CN101717317A - 长效缓释磷酸二铵及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种长效缓释磷酸二铵及其制作方法，它由如下重量份数的原料制成：含60％P₂O₅的磷酸一铵70-90份、硫酸铵或氯化铵10-20份、由黄腐酸、硫代硫酸铵及双氰胺组成的组合控氮促磷抑制剂0.4-1.6份、浓度为92.5％-98％硫酸15-45份、液氨20-40份。本发明的制作方法为：原料制备，粉碎配料、原料混配，造粒、干燥、冷却、包膜、成品。本肥料在组合控氮促磷抑制剂的作用下，阻止硝化细菌将NH₄ ⁺-N转化成NO₃ ^--N，防止了氮的淋溶、挥发损失，提高氮肥利用率31％。同时使根际周围的pH值下降1.5-2，从而导致土壤中被固定的磷活化，使固定的磷得到释放并被作物吸收，提高磷的利用率10％以上。

Description

长效缓释磷酸二铵及其制作方法

技术领域本发明涉及一种化肥，具体说是一种缓释的二元氮磷化学肥料。

背景技术我国农业种植业使用的常规磷酸二铵(NH₄)₂HPO₄，属于含氮、磷元素的二元化学肥料。目前，常规磷酸二铵的氮素当季利用率仅为30-35％，磷素的当季利用率10-20％(李庆逵等，《中国农业持续发展中的肥料问题》江西科学技术出版社1998；4)。

常规磷酸二铵氮素利用率低的主要原因是：其所含的氮元素为铵态氮(NH₄ ⁺-N)，铵态氮施入土壤后，一部分被植物吸收利用，另一部分在亚硝化细菌的作用下，被氧化成硝态氮(NO₃-N)，虽然硝态氮也可被植物吸收利用，但是，由于硝态氮带有负电荷，不被土壤胶体吸附，移动性极大，极易随水淋溶损失(武志杰等《缓控释肥料原理与应用》科学出版社2003；17)，在环境影响方面，淋失的硝态氮进入地下水，不利于人畜饮用。如果进入地表水中的含量过高，则可引起水体富营养化。在硝化作用的第一阶段的化学歧化作用中，可产生气态中间产物N₂O(李良漠、《硝化作用中国土壤氮素》科学出版社1992；94-144)，N₂O作为一种主要的温室气体，对全球增温和臭氧层的破环，是全世界关注的热点环境问题。另外，硝化作用的产物NO₃ ^-，在嫌气条件下可经反硝化作用还原为N₂O与N₂，其途径主要为：NO₃→NO₂→NO→N₂O→N₂，反硝化作用主要是一种氮素损失过程，特别是北方作物生长旺盛时正值多雨季节，硝态氮淋失将更加严重，这是我国氮肥当季利用率仅为30-35％的原因之一(武志杰等《缓控释肥料原理与应用》科学出版社2003；7)。而我国仅2006年磷酸二铵的生产能力就达9000kt(张永志《第12届中国化肥市场研讨会论文集》中国化肥信息中心2007；1-14)，常规磷酸二铵合格品含氮量为12％以上。按氮肥当季利用率30-35％计算，我国每年仅农业上使用的磷酸二铵产品通过淋溶、挥发损失(按利用率35％计算)就接近700kt，而生产1吨氨就需要1.33吨标准煤，2008年标准煤炭到厂价1100元/T(李淑玲，《磷肥与复肥》中国磷肥工业协会20086-14.)，仅磷酸二铵一年的氮肥损失就达931KT标准煤，损失人民币约13.6亿元。

常规磷酸二铵中磷素当季利用率低的主要原因是：在碱性土壤中，磷很容易与土壤中的Ca²⁺、Mg²⁺(一般为CaCO₃)作用转化成磷酸三钙而被固定。而降低碱性土壤的pH值，可以促使磷酸钙盐的溶解，提高磷的有效性。我国仅2006年磷酸二铵的生产能力就达9000kt，常规磷酸二铵合格品含磷量为38％以上。按磷肥当季利用率20％计算，年损失磷肥达7200kt，磷的当季利用率低所造成的经济损失是十分巨大的。

现在磷酸二铵制作方法采用浓缩法，把所有的原料打成浆，造粒需能量高，也需干燥时间长，生产效率低。

发明内容本发明的目的在于提供一种长效缓释磷酸二铵及其制作方法，添加组合控氮促磷抑制剂，使磷酸二铵缓释，并改善土壤环境，增加其利用率；本发明的制作方法节能提高生产效率。

在组合抑制剂作用下，首先控制和保持磷酸二铵中氮-铵态氮的形态、抑制土壤中硝化细菌活性，阻止硝化细菌将NH₄ ⁺-N转化成NO₃-N，防止了氮的淋溶、挥发损失；其次对土壤中的脲酶活性进行抑制，使施入到土壤中的尿素的转化速率减缓，提高氮肥利用率31％。本发明的长效缓释磷酸二铵施入土壤后，可使作物吸收养分以NH₄ ⁺的形式吸收，由此导致作物根系向根外排出质子，以保持根系的电荷平衡，使根际周围的pH值下降1.5-2个pH值，从而导致土壤中被固定的磷活化，使大量固定的磷得到释放并被作物吸收，提高磷的利用率10％以上。

本发明的长效缓释磷酸二铵由如下重量份数的原料制成：

含60％P₂O₅的磷酸一铵70-90份、硫酸铵或氯化铵10-20份、由黄腐酸、硫代硫酸铵及双氰胺组成的组合控氮促磷抑制剂0.4-1.6份、浓度为92.5％--98％硫酸15-45份、液氨20-40份。

上述配比的优选方案为含60％P₂O₅的磷酸一铵90份、硫酸铵20份、由黄腐酸、硫代硫酸铵及双氰胺组成的组合控氮促磷抑制剂1.6份、浓度为92.5％--98％硫酸45份、液氨40份。

上述组合控氮促磷抑制剂的按重量的组份为：黄腐酸4份、硫代硫酸铵3份、双氰胺3份。

长效缓释磷酸二铵的制造方法由如下步骤组成：

1、原料制备：

(1)将含60％P₂O₅的磷酸一铵粉碎，通过40目筛

(2)将硫酸铵(或氯化铵)粉碎，通过40目筛

(3)组合控氮促磷抑制剂(HLS)

(4)硫酸(度92.5％--98％)

(5)液氨

2、原料混配

将(1)、(2)、(3)加入到混料机进行均化，输入到造粒机中；将硫酸、液氨经TAV管式反应器也加入到喷浆转鼓造粒机中；

3、造粒

温度70-80度，常压，将已均化的原料，利用硫酸、氨的化学反应热及磷铵中和热进行造粒；

4、干燥、冷却、包膜、成品

造粒机中达到要求的颗粒，送入回转干燥机中，烟道气温度140℃进行干燥，干燥后物料温度60-80℃的粒肥进入回转冷却机中，抽冷风(常温)进行逆流通风冷却至35℃以下，经筛分机筛分，合格颗粒肥经滚筒包膜机防结块处理后，经计量包装即为成品。

本发明的优点在于：1、控氮：(1)在组合控氮促磷抑制剂的作用下，首先控制和保持磷酸二铵中的氮-铵态氮的形态、抑制土壤硝化细菌活性，阻止硝化细菌将NH₄ ⁺-N转化成NO₃ ^--N，防止了氮的淋溶、挥发损失。

(2)对土壤中的脲酶活性进行抑制，使施入到土壤中的尿素的转化速率减缓，提高氮肥利用率31％。

2、促磷：

长效缓释磷酸二铵施入土壤后，在组合控氮促磷抑制剂(HLS)的作用下，可使作物吸收氮素养分以NH₄ ⁺的形式吸收，由此导致作物根系向根外排出质子，以保持根系的电荷平衡，使根际周围的PH值下降1.5-2，从而导致土壤中被固定的磷活化，使大量的固定的磷得到释放并被作物吸收，提高磷的利用率10％以上。

本发明的制作方法由于硫酸、氨的反应产生大量的反应热，TVA管式反应器喷出的高温低湿料浆使得造粒床层温度上升，液相量增加，从而造粒机出口水份低至2％-2.5％，半料浆状态，造粒成粒率上升，较现有技术需能量较少，提高了装置的生产能力，洗涤液得以回收，解决了湿法除尘系统的排放问题，降低了消耗和成本。

图1是本发明制作方法的工艺流程图。

具体实施方式

实施例1：含60％P₂O₅的磷酸一铵70份、硫酸铵10份、由黄腐酸、硫代硫酸铵及双氰胺组成的组合控氮促磷抑制剂0.4份、浓度为92.5％--98％硫酸15份、液氨20份。(含控氮促磷组合抑制剂3.4‰)

实施例2：含60％P₂O₅的磷酸一铵80份、氯化铵15份、由黄腐酸、硫代硫酸铵及双氰胺组成的组合控氮促磷抑制剂1份、浓度为92.5％--98％硫酸30份、液氨30份。(含控氮促磷组合抑制剂6.4‰)

实施例3：含60％P₂O₅的磷酸一铵90份、硫酸铵20份、由黄腐酸、硫代硫酸铵及双氰胺组成的组合控氮促磷抑制剂1.6份、浓度为92.5％--98％硫酸45份、液氨40份。(含控氮促磷组合抑制剂8.1‰)

上述的黄腐酸、硫代硫酸铵及双氰胺均为市售。

制作方法实施例1结合附图说明。

长效缓释磷酸二铵的制造方法由如下步骤组成：

1、原料制备：

(1)将含60％P₂O₅的磷酸一铵粉碎，通过40目筛

(2)将硫酸铵(或氯化铵)粉碎，通过40目筛

(3)组合控氮促磷抑制剂(HLS)

(4)硫酸(浓度92.5％--98％)

(5)液氨

2、原料混配

将(1)、(2)、(3)加入到混料机进行均化，输入到造粒机中；

同时硫酸、液氨经经TVA管式反应器也加到造粒机中；

3、造粒

温度70-80度，常压，将已均化的原料，利用硫酸、氨的化学反应热及磷铵中和热进行造粒，反应式为：

(1)H₂SO₄+2NH₃＝(NH₄)₂SO₄(6648kj/kgNH₃)

(2)NH₄H₂PO₄+NH₃＝(NH₄)₂HPO₄(4580kj/kgNH₃)

由于硫酸、氨的反应产生大量的反应热6648kj/kgNH₃，TVA管式反应器喷出的高温低湿料浆使得造粒床层温度上升，液相量增加，从而造粒机出口水份低至2％-2.5％，造粒成粒率上升，提高了装置的生产能力。洗涤液得以回收，解决了湿法除尘系统的排放问题，降低了消耗和成本；

4、干燥、冷却、包膜、成品

造粒机中达到要求的颗粒，送入回转干燥机中，烟道气温度140℃进行干燥，干燥后物料温度60-80℃的粒肥进入回转冷却机中，抽冷风(常温)进行逆流通风冷却至35℃以下，经筛分机筛分，合格颗粒肥经滚筒包膜机涂膜防结块处理后，经计量包装即为成品。

长效缓释磷酸二铵的有益效果试验

效果一抑制硝态氮的转化47.7％，减少氮素损失38.6％

长效缓释磷酸二铵对土壤硝态氮转化影响试验

一、试验目的

为了明确长效缓释磷酸二铵施入土壤后，土壤硝化细菌对长效缓释磷酸二铵中氮的硝化作用影响程度，进行氮素转化试验。

二、试验时间：2008年9月20日

试验地点：内蒙赤峰宁城县辽中京付家试验地

三、试验材料与方法

1、采取田间埋砂滤管直径7cm，高23cm。

2、供试土壤：PH8.2  全N 0.11％速N 16.4mg/kg，有机质1.79％，过4mm筛，每管装土300g，埋管深28cm，定期测定NO₃ ^--N变化值。

3、供试肥料：长效缓释磷酸二铵，含N13％，P₂O₅38％。

4、土壤硝态氮测定方法：酚二磺酸比色法。

四、气候条件：≥10℃有效积温3100℃，全年降水量410mm，全年日照时间3000小时。

五、试验处理：A、长效缓释磷酸二铵；B、常规磷酸二铵。每个处理6次重复，A处理中每个砂滤管中加入长效缓释磷酸二铵20.0g，B处理中每个砂滤管中加入常规磷酸二铵20.0g，与培养土壤混合均匀后装管，埋入耕层250mm，分别在5、15、20、35、55、75、95、130天取样测定NO₃-N的含量，以6次重复的平均值比较NO₃ ^--N的转化量。

表1长效缓释磷酸二铵对土壤NO₃ ^-的转化影响单位：mg/kg^-1

从表1可以证明，常规磷酸二铵NO₃ ^--N的形成高峰期在施入土壤后的35天左右，此时土壤中NO₃ ^--N的含量为521.5mg/kg^-1，达到了最高峰，到75天时减少至214.6mg/kg^-1；而长效缓释磷酸二铵在75天以前没有明显高峰期出现，呈平缓趋势。75天以后，高于常规磷酸二铵38.2-49.4％，实验表明长效缓释磷酸二铵对硝化细菌有抑制作用，在35天时，长效缓释磷酸二铵比常规磷酸二铵NO₃ ^-转化减少了47.7％；同时实验证明长效缓释磷酸二铵的硝态氮转化在130天以内转化的最高值低于常规磷酸二的硝态氮的转化最高值，减少氮素损失38.6％。

效果二提高氮素利用率31％

长效缓释磷酸二铵对提高氮素利用率的影响¹⁵N示踪实验(盆栽)

一、实验目的：提高氮素利用率是当前肥料领域的重要任务，为了明确加入不同量组合控氮促磷抑制剂(HLS)的长效缓释磷酸二铵与等养分量常规磷酸二铵的氮肥利用率的效果，实施氮肥利用率¹⁵N示踪盆栽实验。

二、实验时间：2008年6月

三、实验方式：网室盆栽实验。

四、盆栽实验土壤理化性状：全氮：1.2g/kg，碱解氮：86mg/kg。

五、供试作物：水稻。

六、施肥方法：一次性基施常规磷酸二铵(N：13％，P₂O₅：38％)、长效缓释磷酸二铵(N：13％，P₂O₅：38％)。

七、取样部位与测定内容：分别取样测定茎杆、叶片、籽实的实物量及吸氮量，以差减法计算氮素利用率。

表2长效缓释磷酸二安提高氮肥利用率¹⁵N示踪盆栽实验结果

实验结果：通过水稻¹⁵N示踪盆栽试验结果表明：在等氮量的条件下，常规磷酸二铵的氮素利用率为36.2％，而长效缓释磷酸二铵随着HLS含量的增加其氮素利用率不断的提高。当HLS为4‰时，氮素利用率比常规磷酸二铵提高4.1％；当HLS为6‰时，氮素利用率比常规磷酸二铵提高15.7％；当HLS为8‰时，氮素利用率比常规磷酸二铵提高31.0％。

效果三促磷，提高磷的利用率16.73％

春小麦根际pH值对土壤速效磷的影响盆栽试验

一、试验目的：为了明确长效缓释磷酸二铵中所加入的组合控氮促磷抑制剂(HLS)对小麦NH₄ ⁺吸收所导致的根际pH变化对土壤速效磷的影响，进行盆栽试验，明确影响效果。

二、试验方法：春小麦盆栽试验

1、供试作物：春小麦赤麦五号

2、供试土壤：土壤类型：壤质褐淤土，有机质9.3g/kg，全N 0.6g/kg，速效磷3.3mg/kg，pH8.4.

3、盆栽钵：高15cm，直径14cm，聚乙烯材料，钵装土2kg。

4、供试肥料：常规磷酸二铵长效缓释磷酸二铵(13-38-0)(氮-磷-钾)含组合控氮促磷抑制(HLS)

5、试验时间：2009年5月16日

三、测定方法

1、土壤pH值测定：电位法

2、土壤速效磷的测定：碳酸氢钠法(比色)

四、播种与取样方法

1、盆栽钵装土：将已过2mm筛的盆栽土壤称好后，与各试验处理的肥料混均后，装入钵内，每钵浇常水1000ml，过夜。

2、播种：将选好的上年的已打破休眠的种子，经40℃常水浸种1小时后，在20℃环境下，将种子捞出放置于干净的湿毛巾内，选露白的种子，每钵播70穴，每穴两粒，上覆1cm土，放入温度20℃，湿度70-80％的恒温恒湿光照培养箱中，保持土壤湿润。待小麦8叶1心时，结束培养，取样化验分析。五、取样方法：将样钵用刀纵向割开，使钵内土壤仍处于筒团状，由底部向上10cm处横切下，将切下的带根土样轻轻拍碎，风干后取净残根，测定pH值和速效磷。同时做土壤水分试验，以干基计算速效磷含量。

六、试验处理

编号	处理	重复(次)
			1	空白(不施肥)	5
2	常规磷酸二铵0.3g/钵	5
			3	常规磷酸二铵0.6g/钵	5
4	常规磷酸二铵0.9g/钵	5
			5	长效缓释磷酸二铵0.3g/钵	5
6	长效缓释磷酸二铵0.6g/钵	5
			7	长效缓释磷酸二铵0.9g/钵	5

七、春小麦盆栽试验，pH值、土壤速效磷测定结果

时间2009年7月

表3长效缓释磷酸二铵对春小麦根际土壤pH的影响

试验结论：不同处理之间，长效缓释磷酸二铵比常规磷酸二铵分别降低了0.05、1.11和1.51个pH值。

在碱性土壤中，磷很容易与土壤中的Ca²⁺、Mg²⁺(一般为CaCO₃)作用转化成磷酸三钙而被固定。而降低碱性土壤的pH值，可以促使磷酸钙盐的溶解，提高磷的有效性。

表4长效缓释磷酸二铵对春小麦根际土壤有效磷的影响

试验结论：不同处理之间，长效缓释磷酸二铵比常规磷酸二铵增加了小麦根际磷的有效性，磷利用率分别提高了6.87％，16.73％和10.49％。

Claims (4)

1.一种长效缓释磷酸二铵，其特征在于：它由如下重量份数的原料制成：含60％P₂O₅的磷酸一铵70-90份、硫酸铵或氯化铵10-20份、由黄腐酸、硫代硫酸铵及双氰胺组成的组合控氮促磷抑制剂0.4-1.6份、浓度为92.5％--98％硫酸15-45份、液氨20-40份。

2.根据权利要求1所述的长效缓释磷酸二铵，其特征在于：它由如下重量份数的原料制成：

含60％P₂O₅的磷酸一铵90份、硫酸铵20份、由黄腐酸、硫代硫酸铵及双氰胺组成的组合控氮促磷抑制剂1.6份、浓度为92.5％--98％硫酸45份、液氨40份。

3.根据权利要求1所述的长效缓释磷酸二铵，其特征在于：它的组合控氮促磷抑制剂按重量的组份为：黄腐酸4份、硫代硫酸铵3份、双氰胺3份。

4.根据权利要求1所述的长效缓释磷酸二铵的制作方法，其特征在于：它由如下步骤组成：

原料制备：

A、将含60％P₂O₅的磷酸一铵粉碎，通过40目筛

B、将硫酸铵(或氯化铵)粉碎，通过40目筛

C、组合控氮促磷抑制剂(HLS)

D、硫酸(度92.5％--98％)

E、液氨

原料混配

将A、B、C加入到混料机进行均化，输入到造粒机中；将硫酸、液氨经TAV管式反应器也加入到喷浆转鼓造粒机中；

造粒

温度为70-80度，常压，将已均化的原料，利用硫酸、氨的化学反应热及磷铵中和热进行造粒；

干燥、冷却、包膜、成品

造粒机中达到要求的颗粒，送入回转干燥机中，烟道气温度140℃进行干燥，干燥后物料温度60-80℃的粒肥进入回转冷却机中，抽冷风进行逆流通风冷却至35℃以下，经筛分机筛分，合格颗粒肥经滚筒包膜机防结块处理后，经计量包装即为成品。

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