CN101891530B - 一种活化钙镁磷肥及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于化工生产领域，涉及一种活化钙镁磷肥及其制备方法。该活化钙镁磷肥由钙镁磷肥和有机活化剂加工制成。其有机活化剂为木质素、酸木素、木素钠、酒精废液、味精废液、味精废渣、醋渣、糠醛渣、啤酒滤泥、糖厂滤泥、风化煤中的一种或几种的混合物，并且按照特定的比例加入到钙镁磷肥中，经过研磨、放置和干燥而制得。本发明的活化钙镁磷肥中磷呈活化态，施用于土壤中时，既可快速稳定地释放，又能减少土壤的固定，肥效快而持久，因而磷的利用率显著提高。同时本发明的生产工艺简单，生产成本低，产率高而稳定，有利于大规模的生产应用；复混肥厂或新建磷肥厂在少量设备投资条件下即可进行活化钙镁磷肥生产。

Description

一种活化钙镁磷肥及其制备方法

技术领域

本发明属于化工生产领域，涉及一种肥料及其制备方法，具体来说涉及一种活化钙镁磷及其制备方法。

背景技术

在我国，磷肥在化肥领域占有重要地位。国内耕地约有2/3严重缺磷，我国磷矿资源的80％以上用于磷肥生产，如何高效利用总量占绝大多数的中低品位磷矿资源，关系到我国磷资源战略全局和农业可持续发展。根据我国磷肥工业“十一五”发展规划，今年我国磷肥产量将达到1200万吨(折P₂O₅)。虽然国内磷矿资源总量居世界第二位，但是以中低品位为主，P₂O₅平均含量不足17％，其中P₂O₅含量大于30％的富矿大约仅占总量的8％。据统计测算，我国现有的磷富矿资源仅能维持使用10年左右。

过磷酸钙、重过磷酸钙、硝酸磷肥、磷酸铵等传统磷肥为酸分解技术生产的水溶性磷肥，这类磷肥施入土壤后很快溶解，易随土壤径流进入水体，成为水体富营养化的主要原因之一。而且生产过程中需要消耗大量硫酸，由于国内硫磺主要依靠进口，近年来国际硫磺价格的暴涨对我国磷肥生产企业和农业生产造成了很大冲击。并且水溶性磷易与土壤中的铝、铁、锰离子结合生成不溶性沉淀物，导致磷肥利用率进一步降低。目前这类磷肥的生产技术不仅耗酸高、耗能高，而且对磷矿品位和杂质的要求较高，生产中还会产生气、固、液污染。在能源供应紧张、环境问题日益受关注的形势下，开发有效提高磷肥利用率、降低水溶性磷流失风险、防止污染的新型产品，已成为磷肥产业技术革命的重要战略目标。

钙镁磷肥则是以热分解技术生产的枸溶性磷肥，是由低品位磷矿与助溶剂等反应制得的，其生产原理是向中低品位的磷矿中加入能成硅酸盐或硅铝酸盐网络的物质，磷矿、熔剂在燃料提供的热量下，使其熔融，将熔融体水淬急冷，形成一种硅酸盐玻璃体网络，使熔体中的PO₄ ^3-在冷却过程冻结于硅酸盐网络之中，可被弱酸缓慢溶出。由于钙镁磷肥对磷矿的品位要求不高，因而可以有效利用我国丰富的中低品位磷矿，进而缓解目前日益严重的磷资源危机。但钙镁磷肥中，90％以上的磷为枸溶性，而水溶性的含量很低，钙镁磷肥施入土壤后，其中磷只能被弱酸溶解，要经过一定的转化过程，才能被作物利用，所以肥效较慢。因此，如何促进钙镁磷肥中磷的快速释放，提高磷肥有效性是推进钙镁磷肥广泛使用的关键。

虽然，目前已有一些促进难溶性磷酸盐中磷释放的方法，但是，对于钙镁磷肥这一种特殊的磷肥，由于其具有碱性、低水溶性的特性，且含有镁及较高的钙，这与普钙、磷铵等磷肥的酸性、高水溶性明显不同，因此，钙镁磷肥的活化问题，至今鲜见报道。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种活化钙镁磷肥，使得该磷肥中的磷可以有效地快速释放。

本发明的另一个目的在于提供该活化钙镁磷肥的制备方法。

本发明上述目的通过以下技术方案予以实现：

本发明提供了一种活化钙镁磷肥，由钙镁磷肥和有机活化剂加工制成，所用的有机活化剂为木质素、酸木素、木素钠、酒精废液、味精废液、味精废渣、醋渣、糠醛渣、啤酒滤泥、糖厂滤泥、风化煤中的一种或几种的混合物。

本发明同时提供了该活化钙镁磷肥的制备方法，包括以下步骤：在钙镁磷肥中加入木质素、酸木素、木素钠、酒精废液、味精废液、味精废渣、醋渣、糠醛渣、啤酒滤泥、糖厂滤泥、风化煤中的一种或几种的混合物作为有机活化剂，混匀后加水至混合物的含水量为10～30％，研磨0.4～1小时，搅拌均匀后放置1～5小时，最后干燥即成为活化钙镁磷肥，水分含量为0.3～2％。干燥宜在加温的条件(25～100℃)下进行，活化效果增加，常用的干燥温度为60℃左右。

研磨机械可用球磨机、双轴螺旋搅拌机、锥型搅拌机，也可自行设计。

当加入的有机活化剂是木质素或酸木素或木素钠时，有机活化剂的加入量与钙镁磷肥的质量比为0.05～0.85∶1。

当加入的有机活化剂为酒精废液时，其加入量与钙镁磷肥的质量比为0.05～0.55∶1。

当加入的有机活化剂为味精废液，其加入量与钙镁磷肥的质量比为0.05～0.45∶1。

当加入的有机活化剂为味精渣、醋渣、啤酒滤泥、糖厂滤泥、糠醛渣或风化煤中的一种时，有机活化剂的加入量与钙镁磷肥的质量比为0.05～1.0∶1。

上述所有活化剂的优选加入量是有机活化剂与钙镁磷肥的质量比为0.05～0.25∶1。

发明所采用的木质素、酸木素、木素钠是商品，酒精废液是酒精厂的浓缩废液，味精废液、味精废渣是味精厂的浓缩废液和废渣，醋渣是酿醋厂的废渣，啤酒滤泥、糖厂滤泥是啤酒厂、糖厂的废渣，糠醛渣是制造糠醛后的废渣。风化煤是出露于地表或埋藏于浅部的煤层，经过风化作用后，其化学和物理性质都发生了极为明显改变的这一部分煤层。在加入有机活化剂活化钙镁磷肥生产活化钙镁磷肥时可同时添加上述有机活化剂中的一种或多种，在加入多种活化剂时，其总加入量不宜超过其中一种应加入量的最大值。

由于钙镁磷肥具有碱性、水溶性低的特性，并且其所含有的镁和钙会对磷肥活化造成一定的干扰，因此，在制备活化钙镁磷肥的过程中，需要考虑在碱性条件下如何发挥有机活化剂对钙镁磷肥中磷的促释，以及防止钙、镁的干扰。发明中所采用的活化剂的种类及其加入的份量，都会影响最终活化钙镁磷肥的品质。本发明经过多次摸索，发现对于钙镁磷肥，需要采用有机活化剂，且加入量随不同的有机活化剂种类有所不同。

为了验证本发明所提供的活化钙镁磷肥的有效性，发明还采了以下分析和测定方法来评价产品的性能：

1.化学分析：用钼蓝比色法测定其水溶性磷和有效磷的含量。

2.结构分析：用X射线衍射技术测定其晶体结构，用红外光谱分析其成键情况。

3.磷释放的测定：称取0.5000g活化钙镁磷肥放入150ml的塑料瓶中，加入蒸馏水100ml浸提，摇匀，在振荡机(速率为150～180次·min-1)上振荡15min，然后用定量滤纸过滤，得滤液Ⅰ。再将带有样品的滤纸放入150ml的塑料瓶中，加入蒸馏水100ml浸提，摇匀，得滤液Ⅱ。用同样的方法处理得滤液Ⅲ。分别测定上述三次浸提的水溶性磷含量。与钙镁磷肥相比，活化钙镁磷肥的三次浸提的水溶性磷含量明显提高，显示磷的释放增加。

4.土壤中抗固定能力测定：在400g土壤中加入0.5g活化磷肥，加入适量的水使土壤保持田间持水量的水分状况培养2-5天，然后加入800ml水震荡6hr，过滤，测滤液中磷含量及过滤后土壤中有效磷和水溶性磷含量。按上述步骤对CK(普通钙镁磷肥)进行测定，比较两者抗固磷力。与CK比较，活化钙镁磷肥的土壤中有效磷、水溶性磷含量较高。

评价结果：活化钙镁磷肥总的肥效特征是抗土壤固定能力强，速效长效兼备，肥料利用率高，生物有效性高。经试验，在南方红壤玉米上，在等量施肥条件下，活化钙镁磷肥比一般普通钙镁磷肥增产10％或更高，且明显提高玉米地上部分吸磷量。

与现有技术相比，本发明具有以下明显效果：

(1)本发明活化钙镁磷肥中磷呈活化态，施用于土壤中时，既可快速稳定地释放，又能减少土壤的固定，肥效快而持久，因而磷的利用率显著提高。

(2)本发明的生产工艺简单，生产成本低，产率高而稳定，有利于大规模的生产应用；复混肥厂或新建磷肥厂在少量设备投资条件下即可进行活化钙镁磷肥生产。

(3)本发明的磷肥产品，供肥与作物需肥较协调，利用率高，肥效好，且可增产并明显改善作物品质，具有明显的环境效益和经济效益。

具体实施方式

以下通过具体的实施例进一步说明本发明的技术方案。

实施例1

用符合国标(GB20412-2006)的钙镁磷肥，生产活化钙镁磷肥的生产过程为：

(1)在钙镁磷肥中加入酸木素活化剂，加入量与钙镁磷肥的质量比为0.05∶1，加适量水至混合物的含水量为15％，在研磨机中研磨约0.5小时；

(2)从研磨机倒出料浆，放置3小时；

(3)常温条件下干燥，活化钙镁磷肥的水分含量为1.5％。

实施实例2：

用符合国标(GB20412-2006)的钙镁磷肥，生产活化钙镁磷肥的生产过程：

(1)在钙镁磷肥中加入糠醛渣活化剂，加入量与钙镁磷肥的质量比为0.15∶1，加适量水至混合物的含水量为20％，在研磨机中研磨约1小时；

(2)从研磨机倒出料浆，放置5小时；

(3)在60℃条件下干燥，活化钙镁磷肥的水分含量为0.5％。

实施实例3：

用符合国标(GB20412-2006)的钙镁磷肥，生产活化钙镁磷肥的生产过程：

(1)在钙镁磷肥中加入味精废液活化剂，加入量与钙镁磷肥的质量比为0.15∶1，加适量水至混合物的含水量为30％，在研磨机中研磨约1小时；

(2)从研磨机倒出料浆，放置1小时；

(3)在80℃条件下干燥，活化钙镁磷肥的水分含量为0.3％。

实施实例4：

用符合国标(GB20412-2006)的钙镁磷肥，生产活化钙镁磷肥的生产过程：

(1)在钙镁磷肥中加入酒精废液和酸木素活化剂，加入量与钙镁磷肥的质量比为0.05∶1，加适量水至混合物的含水量为18％，在研磨机中研磨约1小时；

(2)从研磨机倒出料浆，放置3小时。

(3)在40℃条件下干燥，活化钙镁磷肥的水分含量为1％。

实施实例5：

用符合国标(GB20412-2006)的钙镁磷肥，生产活化钙镁磷肥的生产过程：

(1)在钙镁磷肥中加入风化煤活化剂、啤酒滤泥活化剂和糖厂滤泥，三者的加入量与钙镁磷肥的质量比分别为0.05∶1、0.10∶1和0.05∶1，加适量水至混合物的含水量为15％，在研磨机中研磨约0.5小时；

(2)从研磨机倒出料浆，放置5小时；

(3)在50℃条件下干燥，活化钙镁磷肥的水分含量为0.8％。

实施实例6：

用符合国标(GB20412-2006)的钙镁磷肥，生产活化钙镁磷肥的生产过程：

(1)在钙镁磷肥中加入醋渣，加入量与钙镁磷肥的质量比分别为0.6∶1，加适量水至混合物的含水量为15％，在研磨机中研磨约0.5小时；

(2)从研磨机倒出料浆，放置5小时；

(3)在50℃条件下干燥，活化钙镁磷肥的水分含量为1％。

实施实例7：

用符合国标(GB20412-2006)的钙镁磷肥，生产活化钙镁磷肥的生产过程：

(1)在钙镁磷肥中加入醋渣，加入量与钙镁磷肥的质量比分别为0.25∶1，加适量水至混合物的含水量为20％，在研磨机中研磨约0.5小时；

(2)从研磨机倒出料浆，放置5小时；

(3)在50℃条件下干燥，活化钙镁磷肥的水分含量为1％。

实施实例8：

用符合国标(GB20412-2006)的钙镁磷肥，生产活化钙镁磷肥的生产过程：

(1)在钙镁磷肥中加入酒精废液，加入量与钙镁磷肥的质量比分别为0.5∶1，加适量水至混合物的含水量为15％，在研磨机中研磨约0.5小时；

(2)从研磨机倒出料浆，放置5小时；

(3)在50℃条件下干燥，活化钙镁磷肥的水分含量为1％。

实施实例9：

用符合国标(GB20412-2006)的钙镁磷肥，生产活化钙镁磷肥的生产过程：

(1)在钙镁磷肥中加入酒精废液，加入量与钙镁磷肥的质量比分别为0.2∶1，加适量水至混合物的含水量为18％，在研磨机中研磨约0.5小时；

(2)从研磨机倒出料浆，放置5小时；

(3)在50℃条件下干燥，活化钙镁磷肥的水分含量为1％。

实施实例10：

用符合国标(GB20412-2006)的钙镁磷肥，生产活化钙镁磷肥的生产过程：

(1)在钙镁磷肥中加入味精废液，加入量与钙镁磷肥的质量比分别为0.3∶1，加适量水至混合物的含水量为25％，在研磨机中研磨约0.5小时；

(2)从研磨机倒出料浆，放置5小时；

(3)在50℃条件下干燥，活化钙镁磷肥的水分含量为1.5％。

实施实例11：

用符合国标(GB20412-2006)的钙镁磷肥，生产活化钙镁磷肥的生产过程：

(1)在钙镁磷肥中加入味精废液，加入量与钙镁磷肥的质量比分别为0.25∶1，加适量水至混合物的含水量为20％，在研磨机中研磨约0.5小时；

(2)从研磨机倒出料浆，放置5小时；

(3)在50℃条件下干燥，活化钙镁磷肥的水分含量为1.5％。

Claims (4)

1.一种活化钙镁磷肥，由钙镁磷肥和有机活化剂加工制成，其特征在于，包括以下步骤：在钙镁磷肥中加入有机活化剂，混匀后加水研磨，搅拌后放置，再干燥即成为活化钙镁磷肥；在所述的加水研磨过程中，加水至混合物的含水量为10~30%，研磨时间为0.4~1小时；搅拌后的放置时间为1~5小时；干燥温度为25~100℃；

所述的有机活化剂为酸木素、酒精废液、味精废液、味精废渣、醋渣、糠醛渣、啤酒滤泥或糖厂滤泥中的一种或几种的混合物；

所述的活化钙镁磷肥的水分含量为0.3~2%；

所述的有机活化剂为酸木素，其加入量与钙镁磷肥的质量比为0.05～0.85∶1；所述的有机活化剂为酒精废液，其加入量与钙镁磷肥的质量比为0.05~0.55 : 1；或者有机活化剂为味精废液，其加入量与钙镁磷肥的质量比为0.05~0.45 : 1；所述的有机活化剂为味精废渣、醋渣、啤酒滤泥、糖厂滤泥或糠醛渣中的一种，有机活化剂的加入量与钙镁磷肥的质量比为0.05~1.0 : 1。

2.根据权利要求1所述的活化钙镁磷肥，其特征在于，所述的有机活化剂为两种或多种的混合物，其总加入量不超过其中任意一种应加量的最大值。

3.根据权利要求2所述的活化钙镁磷肥，其特征在于所述的活化剂的加入量与钙镁磷肥的质量比为0.05~0.25 : 1。

4.根据权利要求1所述的活化钙镁磷肥，其特征在于所述的干燥温度为60℃。