CN101205143A - 一种矿物锌肥及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种矿物锌肥及其制备方法，其制备方法可采用在尚未浓缩的水溶性无机锌肥料浆中加入层状或架状硅酸盐矿物，混合均匀后蒸发浓缩，再造粒干燥，制备得到矿物锌肥；其制备方法还可采用在无机锌肥粉末中加入层状或架状硅酸盐矿物和水，混合均匀并充分研磨，再陈化、挤压造粒，烘干，制备得到矿物锌肥。本发明的制备工艺简单，无需特殊专用设备，投资少、成本低、易于工业化生产，有利于现有化肥厂的实施应用；所制备的矿物锌肥，在供肥上具有控释功能，提高了锌肥的利用率，而且抗淋溶能力强，能改善缺锌土壤的结构，经济效益好，市场前景比较广阔。

Description

一种矿物锌肥及其制备方法

技术领域

本发明涉及肥料制造领域，特别涉及一种矿物锌肥及其制备方法。

背景技术

锌肥是我国施用量最大的一种微量元素肥料，锌是农作物生长发育所必需的营养元素之一。需锌较多的植物有玉米、水稻、小麦、棉花、大豆、甜菜、番茄、柑橘和各种果树等。由于我国缺锌面积较大，作物缺锌现象较为普遍。锌肥的种类较多，通常可分为两大类，即无机锌肥和有机锌肥。无机锌肥主要包括硫酸锌、氯化锌、硝酸锌、氧化锌和锌氨络合物。有机锌肥包括几种人工合成的锌螯合物如乙二胺四乙酸螯合锌和造纸工业生产过程中的废弃物-黑液与锌络合的化合物。目前采用矿物制备锌肥未见报道。本发明尝试利用丰富的矿物资源制备紧缺的锌肥，不仅可以大幅度降低成本，而且还可减少土壤对锌的固定，提高肥料养分的利用率。

农作物对各种营养元素是按一定比例吸收利用的，而且受其中最小因素的制约，即当某元素比例过低时就会影响其它元素的吸收利用。过去，我国的化肥生产一直以氮、磷、钾肥为主，而微量元素肥料的生产较少，由于长期单一施用化肥，加之水土流失，致使许多土地缺锌现象越来越明显。目前我国土地中锌和某些中微量元素的缺乏面积仍在扩大，我国土地缺钾2.72亿亩，缺锌7.29亿亩，缺钼6.68亿亩，缺硼4.92亿亩。据1990年中国环境状况公报，我国约有60％的耕地缺锌、锰等微量元素，华南地区特别是粤北石灰性土壤缺锌尤其严重，另外广东地区的酸性土壤由于过多施用石灰，也容易产生缺锌。我国锌肥严重不足且品种单一(主要为水溶性硫酸锌、氯化锌、硝酸锌等)，制约了氮、磷、钾肥效的发挥，影响了农作物的产量，成为制约我国农业发展的主要因素之一。解决农用锌肥严重不足的问题已刻不容缓，所以，我国农业问题专家们在提到粮食和农作物增产和提高品质的主要对策时指出，应加速微量元素肥料生产的发展，并强调在化肥施用水平较高地区，尽量调整氮、磷、钾和微量元素肥料的施肥比例，推动平衡施肥技术。

长期以来，我国对锌肥的研究较少。20世纪80年代人们发现，无机锌肥施用损失较大，尤其是在砂质土壤中淋失严重，在石灰质土壤中容易被固定，于是发展出了有机锌肥如乙二胺四乙酸螯合锌。但乙二胺四乙酸螯合锌价格昂贵，只能作于喷施，无法大面积推广使用。目前我国生产的绝大部分是无机锌肥，为水溶性，在土壤溶液中以离子形式存在，在供肥过程的中、前期大大超过作物的吸收能力并容易淋失，导致后期的供肥不足，是一种浪费、低效的供肥方式；如何利用现有厂家生产的大量无机锌肥，采用简单的工艺将它们制备成稳定长效而又不被土壤固定的锌肥，以提高锌肥的利用率就成为很现实、且急需解决的课题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述缺点，提供一种工艺简单、产率高、易于工业化生产、经济效益好的矿物锌肥的制备方法。

本发明的另一目的在于提供一种由上述方法制备的矿物锌肥。

本发明的目的通过下述技术方案实现：在100份(重量份)尚未浓缩的无机锌肥料浆(含水量为总重量的40～80％)中加入3～30份(重量份)的层状或架状硅酸盐矿物，混合均匀；再蒸发浓缩至含水量为总重量的20～30％；最后造粒干燥，制备得到最终产品。其中，造粒干燥可选用喷浆造粒干燥，制得粒状最终产品；也可选用喷雾流化造粒干燥，制得粉状最终产品。

本发明的目的还可通过下述技术方案实现：在100份(重量份)无机锌肥粉末中，加入5～45份(重量份)层状或架状硅酸盐矿物、和5～45份(重量份)水，混合均匀并充分研磨；再将上述混合物陈化、烘干，制备得到最终产品。上述陈化时间为1～2天。

上述无机锌肥为硫酸锌、氯化锌、硝酸锌、锌氨络合物；上述层状或架状硅酸盐矿物可为蒙脱石、蛭石、坡缕石、海泡石、伊利石、绢云母、沸石、硅藻土中的一种或两种以上混合物；层状或架状硅酸盐矿物的细度为60～200目。

采用上述矿物锌肥的制备方法制备得到矿物锌肥。

本发明的作用原理为：层状或架状硅酸盐矿物具有很强的离子交换性能、高比表面积和表面活性；同时其可变电荷表面有较大的变化，可增强对肥料养分元素Zn²⁺的专性吸附。层状或架状硅酸盐矿物在一定条件下与无机锌肥反应后，部分锌离子会交换其层间域中的其它金属阳离子、部分锌离子会专性吸附在矿物表面位上、部分锌离子会与矿物表面形成配位桥(弱)键、部分锌离子会在矿物层间域中水解，从而增强了锌元素的抗固定性和抗淋溶性能、延长肥效期，既提高养分的利用率，又使得所制备的矿物锌肥具有较好的有效性。

本发明与现有技术相比具有如下优点和效果：

(1)本发明的制备工艺简单，无需特殊专用设备，对现有无机锌肥的基础上进行加工改进，投资少，易于工业化生产，有利于现有化肥厂的实施应用；

(2)本发明产率高，运行成本低，所采用的加工原料为层状或架状硅酸盐矿物，价格低廉，易于取得；

(3)本发明所制备的矿物锌肥，由于层状或架状硅酸盐矿物与无机锌肥中的养分进行吸附、络合和化学成键，延缓了锌的释放，有效地减少了锌元素的淋失，从而在供肥上有“按需供给”或“按需释放”的功能，提高了养分的利用率，经济效益好，市场前景比较广阔。

(4)本发明所制备的矿物锌肥施入土壤后，对肥料养分具有控释作用，当肥料养分完全释放后，它们自身就成为土壤中的组分，不仅不会对土壤造成污染和毒害，还能改善土壤的结构，提高土壤保水保肥的能力，是一种完全环保的锌肥；而且抗淋溶能力强，肥料利用率高，肥效好，减少淋溶损失，有助于防止水体的富营养化。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的实施方式做进一步描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

在无机锌肥氯化锌的生产过程中，在装有100份含水量为40％的硫酸锌料浆的蒸发器中加入细度为60目的层状结构硅酸盐矿物绢云母3份，搅拌混合均匀后，再蒸发浓缩至含水量为总重量的20％，经喷浆造粒干燥得粒状绢云母矿物锌肥产品。

实施例2

在无机锌肥硫酸锌的生产过程中，在装有100份含水量为60％的硫酸锌料浆的蒸发器中加入细度为80目的架状结构硅酸盐矿物沸石10份，搅拌混合均匀后，再蒸发浓缩至含水量为总重量的25％，经喷浆造粒干燥得粒状沸石矿物锌肥产品。

实施例3

在无机锌肥硫酸锌的生产过程中，在装有100份含水量为80％的硫酸锌料浆的蒸发器中加入细度为200目的架状结构硅酸盐矿物硅藻土30份，搅拌混合均匀后，再蒸发浓缩至含水量为总重量的30％，经喷浆造粒干燥得粒状硅藻土矿物锌肥产品。

实施例4

在无机锌肥氯化锌的生产过程中，在装有100份含水量为65％的硫酸锌料浆的蒸发器中加入细度为100目的层状结构硅酸盐矿物蛭石5份，搅拌混合均匀后，再蒸发浓缩至含水量为总重量的30％，经喷雾流化造粒干燥得粉状蛭石矿物锌肥产品。

实施例5

在100份硝酸锌粉末中，加入20份细度为150目的层状结构硅酸盐矿物蒙脱石，搅拌混合均匀后加入25份水，再搅拌混合均匀并充分研磨，然后堆放陈化1天，挤压造粒，最后烘干制得粒状蒙脱石矿物锌肥产品。

实施例6

在100份无机硫酸锌粉末中，加入8份细度为100目的层链状硅酸盐矿物坡缕石，搅拌混合均匀后加入9份水，再搅拌混合均匀并充分研磨，然后堆放陈化3天，挤压造粒，最后烘干制得粒状坡缕石矿物锌肥产品。

实施例7

在无机氯化锌肥的生产过程中，在装有100份含水量为60％的氯化锌料浆的蒸发器中加入细度为100目的架状结构硅酸盐矿物沸石2.5份，细度为100目的层状结构硅酸盐矿物蒙脱石3.5份，搅拌混合均匀后，再蒸发浓缩至含水量为总重量的30％，经喷浆造粒干燥得粒状矿物锌肥产品。

实施例8

在100份无机硝酸锌粉末中，加入4份细度为100目的硅藻土，细度为100目的海泡石6份，搅拌混合均匀后加入10份水，再搅拌混合均匀并充分研磨，然后堆放陈化3天，挤压造粒，最后烘干制得粒状矿物锌肥产品。

实施例9

在100份氯化锌粉末中，加入2份细度为200目的海泡石，2份细度为200目的绢云母，2份细度为200目的蛭石，搅拌混合均匀后加入9份水，再搅拌混合均匀并充分研磨，然后堆放陈化3天，最后喷雾流化造粒干燥，制得粉状矿物锌肥产品。

蒙脱石矿物锌肥抗淋溶性的测定：

在滤布上垫有少量洁净石英砂(40g)的PVC管(直径5cm，高30cm)中先装入300g(约12cm高)过2mm筛的风干石灰性土壤，再在其上装入300g土壤与0.5g蒙脱石矿物锌肥的混合物，土柱上再以少量洁净石英砂(40g)覆盖以防加水淋溶时扰乱土层，加普通硫酸锌的土柱作为参考对照，以不加肥料的土柱作为空白对照，每个处理重复四次，淋溶时间共3d。第一次先加250mL水使土壤水分接近饱和，再以250mL水一次加入淋溶土柱，收集淋溶液。以刺有小孔的塑料薄膜封闭PVC管上口，室温下培养，分别在第1、2、3d时，每次用250mL水进行淋溶。对收集的各次淋溶液用蒸馏水定容至250mL，分析锌的含量。淋溶实验的结果为：在1、2、3d普通硫酸锌肥的累积淋出率(扣除土壤本底)分别为8.9％、12.4％、16.7％；蒙脱石锌肥的累积淋出率(扣除土壤本底)分别为5.1％、7.8％、10.6％。与普通锌肥相比，蒙脱石矿物锌肥具有较强的抗淋溶能力。

矿物锌肥盆栽试验：

盆栽试验：盆栽试验设五个处理，每处理四次重复，每盆装土2kg，连续种植2茬。氮肥用尿素，磷肥为磷酸二氢钾，钾肥为磷酸二氢钾和氯化钾，锌肥有四种，分别为硫酸锌(ZnSO4·7H2O)，记为S-Zn；蒙脱石锌(锌含量为10.17％)，记为Mt-Zn；蛭石锌(锌含量为5.41％)，记为Verm-Zn；沸石锌(锌含量为5.41％)，记为Zeo-Zn。N、P、K、Zn用量分别为100mg N/kg、100mg P2O5/kg、100mg K2O/kg，10mg Zn/kg。按上述用量将N、P、K配成溶液在播前做基肥施入土壤，三天后再把锌肥做基肥施入土壤。在施入土壤过程中将肥料与土壤充分混匀后再装入盆中。供试作物为玉米，品种为金银1号，连续种两茬，在种植第二茬玉米时，每盆按50mg N/kg、30mg P2O5/kg、50mg K2O/kg补施基肥。盆栽玉米第一造全生长期30天，每盆4株。第二造全生长期31天，每盆4株。试验结果见表1。

表1

处理		CK	S-Zn	Mt-Zn	Verm-Zn	Zeo-Zn
							生物量(g/盆)	第一造	55.45	55.73	60.58	62.57	61.39
第二造	85.25	87.68	96.46	94.49	95.95

石灰性土壤中的有效锌的含量很低，仅为1.41mg/Kg，作物生长普遍缺锌，因此适量施用锌肥能显著增加作物的生物产量。施用矿物锌肥后，两造玉米幼苗的生物产量都高于CK(未施用锌肥)和普通锌肥(硫酸锌)，在第一造中Verm-Zn(蛭石锌)的增产量最高，普通锌肥(硫酸锌)增产效果一般；而第二造中Mt-Zn(蒙脱石锌)的增产量最高，普通锌肥(硫酸锌)增产效果也很一般。

Claims (10)

1.一种矿物锌肥的制备方法，其特征在于：在100重量份尚未浓缩的无机水溶性锌肥料浆中加入3～30重量份的层状或架状硅酸盐矿物，混合均匀；再将混合物蒸发浓缩至含水量为总重量的20～30％；最后造粒干燥，制备得到最终产品；所述未浓缩的无机水溶性锌肥料浆含水量为总重量的40～80％。

2.根据权利要求1所述的矿物锌肥的制备方法，其特征在于：所述造粒干燥为喷浆造粒干燥或喷雾流化造粒干燥或挤压造粒干燥。

3.根据权利要求2所述的矿物锌肥的制备方法，其特征在于：所述无机水溶性锌肥为硫酸锌、氯化锌、硝酸锌或锌氨络合物；所述层状或架状硅酸盐矿物为蒙脱石、蛭石、坡缕石、海泡石、伊利石、绢云母、沸石、硅藻土中的一种或两种以上混合物。

4.根据权利要求3所述的矿物锌肥的制备方法，其特征在于：所述层状或架状硅酸盐矿物的细度为60～200目。

5.由权利要求1～4中任一项所述方法制得的矿物锌肥。

6.一种矿物锌肥的制备方法，其特征在于：在100重量份无机水溶性锌肥粉末中，加入5～45重量份层状或架状硅酸盐矿物和5～45重量份水，混合均匀并充分研磨；再将上述混合物陈化、挤压造粒、烘干，制备得到最终产品。

7.根据权利要求6所述的矿物锌肥的制备方法，其特征在于：所述陈化时间为1～2天。

8.根据权利要求7所述的矿物锌肥的制备方法，其特征在于：所述无机水溶性锌肥为硫酸锌、氯化锌、硝酸锌或锌氨络合物；所述层状或架状硅酸盐矿物为蒙脱石、蛭石、坡缕石、海泡石、伊利石、绢云母、沸石、硅藻土中的一种或两种以上混合物。

9.根据权利要求8所述的矿物锌肥的制备方法，其特征在于：所述层状或架状硅酸盐矿物的细度为60～200目。

10.由权利要求6～9中任一项所述方法制得的矿物锌肥。