CN103819251B - 一种水溶肥及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种水溶肥，本发明属于农作物肥料领域，具体涉及一种纳米级的多养分水溶肥。该水溶肥由尿素、磷酸一铵、磷酸二氢钾、麦饭石、白云石以及其他添加剂组成。该水溶肥中先将麦饭石和白云石微细化并进行水溶处理，在使其溶解在水中，同时添加尿素、磷酸一铵、磷酸二氢钾一起溶解，送入高压均质机中进行均质并细化成纳米，再添加添加剂混合，浓缩结晶，过滤干燥，粉碎包装即可得到纳米多养分的该水溶肥。该水溶肥色泽和粒度均匀，养分充足，颗粒细小，有利于植物对养分的吸收，提高农作物对肥料的吸收和利用，同时能够改善土壤结构，防止土壤板结，增加如让团粒，提高植物根部微生物活性，提升农作物的产品质量，该水溶肥在水中溶解性好，随水一起灌溉，不堵塞管道，适合水肥一体化。

Description

一种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，更确切的说是涉及一种纳米多养分的水溶肥。

背景技术

水溶肥是一种可溶于水的多元复合肥料，是近年来兴起的一种新型肥料，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。

目前我国大力发展现代农业，对新型肥料的需求越来越大，而且要求也越来越高。目前的水溶肥大部分为液体肥，固体水溶肥比较少，固体水溶肥虽能快速溶解在水中，但作物对其吸收速率并不是很快，使肥料的肥效得不到充分的利用。另外一些固体水溶肥虽含有充分的氮磷钾，但却缺少植物生长必需的微量元素。再者水溶肥中添加的微量元素多为化合物，且供应有限，造成水溶肥价格偏高，严重过影响了水溶肥的推广。

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，但是该复合水溶肥产品杂质多，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。该水溶肥水溶效果好，且氮磷钾充分，但是缺少了植物所需的微量元素，且肥料的利用率不是很高。

中国发明专利公开号CN 102942412 A公布了一种大量元素水溶肥及其制备方法，该方发是通过酸水解羽毛等生成氨基酸，在加入中、微量元素进行螯合，加入了表面活性剂羧甲基纤维素，增加其螯合结构，其中在肥料造粒后，加入了硅藻土等制作成分散浆喷洒在颗粒表面。该水溶肥所用微量元素为化合物，资源紧缺，提取过程中造成环境污染，且造粒后添加的硅藻土本不溶于水，此方法将其做成分散浆，但未做水溶处理，不能很好的溶解悬浮在水中，容易造成管道堵塞。

根据上述，现有固体水溶肥存在不完全溶解性，混合不充分，吸收率和利用率都受到了限制，养分不充分完全，加入了螯合微量元素的水溶肥虽然养分齐全，但粒度较大，离子不能很好的释放在水中，且价格昂贵，用户不易接受，市场应用局限较大。

发明内容

为了解决上述的不足和缺陷，本发明提出了一种水溶肥。该水溶肥中添加了可水溶的无机矿物麦饭石和白云石，麦饭石中含有大量且充分的微量元素和稀土元素，白云石中含有植物所需的中量元素钙、镁。两者均为无机矿物，原料易得且价格便宜，避免使用了化合微量元素，降低了成本，且无机矿物还可以改善土壤，增加土壤团粒结构，提高肥料活性，提高肥料吸收率和利用率。该水溶肥粒度为纳米级，比表面积增大，能很好的分散在水中，快速溶解，不堵塞管道，适用于水肥一体化的要求。

本发明进一步提供了一种水溶肥的制备方法，该制备方法是通过对无机矿物麦饭石和白云石进行微细化并水溶处理，在将尿素、磷酸一铵、磷酸二氢钾、麦饭石、白云石以及其他添加剂加水溶解，利用高压均质机进行均质细化，浓缩结晶，过滤干燥而得。

本发明一种水溶肥，其特征在于，各组分配比为：尿素15%~35%、磷酸一铵15%~35%、磷酸二氢钾20%~40%、麦饭石5%~10%、白云石3%~10%、亲水接枝剂0.1%~2%、保水剂0.5%~4%、聚天门冬氨酸0.5%~4%、乳化剂2%~10%、酸度调节剂0.5%~4%，其中所述的亲水接枝剂为以下物质的一种或者几种混合物：羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、羟丙基羧甲基纤维素、阳离子型多肽烷基脂、聚丙烯酰胺、聚乙烯基吡啶盐、聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙烯醇；其中所述的保水剂为以下物质的一种或者几种混合：羧甲基纤维素、聚丙烯酸盐、羧甲基黄原酸盐。

其中上述所述的亲水接枝剂优选为聚乙烯醇，保水剂优选为羧甲基纤维素，乳化剂为羧甲基淀粉，酸度调节剂为柠檬酸。

上述所述的无机矿物白云石主要含钙、镁元素，钙、镁元素是植物生长所必需的中量元素，促进蛋白质和核酸的合成，促进植物生长，增加植物的抗病性和抗逆性。白云石原料易得，价格便宜。

上述所述聚天门冬氨酸能促进农作物对铁、锌、锰等微量元素养分的吸收，减少化肥流失，活化养分元素，提高化肥利用率，从而减少化肥用量，促进根系生长，增强抗逆性；聚天门冬氨酸为碱性，加入柠檬酸调节其pH值，使其pH值至中性，适合农作物生长，且柠檬酸也可提高土壤中微生物活性，促进植物对养分的吸收。

上述所述乳化剂能使麦饭石、白云石颗粒和未溶解的颗粒悬浮分散在水中，形成乳化状态，不产生絮凝。在高压均质机中也可使麦饭石、白云石和未溶解颗粒充分混合，均匀细化至纳米级。且在干燥后，也可起到防止结块的作用，保证了肥料的肥效。

本发明一种水溶肥，其特征是，其制备方法包括以下步骤：

（1）、将5%~10%麦饭石和3%~10%白云石分别用磨机研磨至1500~2500目，进行微细化处理，在研磨的过程中，加入0.1%~2%的亲水接枝剂进行亲水性接枝，备用；

（2）、将步骤（1）中所得的麦饭石粉和白云石粉、15%~35%的尿素、15%~35%磷酸一铵、20%~40%磷酸二氢钾加入反应釜中，再注入一定量的水，搅拌，使其溶解，麦饭石粉和白云石粉在水中成悬浮状；

（3）、将步骤（2）所得的料液送入密闭反应釜中，再加入0.5%~4%聚天门冬氨酸、0.5%~4%保水剂、2%~10%乳化剂为羧甲基淀粉、0.5%~4%柠檬酸进行混合搅拌，搅拌时间为15min~30min，搅拌温度为50℃~70℃，转速设置为300r/min~500r/min，压力控制为常压；

（4）将步骤（3）所得的悬浮溶液送入高压均质机中进行均质，将悬浮颗粒进一步细化至纳米级，其中高压均质机压力设置为180Mpa~200Mpa，温度为50℃~70℃，时间为20min~40min；

（5）、将步骤（4）中所得混合液出料，浓缩结晶，喷雾干燥，粉碎包装即得到一种纳米多养分水溶肥。

上述所述一种纳米多养分水溶肥制备方法步骤（1）中，将麦饭石和白云石用磨机研磨至1500~2500目，这其中加入了亲水接枝剂聚乙烯醇，麦饭石和白云石受到机械力作用，会产生微缝，当有亲水接枝剂存在时，亲水接枝剂会自动地渗入到微细裂缝中，吸附在粉体表面，起着一种劈裂作用，使微裂缝无法愈合，并且在外力作用下，加大裂缝或分裂成碎块，同时也能使无机矿物粉体表面带有亲水基，表现出亲水性，从而达到水溶。

上述所述一种水溶肥制备方法步骤（2）中，将白云石和柠檬酸混合，白云石中钙、镁离子会与柠檬酸反应，生成柠檬酸钙和柠檬酸镁沉淀物。但柠檬酸钙和柠檬水镁均为微溶物质，且在本发明中，生成的柠檬酸钙和柠檬酸镁为少量，其中一部分溶解在水中，另一部分则可通过高压均质机均质细化至纳米，增大了其溶解性，也可使其在溶液中形成胶体，可随水一起灌溉，不会产生沉淀，堵塞管道。

上述所述一种水溶肥制备方法步骤（3）中，将混合液在密闭容器中进行搅拌混合，其一其中的聚天门冬氨酸可以螯合磷酸根和麦饭石和白云石中游离出的中微量元素，使其在土壤中不产生拮抗作用，提高肥料利用率；其二是使其充分混合，达到原料均衡。

上述所述一种水溶肥制备方法步骤（4）中，所用高压均质机为电动机械型，其均质内腔为碰撞阀体型，高压均质机在内部增压机的作用下，悬浮固体物料受到高速剪切、高频震荡、对流撞击这些机械力作用，被细化到纳米级，同时达到均质的效果。

本发明有益效果：

本发明通过对麦饭石和白云石的微细化接枝水溶处理，使其能溶解在水中，同时为植物提供微量元素和中量元素，促进植物生长，提高作物品质；同时还改善了土壤，增加土壤团粒结构，提高了土壤中微生物活性，促进植物对养分的吸收；麦饭石和白云石为无机矿物，减少了化肥的施用量，原料易得，价格便宜，避免了使用昂贵的化合微量元素，降低了成本，。

本发明含有大量元素，中量元素和微量元素，养分齐全，且为固体，方便储存和运输，色泽和粒度均匀，不易结块，保证了肥效，改善土壤结构，，固体水溶肥溶解性好，溶解速度快，利用率提高了10~20%，农作物增产20%~30%，作物增收显著，省肥省水，达到了水肥一体化的要求。

附图说明

图1为本发明工艺流程图

本发明一种分水溶肥及其制备方法，其突出特点在于：

1、本发明采用高压均质法对肥料悬浮液进行均质处理，在均质处理的同时，将颗粒细化至纳米级，增大了颗粒的比表面积，使其能快速被水润湿，增大了溶解度，从而可以使肥料养分更充分的以离子化形式存在，提高了植物对养分的吸收。

2、本发明通过对麦饭石和白云石的微细化接枝水溶处理，使其能溶解在水中，同时为植物提供微量元素和中量元素，促进植物生长，提高作物品质；同时还改善了土壤，增加土壤团粒结构，提高了土壤中微生物活性，促进植物对养分的吸收；麦饭石和白云石为无机矿物，原料易得，价格便宜，避免了使用昂贵的化合微量元素，降低了成本。

3、本发明采用高分子添加剂，促进植物生长，提高了肥料的吸收率和利用率，改善土壤，同时能使肥料分散在水中，形成乳化状，使分散体系更加稳定，无沉淀，久置无絮凝，随水灌溉，不堵塞管道，节水节肥。

具体实施案例

实施案例1、一种纳米多养分水溶肥，其组分配比如下，各组分均为重量份：

尿素20%、磷酸一铵22%、磷酸二氢钾32%、麦饭石5%、白云石5%、聚乙烯醇1%、羧甲基纤维素4%、聚天门冬氨酸4%、羧甲基淀粉5%、柠檬酸2%。

制备方法步骤如下：

（1）、将5%麦饭石和5%白云石分别用磨机研磨至1500~2500目，在研磨的过程中，加入1%的亲水接枝剂聚乙烯醇进行亲水物接枝，备用；

（2）、将步骤（1）中所得的麦饭石粉和白云石粉、20%的尿素、22%磷酸一铵、32%磷酸二氢钾加入反应釜中，再注入一定量的水，搅拌，使其溶解，麦饭石粉和白云石粉在水中成悬浮状；

（3）、将步骤（2）所得的料液送入密闭反应釜中，再加入4%聚天门冬氨酸、4%保水剂羧甲基纤维素、5%乳化剂为羧甲基淀粉、2%柠檬酸进行混合搅拌，搅拌时间为15min~30min，搅拌温度为50℃~70℃，转速设置为300r/min~500r/min，压力控制为常压；

（4）将步骤（3）所得的悬浮溶液送入高压均质机中进行均质，将悬浮颗粒进一步细化至纳米级，其中高压均质机压力设置为180Mpa~200Mpa，温度为50℃~70℃，时间为20min~40min；

（5）、将步骤（4）中所得混合液出料，浓缩结晶，喷雾干燥，粉碎包装即得到一种水溶肥。

本实施案例含量与国家标准对比：

实施案例2、一种纳米多养分水溶肥，其组分配比如下，各组分均为重量份：

尿素20%、磷酸一铵25%、磷酸二氢钾30%、麦饭石6%、白云石5%、聚乙烯醇1%、羧甲基纤维素2%、聚天门冬氨酸3%、羧甲基淀粉3%、柠檬酸1%。

制备方法步骤如下：

（1）、将6%麦饭石和5%白云石分别用磨机研磨至1500~2500目，在研磨的过程中，加入1%的亲水接枝剂聚乙烯醇进行亲水物接枝，备用；

（2）、将步骤（1）中所得的麦饭石粉和白云石粉、20%的尿素、25%磷酸一铵、30%磷酸二氢钾加入反应釜中，再注入一定量的水，搅拌，使其溶解，麦饭石粉和白云石粉在水中成悬浮状；

（3）、将步骤（2）所得的料液送入密闭反应釜中，再加入3%聚天门冬氨酸、2%保水剂羧甲基纤维素、3%乳化剂为羧甲基淀粉、1%柠檬酸进行混合搅拌，搅拌时间为15min~30min，搅拌温度为50℃~70℃，转速设置为300r/min~500r/min，压力控制为常压；

（4）将步骤（3）所得的悬浮溶液送入高压均质机中进行均质，将悬浮颗粒进一步细化至纳米级，其中高压均质机压力设置为180Mpa~200Mpa，温度为50℃~70℃，时间为20min~40min；

（5）、将步骤（4）中所得混合液出料，浓缩结晶，喷雾干燥，粉碎包装即得到一种水溶肥。

本实施案例含量与国家标准对比：

实施案例3、一种纳米多养分水溶肥，其组分配比如下，各组分均为重量份：

尿素22%、磷酸一铵20%、磷酸二氢钾32%、麦饭石6%、白云石5%、聚乙烯醇1%、羧甲基纤维素4%、聚天门冬氨酸4%、羧甲基淀粉4%、柠檬酸2%。

制备方法步骤如下：

（1）、将6%麦饭石和5%白云石分别用磨机研磨至1500~2500目，在研磨的过程中，加入1%的亲水接枝剂聚乙烯醇进行亲水物接枝，备用；

（2）、将步骤（1）中所得的麦饭石粉和白云石粉、22%的尿素、20%磷酸一铵、32%磷酸二氢钾加入反应釜中，再注入一定量的水，搅拌，使其溶解，麦饭石粉和白云石粉在水中成悬浮状；

（3）、将步骤（2）所得的料液送入密闭反应釜中，再加入4%聚天门冬氨酸、4%保水剂羧甲基纤维素、4%乳化剂为羧甲基淀粉、2%柠檬酸进行混合搅拌，搅拌时间为15min~30min，搅拌温度为50℃~70℃，转速设置为300r/min~500r/min，压力控制为常压；

（4）将步骤（3）所得的悬浮溶液送入高压均质机中进行均质，将悬浮颗粒进一步细化至纳米级，其中高压均质机压力设置为180Mpa~200Mpa，温度为50℃~70℃，时间为20min~40min；

（5）、将步骤（4）中所得混合液出料，浓缩结晶，喷雾干燥，粉碎包装即得到一种水溶肥。

本实施案例含量与国家标准对比：

实施案例4、一种水溶肥，其组分配比如下，各组分均为重量份：

尿素22%、磷酸一铵22%、磷酸二氢钾30%、麦饭石6%、白云石5%、聚乙烯醇1%、羧甲基纤维素4%、聚天门冬氨酸3%、羧甲基淀粉6%、柠檬酸1%。

制备方法步骤如下：

（1）、将6%麦饭石和5%白云石分别用磨机研磨至1500~2500目，在研磨的过程中，加入1%的亲水接枝剂聚乙烯醇进行亲水物接枝，备用；

（2）、将步骤（1）中所得的麦饭石粉和白云石粉、22%的尿素、22%磷酸一铵、30%磷酸二氢钾加入反应釜中，再注入一定量的水，搅拌，使其溶解，麦饭石粉和白云石粉在水中成悬浮状；

（3）、将步骤（2）所得的料液送入密闭反应釜中，再加入3%聚天门冬氨酸、4%保水剂羧甲基纤维素、6%乳化剂为羧甲基淀粉、1%柠檬酸进行混合搅拌，搅拌时间为15min~30min，搅拌温度为50℃~70℃，转速设置为300r/min~500r/min，压力控制为常压；

（4）将步骤（3）所得的悬浮溶液送入高压均质机中进行均质，将悬浮颗粒进一步细化至纳米级，其中高压均质压力设置为180Mpa~200Mpa，温度为50℃~70℃，时间为20min~40min；

（5）、将步骤（4）中所得混合液出料，浓缩结晶，喷雾干燥，粉碎包装即得到一种水溶肥。

本实施案例含量与国家标准对比：

Claims (3)

1.一种水溶肥，其特征在于：该水溶肥各组成按其重量比为：尿素15%~35%、磷酸一铵15%~35%、磷酸二氢钾20%~40%、麦饭石5%~10%、白云石3%~10%、亲水接枝剂0.1%~2%、保水剂0.5%~4%、聚天门冬氨酸0.5%~4%、乳化剂2%~10%、酸度调节剂0.5%~4%，其中所述的亲水接枝剂为以下物质的一种或者几种混合物：羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、羟丙基羧甲基纤维素、阳离子型多肽烷基脂、聚丙烯酰胺、聚乙烯基吡啶盐、聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙烯醇；其中所述的保水剂为以下物质的一种或者几种混合：羧甲基纤维素、聚丙烯酸盐、羧甲基黄原酸盐；所述的乳化剂为羧甲基淀粉；所述的酸度调节剂为柠檬酸；一种水溶肥是通过以下步骤制得：

（1）、将5%~10%麦饭石和3%~10%白云石分别用磨机研磨至1500~2500目，进行微细化处理，在研磨的过程中，加入0.1%~2%的亲水接枝剂进行亲水性接枝，备用；

（2）、将步骤（1）中所得的麦饭石粉和白云石粉、15%~35%的尿素、15%~35%磷酸一铵、20%~40%磷酸二氢钾加入反应釜中，再注入一定量的水，搅拌，使其溶解，麦饭石粉和白云石粉在水中成悬浮状；

（3）、将步骤（2）所得的料液送入密闭反应釜中，再加入0.5%~4%聚天门冬氨酸、0.5%~4%保水剂、2%~10%乳化剂为羧甲基淀粉、0.5%~4%柠檬酸进行混合搅拌，搅拌时间为15min~30min，搅拌温度为50℃~70℃，转速设置为300r/min~500r/min，压力控制为常压；

（4）将步骤（3）所得的悬浮溶液送入高压均质机中进行均质，将悬浮颗粒进一步细化至纳米级，其中高压均质机压力设置为100MPa~206MPa，温度为50℃~70℃，时间为20min~40min；

（5）、将步骤（4）中所得混合液出料，浓缩结晶，喷雾干燥，粉碎包装即得到纳米多养分的水溶肥。

2.根据权利要求1所述的一种水溶肥，其特征在于：步骤（4）中所述的高压均质机为电动机械型，其均质内腔为碰撞阀体型，高压均质机在内部增压机的作用下，悬浮固体物料受到高速剪切、高频震荡、对流撞击这些机械力作用，被细化到纳米级，同时达到均质的效果。

3.根据权利要求1所述的一种水溶肥，其特征在于：步骤（4）中所述的高压均质机的压力优选为180MPa~200MPa。