CN104276553A - 一种制备磷酸二氢钾联产油菜专用复合肥的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种制备磷酸二氢钾联产油菜专用复合肥的方法，该方法包括以下三个步骤：原料混合反应、制备磷酸二氢钾、制备油菜专用复合肥。通过对制备磷酸二氢钾的工艺调整，联产出适用于油菜的NPK复合肥，而且该复合肥中还含有油菜所需的铁、锌、硼等营养元素，为油菜的正常生产提供了保障，而且使用本方法制备出来磷酸二氢钾产品纯度更高。

Description

一种制备磷酸二氢钾联产油菜专用复合肥的方法

技术领域

本发明涉及化肥技术领域，具体涉及一种制备磷酸二氢钾联产油菜专用复合肥的方法。 

背景技术

油菜别名油白菜，又名芸苔、寒菜、胡菜、苦菜、小青菜。茎、叶用蔬菜，油菜为十字花科，芸苔属，一年生草本，直根系，茎直立，分枝较少，株高30～90cm。叶互生，分基生叶和茎生叶两种。基生叶不发达，匍匐生长，椭圆形，长10～20cm，有叶柄，大头羽状分裂，顶生裂片圆形或卵形，侧生琴状裂片5对，密被刺毛，有蜡粉，原产我国，颜色深绿，帮如白菜，属十字花科芸薹属白菜变种，一年生或多年生草本植物。南北广为栽培，四季均有供产。喜冷凉，抗寒力较强，种子发芽的最低温度3～5℃，在20～27℃条件下3天出苗，根系较发达，主根入土深，支、细根多，要求土层深厚，结构良好，有机质丰富。既保肥保水，又疏松通气的壤质土，在弱酸或中性土壤中，更有利于增加产量，提高菜籽含油率。油菜的种植离不开肥料，普通肥料在耕地施入以后，一部分蒸腾、散逸和随水流失，一部分被土壤和土壤微生物固定和利用，只有其中的一部分才被作物吸收和利用。经研究表明：尿素、碳铵的利用率是20％一46％，磷肥(二铵、一铵、重钙)是10％一25％，钾肥45％一60％。由此可见，普通肥料利用率是很低的。为此，本发明人针对油菜的特点与喜肥特性研究了一种制备油菜专用肥的方法，油菜的一个生长周期中需要吸收较多的营养物质，不仅仅是普通肥料所提供氮、磷、钾，如缺乏其他养分，就不能 正常生长发育，油菜萎缩不实是甘蓝型油菜因缺硼而引致的非侵染性病害，严重缺硼时，油菜从苗期至抽苔期均可发病，病株萎缩死亡。中轻度缺硼时，植株在花期出现症状，荚果不实。其症状特点是植株根系发育不良，表皮变褐，有的根部肿大；叶片变暗绿色，叶形变小，叶质增厚，甚至凹凸皱缩，后变紫色和蓝紫色，叶脉褪绿变黄；生长点和花序顶端过早褪绿发白，萎缩干枯；荚果停止发育，结实少或不结实，荚果和茎部表皮也变紫色或蓝紫色，或紫蓝色的条斑，严重影响产量。本发明是含有多种养分的综合体，不是养分单一的化学肥料，它除了含氮、磷、钾等大量营养元素外还富含锌、铁、硼等作物必需的元素，起到了调节土壤平衡营养的作用，是一种新型高效绿色全营养螯合专用肥料。本专用肥是根据油菜进行正常的生长发育、栽培特点，灌溉习性，需要的营养元素制备的。加入多种营养元素，保护油菜健康，肥力更持久，有效调节植物机体抵御能力，减轻病害，提高产量。大大改善作物品质，提高油菜自身的免疫力，能很好的预防油菜常发病。 

磷酸二氢钾，农业上用作高效磷钾复合肥，广泛适用于各类型经济作物、粮食、瓜果、蔬菜等几乎全部类型的作物，具有显著增产增收、改量优化品质、抗倒伏、抗病虫害、防治早衰等许多优良作用，并且具有克服作物生长后期根系老化吸收能力下降而导致的营养不足的作用。磷酸二氢钾的生产方法很多，大致概括为中和法、萃取法、离子交换法、复分解法、直接法、结晶法和电解法等。在中国，生产工艺多采用中和法，其次还有有机萃取法、复分解法、离子交换法。 

如公开号为CN100999312A的专利文件公开了一种磷酸二氢钾、硫基复合肥和聚合氯化铝的联产方，不仅解决了湿法磷酸制备磷酸二氢钾的杂质干扰问题，而且还能副产无氯的硫基复合肥，同时联产聚合氯化铝，原料利用率高，提高了经济效益。 

又如公开号为CN101337657A的专利文件公开了混酸分解磷矿联产磷酸二氢钾、磷酸氢钙和复肥的方法，不仅顺利解决了使用中低品位磷矿生产磷酸盐的杂质干扰问题，而且还提高了五氧化二磷的回收率，防止了资源的浪费。 

目前针对农作物还有混合复合肥的制备技术，但是没有在相关专利文件和公开文献中发现针对农作物品种的不同通过对作物所需元素的研究，将元素进行搭配的化合态的复合肥的技术方案存在，也没有发现在制备磷酸二氢钾过程中联产油菜专用复合肥的技术方案出现。 

因此，本发明人通过大量的研究和实践从油菜所需元素搭配为主，在提高磷酸制备磷酸二氢钾产品的纯度的同时针对作物对所需元素的吸收率调整整个生产工艺和参数联产出适用于油菜的专用高效复合肥。 

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种制备磷酸二氢钾联产油菜专用复合肥的制备方法，其具有环境污染低、设备要求低、生产成本低、磷酸二氢钾产品纯度高等优点，而且副产的油菜专用复合肥能够被植物充分吸收，复合肥营养元素搭配得当，具有一定的环保价值和经济价值。 

本发明是通过以下技术方案予以实现的： 

一种制备磷酸二氢钾联产油菜专用复合肥的方法，用尿素与磷酸按摩尔比1：1.1-1.5混合，将温度升至98-110℃，搅拌反应2.8h，分离得到中间体，将中间体与碱性钾混合反应，控制PH值为3.5-4.2，反应结束后得到含有氮、磷、钾的母液，将母液置与冷却结晶器中降温结晶，同时对母液进行监测分析，当氮含量为15.8-17.2％，五氧化二磷含量为7-7.8％，氧化钾含量为8-8.7％时，停止结晶并过滤，得到的滤 饼即是磷酸二氢钾，然后向获得的滤液中加入油菜所需的元素，并采取6℃/min的升温速度将滤液升温至24℃进行干燥，干燥40min后，当含水量为3.5％时，得到油菜专用复合肥成品。 

具体包括以下步骤： 

(1)原料混合反应：用尿素与磷酸按摩尔比1：1.1-1.4混合，将温度升至98-109℃，搅拌速度为65-75r/min搅拌反应3.5-4.1h，分离得到中间体； 

(2)制备磷酸二氢钾：将步骤1)中得到的中间体与碱性钾混合反应，控制PH值为3.5-4.1，反应结束后得到含有氮、磷、钾的母液，将母液置与冷却结晶器中降温结晶，同时对母液进行监测分析，当氮含量为15.8-17.1％，五氧化二磷含量为7-7.7％，氧化钾含量为8-8.6％时，停止结晶并过滤，得到的滤饼即是磷酸二氢钾； 

(3)制备油菜专用复合肥：然后向步骤2)中获得的滤液中加入油菜所需的元素，并采取6℃/min的升温速度将滤液升温至24℃进行干燥，干燥40min后，当含水量为3.5％时，得到油菜专用复合肥成品； 

所述尿素与磷酸的反应为尿素固体与磷酸溶液反应。 

所述磷酸的浓度为69-71％。 

所述碱性钾为氢氧化钾。 

所述冷却结晶的冷却温度为27℃。 

所述油菜所需的元素为铁、锌、硼。 

所述油菜专用复合肥为化合态复混肥。 

所述化合态复混肥，其成分中含有以下氮磷钾化合态结构式： 

其中，碳原子与氧原子之间的虚线表示C原子与O原子之间存在配位键。 

本发明的有益效果在于：通过磷酸与尿素反应制备磷酸二氢钾，使得产出的磷酸二氢钾产品纯度高，弥补了传统湿法磷酸制备磷酸二氢钾时，杂质处理困难的问题，降低了生产成本，而且在制备磷酸二氢钾的过程中，通过对原料，温度，元素含量的控制，得到了可以制备成油菜专用复合肥的滤液，使用该滤液制备出来的的复合肥不仅能满足油菜对营养元素的需求，而且不会出现因为肥量残留而导致土壤环境污染的问题，具有较高的环保价值和经济价值。 

具体实施方式

以下结合实施例对本发明的技术方案作进一步描述，但要求保护的范围并不局限于所述。 

反应原理说明： 

尿素与磷酸反应生成磷酸脲，磷酸脲在含有磷酸及高温环境下会形成一种正负电荷相吸引的离子复盐，而磷酸脲离子复盐在磷酸存在的环境下，其中的H₂NCONH₃ ⁺离子与磷酸接近，形成C→O配位键的中间离子，即为CO₅PN₂H₈ ⁺离子，进而使得磷酸脲中间体中含有大量的H₂PO₄ ^-和CO₅PN₂H₈ ⁺离子，在加入过量并且适量的钾离子时，磷酸二氢根与钾离子形成磷酸二氢钾晶体被析出来，多余钾离子与CO₅PN₂H₈ ⁺离子反应，并置换出部分NH4+，使得溶液中含有CO₅PNH₄K⁺的复盐离子，通过对元素调整，最后加入干燥滤液即可获得复合肥。具体反应方程式如下： 

反应方程式一： 

H₂PO₃+CO(NH₂)₂—CO(NH₂)₂·H₃PO₄

反应方程式二： 

CO(NH₂)₂·H₃PO₄—H₂NCONH₃ ⁺+H₂PO₄ ^-

反应方程式三： 

H₂PO₄ ^-+K⁺—KH₂PO₄

反应方程式四: 

反应方程式五： 

下面结合实施例对本发明做进一步的阐述： 

实施例1 

一种制备磷酸二氢钾联产油菜专用复合肥的方法，该方法包括以下步骤： 

(1)原料混合反应：用尿素与磷酸按摩尔比1：1.1混合，将温度升至98℃，搅拌速度为65-75r/min搅拌反应3.5h，分离得到中间体； 

(2)制备磷酸二氢钾：将步骤1)中得到的中间体与1.3mol氢氧化钾混合反应，控制PH值为3.5，反应结束后得到含有氮、磷、钾的母液，将母液置与冷却结晶器中降温结晶，同时对母液进行监测分析，当氮含量为15.8％，五氧化二磷含量为7％，氧化钾含量为8％时，停止结晶并过滤，得到的滤饼即是磷酸二氢钾； 

(3)制备油菜专用复合肥：然后向步骤2)中获得的滤液中加入油菜所需的铁、锌、硼元素，并采取6℃/min的升温速度将滤液升温至24℃进行干燥，干燥40min后，当含水量为3.5％时，得到油菜专用复合肥成品； 

实施例2 

一种制备磷酸二氢钾联产油菜专用复合肥的方法，该方法包括以下步骤： 

(1)原料混合反应：用尿素与磷酸按摩尔比1：1.2混合，将温度升至99℃，搅拌速度为65-75r/min搅拌反应3.6h，分离得到中间体； 

(2)制备磷酸二氢钾：将步骤1)中得到的中间体与1.3mol氢氧化钾混合反应，控制PH值为3.6，反应结束后得到含有氮、磷、钾的母液，将母液置与冷却结晶器中降温结晶，同时对母液进行监测分析，当氮含量为15.9％，五氧化二磷含量为7.1％，氧化钾含量为8.2％时， 停止结晶并过滤，得到的滤饼即是磷酸二氢钾； 

(3)制备油菜专用复合肥：然后向步骤2)中获得的滤液中加入油菜所需的铁、锌、硼元素，并采取6℃/min的升温速度将滤液升温至24℃进行干燥，干燥40min后，当含水量为3.5％时，得到油菜专用复合肥成品； 

实施例3 

一种制备磷酸二氢钾联产油菜专用复合肥的方法，该方法包括以下步骤： 

(1)原料混合反应：用尿素与磷酸按摩尔比1：1.3混合，将温度升至100℃，搅拌速度为65-75r/min搅拌反应3.7h，分离得到中间体； 

(2)制备磷酸二氢钾：将步骤1)中得到的中间体与1.3mol氢氧化钾混合反应，控制PH值为3.7，反应结束后得到含有氮、磷、钾的母液，将母液置与冷却结晶器中降温结晶，同时对母液进行监测分析，当氮含量为16％，五氧化二磷含量为7.2％，氧化钾含量为8.2％时，停止结晶并过滤，得到的滤饼即是磷酸二氢钾； 

(3)制备油菜专用复合肥：然后向步骤2)中获得的滤液中加入油菜所需的铁、锌、硼元素，并采取6℃/min的升温速度将滤液升温至24℃进行干燥，干燥40min后，当含水量为3.5％时，得到油菜专用复合肥成品； 

实施例4 

一种制备磷酸二氢钾联产油菜专用复合肥的方法，该方法包括以下步骤： 

(1)原料混合反应：用尿素与磷酸按摩尔比1：1.3混合，将温度升至101℃，搅拌速度为65-75r/min搅拌反应3.8h，分离得到中间体； 

(2)制备磷酸二氢钾：将步骤1)中得到的中间体与1.3mol氢氧化钾混合反应，控制PH值为3.8，反应结束后得到含有氮、磷、钾的母液，将母液置与冷却结晶器中降温结晶，同时对母液进行监测分析，当氮含量为16.1％，五氧化二磷含量为7.3％，氧化钾含量为8.3％时，停止结晶并过滤，得到的滤饼即是磷酸二氢钾； 

(3)制备油菜专用复合肥：然后向步骤2)中获得的滤液中加入油菜所需的铁、锌、硼元素，并采取6℃/min的升温速度将滤液升温至24℃进行干燥，干燥40min后，当含水量为3.5％时，得到油菜专用复合肥成品； 

实施例5 

一种制备磷酸二氢钾联产油菜专用复合肥的方法，该方法包括以下步骤： 

(1)原料混合反应：用尿素与磷酸按摩尔比1：1.3混合，将温度升至102℃，搅拌速度为65-75r/min搅拌反应3.9h，分离得到中间体； 

(2)制备磷酸二氢钾：将步骤1)中得到的中间体与1.3mol氢氧化钾混合反应，控制PH值为4，反应结束后得到含有氮、磷、钾的母液，将母液置与冷却结晶器中降温结晶，同时对母液进行监测分析，当氮含量为16.3％，五氧化二磷含量为7.2％，氧化钾含量为8.5％时，停止结晶并过滤，得到的滤饼即是磷酸二氢钾； 

(3)制备油菜专用复合肥：然后向步骤2)中获得的滤液中加入油菜所需的铁、锌、硼元素，并采取6℃/min的升温速度将滤液升温至24℃进行干燥，干燥40min后，当含水量为3.5％时，得到油菜专用复合肥成品； 

实施例6 

一种制备磷酸二氢钾联产油菜专用复合肥的方法，该方法包括以下步骤： 

(1)原料混合反应：用尿素与磷酸按摩尔比1：1.4混合，将温度升至103℃，搅拌速度为65-75r/min搅拌反应4.1h，分离得到中间体； 

(2)制备磷酸二氢钾：将步骤1)中得到的中间体与1.3mol氢氧化钾混合反应，控制PH值为4.1，反应结束后得到含有氮、磷、钾的母液，将母液置与冷却结晶器中降温结晶，同时对母液进行监测分析，当氮含量为16.5％，五氧化二磷含量为7.4％，氧化钾含量为8.4％时，停止结晶并过滤，得到的滤饼即是磷酸二氢钾； 

(3)制备油菜专用复合肥：然后向步骤2)中获得的滤液中加入油菜所需的铁、锌、硼元素，并采取6℃/min的升温速度将滤液升温至24℃进行干燥，干燥40min后，当含水量为3.5％时，得到油菜专用复合肥成品； 

下面结合具体实验例对本发明的产品和技术效果作进一步的说明。 

实验例1 

本发明实施例1、实施例2、实施例3、实施例4、实施例5、实施例6，中制备出的油菜专用复合肥按照GB1887-2002标准进行检测，其结果如表1所示： 

表1本发明油菜专用复合肥的元素含量检测 

检测项目

合格标准

实施例1

实施例2

实施例3

实施例4

实施例5

实施例6

氮磷钾

30％

30.8％

31.2％

31.5％

31.7％

32％

32.3％

氮

15％

15.8％

15.9％

16％

16.1％

16.3％

16.5％

磷

7％

7％

7.1％

7.2％

7.3％

7.2％

7.4％

钾

8/％

8％

8.2％

8.2％

8.3％

8.5％

8.4％

[0073] 

含水量

≤10％

3.5％

3.5％

3.5％

3.5％

3.5％

3.5％

由表1中可以得知本发明制备的油菜专用复合肥的元素含量不仅达到了合格标准，而且远优于合格标准，说明本复合肥能满足油菜的营养元素需求，在技术效果上具有显著地进步。 

实验例2 

本发明实施例1、实施例2、实施例3、实施例4、实施例5、实施例6，中制备出的磷酸二氢钾产品按GBT278-1997的检测方法进行检测。 

表2本发明磷酸二氢钾产品纯度检测 

由表2中可以看出，本发明的技术方案生产出来的磷酸二氢钾不仅达到了合格标准，而且产品的纯度也较高，说明本方法制备磷酸二氢钾产品具有显著的进步。 

实验例3 

根据油菜对元素含量的吸收和及其生长情况，对油菜专用复合肥与普通肥作对比实验。以9棵油菜为实验对象，分别标号为A、B、C、D、E、F、G、H、I、对A、B、C三个标号的油菜施用普通肥料，对D、E、F、G、H、I等六个标号的油菜分别施用实施例1、实施例2、实施例3、实施例4、实施例5、实施例6中所制备出的油菜专用肥， 对比实验结果如表3所示： 

表3施用普通肥与油菜专用复合肥对油菜元素吸收率的对比及对油菜生长的影响 

由上表可以看出因缺硼及其他营养元素而引致的油菜植株根系发育不良，表皮变褐，有的根部肿大；叶片变暗绿色，叶形变小，结实少或不结实，严重影响产量，本发明制备的油菜专用复合肥能够被油菜充分的吸收，并且还富含Zn、B、Fe等油菜所需的营养元素，对油菜的正常生长提供了保障，提高了经济效益。 

Claims (9)

1.一种制备磷酸二氢钾联产油菜专用复合肥的方法，其特征在于：用尿素与磷酸按摩尔比1：1.1-1.5混合，将温度升至98-110℃，搅拌反应2.8h，分离得到中间体，将中间体与碱性钾混合反应，控制PH值为3.5-4.2，反应结束后得到含有氮、磷、钾的母液，将母液置于冷却结晶器中降温结晶，同时对母液进行监测分析，当氮含量为15.8-17.2％，五氧化二磷含量为7-7.8％，氧化钾含量为8-8.7％时，停止结晶并过滤，得到的滤饼即是磷酸二氢钾，然后向获得的滤液中加入油菜所需的元素，并采取6℃/min的升温速度将滤液升温至24℃进行干燥，干燥40min后，当含水量为3.5％时，得到油菜专用复合肥成品。 

2.根据权利要求1所述的制备磷酸二氢钾联产油菜专用复合肥的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤： 

(1)原料混合反应：用尿素与磷酸按摩尔比1：1.1-1.4混合，将温度升至98-109℃，搅拌速度为65-75r/min搅拌反应3.5-4.1h，分离得到中间体； 

(2)制备磷酸二氢钾：将步骤1)中得到的中间体与碱性钾混合反应，控制PH值为3.5-4.1，反应结束后得到含有氮、磷、钾的母液，将母液置与冷却结晶器中降温结晶，同时对母液进行监测分析，当氮含量为15.8-17.1％，五氧化二磷含量为7-7.7％，氧化钾含量为8-8.6％时，停止结晶并过滤，得到的滤饼即是磷酸二氢钾； 

(3)制备油菜专用复合肥：然后向步骤2)中获得的滤液中加入油菜所需的元素，并采取6℃/min的升温速度将滤液升温至24℃进行干燥，干燥40min后，当含水量为3.5％时，得到油菜专用复合肥成品。 

3.根据权利要求1或2所述的制备磷酸二氢钾联产油菜专用复 合肥的方法，其特征在于：所述尿素与磷酸的反应为尿素固体与磷酸溶液反应。 

4.根据权利要求1或2所述的制备磷酸二氢钾联产油菜专用复合肥的方法，其特征在于：所述磷酸的浓度为69-71％。 

5.根据权利要求1或2所述的制备磷酸二氢钾联产油菜专用复合肥的方法，其特征在于：所述碱性钾为氢氧化钾。 

6.根据权利要求1或2所述的制备磷酸二氢钾联产油菜专用复合肥的方法，其特征在于：所述冷却结晶的冷却温度为27℃。 

7.根据权利要求1或2所述的制备磷酸二氢钾联产油菜专用复合肥的方法，其特征在于：所述油菜所需的元素为铁、锌、硼。 

8.根据权利要求1或2所述的制备磷酸二氢钾联产油菜专用复合肥的方法，其特征在于：所述油菜专用复合肥为化合态复混肥。 

9.根据权利要求8所述的制备磷酸二氢钾联产油菜专用复合肥的方法，其特征在于：所述化合态复混肥，其成分中含有以下氮磷钾化合态结构式： 

其中，碳原子与氧原子之间的虚线表示C原子与O原子之间存在配位键。