一種強酸性水溶氮硫複合肥，施用於鹼性土壤將會產生十分顯著的效果，但因其較強吸溼性，不便於儲存運輸，限制了它在肥料領域中的應用。
綜上所述，目前迫切需要一種低成本、能連續大規模生產且方便儲存、運輸的強酸性水溶肥，為我國新疆等西北乾旱鹽鹼地區作物提供肥源。發明內容
本發明目的在於提供一種低成本，且方便儲存、運輸的鹼性土壤專用水溶肥料，為我國新疆等西北乾旱鹽鹼地區作物提供肥源，能改良鹼性土壤。
本發明的技術方案本發明以低成本的溼法磷酸和具有強吸潮性的硫酸脲為原料，生產一種PH低，水不溶物低，且產品不易吸潮，具有很好的流動性，方便儲存、運輸及施用的新型水溶複合肥料。本發明通過如下方式得以實現
磷酸一銨(NH4H2PO4)、硫酸脲(CO (NH2) 2. H2SO4)和水混合復配成漿料，然後噴霧乾燥，冷卻、篩分即得產品。其中磷酸一銨與硫酸脲的重量配比為磷酸一銨50-95份硫酸脲5-50份。優選的方案是磷酸一銨與硫酸脲的重量配比為磷酸一銨80-95份硫酸脲 5-20 份。
通過本發明上述方法所得產品為磷酸一銨(NH4H2PO4)、硫酸脲(CO(NH2)2. H2SO4)的複合物，其游離水低於2%，優選低於1.5%。
優選的方案吸溼性低於17wt%，水不溶物低於1.5Wt%，pH低於3.0，可用於鹼性土壤的噴滴灌系統；更進一步優選的方案，溼性為10. 0 12. 9wt%，游離水含量0. 9 1. 3wt%，水不溶物 1. 35 1. 5wt%, pH 2. 5 3. 0。
作為本發明優選的方案，在溼法磷酸中緩慢通氨氣，同時開啟攪拌，控制pH在 4. 2-4. 6之間，停止通入氨氣，製備而得的磷酸一銨料漿直接使用，所得最終產品水不溶物含量更低。所述溼法磷酸最好經過脫氟處理。
作為本發明優選的方案，採用濃度88-98%的硫酸中緩慢加入尿素，同時冷卻攪拌，控制PH在1左右，製備而得的硫酸脲漿料直接使用。
進一步地，本發明還提供了鹼性土壤專用水溶肥料的製備方法，其特徵在於經過以下步驟由磷酸一銨、硫酸脲加水混合成漿料後噴霧乾燥，冷卻、篩分得到。本發明可以將磷酸一銨、硫酸脲與水分別製成漿料，然後混合後噴霧乾燥，冷卻、篩分。也可以採用其它方法得到磷酸一銨與硫酸脲混合的漿料。
作為優選的方案，所述復配成的漿料是由以下方法得到
(1)在溼法磷酸中緩慢通氨氣，同時開啟攪拌，pH在4. 2-4. 6時停止通入氨氣，製備而得磷酸一銨料漿；
(2)採用濃度88-98wt%的硫酸，邊攪拌邊加尿素，同時控制反應罐中的料漿溫度小於100°C，PH達到0. 9-1. 1時停止加入尿素，製備而得硫酸脲漿料；
(3)將第(1)步和第( 步製備而得的漿料按照重量比，磷酸一銨50-95份硫酸脲5-50份的比例混合而得，控制料漿比重1. 2-1. 5kg/L，優選料漿比重1. 33-1. 43kg/L。
本發明方法中，噴霧乾燥的溫度影響最終產品的游離水含量，溫度過低會造成噴霧後的產品游離水過多，為泥漿狀物料，溫度過高會造成產品分解變質。
作為優選的方案是噴霧塔進塔空氣溫度為150-350 °C，出塔冷空氣溫度 65-150°C。出塔冷空氣溫度可以通過控制噴霧物料的進料量控制。進一步優選的方案是 進塔空氣溫度180-250°C，出塔空氣溫度70-100°C。
用於噴霧乾燥的漿料的固含量會影響料漿噴霧時的流動性和噴霧能耗，本領域技術人員知道採用什麼樣漿料固含量。本發明可以控制料漿的比重控制在1. 2-1. ^g/L，優選 1. 33-1. 43kg/L 之間。
採用本發明方法製得的產品為流動性良好粉末狀的水溶肥產品磷酸一銨與硫酸脲複合物。
本發明的有益效果
(1)本發明只需將肥料磷酸一銨與硫酸脲混合復配後的料漿進行噴霧、冷卻即得到酸性水溶肥產品，且肥料磷酸一銨原料採用溼法磷酸製備，因此本發明工藝流程簡單、經濟、操作方便，能實現工業化大規模連續生產。
(2)以溼法磷酸為原料生產的肥料磷酸一銨中含有Fe、Mg、Al、Ca等雜質離子的磷酸鹽沉澱，這些沉澱使肥料磷酸一銨水不溶物通常在10-15%，用於噴滴灌系統，會賭賽噴頭或管道。本發明將具有強酸性的硫酸脲與肥料磷酸一銨復配噴霧後製得產品，提高了肥料磷酸一銨的酸度，產品PH值在1. 5 3. 0之間；同時在該酸度值下，肥料磷酸一銨中的狗、Mg、Al、Ca等離子的磷酸鹽沉澱變成了可溶性鹽，不僅增加了肥料產品的中微量營養元素，還使產品的水不溶物在0. 5-1. 5wt%之間，因此本發明的強酸性氮磷水溶肥不僅能改良鹼性土壤，為鹼性土壤作物提供養分，還能很好適應乾旱地區或乾旱季節的滴灌噴施系統， 實現水肥一體化，達到省水、省肥、省工的效果。
(3)硫酸脲本身是一種能適應噴滴灌系統的強酸性氮硫水溶肥，但因其強吸溼性， 不便於儲存運輸，很難直接用於肥料領域。本發明將具有化學穩定性和較小吸溼性的磷酸一銨與硫酸脲混合復配，降低了硫酸脲吸溼率，不僅使混合復配製得的本發明產品吸溼性低，方便儲存運輸，同時還將硫酸脲這一具有強吸潮性氮硫複合肥很好的應用於肥料領域。
圖1為本發明生產工藝流程圖。 具體實施例
本發明以低成本的溼法磷酸和具有強吸潮性的硫酸脲為原料，生產一種pH低，水不溶物低，且產品不易吸潮，具有很好的流動性，方便儲存、運輸及施用的新型水溶複合肥料。本發明通過如下方式得以實現
磷酸一銨(NH4H2PO4)、硫酸脲(CO (NH2) 2. H2SO4)和水混合復配成漿料，然後噴霧乾燥，冷卻、篩分即得產品。其中磷酸一銨與硫酸脲的重量配比為磷酸一銨50-95份硫酸脲5-50份。優選的方案是磷酸一銨與硫酸脲的重量配比為磷酸一銨80-95份硫酸脲 5-20 份。
在本發明中，硫酸脲的用量不超過50wt%，如果過多，產品吸溼性大大增加，不方便儲存運輸；當然也不能過低，低於5%產品水不溶物和pH值較高，不適應乾旱地區噴滴灌施肥系統。
通過本發明上述方法所得產品為磷酸一銨(NH4H2PO4)、硫酸脲(CO(NH2)2. H2SO4)的複合物，其游離水低於2%，優選低於1.5%。
本發明方法中，噴霧乾燥的溫度影響最終產品的游離水含量，溫度過低會造成噴霧後的產品游離水過多，為泥漿狀物料，溫度過高會造成產品分解變質。
作為優選的方案是噴霧塔進塔空氣溫度為150-350 °C，出塔冷空氣溫度 65-150°C。出塔冷空氣溫度可以通過控制噴霧物料的進料量控制。進一步優選的方案是 進塔空氣溫度180-250°C，出塔空氣溫度70-100°C。
用於噴霧乾燥的漿料的固含量會影響料漿噴霧時的流動性和噴霧能耗，本領域技術人員知道採用什麼樣漿料固含量。本發明可以控制料漿的比重控制在1.2-1. ^g/L，優選 1. 33-1. 43kg/L 之間。
本發明中，磷酸一銨可以採用市售農業級產品。
當然，本發明在具體實施例時，在溼法磷酸中緩慢通氨氣，同時開啟攪拌，控制pH在4. 2-4. 6之間，停止通入氨氣，製備而得的磷酸一銨料漿直接使用，所得產品水不溶物含量更低。所述溼法磷酸最好經過脫氟處理。
本發明中，硫酸脲可以採用市售農業級產品，也可以採用濃度88-98%的硫酸中緩慢加入尿素，同時冷卻攪拌，控制pH在1左右，製備而得的漿料直接使用。
以下實施例中吸溼性的測試方法按標準GB 4066. 1-2004檢測。
水不溶物按大量元素水溶肥NY-1107-2010的方法測試。
游離水按GB/T10209. 3的方法測試。
實施例1
具體操作步驟如下
(1)在加入了 98%硫酸的第一反應釜中緩慢加入尿素，開啟攪拌，同時邊加尿素邊移走反應放出的反應熱，控制反應罐中的料漿溫度小於100°c，控制PH值在1左右，停止加入尿素，得到第一原料硫酸脲料漿；
(2)在加入了脫氟溼法磷酸的第二反應釜中緩慢通入氨氣，同時開啟攪拌，控制 PH值在4. 2-4. 6之間時，停止通入氨氣，得到第二原料磷酸一銨料漿；
(3)將第(1)步和第( 步製備的原料按重量比磷酸一銨40份硫酸脲60份的比例混合復配，控制料漿比重1. 33-1. 43kg/L之間，然後輸入到噴霧塔噴霧乾燥，控制塔進出熱空氣溫度為進塔空氣溫度180°C，出塔空氣溫度70°C ；得到乾燥酸性水溶肥半成品；
(4)出塔物料經沸騰冷卻、篩分即得產品。所得產品指標見表1。
實施例2
本發明具體操作步驟如下
(1)在加入了 88wt%硫酸的第一反應釜中緩慢加入尿素，開啟攪拌，同時邊加尿素邊移走反應放出的反應熱，控制反應罐中的料漿溫度小於100°c，控制PH值在1左右時， 停止加入尿素，得到第一原料硫酸脲料漿；
(2)在加入了脫氟溼法磷酸的第二反應釜中緩慢通入氨氣，同時開啟攪拌，控制 pH值在4. 2-4. 6之間時，停止通入氨氣，得到第二原料磷酸一銨料漿；
(3)將第(1)步和第( 步製備的原料按重量比磷酸一銨50份硫酸脲50份的比例混合復配，控制料漿比重1. 33-1. 43kg/L之間，然後輸入到噴霧塔噴霧乾燥，控制塔進出熱空氣溫度為進塔空氣溫度150°C，出塔空氣溫度65°C ；得到乾燥酸性水溶肥半成品；
(4)出塔物料經沸騰冷卻、篩分即得產品。所得產品指標見表1。
實施例3
本發明具體操作步驟如下
(1)在加入了 98%硫酸的第一反應釜中緩慢加入尿素，開啟攪拌，同時邊加尿素邊移走反應放出的反應熱，控制反應罐中的料漿溫度小於100°c，控制PH值在1左右，停止加入尿素，得到第一原料硫酸脲料漿；
(2)在加入了脫氟溼法磷酸的第二反應釜中緩慢通入氨氣，同時開啟攪拌，控制 PH值在4. 2-4. 6之間時，停止通入氨氣，得到第二原料磷酸一銨料漿；
(3)將第(1)步和第( 步製備的原料按重量比磷酸一銨75份硫酸脲25份的比例混合復配，控制料漿比重1. 33-1. 43kg/L之間，然後輸入到噴霧塔噴霧乾燥，控制塔進出熱空氣溫度為進塔空氣溫度180°C，出塔空氣溫度70°C ；得到乾燥酸性水溶肥半成品；
(4)出塔物料經沸騰冷卻、篩分即得產品。所得產品指標見表1。
實施例4
本發明具體操作步驟如下
(1)在加入了 90%硫酸的第一反應釜中緩慢加入尿素，開啟攪拌，同時邊加尿素邊移走反應放出的反應熱，控制反應罐中的料漿溫度小於100°c，控制PH值在1左右，停止加入尿素，得到第一原料硫酸脲料漿；
(2)在加入了脫氟溼法磷酸的第二反應釜中緩慢通入氨氣，同時開啟攪拌，控制 PH值在4. 2-4. 6之間時，停止通入氨氣，得到第二原料磷酸一銨料漿；
(3)將第(1)步和第( 步製備的原料按重量比磷酸一銨80份硫酸脲20份的比例混合復配，控制料漿比重1. 33-1. 43kg/L之間，然後輸入到噴霧塔噴霧乾燥，控制塔進出熱空氣溫度為進塔空氣溫度250°C，出塔空氣溫度100°C，得到乾燥酸性水溶肥半成品；
(4)出塔物料經沸騰冷卻、篩分即得產品。所得產品指標見表1。
實施例5
本發明具體操作步驟如下
(1)在加入了 98%硫酸的第一反應釜中緩慢加入尿素，開啟攪拌，同時邊加尿素邊移走反應放出的反應熱，控制反應罐中的料漿溫度小於100°c，控制料漿PH值在1左右， 停止加入尿素，得到第一原料硫酸脲料漿；
(2)在加入了脫氟溼法磷酸的第二反應釜中緩慢通入氨氣，同時開啟攪拌，待PH 值在4. 2-4. 6之間時，停止通入氨氣，得到第二原料磷酸一銨料漿；
(3)將第⑴步和第⑵步製備的原料按重量比磷酸一銨95份硫酸脲5份的比例混合復配，控制料漿比重1. 33-1. 43kg/L之間，然後輸入到噴霧塔噴霧乾燥，控制塔進出熱空氣溫度為進塔空氣溫度350°C，出塔空氣溫度150°C，得到乾燥酸性水溶肥半成品；
(4)出塔物料經沸騰冷卻、篩分即得產品。所得產品指標見表1。
實施例6
本發明具體操作步驟如下
(1)在加入了 98%硫酸的第一反應釜中緩慢加入尿素，開啟攪拌，同時邊加尿素邊移走反應放出的反應熱，控制反應罐中的料漿溫度小於100°C，控制pH值在1左右，停止加入尿素，得到第一原料硫酸脲料漿；
(2)在加入了脫氟溼法磷酸的第二反應釜中緩慢通入氨氣，同時開啟攪拌，控制 PH值在4. 2-4. 6之間時，停止通入氨氣，得到第二原料磷酸一銨料漿；
(3)將第(1)步和第( 步製備的原料按重量比磷酸一銨97份硫酸脲3份的比例混合復配，控制料漿比重1. 33-1. 43kg/L之間，然後輸入到噴霧塔噴霧乾燥，控制塔進出熱空氣溫度為進塔空氣溫度180°C，出塔空氣溫度70°C ；得到乾燥酸性水溶肥半成品；
(4)出塔物料經沸騰冷卻、篩分即得產品。所得產品指標見表1。
對比例1
製備方法基本同實施例1，不同之處在於反應原料中未加入硫酸脲，即省去了實施例1中第(1)步驟及第C3)步驟中未加入硫酸脲，將100%的磷酸一銨料漿直接按照實施例 1的噴霧條件進行噴霧、冷卻、篩分得到產品。所得產品指標見表1。
對比例2
在加入了 98%硫酸的第一反應釜中緩慢加入尿素，開啟攪拌，同時邊加尿素邊移走反應放出的反應熱，控制反應罐中的料漿溫度小於100°c，控制料漿PH值在1左右，停止加入尿素，得到硫酸脲漿料；直接按照實施例1的噴霧條件進行噴霧、冷卻、篩分得到產品。 所得產品指標見表1。
表 權利要求
1.鹼性土壤專用水溶肥料，其特徵在於它由磷酸一銨、硫酸脲組成，其中磷酸一銨與硫酸脲的重量配比為磷酸一銨50-95份硫酸脲5-50份。
2.根據權利要求1所述的鹼性土壤專用水溶肥料，其特徵在於磷酸一銨與硫酸脲的重量配比為磷酸一銨80-95份硫酸脲5-20份。
3.根據權利要求1或2所述的鹼性土壤專用水溶肥料，其特徵在於它是由磷酸一銨、 硫酸脲和水混合復配成漿料，然後噴霧乾燥，冷卻、篩分而得，其游離水低於2%,優選低於 1. 5%。
4.根據權利要求3所述的鹼性土壤專用水溶肥料，其特徵在於吸溼性低於17wt%，水不溶物低於1.5wt%，pH低於3.0 ；優選的是吸溼性為10. 0 12. 9wt%，游離水含量0. 9 1. 3wt%，水不溶物1. 35 1. 5wt%, ρΗ 2. 5 3. 0。
5.根據權利要求4所述的鹼性土壤專用水溶肥料，其特徵在於所述磷酸一銨是在溼法磷酸中緩慢通氨氣，同時開啟攪拌，PH在4. 2-4. 6之間時停止通入氨氣，製備而得的磷酸一銨料漿直接使用。
6.根據權利要求5所述的鹼性土壤專用水溶肥料，其特徵在於所述溼法磷酸是脫氟溼法磷酸。
7.根據權利要求1-6任一項所述的鹼性土壤專用水溶肥料，其特徵在於所述硫酸脲是採用濃度88-98wt %的硫酸，邊攪拌邊加尿素，同時控制反應罐中的料漿溫度小於 100°C，ρΗ達到0. 9-1. 1時停止加入尿素，製備而得的硫酸脲漿料直接使用。
8.權利要求1所述的鹼性土壤專用水溶肥料的製備方法，其特徵在於經過以下步驟 由磷酸一銨、硫酸脲加水混合成漿料後噴霧乾燥，冷卻、篩分得到。
9.根據權利要求8所述鹼性土壤專用水溶肥料的製備方法，其特徵在於所述復配成的漿料是由以下方法得到(1)在溼法磷酸中緩慢通氨氣，同時開啟攪拌，PH在4.2-4. 6時停止通入氨氣，製備而得磷酸一銨料漿；(2)採用濃度88-98wt%的硫酸，邊攪拌邊加尿素，同時控制反應罐中的料漿溫度小於 IOO0C, ρΗ達到0. 9-1. 1時停止加入尿素，製備而得硫酸脲漿料；(3)將第(1)步和第( 步製備而得的漿料按照重量比，磷酸一銨50-95份硫酸脲 5-50份的比例混合而得，控制料漿比重1. 2-1. 5kg/L，優選料漿比重1. 33-1. 43kg/L。
10.根據權利要求8或9所述鹼性土壤專用水溶肥料的製備方法，其特徵在於噴霧乾燥時，噴霧塔進塔空氣溫度為150-350°C，出塔冷空氣溫度65-150°C ；優選的是進塔空氣溫度180-250°C，出塔空氣溫度70-100°C。
全文摘要
本發明涉及鹼性土壤專用水溶肥料及其製備方法，特別是一種適合噴滴灌使用的強酸性氮磷肥，屬於肥料技術領域。本發明目的在於提供一種低成本，且方便儲存、運輸的鹼性土壤專用水溶肥料，為我國新疆等西北乾旱鹽鹼地區作物提供肥源，既能適應乾旱地區噴滴灌系統，又能改良鹼性土壤。本發明的技術方案它是由磷酸一銨、硫酸脲和水混合復配成漿料，然後噴霧乾燥，冷卻、篩分得到，其中磷酸一銨與硫酸脲的重量配比為磷酸一銨50-95份∶硫酸脲5-50份。本發明製得的產品吸溼性低，方便儲存運輸，同時還將硫酸脲這一具有強吸潮性氮硫複合肥很好的應用於肥料領域，工藝流程簡單、經濟、操作方便，能實現工業化大規模連續生產。
文檔編號C05G1/00GK102503626SQ201110310210
公開日2012年6月20日 申請日期2011年10月13日 優先權日2011年10月13日
發明者唐文軍, 張海波, 李進, 王佳才, 鄒建 申請人:貴州川恆化工有限責任公司