CN103708958B - 一种大量元素固体水溶肥及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种大量元素固体水溶肥，本发明属于农作物肥料领域，具体涉及一种微米级固体水溶肥料。该水溶肥各组分配比尿素25%~35%，硝酸钾10%~15%，磷酸铵（或磷酸）10%~18%，磷酸氢二钾10%~20%，硼酸2%~4%，硫酸镁1%~3%，硫酸锌1%~3%，硫酸铜0.5%~2%，硫酸锰0.5%~2%，氨基酸粉5%~10%，高效分散剂4%~8%，助溶剂1%~3%。该水溶肥的制备方法是先将氨基酸粉用少量稀硫酸混合预处理，再将处理后的氨基酸粉和其余各组分充分混合，加入高效分散剂和助溶剂，用微米级粉碎机通过超音速气流将固体超细化至粒径≤2μm，同时使水溶肥表面改性，达到快速溶解，改善土壤，促进植物对大量元素和微量元素的充分吸收和有效利用，适用于各种农作物。

Description

一种大量元素固体水溶肥及其制备方法

技术领域

本发明属于农作物的肥料领域，更确切的说是一种微米级颗粒的大量元素固体水溶肥。

背景技术

水溶性肥料是一种可以溶于水的多元复合肥料，它能迅速的溶解于水中，更容易被农作物吸收，而且吸收利用率相对较高，实现水肥一体化，达到省水省肥省工的效果，是近年来兴起的一种新型肥料。一般而言，水溶性肥料可以含有作物生长所需要的全部营养元素，如氮、磷、钾、钙、镁、硫以及微量元素等。作物所需的大部分营养需要靠化肥来提供，但我国化肥普遍存在多氮少磷缺钾的现象，再者，我国水资源短缺，用于农业生产的份额也在不断下降，已形成一个非常严峻的问题。以往一些农业用水能占到70%~80%，现在大概只有60%。在化肥元素不均匀和水资源严重紧缺的情况下，而且随着中国经济持续快速发展，受人们生活水平逐步提高、人口增长较快等因素的影响，以及对粮食和农产品产量及品质的需求不断提高，急需要找到一种能使作物增产且又能节约用水的新型肥料。因此，在高产、优质、高效、健康、环保的农业中，水溶性肥料的大力发展是必不可少的。

目前，水溶性肥料的制备工艺有物理混配和化学合成两种。物理混配是根据用户要求，使高浓度的肥料按照一定比例，经混合制造成粒，物理混配的水溶肥杂质较多，溶解速度慢，技术含量低。化学合成是在一定的工艺条件下，经化学合成、提取、分离过程而制得，所得产品具有固定的养分含量和比例，溶解性好，但工艺流程复杂，能耗大，生产过程中污染环境。

中国发明专利公开号CN 102924188  A公开了一种磷酸钾铵复合水溶肥，该复合水溶肥的制备方法是将植物所需的氮源、磷源、钾源以及微量元素如硫源、硼源、锌源和铁源用物理混配方法，简单配比，混合制得，但是该复合水溶产品杂质多，溶解速度慢，极易吸潮结块，肥料的利用率比较低，且色泽和粒度都不是很均匀。

中国发明专利公开号CN 102701824  A 公开了一种大量元素水溶肥的生产方法，该方法属于化学合成。该方法是以湿法磷酸与氨中和、过滤，然后融入硝铵、硝酸钾、氯化钾，经过浓缩结晶、干燥而得到大量的元素水溶肥，但是植物对该水溶肥的利用率不是很高，且生产工艺比较复杂，成本高，而且生产过程中产生的废液、废气污染环境。

中国发明专利公开号CN 1762921 A公开了一种多养分水溶性固体复合螯合肥及其制备方法，该水溶肥的组分为磷酸一铵、尿素、氯化钾、氯化镁、硼酸、硫酸盐、柠檬酸钙、复合螯合剂、酸度调节剂、氯化铵加入反应釜中，温度110℃~150℃进行螯合，然后浓缩结晶，高压排放，冷却结晶，得到固体肥料产品，但是该产品生产工艺过程复杂，能耗大，而且生产周期长。

根据上述，我国大部分水溶肥都是简单的物理混配，物理混配的水溶肥料产品杂质多，粒度、色泽等参差不齐，溶解性较差，极易吸潮结块，技术含量低。化学合成是将原料在一定温度、酸碱度等控制条件下，经过溶解、除杂、合成、浓缩等一系列特定的化学反应及工艺过程，最终结晶分离得到全水溶的肥料产品。化学反应合成的水溶肥外观好、粒度色泽均匀、溶解性和吸收率好，但是工艺过程较复杂且产品价格昂贵，不易被农民接受，市场应用局限较大。

发明内容

本发明为了克服上述技术的不足和缺陷，提供了一种大量元素固体水溶肥。该大量元素固体水溶肥利用高效分散剂和助溶剂，附着于固体肥料表面，使其能快速分散在水中，因此能使固体肥料达到快速溶解，提高肥料的利用率和吸收率，色泽和粒度均匀，流程简短，成本低，营养全面，且肥料肥固体，方便储存和运输。

本发明更进一步的目的是提供了一种大量元素固体水溶肥的制备方法，该制备方法是将固体肥料通过微米级粉碎机，将颗粒微细化至粒径≤2μm，利用高效分散剂附着其表面，达到快速溶解的效果。

本发明一种大量元素固体水溶肥，其特征是各组分按重量百分比配比：尿素25%~35%，硝酸钾10%~15%，磷酸铵（或磷酸）10%~18%，磷酸氢二钾10%~20%，硼酸2%~4%，硫酸镁1%~3%，硫酸锌1%~3%，硫酸铜0.5%~2%，硫酸锰0.5%~2%，氨基酸粉5%~10%，高效分散剂4%~8%，助溶剂1%~3%。

上述所述高效分散剂为水溶性高分子表面活性剂的混合物，组成为以下两种或两种以上：聚苯乙烯磺酸盐，聚丙烯酰胺，二甲基二烯丙烯氯化铵,磺甲基聚丙烯酰胺，聚乙烯亚胺，聚氧化乙烯-氧化丙烯嵌段共聚物。加入的高分子表面活性剂，对水溶肥表面进行改性，降低粒子表面张力，能使大量元素固体水溶肥快速分散在水中，增大了粒子与水的接触面积，从而达到快速溶解。由于粒子间存在范德华引力，粒子很容易粘接在一起，造成结块现象，加入的高分子表面活性剂包裹水溶肥粒子，提供了一种强于范德华引力的排斥作用，防止结块，保持了肥效。且多种高分子表面活性剂混合使用，降低了用量，提高了分散性能，降低了成本。

本发明一种大量元素固体水溶肥，其特征是，其制备方法包括以下：

1）、将重量百分比为5%~10%的氨基酸粉加入高速搅拌器中，再加入占氨基酸粉5%~10%的稀硫酸，在转速100r/min~200r/min条件下对氨基酸粉进行表面处理；

2）、将步骤1）中处理后的氨基酸粉送入密闭反应釜中，再将尿素25%~35%，硝酸钾10%~15%，磷酸铵（或磷酸）10%~18%，磷酸氢二钾10%~20%，微量元素类为硼酸2%~4%，硫酸镁1%~3%，硫酸锌1%~3%，硫酸铜0.5%~2%，硫酸锰0.5%~2%，高效分散剂4%~8%依次加入到密封反应釜中，控制温度70℃~80℃，转速10r/min~20r/min，搅拌时间20min~30min，充分混合；

3）、将步骤2）中的物料和1%~3%助溶剂一起送入微米级粉碎机中，在气流的带动下，物料于微米级粉碎机的粉碎腔中部相互碰撞、摩擦而将物料粉碎至粒径≤2μm，包装即可得到大量元素固体水溶肥。

工艺流程说明

上述一种大量元素固体水溶肥的制备方法中，所述的稀硫酸稀释程度为10%~20%，加入量占氨基酸粉的5%~10%。由于氨基酸在水中的溶解度不同，但易溶于稀酸。上述方法中加入的稀硫酸为少量，不足以溶解氨基酸粉，在高速搅拌器中稀硫酸与氨基酸粉充分混合，对氨基酸粉表面进行处理，处理后的氨基酸粉由于其表面的稀酸，能快速溶解在水中。

上述一种大量元素固体水溶肥的制备方法中，步骤2）中处理后的氨基酸粉和各组成在温度70℃~80℃下，既可以充分混合，又可以和各微量元素进行螯合，由氨基酸粉螯合后的微量元素能更好的被作物吸收利用。

上述一种大量元素固体水溶肥的制备方法中，所述的微米级粉碎机，是利用空气动力学原理。其工作原理为：压缩空气由流化床四周相对的超音速喷管加速后进入流化床，在流化床粉碎机内相互撞击形成粉碎腔。物料由加料口进入流化床粉碎机内，在气流的带动下，物料于粉碎腔中部相互碰撞、摩擦而粉碎。合格的细粉由上升气流携带进入流化床上部的巨子涡轮分级机，分级机对合格的物料进行分级后进入旋风收集器。尾料部分则由气流携带进入布袋除尘器，经布袋过滤后，尾料进入除尘器下部的出料口，纯净的空气排空。

上述一种大量元素固体水溶肥的制备方法中，步骤3）中将步骤2）中处理后的混合物与助溶剂一起送入微米级粉碎机中粉碎。微米级粉碎机中超音速气流进入流化床，混合物和助溶剂也一起被带入流化床中，在气流的带动下，助溶剂附着在混合物表面。此助溶剂为非离子和阳离子表面活性剂，亲水基团向外，混合物被包裹吸附，亲水基与水接触，带动被包裹的混合物与水接触溶解，增大了混合物的溶解量。

上述一种大量元素固体水溶肥的制备方法中，将固体水溶肥通过微米级粉碎机利用超音速空气将其粉碎至粒径≤2μm，由于粒径减小，增大了粒子的比表面积，从而加大了与水的接触面积，使水更易于填入粒子空隙，加快溶解速度。

本发明的有益效果：

1、本发明为固体，方便储存和运输，且该大量元素固体水溶肥溶解性好，溶解速度快，比常规水溶肥溶解时间提高了30%以上，吸收率能达90%以上，利用率提高了10%，无杂质，适合各种灌溉设施。

2、本发明氮磷钾含量均衡，弥补了氮多磷少钾缺的现状，且氨基酸粉的加入，可与微量元素进行螯合，提高了作物对微量元素的吸收率和利用率，适用于各种作物。

3、本发明不易结块，保证了肥效，改善土壤结构，作物增收显著，省肥省水，达到了水肥一体化，生产工艺流程简单，生产过程中无污染产生，能耗低，适合于大规模生产。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图

本发明一种大量元素固体水溶肥及其制备方法突出的特点在于：

1.本发明一种大量元素固体水溶肥及其制备方法，该制备方法中加入了高效分散剂，能对固体水溶肥表面进行改性，使固体水溶肥快速分散在水中，快速溶解。

2.将水溶肥由微米级粉碎机粉碎至≤2μm，由于其粒径很小，增大了其比表面积，加大了与水的接触面积，从而加快了其溶解速率。且粒度和色差均匀，杂质少，营养全面，植物能有效且充分吸收各种大量元素和微量元素，不易结块，提高了肥料的利用率。氨基酸粉的加入提高生物活性，保持改善土壤，且用稀硫酸处理后的氨基酸粉也能完全溶解在水中。

3.本发明一种大量元素固体水溶肥及其制备方法，该制备方法中在将混合物粉碎的同时加入助溶剂，助溶剂通过超音速气流的作用，对混合物表面覆盖，对其表面改性，增大了混合物的溶解量。

    4.本发明制备的整个流程工艺简短，工艺条件易控，无污染排放，原料易得，能耗低，适合工业生产。该大量元素固体水溶肥能适用于各种植物，喷灌、滴灌、喷施、淋施皆可。

具体实施案例

下面结合实施例对本发明做进一步详细说明：

实施例1. 大量元素固体水溶肥组分及配比如下，均为重量百分比：

尿素34%，硝酸钾13%，磷酸铵16%，磷酸氢二钾18%，硼酸2%，硫酸镁2%，硫酸锌1.5%。硫酸铜0.5%，硫酸锰1%，氨基酸粉6%，高效分散剂4%，助溶剂2%，其中高效分散剂各组比例为：聚苯乙烯磺酸盐 : 二甲基二烯丙烯氯化铵 : 磺甲基聚丙烯酰胺 : 聚氧化乙烯-氧化丙烯嵌段共聚物=1:1:1:1，助溶剂为聚乙烯吡咯烷酮。

制备方法如下：

将重量百分比为5%~10%的氨基酸粉加入高速搅拌器中，再加入占氨基酸粉5%~10%的稀硫酸，在转速100r/min条件下对氨基酸粉进行表面处理，再将处理后的氨基酸粉送入密闭反应釜中，再将尿素，硝酸钾，磷酸铵，磷酸氢二钾，硼酸，硫酸镁，硫酸锌硫酸铜，硫酸锰，高效分散剂按重量百分比依次加入密闭反应釜中，设定温度70℃~80℃，转速20r/min，搅拌时间为30min，将混合物和助溶剂送入微米级粉碎机中粉碎，包装即可得到大量元素固体水溶肥。

实施案例2.如实施案例1所述，其不同的是各原料组分如下，均为重量百分比：

尿素30%，硝酸钾15%，磷酸铵12%，磷酸氢二钾18%，硼酸3%，硫酸镁2%，硫酸锌1.5%。硫酸铜0.5%，硫酸锰1%，氨基酸粉5%，高效分散剂5%，助溶剂2%，其中高效分散剂各组成比例为：聚苯乙烯磺酸盐 : 二甲基二烯丙烯氯化铵 : 磺甲基聚丙烯酰胺 : 聚氧化乙烯-氧化丙烯嵌段共聚物=1:1:1:2，助溶剂为聚乙烯吡咯烷酮。

实施案例3.如实施案例1所述，其不同的是各原料组分如下，均为重量百分比：

尿素35%，硝酸钾12%，磷酸铵14%，磷酸氢二钾14%，硼酸4%，硫酸镁2%，硫酸锌1.5%。硫酸铜0.5%，硫酸锰1%，氨基酸粉8%，高效分散剂6%，助溶剂2%，其中高效分散剂各组成比例为：聚苯乙烯磺酸盐 : 二甲基二烯丙烯氯化铵 : 磺甲基聚丙烯酰胺 : 聚氧化乙烯-氧化丙烯嵌段共聚物=2:1:1:2，助溶剂为聚乙烯吡咯烷酮。

实施案例4.如实施案例1所述，其不同的是各原料组分如下，均为重量百分比：

    尿素25%，硝酸钾15%，磷酸铵16%，磷酸氢二钾18%，硼酸3%，硫酸镁2%，硫酸锌1.5%。硫酸铜0.5%，硫酸锰1%，氨基酸粉9%，高效分散剂7%，助溶剂2%，其中高效分散剂各组成比例为：聚苯乙烯磺酸盐 : 二甲基二烯丙烯氯化铵 : 磺甲基聚丙烯酰胺 : 聚氧化乙烯-氧化丙烯嵌段共聚物=2:1:2:2，助溶剂为聚乙烯吡咯烷酮。

实施案例5.如实施案例1所述，其不同的是各原料组分如下，均为重量百分比：

尿素25%，硝酸钾11%，磷酸铵18%，磷酸氢二钾%，硼酸3%，硫酸镁2%，硫酸锌1.5%。硫酸铜0.5%，硫酸锰1%，氨基酸粉10%，高效分散剂8%，助溶剂2%，其中高效分散剂各组成比例为：聚苯乙烯磺酸盐 : 二甲基二烯丙烯氯化铵 : 磺甲基聚丙烯酰胺 : 聚氧化乙烯-氧化丙烯嵌段共聚物=2:2:2:2，助溶剂为聚乙烯吡咯烷酮。

以上五个实例中，固体水溶肥达到的技术指标如下：

1）.微量元素含量≥2%；

2）.大量元素含量≥45%；

3）.水不溶物≤1.5%；

4）.有机酸含量≥5%；

5）.水分含量≤2%。

Claims (5)

1.一种大量元素固体水溶肥，其特征是：由高效分散剂、助溶剂表面进行改性的固体微细肥料，粒径≤2μm，由如下组分组成，均为重量百分比：尿素25%~35%，硝酸钾10%~15%，磷酸铵10%~18%，磷酸氢二钾10%~20%，硼酸2%~4%，硫酸镁1%~3%，硫酸锌1%~3%，硫酸铜0.5%~2%，硫酸锰0.5%~2%，氨基酸粉5%~10%，高效分散剂4%~8%，助溶剂1%~3%；其中所述的高效分散剂为高分子表面活性剂，组成包括以下的两种或两种以上混合物：聚苯乙烯磺酸盐，聚丙烯酰胺，二甲基二烯丙烯氯化铵，磺甲基聚丙烯酰胺，聚乙烯亚胺，聚氧化乙烯- 氧化丙烯嵌段共聚物；其中所述的助溶剂优选聚乙烯吡咯烷酮。

2.权利要求1 所述的一种大量元素固体水溶肥，其特征是：制备方法包括以下步骤：

1）、将重量百分比为5%-10% 的氨基酸粉加入高速搅拌器中，再加入占氨基酸粉5%-10%的稀硫酸，在转速100r/min-200r/min 条件下对氨基酸粉进行处理；

2）、将步骤1）中处理后的氨基酸粉以及尿素25%~35%，硝酸钾10%~15%，磷酸铵10%~18%，磷酸氢二钾10%~20%，微量元素类为硼酸2%~4%，硫酸镁1%~3%，硫酸锌1%~3%，硫酸铜0.5%~2%，硫酸锰0.5%~2%，高效分散剂4%~8% 依次加入到密封反应釜中，控制温度70℃~80℃，转速10r/min~20r/min，搅拌时间20min~30min，充分混合；

3）、将步骤2）中的物料和1%~3% 助溶剂一起送入微米级粉碎机中，在气流的带动下，物料于微米级粉碎机的粉碎腔中部相互碰撞、摩擦而将物料粉碎至粒径≤ 2μm，包装得到一种大量元素固体水溶肥。

3.根据权利要求2所述的一种大量元素固体水溶肥，其特征是：制备方法步骤1）所述的稀硫酸稀释程度为10%~20%。

4.根据权利要求2所述的一种大量元素固体水溶肥，其特征是：制备方法中步骤3）所述的微米级粉碎机为超音速气流粉碎机，压缩空气由流化床四周相对的超音速喷管加速后进入流化床，在流化床粉碎机内相互撞击形成粉碎腔，物料由加料口进入流化床粉碎机内，在气流的带动下，物料于粉碎腔中相互碰撞、摩擦而粉碎。

5.根据权利要求2所述的一种大量元素固体水溶肥，其特征是：制备方法

步骤3）中步骤2）中的混合物与助溶剂一起被送入微米级粉碎机，微米级粉碎机中超音速气流使混合物表面覆盖助溶剂，增大溶解量。