CN103910552B - 粒状矿物肥及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种粒状矿物肥及用于生产所述粒状矿物肥的方法。本发明的粒状矿物肥由90至96重量％的多元素微孔矿物肥和4至10重量％的钾改型处理过的膨润土组成，其中所述钾改型处理过的膨润土中的钾含量，以K2O在膨润土化学成分中的比例计，为2％至15％。本发明的用于生产粒状矿物肥的方法包括多元素微孔矿物肥和钾改型处理过的膨润土按90～96∶10～4的比例混合并造粒。
Description
技术领域
本发明属于矿物肥料(土壤调理剂)生产领域，特别涉及到一种含改型膨润土的粒状矿物肥及其生产方法。
背景技术
多元素微孔矿物肥(土壤调理剂)是一种新型肥料(韩成，刘建明；利用水热化学反应由硅酸盐岩石制取多元素微孔矿物肥料的方法，申请号200710178794.0)。这种肥料的电子显微照片显示，其矿物组分的尺寸为微米、亚微米(比微米尺寸略小)，微孔(矿物组分之间的孔隙，孔隙大小也为微米、亚微米)结构发育。这种新型肥料施入土壤后，一方面可以供给土壤有益元素、补充土壤肥力，另一方面又能调理、改良土壤的理化性状，改善作物的生物学性状，提高作物产量。因此多元素微孔矿物肥(土壤调理剂)兼具肥料和调理剂的双重功效。
多元素微孔矿物肥(土壤调理剂)自身容重较低，约0.8g/cm3。粉剂在撒施的过程中常随风飘散，给农民施用带来极大不便。因此，粒状多元素微孔矿物肥(土壤调理剂)的生产势在必行，这不仅仅为了方便农民，也便于此种肥料机械化作业施入大田，更有利于进一步推广。因此，寻找合适的崩解剂成为粒状多元素微孔矿物肥(土壤调理剂)走向市场的第一步。依据肥料中现有的造粒技术，尿素成为崩解剂的首选对象。然而，在造粒过程中，技术人员发现若尿素加入量过低会导致粒状肥料崩解难，而过高则又会降低多元素矿物肥的有效成分；更为不利的是粒状肥料在烘干的过程中，尿素往往会发生缩合反应，导致粒状肥料不能崩解。
膨润土作为药用崩解剂早已见诸报端，特别是钠基膨润土作为崩解剂加入药剂中比一些常用崩解剂更易崩解(钠基膨润土与一些常用崩解剂性能的比较。马雪，徐建国，薛桂蓬。新疆中医药，2009，27(3)，13-15。)。但是，当尝试将钠基膨润土用作多元素微孔矿物肥(土壤调理剂)的崩解剂时，由于为了保证崩解性而需要加入相对大量的膨润土(最高可达10％)，极大降低了多元素微孔矿物肥(土壤调理剂)的有效营养元素特别是钾的含量。为了解决粒状肥料不易崩解这一难题，且又不降低多元素微孔矿物肥(土壤调理剂)中有效钾的含量，迫切需要一种能够有效崩解粒状多元素微孔矿物肥的崩解剂。
发明内容
本发明旨在解决上述现有技术中的问题，开发一种能够有效崩解粒状多元素微孔矿物肥的崩解剂。
本发明的发明人发现，作为药用崩解剂的膨润土，特别是钠基膨润土，也可以用于崩解多元素微孔矿物肥(土壤调理剂)，但是当膨润土的加入量大时(最高可达10％)，极大降低了多元素微孔矿物肥的有效营养元素特别是钾的含量。为此，本发明开发了一种新型崩解剂——改型钾基膨润土，这种新型崩解剂不仅解决了粒状肥料不易崩解的问题，而且不降低多元素微孔矿物肥(土壤调理剂)中有效钾的含量。
本发明通过以下技术方案得以实现。
1、一种粒状矿物肥，所述粒状矿物肥由90至96重量％的多元素微孔矿物肥和4至10重量％的钾改型处理过的膨润土组成，其中所述钾改型处理过的膨润土中的钾含量，以K2O在膨润土化学成分中的比例计，为2％至15％(优选3％至10％)。
2、根据第1项所述的粒状矿物肥，其中所述钾改型处理过的膨润土的原料膨润土选自：天然膨润土。
3、根据上述任一项所述的粒状矿物肥，其中所述钾改型处理过的膨润土的钾改型剂选自：硫酸钾和氯化钾。
4、根据上述任一项所述的粒状矿物肥，其中所述多元素微孔矿物肥是由富钾岩石、生石灰及任选的活化剂(主要为碱性激发剂)通过水热反应形成的具有微米一亚微米大小微孔(此处“微米一亚微米大小”表示肥料矿物组分之间的孔隙尺寸)的多元素矿物块状肥。
5、一种用于生产根据前述任一项所述的粒状矿物肥的方法，所述方法包括：将多元素微孔矿物肥和钾改型处理过的膨润土按90～96∶10～4的比例混合并造粒。
6.根据第5项所述的方法，其中所述钾改型处理过的膨润土通过将饱和钾盐水溶液与天然膨润土以10至50ml∶100g(优选20至40ml∶100g)的比例混合均匀，然后挤压成型，干燥，粉碎至0.1mm以下而得。
7、根据第6项所述的方法，其中所述饱和钾盐水溶液是饱和硫酸钾或氯化钾水溶液。
8、根据5至7中任一项所述的方法，还包括首先将多元素微孔矿物肥块状半成品粉碎至0.1mm以下的步骤。
本发明提供一种由多元素微孔矿物肥和钾改型处理过的膨润土组成的粒状矿物肥及其生产方法，其中钾改型膨润土既能保证粒状肥遇水崩解，又能有保证粒状肥中钾的含量不降低。
具体实施方式
实施例1
多元素微孔矿物肥块状半成品的制备详见中国专利《利用水热化学反应由硅酸盐岩石制取多元素微孔矿物肥料的方法》(韩成，刘建明；申请号200710178794.0)的实施例2。
1)选取原料，包括含钾岩石、石灰和石膏：
含钾硅酸盐岩石：采自北京市密云县南山，它的化学组成(％)如下
| SiO2 | TiO2 | AlO3 | Fe2O3+FeO | MnO | CaO | MgO | K2O | Na2O | P2O5 | 烧失量 | 合计 |
| 63.09 | 0.71 | 15.69 | 4.41 | 0.02 | 0.15 | 0.37 | 12.79 | 0.22 | 0.04 | 1.93 | 99.42 |
X射线粉晶衍射分析指出，该含钾岩石以钾长石为主，其它为石英等。
石灰：含CaO97％(化学纯，购自中国医药公司北京供应站)。
石膏：采自新疆和布克赛尔县夏子盖膨润土矿区，为结晶完好的透明石膏，实验室烘箱内120℃加热1小时，获得半水石膏(CaSO4·1/2H2O)。
2)生产过程：
(1)将含钾岩石、石灰、半水石膏分别粉碎至200目以下，先在塑料器皿内加入30ml水，然后依次往皿内加入1.000克半水石膏粉、5.000克含钾岩石矿粉、4.000克石灰粉，用搅拌棒搅拌均匀；
(2)将盛有样品的塑料器皿置入高压反应釜中，在197℃反应7小时；
(3)高压反应釜冷却后取出塑料器皿，将反应产物转移至玻璃表皿上，在105℃烘箱内加热烘干，磨细，即获得矿物肥料产品。
3)为了测定含钾矿物中钾的溶出率，将获得的产品移入过滤器，用水浸取出可溶性钾。试验中获得100ml含钾过滤液，稀释后用火焰光度计测得液样中钾的浓度，测定结果换算成K2O浓度为5080mg/l。5.000克含钾岩石矿粉含K2O639.5mg，而浸取液折合K2O浓度为5080mg/l，则100ml过滤液含有K20508.0mg，因此，含钾矿物中钾的溶出率为79.44％。
实施例2
膨润土的钾改型处理采用的膨润土原料为内蒙古自治区宁城县所产的膨润土矿，其化学成分(按照质量百分百计)为：
| SiO2 | TiO2 | Al2O3 | MnO | MgO | CaO | Na2O | K2O | P2O5 | Fe2O3 | 烧失量 | 总计 | |
| 原土 | 6395 | 054 | 1509 | 007 | 194 | 387 | 088 | 114 | 021 | 360 | 980 | 10109 |
在常温下取饱和的硫酸钾或氯化钾溶液30ml与100g膨润土拌匀，在挤压器中挤压成型，自然风干，然后在粉碎机中粉碎至0.1mm以下。经硫酸钾或氯化钾改型后膨润土的化学成分为：
| SiO2 | TiO2 | Al2O3 | MnO | MgO | CaO | Na2O | K2O | P2O5 | Fe2O3 | 烧失量 | 总计 | |
| 硫酸钾改型 | 62.04 | 0.51 | 14.67 | 0.07 | 1.89 | 3.75 | 0.87 | 3.79 | 0.21 | 3.53 | 9.29 | 100.62 |
| 氯化钾改型 | 56.89 | 0.47 | 13.4 | 0.06 | 1.75 | 3.31 | 0.87 | 9.49 | 0.18 | 3.12 | 11.93 | 101.47 |
由上述两表对比可以看出，经硫酸钾或氯化钾改型后，膨润土中的K元素含量都不同程度地提高了。
实施例3
(1)将实施例1的多元素微孔矿物肥块状半成品粉碎至0.1mm以下，并输送到物料箱(一)处存放；
(2)将实施例2中的用硫酸钾改型处理过的膨润土粉料置入物料箱(二)存放；
(3)打开物料箱(一)及物料箱(二)按94∶6的重量比将两种物料输送到螺旋搅拌机中混合均匀；
(4)将混合好的物料输送到圆盘造粒机上，喷入适量水分，边旋转，边造粒；
(5)将造粒好的多元素微孔矿物肥(土壤调理剂)输送到烘干机中进行干燥；
(6)将干燥好的粒状多元素微孔矿物肥冷却即得到产品。
(7)取颗粒状产品四份分别投入盛有水的小烧杯中进行崩解试验，烧杯中的粒状产品崩解时间从几分钟到十几分钟不等，最多不超过15分钟。
实施例4
(1)将实施例1的多元素微孔矿物肥块状半成品粉碎至0.1mm以下，并输送到物料箱(一)处存放；
(2)将实施例2中的用氯化钾改型处理过的膨润土粉料置入物料箱(二)存放；
(3)打开物料箱(一)及物料箱(二)按94∶6的重量比将两种物料输送到螺旋搅拌机中混合均匀；
(4)将混合好的物料输送到圆盘造粒机上，喷入适量水分，边旋转，边造粒；
(5)将造粒好的多元素微孔矿物肥(土壤调理剂)输送到烘干机中进行干燥；
(6)将干燥好的粒状多元素微孔矿物肥冷却即得到产品。
(7)取颗粒状产品四份分别投入盛有水的小烧杯中进行崩解试验，烧杯中的粒状产品崩解时间在五分钟之内。
实施例5
(1)将实施例1的多元素微孔矿物肥块状半成品粉碎至0.1mm以下，并输送到物料箱(一)处存放；
(2)将实施例2中的用硫酸钾改型处理过的膨润土粉料置入物料箱(二)存放；
(3)打开物料箱(一)及物料箱(二)按96∶4的重量比将两种物料输送到螺旋搅拌机中混合均匀；
(4)将混合好的物料输送到圆盘造粒机上，喷入适量水分，边旋转，边造粒；
(5)将造粒好的多元素微孔矿物肥(土壤调理剂)输送到烘干机中进行干燥；
(6)将干燥好的粒状多元素微孔矿物肥冷却即得到产品。
(7)取颗粒状产品四份分别投入盛有水的小烧杯中进行崩解试验，烧杯中的粒状产品崩解时间从一分钟到八分钟不等。
实施例6
(1)将实施例1的多元素微孔矿物肥块状半成品粉碎至0.1mm以下，并输送到物料箱(一)处存放；
(2)将实施例2中的用硫酸钾改型处理过的膨润土粉料置入物料箱(二)存放；
(3)打开物料箱(一)及物料箱(二)按90∶10的重量比将两种物料输送到螺旋搅拌机中混合均匀；
(4)将混合好的物料输送到圆盘造粒机上，喷入适量水分，边旋转，边造粒；
(5)将造粒好的多元素微孔矿物肥(土壤调理剂)输送到烘干机中进行干燥；
(6)将干燥好的粒状多元素微孔矿物肥冷却即得到产品。
(7)取颗粒状产品四份分别投入盛有水的小烧杯中进行崩解试验，烧杯中的粒状产品崩解时间从几分钟到十几分钟不等，最多不超过14分钟。
实施例7
(1)将实施例1的多元素微孔矿物肥块状半成品粉碎至0.1mm以下，并输送到物料箱(一)处存放；
(2)将实施例2中的膨润土原矿粉料(粉碎至0.1mm以下)置入物料箱(二)存放；
(3)将饱和的氯化钾溶液置入储存罐中存放。
(4)打开物料箱(一)及物料箱(二)按90∶10的重量比将两种物料输送到螺旋搅拌机中混合均匀；然后按3ml∶100g的液固比加入饱和氯化钾溶液搅拌均匀。
(5)将混合好的物料输送到圆盘造粒机上，喷入适量水分，边旋转，边造粒；
(6)将造粒好的多元素微孔矿物肥(土壤调理剂)输送到烘干机中进行干燥；
(7)将干燥好的粒状多元素微孔矿物肥冷却即得到产品。
(8)取颗粒状产品四份分别投入盛有水的小烧杯中进行崩解试验，直至20分钟，只有少数颗粒开裂并分为两半，且开裂的颗粒仅极少部分崩解为粉状。放置一天后，也仅约25％的颗粒崩解。
通过实施例6和实施例7对比可以看出，颗粒中的成分相同，即矿物肥与膨润土的比例为90∶10，但崩解效果明显不同。实施例6为改型的膨润土，实施例7为膨润土原矿粉，可见改型后的膨润土极大提高了颗粒的崩解性能。
Claims (7)
1.一种粒状矿物肥，所述粒状矿物肥由90至96重量％的多元素微孔矿物肥和4至10重量％的钾改型处理过的膨润土组成，其中所述多元素微孔矿物肥是由富钾岩石、石灰和任选的活化剂通过水热反应形成的具有微米-亚微米大小微孔的多元素矿物块状肥，并且所述钾改型处理过的膨润土中的钾含量，以K2O在膨润土化学成分中的比例计，为2％至15％。
2.根据权利要求1所述的粒状矿物肥，其中所述钾改型处理过的膨润土的原料膨润土选自天然膨润土。
3.根据权利要求1所述的粒状矿物肥，其中所述钾改型处理过的膨润土的钾改型剂选自：硫酸钾和氯化钾。
4.一种用于生产根据前述权利要求中任一项所述的粒状矿物肥的方法，所述方法包括：将多元素微孔矿物肥和钾改型处理过的膨润土按90～96∶10～4的比例混合并造粒，其中所述多元素微孔矿物肥是由富钾岩石、石灰和任选的活化剂通过水热反应形成的具有微米-亚微米大小微孔的多元素矿物块状肥。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述钾改型处理过的膨润土通过将饱和钾盐水溶液与天然膨润土以10至50ml∶100g的比例混合均匀，然后挤压成型，干燥，粉碎至0.1mm以下而得。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述饱和钾盐水溶液是饱和硫酸钾或氯化钾水溶液。
7.根据权利要求4所述的方法，还包括首先将多元素微孔矿物肥块状半成品粉碎至0.1mm以下的步骤。
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