CN106748296A - 一种高浓度悬浮液体肥及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及液体肥领域，具体涉及一种高浓度悬浮液体肥，进一步涉及解决高浓度悬浮液体肥存储过程中析出晶体并生长成大颗粒以致发生沉降的缺陷。其特征是通过使用悬浮助剂使肥料中的不溶物悬浮，并添加一种特定的纳米孔胶体颗粒作为晶体生长抑制剂，胶体颗粒在悬浮肥中具有极佳的分散性，其纳米孔足够大的表面积和孔内螯合剂以吸附收集结晶粒子，通过胶体颗粒分散的空间效应限制液体肥料存储过程中新析出的结晶粒聚集和晶粒生长，从而使高浓度悬浮肥长期稳定的悬浮。晶体生长抑制剂对酰胺态氮、铵态氮、硝态氮具有固定作用，在用于水肥一体化施肥后，氮肥的流失和挥发减少，从而有效解决了水肥一体化中长期以来氮素利用率较低的缺陷。

Description

一种高浓度悬浮液体肥及其制备方法

技术领域

本发明涉及液体肥领域，具体涉及一种高浓度悬浮液体肥，进一步涉及解决高浓度悬浮液体肥存储过程中析出晶体并生长成大颗粒以致发生沉降的缺陷。

背景技术

随着水肥一体化技术的飞速发展，速溶化、复合化、液体化、浓缩化的肥料发展趋势越来越明显。特别是液体复合肥所占的比重逐年上升。液体肥料是一种流体性肥料，因其成分组成均匀，养分活性高，配方灵活，生产简单，使用方便，原料来源广泛等诸多优点，越来越被人们接受。目前液体肥料包括清液型、悬浮型两种。

为了满足水肥一体化需求，因清液肥完全溶解，易于施肥，目前大部分选用清液肥。但清液肥养分含量低，原来料成本高，成为阻碍其应用发展的关键。另一方面，目前传统的复合肥产能过剩，急需升级换代以适应水肥一体化的发展。但在复合肥行业，大部分肥源来自于粗化工和矿物，肥料中含有较多的不溶物。因此，预先将含有不溶物的肥料制备成液体肥，使不溶物悬浮，成为传统复合肥向水肥一体化转型的关键。将含有不溶固体肥料微粒的复合肥料通过悬浮助剂分散形成悬浮液体肥，可以完全满足水肥一体化的需求，不但解决了水溶肥高成本的问题，而且可以减少肥料的提纯工序、干燥工序，无论从节约能源、保护环境，还是提升肥料利用均具有积极的意义。因此，悬浮肥成为发展的重点。

悬浮肥为过饱和的浆状肥，含有更多的养分，且可以含有不溶物，因此对肥料原料要求低，成本低。存在的问题是容易出现沉降。尽管使用增稠、研磨分散、高速分散，但其在长时间存储时体系不稳定，析出的结晶物易发生聚集和生长，且生长的大颗粒结晶沉降后在水肥一体化施肥时难以通过搅拌分散，严重制约了高浓度悬浮肥在水肥一体化的发展。

中国专利201410208635.0 公开了一种悬浮剂及利用悬浮剂解决高浓度液体肥料分层的方法，使用黄原胶、聚谷氨酸、活性粘土组成复合悬浮剂，以提高粘度。在高浓度时,悬浮体系中固体颗粒较多，单靠增稠难以阻止悬浮型液体肥料在储存过程中的颗粒聚集。

另外，悬浮肥料是一种超浓缩的多元营养元素饱和液体肥料，养分含量，单纯的增稠致使产品流动性变差，倒入水中不易分散能够快速溶解。优质的悬浮肥料的特点是高浓缩、含水量低、流动性好。

中国专利公布号CN105085049A公开的一种高氮悬浮型液体肥料及其制备方法，利用阿拉伯胶、羧甲基纤维素钠、黄原胶、白炭黑、膨润土的增稠增加悬浮肥体系的稳定性。但使用较多的量才能产生稳定的悬浮，成本问题一直困绕悬浮液体肥的发展。粘土矿物是一种较低成本的增稠剂，适合于在悬浮液体肥中大量使用，但目前存在的问题是:一方面，粘土矿物粘度低，在液体肥中增稠效果不明显，液体肥料产品在较短时间易沉降。

鉴于此，悬浮肥在存储过程中，一方面，不溶颗粒容易沉降；另一方面，可溶肥料在高浓度条件下结晶析出，易出现结团，造成肥料在水肥一体化使用时难以分散、堵塞管路等问题。现有悬浮肥通过分散、增稠等克服了细小颗粒短期内聚集沉降的问题。但悬浮肥料属于过饱和液，处于不稳定状态，受外力、温度、酸碱度等的影响已溶解的肥料会析出结晶，结晶体会不断长大，最终导致悬浮肥形成固液分离。致使在水肥一体化施肥过程中大颗粒沉入水底，分散不均，甚至堵塞管路。这一缺陷在高浓度悬浮肥中尤为明显。

发明内容

针对上述缺陷，为了实现高浓度悬浮肥体系稳定，防止悬浮肥在存储过程中结晶物形成大颗粒晶粒沉降，本发明提出一种高浓度悬浮液体肥，其显著的特点是通过使用悬浮助剂使肥料中的不溶物悬浮，并添加一种特定的纳米孔胶体颗粒作为晶体生长抑制剂，胶体颗粒在悬浮肥中具有极佳的分散性，其纳米孔足够大的表面积和孔内螯合剂以吸附收集结晶粒子，通过胶体颗粒分散的空间效应限制液体肥料存储过程中新析出的结晶粒聚集和晶粒生长，从而使高浓度悬浮肥长期稳定的悬浮。

为实现上述目的，本发明采取如下技术方案：

一种高浓度悬浮液体肥，其特征是含有晶体生长抑制剂，其配方组成按重量份计为：

尿素 20-40份，

磷酸二氢铵 20-30份，

硝酸铵 10-15份，

硫酸钾 5-8份，

三聚磷酸钾 3-5份，

氧化镁 1-3份，

硫酸亚铁 1-3份，

硫酸铜 1-3份，

硼砂 0.5-2 份，

悬浮助剂 0.1-0.3份，

晶体生长抑制剂 5-10份，

水 20-50份，

所述晶体生长抑制剂是由螯合剂与微孔胶体材料网络形成的纳米孔胶体颗粒，其获得的方法为：将微孔胶体材料在碱性液中活化，清洗滤干后与螯合剂在乙醇、萘磺酸辅助下分散，使螯合剂完全附着于胶体材料孔内，放入真空冷冻干燥箱中，在-10℃--20℃条件下干燥30-60min得到呈纳米孔胶体颗粒的晶体生长抑制剂；其中，所述微孔胶体材料为具有纳米微孔的粒径小于10微米的膨胀珍珠岩、火山岩、蛋白土中的至少一种；所述螯合剂为甲基甘氨酸N,N-二乙酸、N-羟乙基乙二胺-N,N’,N’-三乙酸、谷氨酸N,N- 二乙酸、天冬氨酸N,N-二乙酸中的一种；所述微孔胶体材料与螯合剂的配制质量比为100:3-5。

优选的，所述的悬浮助剂选用常用的具有增稠性的羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、聚乙烯基吡咯烷酮、黄原胶、海藻酸钠、明胶、瓜尔豆胶、刺槐豆胶、魔芋胶、预糊化淀粉、聚丙烯酸钠中的至少一种。

优选的，所述一种高浓度悬浮液体肥，较佳的制备方法为：

(1) 将尿素20-40份、磷酸二氢铵20-30份、硝酸铵10-15份、硫酸钾5-8份、三聚磷酸钾3-5份、氧化镁1-3份、硫酸亚铁1-3份、硫酸铜1-3份、硼砂0.5-2 份、悬浮助剂0.1-0.3份、水15-40份，在研磨机中控制研磨温度小于50℃，将未溶颗粒研磨至微米级，在悬浮助剂作用下形成悬浮体；

（2）将晶体生长抑制剂5-10份与水5-10份在高速分散机中以3000-5000rpm的搅拌速度分散15-30min，得到胶体液；

（3）将步骤(1)得到的悬浮体与步骤(2)得到的胶体液混合均匀，得到一种高浓度悬浮液体肥。

通过于预先将肥料研磨增稠悬浮，进一步将晶体生长抑制剂制备成胶体液，以预留足够的胶体空间，为在长期存储过程中晶体生长抑制剂阻止晶粒生长发挥最佳作用。

优选的，所述研磨机选用球磨机、均质机或砂磨机。

进一步优选的，所述研磨机为管式均质机，从而使肥料悬浮液中的不溶颗粒达到亚微米级别。

将膨胀珍珠岩、火山岩、蛋白土之一的微孔胶体材料在碱性液中活化，从而具有更为优异的胶体化特性和孔内表面活性，特别是在三乙醇胺液中活化后,与螯合剂具有优异的连接性。在乙醇、萘磺酸辅助下分散，螯合剂完全附着于胶体材料孔内并与胶体材料形成稳定的连接体，其显著的特点是收集微细晶粒以及酰胺态氮、铵态氮、硝态氮，并自身分散。一方面，使微细晶粒分散开，防止微细晶粒聚集生长为大晶粒；另一方面，对不稳定的酰胺态氮、铵态氮、硝态氮防止流失。

在悬浮液体肥中，通过悬浮剂在强力搅拌和研磨条件下，可以实现不溶物的悬浮。但在存储过程中，高浓度悬浮肥析出的结晶物逐渐进行晶粒生长，当晶粒生长大一定粒度后，其悬浮稳定体系破坏，从而发生沉降，更为严重的是大晶粒在使用时难以通过简单搅拌破碎，从而影响水肥一体化的使用。本发明创造性的提出一种含有晶体生长抑制剂的高浓度悬浮液体肥。其显著的特点是将螯合剂与微孔胶体材料网络形成的纳米孔胶体颗粒，胶体颗粒在悬浮肥中具有极佳的分散性，其纳米孔足够大的表面积和孔内螯合剂以吸附收集结晶粒子，通过胶体颗粒分散的空间效应限制析出结晶粒的聚集和晶粒生长，从而使高浓度悬浮肥长期稳定的悬浮。令人惊奇的是,晶体生长抑制剂对酰胺态氮、铵态氮、硝态氮具有固定作用，在用于水肥一体化施肥后，氮肥的流失和挥发减少，从而有效解决了水肥一体化中长期以来氮素利用率较低的缺陷。

本发明一种高浓度悬浮液体肥及其制备方法，与现有高浓度悬浮肥相比的优异效果在于：

1、传统高浓度悬浮肥仅依靠增加增稠粘度使不溶的颗粒悬浮,为了防止沉降，使用较多的增稠剂,而增稠剂达到一定量时挤占体系空间,造成不溶颗粒聚集甚至凝结成块。本发明高浓度悬浮液体肥通过晶体生长抑制剂，通过较少增稠悬浮剂使液体肥悬浮，利用晶体生长抑制剂纳米孔足够大的表面积和孔内螯合剂吸附收集结晶粒子，通过胶体颗粒分散的空间效应限制析出结晶粒的聚集和晶粒生长，从而使高浓度悬浮肥长期稳定的悬浮。

2、本发明高浓度悬浮液体肥，具有极佳的浓缩性，肥料浓度可达70%以上，并适合于长期存储，使用时具有可倾倒性，粘壁现象不明显，能快速分散于水中，可随水一起灌溉，不堵塞管道，适用于滴灌和喷灌。

3、本发明高浓度悬浮液体肥，晶体生长抑制剂对酰胺态氮、铵态氮、硝态氮具有固定作用，在用于水肥一体化施肥后，氮肥的流失和挥发减少，从而有效解决了水肥一体化中长期以来氮素利用率较低的缺陷。

4、本发明对肥料原料纯度没有特别要求，原料易得，价格便宜，生产工艺流程简短，全程无污染，适合大规模生产。

具体实施方式

以下通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述方法思想的情况下,根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更,均应包含在本发明的范围内。

实施例1

一种高浓度悬浮液体肥，由如下原料制备得到：

(1) 将尿素35份、磷酸二氢铵30份、硝酸铵10份、硫酸钾8份、三聚磷酸钾3份、氧化镁1份、硫酸亚铁1份、硫酸铜2份、硼砂0.5 份、黄原胶0.1份、水20份，在球磨机中控制研磨温度小于50℃，将未溶颗粒研磨至微米级，在悬浮助剂作用下形成悬浮体；

（2）将晶体生长抑制剂10份与水10份在高速分散机中以3000rpm的搅拌速度分散20min，得到胶体液；

（3）将步骤(1)得到的悬浮体与步骤(2)得到的胶体液混合均匀，得到一种高浓度悬浮液体肥。

其中，所述晶体生长抑制剂是由螯合剂与微孔胶体材料网络形成的纳米孔胶体颗粒，其获得的方法为：将50kg粒径小于10微米的火山岩通过在三乙醇胺碱性液中活化，清洗滤干后与1.5kg螯合剂甲基谷氨酸N,N- 二乙酸在乙醇、萘磺酸辅助下分散，使螯合剂完全附着于膨胀珍珠岩胶体材料孔内，放入真空冷冻干燥箱中，在-10℃--20℃条件下干燥30min得到呈纳米孔胶体颗粒的晶体生长抑制剂。

通过测试，实施例1得到的高浓度悬浮肥肥料含量为75%，养分含量为39%，肥料粘度为2000cp，放置6个月以上无大颗粒聚集、无沉降。

实施例2

一种高浓度悬浮液体肥，由如下原料制备得到：

(1) 将尿素40份、磷酸二氢铵30份、硝酸铵15份、硫酸钾8份、三聚磷酸钾5份、氧化镁1份、硫酸亚铁1份、硫酸铜1份、硼砂0.5 份、预糊化淀粉0.3份、水20份，在砂磨机中控制研磨温度小于50℃，将未溶颗粒研磨至微米级，在悬浮助剂作用下形成悬浮体；

（2）将晶体生长抑制剂8份与水5份在高速分散机中以5000rpm的搅拌速度分散30min，得到胶体液；

（3）将步骤(1)得到的悬浮体与步骤(2)得到的胶体液混合均匀，得到一种高浓度悬浮液体肥。

其中，所述晶体生长抑制剂是由螯合剂与微孔胶体材料网络形成的纳米孔胶体颗粒，其获得的方法为：将50kg粒径小于10微米的蛋白土通过在三乙醇胺碱性液中活化，清洗滤干后与1.5kg螯合剂天冬氨酸N,N- 二乙酸在乙醇、萘磺酸辅助下分散，使螯合剂完全附着于膨胀珍珠岩胶体材料孔内，放入真空冷冻干燥箱中，在-10℃--20℃条件下干燥30min得到呈纳米孔胶体颗粒的晶体生长抑制剂。

通过测试，实施例2得到的高浓度悬浮肥肥料含量为77%，养分含量为38%，肥料粘度为2100cp，放置6个月以上无大颗粒聚集、无沉降。

实施例3

一种高浓度悬浮液体肥，由如下原料制备得到：

(1) 将尿素40份、磷酸二氢铵20份、硝酸铵10份、硫酸钾5份、三聚磷酸钾5份、氧化镁1份、硫酸亚铁1份、硫酸铜1份、硼砂0.5 份、羧甲基纤维素0.1份、水15份，在管式均质研磨机中控制研磨温度小于50℃，将未溶颗粒研磨至微米级，在悬浮助剂作用下形成悬浮体；

（2）将晶体生长抑制剂5份与水5份在高速分散机中以3000rpm的搅拌速度分散15min，得到胶体液；

（3）将步骤(1)得到的悬浮体与步骤(2)得到的胶体液混合均匀，得到一种高浓度悬浮液体肥。

其中，所述晶体生长抑制剂是由螯合剂与微孔胶体材料网络形成的纳米孔胶体颗粒，其获得的方法为：将50kg粒径小于10微米的膨胀珍珠岩通过在三乙醇胺碱性液中活化，清洗滤干后与2kg螯合剂甲基甘氨酸N,N-二乙酸在乙醇、萘磺酸辅助下分散，使螯合剂完全附着于膨胀珍珠岩胶体材料孔内，放入真空冷冻干燥箱中，在-10℃--20℃条件下干燥30min得到呈纳米孔胶体颗粒的晶体生长抑制剂。

通过于预先将肥料在管式均质机研磨增稠悬浮，进一步将晶体生长抑制剂制备成胶体液，以预留足够的胶体空间，为在长期存储过程中晶体生长抑制剂阻止晶粒生长发挥最佳作用。

通过测试，实施例3得到的高浓度悬浮肥肥料含量为76.8%，养分含量为40%，肥料粘度为2200cp，放置6个月以上无大颗粒聚集、无沉降。

将该高浓度悬浮液体肥用于亩产较高的番茄试验田进行试验，其中：

对比田一号：使用相同比例未加晶粒生长抑制剂的悬浮肥。

对比田二号：使用实施例1添加晶粒生长抑制剂的悬浮肥。

施肥方式为滴灌，施肥总量均为65kg/亩，施肥周期2个月。产量比较如表1：

表1：

试验田编号	种植名称	产量（千克/ 亩）
			田一号	格瑞斯一代	6250
田二号	格瑞斯一代	8056

本实施例高浓度悬浮液体肥通过采用晶体生长抑制剂不但具有良好的长期悬浮稳定性，而且晶体生长抑制剂对酰胺态氮、铵态氮、硝态氮具有固定作用，在用于水肥一体化施肥后，氮肥的流失和挥发减少，使氮肥得到充分利用，相较于不使用晶体生长抑制剂的产量提高28.8%。

实施例4

一种高浓度悬浮液体肥，其特征是含有晶体生长抑制剂，其配方组成按重量份计为：

尿素 20份，

磷酸二氢铵 30份，

硝酸铵 15份，

硫酸钾 5份，

三聚磷酸钾 3份，

氧化镁 1份，

硫酸亚铁 3份，

硫酸铜 3份，

硼砂 2 份，

悬浮助剂 0.3份，

晶体生长抑制剂 10份，

水 50份，

所述晶体生长抑制剂是由螯合剂与微孔胶体材料网络形成的纳米孔胶体颗粒，其获得的方法为：将粒径小于10微米的膨胀珍珠岩在碱液中活化，清洗滤干后与螯合剂N-羟乙基乙二胺-N,N’,N’-三乙酸在乙醇、萘磺酸辅助下分散，使螯合剂完全附着于胶体材料孔内，放入真空冷冻干燥箱中，在-10℃--20℃条件下干燥60min得到呈纳米孔胶体颗粒的晶体生长抑制剂；

所述的悬浮助剂选用常用的具有增稠性的海藻酸钠与明胶的配合物。

通过上述比例将原料配合后直接研磨得到悬浮肥1.

通过上述比例，预先将肥料研磨增稠悬浮，进一步将晶体生长抑制剂制备成胶体液，再与增稠的肥料混合得到悬浮肥2。

通过测试，悬浮肥1、悬浮肥2在存储过程的沉降情况如表2：

表2:

测试样品	存储3个月	存储6个月	存储9个月	存储12个月
					悬浮肥1	无沉淀	无沉淀	极少的沉淀	出现体积量的5%沉淀
悬浮肥2	无沉淀	无沉淀	无沉淀	极少沉淀

通过预先将肥料研磨增稠悬浮，进一步将晶体生长抑制剂制备成胶体液，再与增稠的肥料混合得到悬浮肥2具有更加的存储稳定性。

Claims (5)

1.一种高浓度悬浮液体肥，其特征是含有晶体生长抑制剂，其配方组成按重量份计为：

尿素 20-40份，

磷酸二氢铵 20-30份，

硝酸铵 10-15份，

硫酸钾 5-8份，

三聚磷酸钾 3-5份，

氧化镁 1-3份，

硫酸亚铁 1-3份，

硫酸铜 1-3份，

硼砂 0.5-2 份，

悬浮助剂 0.1-0.3份，

晶体生长抑制剂 5-10份，

水 20-50份，

所述晶体生长抑制剂是由螯合剂与微孔胶体材料网络形成的纳米孔胶体颗粒，其获得的方法为：将微孔胶体材料在碱性液中活化，清洗滤干后与螯合剂在乙醇、萘磺酸辅助下分散，使螯合剂完全附着于胶体材料孔内，放入真空冷冻干燥箱中，在-10℃--20℃条件下干燥30-60min得到呈纳米孔胶体颗粒的晶体生长抑制剂；其中，所述微孔胶体材料为具有纳米微孔的粒径小于10微米的膨胀珍珠岩、火山岩、蛋白土中的至少一种；所述螯合剂为甲基甘氨酸N,N-二乙酸、N-羟乙基乙二胺-N,N’,N’-三乙酸、谷氨酸N,N- 二乙酸、天冬氨酸N,N-二乙酸中的一种；所述微孔胶体材料与螯合剂的配制质量比为100:3-5。

2.根据权利要求1所述一种高浓度悬浮液体肥，其特征在于：所述的悬浮助剂选用常用的具有增稠性的羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、聚乙烯基吡咯烷酮、黄原胶、海藻酸钠、明胶、瓜尔豆胶、刺槐豆胶、魔芋胶、预糊化淀粉、聚丙烯酸钠中的至少一种。

3.根据权利要求1所述一种高浓度悬浮液体肥，其特征在于：所述高浓度悬浮液体肥由如下方法制备而得：

(1) 将尿素20-40份、磷酸二氢铵20-30份、硝酸铵10-15份、硫酸钾5-8份、三聚磷酸钾3-5份、氧化镁1-3份、硫酸亚铁1-3份、硫酸铜1-3份、硼砂0.5-2 份、悬浮助剂0.1-0.3份、水15-40份，在研磨机中控制研磨温度小于50℃，将未溶颗粒研磨至微米级，在悬浮助剂作用下形成悬浮体；

（2）将晶体生长抑制剂5-10份与水5-10份在高速分散机中以3000-5000rpm的搅拌速度分散15-30min，得到胶体液；

（3）将步骤(1)得到的悬浮体与步骤(2)得到的胶体液混合均匀，得到一种高浓度悬浮液体肥。

4.根据权利要求3所述一种高浓度悬浮液体肥，其特征在于：所述研磨机选用球磨机、均质机或砂磨机。

5.根据权利要求3所述一种高浓度悬浮液体肥，其特征在于：所述研磨机为管式均质机。