CN105272477A - 一种水溶性聚磷酸铵npk复合肥及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明适用于复合肥领域，提供了一种水溶性聚磷酸铵NPK复合肥及其制备方法。所述水溶性聚磷酸铵NPK复合肥包括磷酸一铵、硫酸钾或氯化钾、低熔混合物，其中，所述低熔混合物包括尿素和添加剂，所述尿素、磷酸一铵、硫酸钾或氯化钾的质量比为(1.0-7.0)：1.0：(1.0-2.0)。所述水溶性聚磷酸铵NPK复合肥的制备方法，包括以下步骤：提供尿素和添加剂形成低熔混合物，将所述低熔混合物进行熔融处理，得到第一熔融物；在所述第一熔融物中加入磷酸一铵、硫酸钾或氯化钾形成的共混物，进行加热反应；造粒。本发明解决了现有方法合成聚磷酸铵氨损问题严重、污染环境、气泡控制效果差且pH值低导致产品聚合率衰减快的问题。

Description

一种水溶性聚磷酸铵NPK复合肥及其制备方法

技术领域

本发明属于复合肥领域，尤其涉及一种水溶性聚磷酸铵NPK复合肥及其制备方法。

背景技术

目前，尿素-磷酸铵盐方法合成聚磷酸铵，均在高温或高压下进行，经高温、高压反应制得的高纯度高聚合度聚磷酸铵，由于其聚合度较高、高度不水溶性等特点，主要应用于阻燃剂领域。采用尿素-磷酸铵盐方法合成含水溶性聚磷酸铵复合肥具有下述困难：反应过程中气泡量难以控制、所得聚磷酸铵产品缩二脲含量超标及所得产品聚合率衰减较快。因此，尿素、磷酸铵盐在较低温度制得含水溶性聚磷酸铵复合肥技术在国内研究少、且尚少有相关资料涉及。

目前，制备聚磷酸铵复合肥方法主要有：氨酸反应方法(专利CN102718588A)，该方法将加热至一定温度的质量百分含量47％(以P₂O₅计)磷酸、质量百分含量98％硫酸、氨气以一定流速同时通入管道反应器中，在200-300℃条件下进行反应，得含硫酸铵、聚磷酸铵的混合料浆及蒸汽，在蒸汽分离器中分离出蒸汽得混合料浆，混合料浆流入料浆槽后加入尿素、钾肥等得含聚磷酸铵复合肥。该方法制备聚磷酸铵复合肥，一方面，该方法合成聚磷酸铵，需通入过量氨气反应，氨气输送至反应器的过程中极易挥发损失，氨损问题严重，且易造成严重的环境污染；另一方面，由该方法制备得到的聚磷酸铵复合肥产品pH值在4左右，导致产品聚合率衰减快。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水溶性聚磷酸铵NPK复合肥的制备方法，旨在解决现有方法合成聚磷酸铵氨损问题严重、污染环境、气泡控制效果差、且pH值低导致产品聚合率衰减快的问题。

本发明的另一目的在于提供一种水溶性聚磷酸铵NPK复合肥。

本发明是这样实现的，一种水溶性聚磷酸铵NPK复合肥，包括磷酸一铵、硫酸钾或氯化钾、低熔混合物，其中，所述低熔混合物包括尿素和添加剂，所述尿素、磷酸一铵、硫酸钾或氯化钾的质量比为(1.0-7.0)：1.0：(1.0-2.0)。

一种水溶性聚磷酸铵NPK复合肥的制备方法，包括以下步骤：

提供尿素和添加剂形成低熔混合物，将所述低熔混合物进行熔融处理，得到第一熔融物；

在所述第一熔融物中加入磷酸一铵、硫酸钾或氯化钾形成的共混物，进行加热反应；

造粒。

本发明提供的水溶性聚磷酸铵NPK复合肥，水溶性好、缩二脲控制在≦0.8％，且产品聚合度在2-10，pH值在6-8之间，聚合率基本不衰减，产品稳定性强。

本发明提供的水溶性聚磷酸铵NPK复合肥的制备方法，首先，以尿素和添加剂形成的低熔混合物作为原料，可以有效降低所述尿素熔点、从而降低反应温度，所得含聚磷酸铵NPK肥料水溶性好，且有效控制产品缩二脲含量≦0.8％，符合尿基含聚磷酸铵肥料产品对缩二脲指标要求。

其次，本发明采取磷酸一铵与钾盐共混方式进料，通过降低反应温度及改变加料方式(所述磷酸一铵与钾盐混合加入)，对磷酸一铵进行稀释，减少反应过程中气泡量的产生，从而有效控制气泡量，使单位时间内磷酸一铵与尿素接触反应量大大降低，大大降低生产过程中溢料危险。

再次，本发明方法所得含聚磷酸铵NPK肥料pH值在6-8之间，聚合率衰减极慢，能有效提高磷肥利用率。

附图说明

图1是本发明实施例提供的水溶性聚磷酸铵NPK复合肥的制备方法流程示意图。

具体实施方式

为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供了一种水溶性聚磷酸铵NPK复合肥，包括磷酸一铵、硫酸钾或氯化钾、低熔混合物，其中，所述低熔混合物包括尿素和添加剂，所述尿素、磷酸一铵、硫酸钾或氯化钾的质量比为(1.0-7.0)：1.0：(1.0-2.0)。

本发明实施例中，所述磷酸一铵提供P源，所述硫酸钾或氯化钾提供K源，所述尿素提供N源。本发明实施例所述水溶性聚磷酸铵NPK复合肥中，所述尿素、磷酸一铵、硫酸钾或氯化钾的质量比，使得所述水溶性聚磷酸铵NPK复合肥的pH值为6-8，从而，使产品聚合率基本不衰减，稳定性强。与中国专利CN102718588A提供的方法比较，将氨酸反应方法制得N-P-K：15-15-15样品(pH≈4.2)与本发明方法制得N-P-K：15-15-15样品(pH≈6.5)，相同条件下储存3个月，氨酸反应法样品聚合率由40％降至15％，本发明实施例所述水溶性聚磷酸铵NPK复合肥由40％降至38.6％。对比可知，本发明实施例提供的含聚磷酸铵NPK复合肥聚合率衰减速度远远小于氨酸反应方法所得含聚磷酸铵NPK复合肥。

所述低熔混合物中的低熔是针对所述尿素的熔点而提出的，是指低于尿素熔点的温度。具体的，所述低熔混合物是指为了降低所述尿素的熔点，在所述尿素中加入添加剂后混合形成的混合物。

作为具体实施例，所述添加剂为氯化铵、氯化钾、双氰胺中的至少一种。作为优选实施例，所述低熔混合物中，所述添加剂和所述尿素的质量比为(0.1-0.3)：1。本发明实施例，所述添加剂与尿素按质量比按(0.1-0.3):1比例混合均匀，形成低熔混合物，从而降低所述尿素的熔点至100-120℃，从而有利于制备过程中的低温加热反应，进而降低合成聚磷酸铵的聚合度，使得所述聚磷酸铵的聚合度低至2-10，易溶于水，可用于作为复合肥使用。

本发明实施例所述水溶性聚磷酸铵NPK复合肥中，为了调节产品养分含量、提高复合肥中微量元素的含量，优选包括辅料。作为具体优选实施例，所述辅料为硫酸铵、硫酸锌、硫酸镁、硼砂中的至少一种。

本发明实施例中，所述水溶性聚磷酸铵NPK复合肥的粒径2.0-4.0mm。合适大小的粒径，可以更好地促进植物对复合肥的吸收。

本发明实施例提供的水溶性聚磷酸铵NPK复合肥，所述聚磷酸铵的聚合度低至2-10，水溶性好，缩二脲控制在≦0.8％，且产品聚合率pH值在6-8之间，聚合率基本不衰减，产品稳定性强。

本发明实施例所述水溶性聚磷酸铵NPK复合肥可以通过下述方法制备获得。

以及，本发明实施例提供了一种水溶性聚磷酸铵NPK复合肥的制备方法，包括以下步骤：

S01.提供尿素和添加剂形成低熔混合物，将所述低熔混合物进行熔融处理，得到第一熔融物；

S02.在所述第一熔融物中加入磷酸一铵、硫酸钾或氯化钾形成的共混物，进行加热反应；

S03.造粒。

具体的，上述步骤S01中，通过添加所述添加剂降低所述尿素熔点、从而降低所述加热反应温度。一方面，使得所述加热反应温度至110-150℃，降低合成聚磷酸铵聚合度至2-10，易溶于水，可用于生产复合肥(常规反应以尿素、磷酸一铵为原料，在200-300℃温度下，合成高聚合度—聚合度≧100的聚磷酸铵阻燃剂，其水溶性极差，不能用于生产复合肥)。另一方面，较低的加热反应温度，可以有效控制产品缩二脲含量≦0.8％，符合尿基含聚磷酸铵肥料产品对缩二脲指标要求。本发明实施例，所述添加剂与尿素的质量比、以及所述添加剂的优选类型如上所述，为了节约篇幅，此处不再赘述。

作为具体实施例，所述尿素与所述添加剂按比例均匀混合后，加入到熔融槽中，可降低熔融温度至100-120℃，大大降低熔融过程中缩二脲的产生，有利于降低产品中缩二脲含量。将所述低熔混合物加热熔融溢流至反应槽得到第一熔融物。

上述步骤S02中，将所述磷酸一铵与钾盐共混方式进料，通过降低反应温度及改变加料方式(磷酸一铵与钾盐混合加入)对磷酸一铵进行稀释，减少反应过程中气泡量的产生，从而有效控制气泡量，使单位时间内磷酸一铵与尿素接触反应量大大降低，大大降低生产过程中溢料危险。具体的，本发明实施例中，所述加热反应的温度为110-150℃，反应时间为10-60min。

作为具体实施例，加入混合均匀的磷酸一铵、硫酸钾或氯化钾混合物至反应槽，控制反应温度110-150℃，反应时间10-60min，反应后溢流至混合槽。

进一步的，作为优选实施例，为调节产品养分含量、提高产品中中微量元素含量，在造粒之前，还包括加入辅料进行混合处理。所述辅料包括但不限于硫酸铵、硫酸锌、硫酸镁、硼砂中的至少一种。本发明实施例所述尿素、磷酸一铵、硫酸钾或氯化钾的质量比优选为(1.0-7.0)：1.0：(1.0-2.0)。该反应条件下所得产品水溶性好，pH值在6-8之间，聚合率衰减极慢。

本发明实施例通过降低反应温度及改变加料方式(磷酸一铵与钾盐混合加入)有效控制气泡量，大大降低生产过程中溢料危险。

上述步骤S03中，所述造粒可以采用常规方法实现，进一步的，对经过所述造粒后的样品进行过筛处理，获取粒径大小为0.2-4.0mm的颗粒，将粒径≧4.0mm的大返料，经破碎后返回反应槽；粒径≦2.0mm的小返料，直接返回反应槽回收利用。更进一步的，对过筛后的复合肥颗粒进行包装处理。

本发明实施例具体优选的水溶性聚磷酸铵NPK复合肥的制备方法流程如附图1所示。

本发明实施例提供的水溶性聚磷酸铵NPK复合肥的制备方法，首先，以尿素和添加剂形成的低熔混合物作为原料，可以有效降低所述尿素熔点、从而降低反应温度，所得含聚磷酸铵NPK肥料水溶性好，且有效控制产品缩二脲含量≦0.8％，符合尿基含聚磷酸铵肥料产品对缩二脲指标要求。

其次，本发明实施例采取磷酸一铵与钾盐共混方式进料，通过降低反应温度及改变加料方式(所述磷酸一铵与钾盐混合加入)，对磷酸一铵进行稀释，减少反应过程中气泡量的产生，从而有效控制气泡量，使单位时间内磷酸一铵与尿素接触反应量大大降低，大大降低生产过程中溢料危险。

再次，本发明实施例所述方法所得含聚磷酸铵NPK肥料pH值在6-8之间，聚合率衰减极慢，能有效提高磷肥利用率。

本发明实施例通过选择合适的添加剂、控制反应温度在110-150℃，使得所得含聚磷酸铵NPK肥料水溶性好、缩二脲含量在0.8％以下，符合尿基含聚磷酸铵肥料产品对缩二脲指标要求。所得含聚磷酸铵NPK肥料pH值在6.0-8.0之间，聚合率衰减极慢，能有效提高磷利用率。

下面结合具体实施例进行说明。

实施例1

一种水溶性聚磷酸铵NPK复合肥，包括磷酸一铵、硫酸钾或氯化钾、低熔混合物，其中，所述低熔混合物包括尿素和添加剂，所述添加剂为氯化铵、氯化钾、双氰胺中的至少一种，所述尿素、磷酸一铵、硫酸钾或氯化钾的质量比为1.0：1.0：1.0，所述添加剂和所述尿素的质量比为0.1：1。

所述水溶性聚磷酸铵NPK复合肥的制备方法，包括以下步骤：

S11.提供尿素和添加剂形成低熔混合物，将所述低熔混合物进行熔融处理，得到第一熔融物；

S12.在所述第一熔融物中加入磷酸一铵、硫酸钾或氯化钾形成的共混物，进行加热反应，其中，所述加热反应的温度为110℃，反应时间为60min；

S13.造粒。

实施例2

一种水溶性聚磷酸铵NPK复合肥，包括磷酸一铵、硫酸钾或氯化钾、低熔混合物和辅料，其中，所述低熔混合物包括尿素和添加剂，所述添加剂为氯化铵、氯化钾、双氰胺中的至少一种，所述辅料为硫酸铵、硫酸锌、硫酸镁、硼砂中的至少一种，所述尿素、磷酸一铵、硫酸钾或氯化钾的质量比为7.0：1.0：2.0，所述添加剂和所述尿素的质量比为0.3：1。

所述水溶性聚磷酸铵NPK复合肥的制备方法，包括以下步骤：

S21.提供尿素和添加剂形成低熔混合物，将所述低熔混合物进行熔融处理，得到第一熔融物；

S22.在所述第一熔融物中加入磷酸一铵、硫酸钾或氯化钾形成的共混物，进行加热反应，反应结束后加入辅料，其中，所述加热反应的温度为120℃，反应时间为30min；

S23.造粒，选取粒径为0.2-0.4mm的复合肥颗粒。

实施例3

一种水溶性聚磷酸铵NPK复合肥，包括磷酸一铵、硫酸钾或氯化钾、低熔混合物和辅料，其中，所述低熔混合物包括尿素和添加剂，所述尿素、磷酸一铵、硫酸钾或氯化钾的质量比为5.0：1.0：1.5，所述尿素和所述添加剂的质量比为0.2：1。

所述水溶性聚磷酸铵NPK复合肥的制备方法，包括以下步骤：

S31.提供尿素和添加剂形成低熔混合物，将所述低熔混合物进行熔融处理，得到第一熔融物；

S32.在所述第一熔融物中加入磷酸一铵、硫酸钾或氯化钾形成的共混物，进行加热反应，反应结束后加入辅料，其中，所述加热反应的温度为150℃，反应时间为10min；

S33.造粒，过筛，选取粒径为0.2-0.4mm的复合肥颗粒。

实施例4

一种水溶性聚磷酸铵NPK复合肥，包括磷酸一铵、硫酸钾或氯化钾、低熔混合物和辅料，其中，所述低熔混合物包括尿素和添加剂，所述尿素、磷酸一铵、硫酸钾或氯化钾的质量比为4.0：1.0：1.2，所述尿素和所述添加剂的质量比为0.15：1。

所述水溶性聚磷酸铵NPK复合肥的制备方法，包括以下步骤：

S41.提供尿素和添加剂形成低熔混合物，将所述低熔混合物进行熔融处理，得到第一熔融物；

S42.在所述第一熔融物中加入磷酸一铵、硫酸钾或氯化钾形成的共混物，进行加热反应，反应结束后加入辅料，其中，所述加热反应的温度为130℃，反应时间为20min；

S43.造粒，过筛，选取粒径为0.2-0.4mm的复合肥颗粒。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种水溶性聚磷酸铵NPK复合肥，其特征在于，包括磷酸一铵、硫酸钾或氯化钾、低熔混合物，其中，所述低熔混合物包括尿素和添加剂，所述尿素、磷酸一铵、硫酸钾或氯化钾的质量比为(1.0-7.0)：1.0：(1.0-2.0)。

2.如权利要求1所述的水溶性聚磷酸铵NPK复合肥，其特征在于，所述添加剂为氯化铵、氯化钾、双氰胺中的至少一种。

3.如权利要求1所述的水溶性聚磷酸铵NPK复合肥，其特征在于，所述低熔混合物中，所述添加剂和所述尿素的质量比为(0.1-0.3)：1。

4.如权利要求1-3任一所述的水溶性聚磷酸铵NPK复合肥，其特征在于，所述水溶性聚磷酸铵NPK复合肥的pH值为6-8。

5.如权利要求1-3任一所述的水溶性聚磷酸铵NPK复合肥，其特征在于，所述水溶性聚磷酸铵NPK复合肥中的聚磷酸铵聚合度为2-10。

6.如权利要求1-3任一所述的水溶性聚磷酸铵NPK复合肥，其特征在于，还包括辅料，所述辅料为硫酸铵、硫酸锌、硫酸镁、硼砂中的至少一种。

7.如权利要求1-3任一所述的水溶性聚磷酸铵NPK复合肥，其特征在于，所述水溶性聚磷酸铵NPK复合肥的粒径2.0-4.0mm。

8.一种水溶性聚磷酸铵NPK复合肥的制备方法，包括以下步骤：

提供尿素和添加剂形成低熔混合物，将所述低熔混合物进行熔融处理，得到第一熔融物；

在所述第一熔融物中加入磷酸一铵、硫酸钾或氯化钾形成的共混物，进行加热反应；

造粒。

9.如权利要求8所述的水溶性聚磷酸铵NPK复合肥的制备方法，其特征在于，所述加热反应的温度为110-150℃，反应时间为10-60min。

10.如权利要求8或9所述的水溶性聚磷酸铵NPK复合肥的制备方法，其特征在于，在造粒之前，还包括加入辅料进行混合处理。