CN101967072B

CN101967072B - 一种有机-无机复混肥料

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Publication number: CN101967072B
Application number: CN2010102510725A
Authority: CN
Inventors: 李丙智; 张林森; 邢俊义; 陈伟星; 王飞
Original assignee: SHAANXI HAOWEI INDUSTRY AND TRADE Co Ltd; Northwest A&F University
Current assignee: SHAANXI HAOWEI INDUSTRY AND TRADE Co Ltd; Northwest A&F University
Priority date: 2010-08-11
Filing date: 2010-08-11
Publication date: 2013-11-06
Anticipated expiration: 2030-08-11
Also published as: CN101967072A

Abstract

本发明公开了一种有机-无机复混肥料，包括褐煤硝化腐植物、无机肥料和造粒辅助剂；其中，有机腐植物的质量分数≥10％，有机氮/无机氮的质量比为1∶1～1.2，碳/氮的质量比为1∶10～30，氮磷钾含量总和的质量分数≥25％，游离水的质量分数≤10％。利用褐煤经硝酸氧化后提取腐植酸原料，腐植酸、黄腐酸显著提高，能够降低腐植酸肥料生产成本，节约资源。该有机-无机复混肥料能够改善土壤养分状况、颗粒结构，满足作物生长需求。

Description

一种有机-无机复混肥料

技术领域

本发明属于农业肥料领域，涉及一种有机-无机复混肥料，特别涉及一种以褐煤作为有机腐植酸来源的有机-无机复混肥料。

背景技术

现在化肥对土壤的污染与危害愈来愈严重。比如氮肥对土壤的污染，据统计，氮肥的利用率仅为30％左右，挥发损失率为20％左右，淋溶损失为10％左右，反硝化脱氮损失为15％左右，地表径流、冲刷和随水流失率为15％左右，总损失在60％以上。所损失的氮素离开土壤后将直接污染环境，从而又带来新的污染。

另一方面，化肥对农产品的污染主要以水果、蔬菜为主，而水果、蔬菜的污染主要为氮污染。目前影响水果、蔬菜产量、质量和生产成本的关键因素是肥料投入。施用氮肥虽然能促进农作物生长，提高产量，但是施用过量的氮肥则会使农产品品质下降，并对人畜健康造成潜在的危害。而现有农业生产存在的问题是有机肥不足，化肥使用量大，这样会加重土壤板结程度和有害物质的积累。因此，世界各国开始研究有机-无机复混肥。

腐植酸肥料就是一种有机无机复合肥。它以草炭，褐煤，风化煤等作为主要原料，采用不同的生产方式，制成各种腐植酸盐，制取含有大量腐植酸和作物生长、发育所需的氮、磷、钾及某些微量元素。

腐植酸有无、机肥料的特点是将化学肥和腐植酸结合在一起。能够有效地改良土壤的颗粒结构，确保植物生长过程中无机养分的供给，还可提高土壤中矿物质的利用率，活化土壤中磷、钾元素，具有刺激植物生长，增加地温，提高植物抗旱能力，抑腐杀菌作用，是绿色农业生产的重要组成部分。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种以褐煤作为有机腐植酸来源的有机-无机复混肥料，褐煤经硝酸氧化后提取腐植酸，腐植酸的含量得到显著的提高，能够降低腐植酸肥料生产成本，节约资源。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种有机-无机复混肥料，包括褐煤硝化腐植物、无机肥料和造粒辅助剂，所述的褐煤硝化腐植物为褐煤硝化腐植酸或褐煤硝化腐植酸盐；无机肥料包括氮源无机肥、磷源无机肥和钾源无机肥；造粒辅助剂包括粘性调理剂，以及沙性物料和散性调理剂中的一种或两种；

其中，褐煤硝化腐植物的质量分数≥10％，氮磷钾含量总和的质量分数≥25％，碳/氮的质量比为1∶10～30，有机氮/无机氮的质量比为1∶1～1.2，游离水的质量分数≤10％。

以质量比计，褐煤硝化腐植物∶无机肥料∶造粒辅助剂＝1∶(2～3)∶(0.08～0.1)。

所述的褐煤硝化腐植酸是褐煤被硝酸在80～90℃氧化后，分离得到的有机质当中所包含的腐植酸，有机质当中的腐植酸的质量分数为50～85％。而黄腐酸作为腐植酸的一种，在有机质当中的黄腐酸的质量分数为40～51％。

所述的褐煤硝化腐植酸盐为褐煤硝化腐植酸铵盐、褐煤硝化腐植酸-尿素复合物、褐煤硝化腐植酸-甲醛复合物中的一种或几种。

所述的磷源无机肥为磷酸二氢铵、过磷酸钙、磷酸氢二铵的一种或几种。

所述以磷酸二氢铵作为磷源无机肥时，粘性调理剂的质量分数为0.8～1.5％；以过磷酸钙作为磷源无机肥时，粘性调理剂的质量分数为1.2～1.8％；以磷酸氢二铵作为磷源无机肥时，粘性调理剂的质量分数为1.0～1.5％。

所述的粘性调理剂为凹凸捧土、膨润土、白性粘土、高岭土、海泡石的一种或几种。

所述的沙性物料为氯化钾、硫酸钾、氯化氨、硫酸氨中的一种或几种；所述的散性调理剂为钙镁磷肥、草炭、鸡粪或粉煤灰。

所述的有机-无机复混肥料制成球状颗粒，粒度大小为1.00～4.75mm的颗粒所占的比例≥70％。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

1)本发明提供的有机-无机复混肥料，营养结构合理。氮磷钾含量总和的质量分数≥25％，有机腐植酸盐的质量分数≥10％，碳/氮的质量比为1∶10～30，有机氮/无机氮的质量比为1∶1～1.2；能够改善土壤养分状况、颗粒结构，满足作物生长需求。

2)本发明提供的有机-无机复混肥料是以褐煤被硝酸在80～90℃氧化后，分离得到的有机质当中所包含的腐植酸，作为腐植酸的来源。褐煤被硝酸氧化后引入硝基，能够提取高活性、高含量、大交换溶量的腐植酸原料，褐煤硝酸氧化腐植酸含量从42％提高到了85％，黄腐酸由12％提高到51％，显著提高了褐煤中腐植酸的利用率，明显降低了生产成本，节约了褐煤资源。

3)本发明将褐煤硝化腐植酸通过与氨水或碳酸铵反应生成褐煤硝化腐植酸铵盐，或者与尿素反应形成腐植酸类尿素复合体，这样使得有机、无机肥料复合为一体，施用省工省时，节约了施肥成本。

本发明将腐植酸与甲醛反应形成缓释的褐煤硝化腐植酸-甲醛复合物，不但使得养分控制释放或缓放，还可提高肥料利用率约20％。

具体实施方式

本发明提供一种以褐煤作为有机腐植酸来源的有机-无机复混肥料，通过硝酸氧化褐煤，提取获得褐煤硝化腐植酸，以此作为有机来源；并对褐煤硝化腐植酸进行成盐和复合体处理，使得有机、无机肥料复合为一体；再通过有机腐植酸含量和N、P、K营养比例的构成来确定有机质与无机肥料的比例关系。下面结合具体实施对本发明做详细的说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

本发明提供的有机-无机复混肥料，包括褐煤硝化腐植物、无机肥料和造粒辅助剂，所述的褐煤硝化腐植物为褐煤硝化腐植酸或褐煤硝化腐植酸盐；无机肥料包括氮源无机肥、磷源无机肥和钾源无机肥；造粒辅助剂包括粘性调理剂，以及沙性物料和散性调理剂中的一种或两种；

根据GB18877-2002《有机一系机复混肥料》关于总养分含量的规定，将有机-无机复混肥料分为低浓度复混肥和高浓度复混肥，即氮磷钾含量总和的质量分数≥15％(表示为N-P₂O₅-K₂O≥15％)为低浓度，氮磷钾含量总和的质量分数≥25％为高浓度。

在有机-无机复混肥料当中，首先控制有机腐植物的含量，根据有机质当中褐煤硝化腐植酸含量和预先设定的有机腐植酸需求比例，确定褐煤硝化有机质的用量；再根据褐煤硝化有机质提供的N、P、K的量和预先设定的N、P、K需求比例，同时兼顾有机氮/无机氮的比例、碳/氮的质量比，确定无机肥料的用量；最后根据造粒工艺，选择包括粘性调理剂、沙性物料和散性调理剂的造粒辅助剂。

在添加无机肥料时，主要考虑磷源无机肥，氮源无机肥、钾源无机肥可以按照常规的无机肥料来添加。磷源无机肥为磷酸二氢铵、过磷酸钙、磷酸氢二铵的一种或几种。在采用不同的磷源无机肥后，考虑到其可溶性的不同，所添加的粘性调理剂的比例不同，以便于成粒的需要：以磷酸二氢铵作为磷源无机肥时，粘性调理剂的质量分数为0.8～1.5％；以过磷酸钙作为磷源无机肥时，粘性调理剂的质量分数为1.2～1.8％；以磷酸氢二铵作为磷源无机肥时，粘性调理剂的质量分数为1.0～1.5％。

一般低浓度植酸有机-无机复混肥当中，褐煤硝化有机质∶无机肥∶造粒辅助剂的质量比例＝1∶(0.8～1.5)∶(0.15～0.25)；高浓度植酸有机-无机复混肥时，褐煤硝化有机质∶无机肥∶造粒辅助剂的质量比例＝1∶(2～3)∶(0.08～0.1)。

造粒辅助剂当中，粘性调理剂为凹凸捧土、膨润土、白性粘土、高岭土、海泡石的一种或几种，这些粘性调理剂为价格低廉，粘性较好的粉状材料；沙性物料为氯化钾、硫酸钾、氯化氨、硫酸氨中的一种或多种；所述的散性调理剂为钙镁磷肥、草炭、鸡粪或粉煤灰。

褐煤硝化腐植酸是褐煤被硝酸在80～90℃氧化后，分离得到的有机质当中所包含的腐植物酸，经检测有机质当中的腐植酸的质量分数为50～85％。褐煤硝化腐植酸的制备具体为：

将体积浓度25％～28％的硝酸与褐煤按质量比为1∶0.3～0.5的比例混合后充分搅拌，80～90℃条件下反应24～36h，并用Na₂CO₃溶液吸收反应产生的尾气；反应完成后过滤分离，得到包含褐煤硝化腐植酸的有机质沉淀，干燥后得到有机-无机肥料腐植酸来源的褐煤硝化腐植酸，或者不进行干燥，对褐煤硝化腐植酸进行成盐反应。

分离得到的沉淀当中的腐植酸，包括黄腐酸、黑腐酸和棕腐酸，是一类大分子无定形芳香一脂肪族羟荃、羟酸的复杂化合物。黄腐酸是可溶于酸性、中性水溶液及丙酮、乙醇中那部分腐植酸类物质，不含硝基。褐煤硝化腐植酸在有机质沉淀占的质量分数为50～85％，其中，黄腐酸的质量分数达到为40～51％。由于褐煤的质量对有机物料影响较大，一般采用腐植酸含量＞50％的褐煤为宜(比如来源于山西灵石的褐煤)。

形成褐煤硝化腐植酸铵盐的反应式表述为：

RCOOH+NH₃→RCOONH₄

RCOOH+NH₃HCO₃→RCOONH₄+CO₂+H₂O

上述反应中R表示腐植酸分子。具体过程为：硝基腐植酸与氨水(或碳铵)反应，生成褐煤硝化腐植酸铵盐；反应时间为8小时，氨化温度50～55℃，在生产过程中可对褐煤硝化后过滤分离的有机质沉淀不干燥，直接加入碳铵进行铵化成盐。

形成褐煤硝化腐植酸-尿素复合物的反应式表述为：

RCOOH(RH)+CO(NH₂)₂→RCOONH₄RCOONH₂

R(COOH)m+mH₂NCONH₂→R(COHNCONH₂)m+mH₂O

上述反应式R表示腐植酸分子，其中m表示羧基的数量和尿素的分子数量等。将干燥后的褐煤硝化腐植酸粉末(简称NHA)、尿素、水混合，加热至50℃制成料浆物基质，充分搅拌使NHA均匀地包裹在尿素颗粒周围，然后在95～105℃下干燥，冷却、筛分制得褐煤硝化腐植酸-尿素复合物(简称UNHA)。

形成褐煤硝化腐植酸-甲醛复合物的反应式表述为：

RCONHCONH₂+CH₂O→RCONHCONHCH₂OH

将干燥后的褐煤硝化腐植酸粉末(简称NHA)、无机肥料、甲醛水溶液(体积浓度37％)，加热至50℃制成料浆物基质，充分搅拌使甲醛均匀地包裹在NHA颗粒周围，然后在95～105℃下干燥，冷却、筛分制得褐煤硝化腐植酸-甲醛复合物，该复合物是一种缓释的肥料，不但使得有机-无机养分控制释放或缓放，还可提高肥料利用率约20％。

在将褐煤硝化腐植酸或褐煤硝化腐植酸盐、无机肥料、造粒辅助剂按用量准备完成后，通过造粒工艺制成肥料颗粒。控制肥料颗粒为：制成球状颗粒，粒度大小为1.00～4.75mm的颗粒所占的比例≥70％。

下面通过具体的实施例来进行详细的说明：

实施例1

氮磷钾含量总和≥25％：配合式N-P₂O₅-K₂O为11-5-9

具体配比：褐煤硝化腐植酸250～350kg、凹凸棒土粉110～180kg、尿素180～230kg、氯化钾90～160kg；

制粒工艺：用两个成球机串联造粒，造料温度55～60℃，返料比1∶0.3。

实施例2

氮磷钾含量总和≥30％：配合式N-P₂O₅-K₂O为15-8-7

具体配比：褐煤硝化腐植酸200～280kg、高岭土15～70kg、尿素190～270kg、鸡粪15～60kg、氯化钾70～140kg；

工艺：用两个成球机串联造粒，造料温度55～60℃，返料比1∶0.3。

实施例3：

氮磷钾含量总和≥45％：配合式N-P₂O₅-K₂O为20-12-13

具体配比：褐煤硝化腐植铵盐150～190kg、磷酸二氢铵180～260kg、尿素340～430kg、高岭土9～13kg、氯化钾190～250kg、硫酸氨25～50kg。

造粒工艺：造粒前，用精制的褐煤硝化腐植酸铵盐与尿素、水按3.1∶0.9∶1的质量比例混合，加盐(磷酸二氢铵、氯化钾、硫酸氨)和粘性调理剂至50℃制成料浆物基质。造粒时在转动的造粒机内加入尿素粉末时，喷洒这种配好的料浆物基质，使硝基腐植酸均匀地包裹在尿素颗粒周围，然后快速烘干、筛分即制得硝基腐植酸尿素复合体复混肥。

实施例4：

氮磷钾含量总和≥45％：配合式N-P₂O₅-K₂O为20-12-13

具体配比：褐煤硝化腐植酸-尿素复合物(褐煤硝化腐植酸150～190kg、尿素340～380kg)、磷酸氢二铵180～260kg、高岭土9～13kg、氯化钾190～250kg、粉煤灰20～50kg。

制粒工艺：将制备好的原料按配比混合，用两个成球机串联造粒，造料温度55～60℃，返料比1∶0.3。

实施例5：

氮磷钾含量总和≥45％：配合式N-P₂O₅-K₂O为20-12-13

具体配比：褐煤硝化腐植酸-尿素复合物(褐煤硝化腐植酸160～180kg、尿素360～430kg)、磷酸氢二铵200～240kg、高岭土9～13kg、氯化钾200～230kg、粉煤灰30～40kg。

实施例6：

氮磷钾含量总和≥40％：配合式N-P₂O₅-K₂O为20-10-10

具体配比：褐煤硝化腐植酸-甲醛复合物(褐煤硝化腐植酸120kg、甲醛140kg)、过磷酸钙240kg、尿素240kg、高岭土70kg、草炭50kg。

实施例7：

氮磷钾含量总和≥40％：配合式N-P₂O₅-K₂O为20-10-10

具体配比：褐煤硝化腐植酸-甲醛复合物(褐煤硝化腐植酸200kg、甲醛280kg)、过磷酸钙300kg、尿素350kg、高岭土50kg、草炭80kg。

2008年在陕西省白水县进行苹果、小麦、玉米、番茄等多种作物使用该有机-无机复混肥试验，苹果增产16.5％，含糖量增加1.5％，单果重量较对照增加42.3克，着色度提高16.8％。

小麦增产了15.1％，小麦千粒重较对照增加2.3克，每穗粒数较对照增加0.8粒。

玉米增产16.6％，每穗粒数较对照增加44粒，千粒重较对照增加25克。番茄增产15.9％，大果率较对照提高20.1％。单果重比对照增加30.3克。

Claims

1.一种有机-无机复混肥料，其特征在于，包括褐煤硝化腐植物、无机肥料和造粒辅助剂，所述的褐煤硝化腐植物为褐煤硝化腐植酸或褐煤硝化腐植酸盐；无机肥料包括氮源无机肥、磷源无机肥和钾源无机肥；造粒辅助剂包括粘性调理剂，以及沙性物料和散性调理剂中的一种或两种；

其中，褐煤硝化腐植物的质量分数≥10%，氮磷钾含量总和的质量分数≥25%，碳/氮的质量比为1:10～30，有机氮/无机氮的质量比为1:1～1.2，游离水的质量分数≤10%；

所述的褐煤硝化腐植酸是褐煤被硝酸在80～90℃氧化后，分离得到的有机质当中所包含的腐植酸，有机质当中的腐植酸的质量分数为50～85%；在有机质当中的黄腐酸的质量分数为40～51%；

所述的褐煤硝化腐植酸盐为褐煤硝化腐植酸-尿素复合物、褐煤硝化腐植酸-甲醛复合物中的一种或几种；

所述的褐煤硝化腐植酸-尿素复合物是将褐煤硝化腐植酸通过与尿素反应形成腐植酸类尿素复合体；

所述的褐煤硝化腐植酸-甲醛复合物是将腐植酸与甲醛反应形成缓释的褐煤硝化腐植酸-甲醛复合物。

2.如权利要求1所述的有机-无机复混肥料，其特征在于，以质量比计，褐煤硝化腐植物：无机肥料：造粒辅助剂=1：（2～3）：（0.08～0.1）。

3.如权利要求1所述的有机-无机复混肥料，其特征在于，所述的磷源无机肥为磷酸二氢铵、过磷酸钙、磷酸氢二铵的一种或几种。

4.如权利要求1所述的有机-无机复混肥料，其特征在于，以磷酸二氢铵作为磷源无机肥时，粘性调理剂的质量分数为0.8～1.5%；以过磷酸钙作为磷源无机肥时，粘性调理剂的质量分数为1.2～1.8%；以磷酸氢二铵作为磷源无机肥时，粘性调理剂的质量分数为1.0～1.5%。

5.如权利要求1所述的有机-无机复混肥料，其特征在于，所述的粘性调理剂为凹凸捧土、膨润土、白性粘土、高岭土、海泡石的一种或几种。

6.如权利要求1所述的有机-无机复混肥料，其特征在于，所述的沙性物料为氯化钾、硫酸钾、氯化氨、硫酸氨中的一种或几种；所述的散性调理剂为钙镁磷肥、草炭、鸡粪或粉煤灰。

7.如权利要求1所述的有机-无机复混肥料，其特征在于，所述的有机-无机复混肥料制成球状颗粒，粒度大小为1.00～4.75mm的颗粒所占的比例≥70%。