一種稀土添加劑和含該添加劑的稀土過磷酸鈣及其製備方法
2023-12-02 06:43:41 1
專利名稱：一種稀土添加劑和含該添加劑的稀土過磷酸鈣及其製備方法
技術領域：
本發明屬於肥料領域。
背景技術：
磷肥是三大化肥之一。從20世紀50年代開始，短短的50多年的時間，我國磷肥工業經歷了從無到有、從小到大的發展過程。先後開發了鈣鎂磷肥、重鈣、磷銨、氮磷鉀、硝酸磷肥等高濃度磷復肥，磷肥的生產工藝過程已經成熟。在磷肥的品種中除磷酸銨鹽肥料外，大多數為磷酸鈣肥料，如普通過磷酸鈣、重過磷酸鈣和鈣鎂磷肥等。對於過磷酸鈣和重鈣，因游離酸成份較高，其磷的水溶率也高，易造成水溶磷流失，同時，與鈣、鐵和錳結合形成難溶化合物，磷的利用率降低。而鈣鎂磷肥的主要成份是磷酸三鈣，因不含水溶性磷，肥效緩慢，不能滿足植物生長前期對磷的需求。如何提高磷肥的有效磷，研究人員進行了大量的研究工作。如在普通過磷酸鈣的生產過程中加入一定比例的碳銨以中和部分游離酸，磷酸三鈣施用到酸性土壤中，這些措施只是在一定程度上改善過磷酸鈣的肥效。
對於稀土在農業中的應用，早在1917年中國學者錢崇澍與美國人W.J.奧斯坦特(Ostenhout)共同研究了鋇、鍶、鈰對水綿的特殊生理作用。稀土磷肥作為一個新的研究領域，已經進行了相關的研究。研究發現，與普通過磷酸鈣相比，稀土磷肥並沒有改變有效磷和游離酸的含量，而是因稀土與磷交互作用促進了植物生長，因此，進行稀土磷肥製備工藝的研究有一定的現實意義。
當前，市場上的稀土磷肥是利用稀土配分液製取添加劑並加到磷礦粉中在化成室反應、固化、熟化而成的。無論是四川廣漢稀土磷肥、甘肅玉門稀土磷肥，還是廣東雲硫稀土磷肥，在不同地域、不同作物上進行了生物試驗，均取得在較理想的效果。如在甘肅的孜然增產23.4％、啤酒花增產11％，α酸增加0.5個百分點。同時，在河北黃華縣的鹽鹼地小麥增產13.4％、大豆增產12.6％～14.2％、高粱增產14.2％～15.8％、棉花增產19.3％。但是，該種磷肥的生產和效果還存在一定的缺陷。首先，生產過程中稀土添加劑的生產過程比較繁雜。讓一個過磷酸鈣生產企業或是其他企業從稀土精礦開始生產稀土添加劑涉及到多個步驟，生產成本較高。其次，如果去除放射性元素釷環節和釷的去向出現問題，會造成放射汙染。再次，添加該種添加劑製成稀土過磷酸鈣與普通過磷酸鈣相比在土壤中的理化性質不會改變，也在不會活化土壤中的難溶磷。這些都是該種過磷酸鈣添加劑的缺陷，需要改進和完善。
通過研究發現，白羽扇豆排根的形成和有機物質的分泌與植物適應性存在密切關係，特別是在磷脅迫下排根的形成和有機酸分泌是對磷素養分脅迫適應性反應的關鍵。這一研究結果為挖掘土壤磷素養分高效利用的生物潛力、選育養分高效型抗逆新品種提供科學依據。同時，這一研究成果揭示，如果在過磷酸鈣的製備工藝過程中，加入適量檸檬酸及其鹽、稀土和白雲石粉，對活化土壤中的難容磷及提高肥效有重要作用。
發明內容
本發明是基於以上的技術背景，製備一種稀土添加劑和一種稀土過磷酸鈣，其中稀土添加劑的主要成份為稀土、白雲石粉、沸石粉、檸檬酸和檸檬酸鹽中至少一種，次要成份為苦土粉和膨潤土；包括稀土(實物)10％～30％、白雲石粉10％～60％、沸石粉10％～40％、檸檬酸或檸檬酸鹽1％～10％、苦土粉5％～10％、澎潤土5％～10％，稀土過磷酸鈣與普通過磷酸鈣比較，有效磷、游離酸和水份沒有改變，其分散性提高了。
稀土添加劑的製備方法是把幾種成份按重量百分比加入攪拌機混合均勻包括稀土10％～30％，其他組份70％～90％，製成粉體稀土過磷酸鈣添加劑。
稀土為15種離子鑭、鈰、鐠、釹、釤、銪、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、鑥、釔中至少一種製備的硝酸稀土、氯化稀土、碳酸稀土、草酸稀土、檸檬酸稀土、氫氧化稀土、醋酸稀土中至少一種；檸檬酸或檸檬酸鹽為一水檸檬酸、無水檸檬酸、檸檬酸鹽包括檸檬酸鉀、檸檬酸鈉、檸檬酸鈣、檸檬酸鋅、檸檬酸鐵、檸檬酸錳中至少一種。
白雲石粉的主要成份為碳酸鈣和碳酸鎂，其粒度≥80目；沸石粉的主要成份為氧化矽、氧化鋁，其粒度≥80目。
稀土過磷酸鈣的製備方法是在球磨磷礦石或礦粉製漿過程中，稀土添加劑以比例0.1％～5％均勻加入到磷礦粉中。除加入磷礦粉反應所需的98％的濃硫酸外，另外加入每噸礦粉1～50公斤的濃硫酸，經化成室反應、固化、最後熟化生成一種稀土過磷酸鈣。最終製備的稀土過磷酸鈣中稀土含量(氧化物)為0.03～1％。
本發明的目的之一是製備一種過磷酸鈣添加劑。
本發明的又一目的是利用該種添加劑製備一種稀土過磷酸鈣。
本發明的又一目的是製備一種稀土過磷酸鈣的工藝方法。
本發明的特點是1、提供了一種簡單易行、安全、效果突出、成本低廉和適合大規模生產的製備過磷酸鈣添加劑的方法。
2、該發明提供的製備稀土過磷酸鈣是以植物對磷脅迫適應和調節機理為依據，使製備的稀土過磷酸鈣利用率更高。
3、該發明也進一步拓展了稀土在改造傳統肥料領域的應用。
本發明的所有實施實例所用的方法並不限定權利要求書的內容，均以權利要求書為準。
具體實施例方式
稀土過磷酸鈣添加劑的製備工藝實例11000g稀土添加劑的製備用250g氯化銪(45％REO)、10g一水檸檬酸、440g白雲石粉、200g沸石粉、50g苦土粉、50g澎潤土加入攪拌機中充分混勻，即可製得1kg的稀土添加劑，其中氯化稀土的粒度為≥8目，其他成份的粒度均為≥80目。
實例220kg稀土添加劑的製備用6kg(60％REO)碳酸稀土、1kg一水檸檬酸、6kg白雲石粉、5kg沸石粉、1kg苦土粉、1kg澎潤土加入攪拌機中充分混勻，即可制的20kg的稀土添加劑。其中稀土和其他成份的粒度均為≥80目。
實例3500g稀土添加劑的製備用75g(32％REO)檸檬酸稀土、25g檸檬酸鋅、250g白雲石粉、100g沸石粉、25g苦土粉、25g澎潤土加入攪拌機中充分混勻，即可製得500g的稀土添加劑，其中檸檬酸稀土的粒度為≥8目，其他成份的粒度均為≥80目。
實例4500g稀土添加劑的製備用80g(78％REO)氫氧化鑭、25g檸檬酸鉀、170g白雲石粉、100g沸石粉、50g苦土粉、75g澎潤土加入攪拌機中充分混勻，即可製得500g的稀土添加劑，其中氫氧化鑭的粒度為≥8目，其他成份的粒度均為≥80目。
實例5500g稀土添加劑的製備用150g(38％REO)硝酸鐿、25g檸檬酸鈣、100g白雲石粉、100g沸石粉、50g苦土粉、75g澎潤土加入攪拌機中充分混勻，即可製得500g的稀土添加劑，其中硝酸稀土的粒度為≥8目，其他成份的粒度為≥80目。
實例61000g稀土添加劑的製備用350g(30％REO)草酸稀土、50g檸檬酸鈣、300g白雲石粉、200g沸石粉、50g苦土粉、50g澎潤土加入攪拌機中充分混勻，即可製得1000g的稀土添加劑，其中草酸稀土的粒度為≥8目，其他成份的粒度為≥80目。
實例71000g稀土添加劑的製備用300g(45％REO)醋酸鑭、50g檸檬酸鈉、300g白雲石粉、200g沸石粉、100g苦土粉、50g澎潤土加入攪拌機中充分混勻，即可製得1000g的稀土添加劑，其中醋酸鑭的粒度為≥8目，其他成份的粒度為≥80目。
稀土添加劑製備稀土過磷酸鈣的工藝實例8在過磷酸鈣製備的製漿工藝的過程中，每噸礦粉加入20公斤稀土添加劑，攪拌均勻，除加入每噸礦粉所需的硫酸外，還額外加入13公斤98％的濃硫酸，經化成室反應及熟化後生成稀土過磷酸鈣。所生成的稀土過磷酸鈣的有效磷(P2O5)含量≥12％、游離酸含量[H+]≤5.5％、水分含量≤15％、稀土(RE2O3)含量為0.18％。
實例9在過磷酸鈣製備的製漿工藝的過程中，每噸礦粉加入30公斤稀土添加劑，攪拌均勻，除加入每噸礦粉所需的硫酸外，還額外加入19公斤98％的濃硫酸，經化成室反應、固化及熟化後生成稀土過磷酸鈣。所生成的稀土過磷酸鈣的有效磷(P2O5)含量≥12％、游離酸含量[H+]≤5.5％、水分含量≤15％、稀土(RE2O3)含量為0.25％。
權利要求
1.一種稀土添加劑，其特徵在於該添加劑的主要成份為稀土、白雲石粉、沸石粉，檸檬酸或檸檬酸鹽中至少一種，次要成份為苦土粉及膨潤土；按重量百分比，比例為稀土10％～30％、白雲石粉10％～60％、沸石粉10％～40％、檸檬酸或檸檬酸鹽1％～10％、苦土粉5％～10％、澎潤土5％～10％。
2.根據權利要求1所述一種稀土添加劑，其特徵在於所述稀土為硝酸稀土、氯化稀土、碳酸稀土、草酸稀土、檸檬酸稀土、氫氧化稀土、醋酸稀土中至少一種。
3.根據權利要求2所述一種稀土添加劑，其特徵在於所述稀土為15種離子鑭、鈰、鐠、釹、釤、銪、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、鑥、釔中至少一種。
4.根據權利要求1所述一種稀土添加劑，其特徵在於所述白雲石粉的主要成份為碳酸鈣和碳酸鎂，其粒度≥80目。
5.根據權利要求1所述一種稀土添加劑，其特徵在於所述沸石粉的主要成份為氧化矽、氧化鋁，其粒度≥80目。
6.根據權利要求1所述稀土添加劑的製備方法，其特徵在於把幾種成份按重量百分比加入攪拌機混合均勻包括稀土10％～30％、其他組分70～90％，製成粉體稀土過磷酸鈣添加劑。
7.含權利要求1的稀土添加劑的稀土過磷酸鈣的製備方法其特徵是，在球磨磷礦石或礦粉製漿過程中，將稀土添加劑以比例0.1％～5％均勻加入到磷礦粉中，除加入磷礦粉反應所需的98％的濃硫酸外，每噸礦粉另外加入1～50公斤的濃硫酸，經化成室反應、固化、最後熟化生成一種稀土過磷酸鈣。
8.根據權利要求7所述一種稀土過磷酸鈣的製備方法，其特徵在於最終製備的稀土過磷酸鈣中稀土含量為0.03～1％。
全文摘要
本發明涉及一種稀土添加劑和含該添加劑的稀土過磷酸鈣及其製備方法，其中稀土添加劑的主要成份為稀土、白雲石粉、沸石粉、檸檬酸和檸檬酸鹽中至少一種，次要成份為苦土粉和膨潤土，製備方法為把幾種成份按重量百分比加入攪拌機混合均勻即的；稀土過磷酸鈣的製備方法是在球磨磷礦石或礦粉製漿過程中，稀土添加劑以比例均勻加入到磷礦粉中，經化成室反應、固化、最後熟化生成一種稀土過磷酸鈣。稀土過磷酸鈣與普通過磷酸鈣比較，有效磷、游離酸和水份沒有改變，其分散性提高了。
文檔編號C05D9/02GK101033155SQ20061005710
公開日2007年9月12日 申請日期2006年3月9日 優先權日2006年3月9日
發明者王甲辰, 楊軍, 劉向生, 樊玉斌, 伍豔平, 張赫, 趙鳳紅, 韓學偉 申請人:北京有色金屬研究總院, 有研稀土新材料股份有限公司