CN106831136A - 一种低成本高效悬浮液体复合肥及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及液体肥领域，具体涉及一种低成本具有高效悬浮性的液体复合肥的制备方法。其特征是将液体复合肥中的沉淀物分离出，通过腐殖酸和氨基磺酸辅助，在研磨机中沉淀物与粘土矿物、氢氧化锌、氢氧化铁、氢氧化铝、水合氧化硅通过研磨组装为溶胶体，使沉淀物具有胶体性能，并通过乳化蜡保护溶胶体，使溶胶体在水相中具有优异的分散性、悬浮性、抗凝聚性。该方法制备悬浮肥适应性强，对可溶肥、微溶肥以及含有营养元素的各类粗粉、粗液、原料矿均适用，特别适用于将传统复合肥转化为适合水肥一体化的高效悬浮液体肥。该悬浮肥与传统的清液肥相比，对原料可溶性、纯度要求低，大幅降低了液体肥的成本。

Description

一种低成本高效悬浮液体复合肥及其制备方法

技术领域

本发明涉及液体肥领域，具体涉及一种低成本具有高效悬浮性的液体复合肥,进一步涉及该悬浮液体肥的制备方法。从而适应于水肥一体化的滴灌施肥需求。

背景技术

肥料通常通过在水中溶解为离子后被作物根系吸收，如果没有水作为吸收的载体，极易造成肥料的损失。随着现代农业的发展，急需改进施肥方式、提高肥料利用率、减少不合理投入和环境污染，水肥一体化就成了必然选择。水肥一体化技术是将原有以固体抛撒的施肥方式变为以灌溉施肥的方式。滴灌施肥时将肥料迅速的分散于水中，直接施入作物根系区，肥效快，肥料利用率高。特别是实现水肥一体化，达到省水省肥省工的效果，对集约化、规模化发展农业具有重要的意义。

为了实现水肥一体化，目前通常采用全水溶的肥料作为原料，为了实现肥料全水溶化，需要对肥料进行提纯以除去不溶杂质，从而导致现有水溶肥生产成本较高，价格超过1 万元/ 吨。且全溶性水溶肥对水质要求很高，水质硬度（钙、镁离子） 太高，钙、镁的碳酸盐和磷酸盐沉淀极易析出堵塞管道。这不仅增加了现有水溶肥企业的生产成本，而且浸取、提纯能耗消耗极大，加重了肥料生产企业的污染。尤其是提纯的全水溶肥增加了种植户的种植成本，对施肥系统要求高，严重限制了水肥一体化的发展。

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。

但含有不溶固体肥料的悬浮型液体肥料悬浮稳定性较差，易发生沉淀、分层、离析等。现有技术主要通过使用增稠剂防止不溶颗粒下沉。如申请公布号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。但有增稠剂成本高，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内即发生沉淀；另一方面，粘土矿物自身为不溶矿物粉，本身具有沉降性，在胶体形成不完全的时候极易自身沉降。

鉴于此，完全水溶肥成本高，即使溶解后用于水肥一体化中，其溶解的离子易受灌溉水质硬度影响，发生碳酸盐和磷酸盐沉淀，堵塞管道。而发展含有不溶颗粒的液体肥不但解决全水溶肥高成本的问题，而且由于悬浮性能，其在滴灌施肥、喷灌施肥、冲施肥、叶面施肥等水肥一体化施肥过程中不会出现堵塞管路的影响。这对传统复合肥向水肥一体化肥发展具有重要的意义。

发明内容

为了将目前由多种化肥原料组成的复合肥实现水肥一体化的施肥要求，克服复合肥中不溶物含量高导致水肥一体化施肥过程中易产生沉淀堵塞管路的缺陷，本发明提出一种低成本高效悬浮液体复合肥，通过将复合肥悬浮处理制备成悬浮液体肥，克服不溶物沉降以及对灌溉管路堵塞，满足水肥一体化的滴灌施肥、喷灌施肥、冲施肥、叶面施肥等。该悬浮肥与传统的清液肥相比，对原料可溶性、纯度要求低，大幅降低了液体肥的成本,具有更高的悬浮性能，使液体肥中的养分含量大大的提高。该方法特别适用于将传统复合肥转化为适合水肥一体化的高效悬浮液体肥,为传统复合肥升级换代提供了技术支撑。

为实现上述目的，本发明采取如下技术方案：

一种低成本高效悬浮液体复合肥的制备方法，其特征是：将大量元素肥料、中量元素肥、微量元素肥混合溶于水中，过滤出沉淀物，在清液中加入增稠剂，形成一定粘度的稠液；将沉淀物溶胶化再与稠液混合均匀得到所述低成本高效悬浮液体复合肥，具体制备步骤如下：

1) 将大量元素肥、中量元素肥、微量元素肥按一定比例加入水中，在40-60℃温度下搅拌溶解10-20min，然后静置，将上清液倒出得到清液A和沉淀物B；

2）将有机增稠剂加入清液A，搅拌分散制得稠液；

3）将粘土矿物、氢氧化锌、氢氧化铁、氢氧化铝、水合氧化硅加入沉淀物B,通过辅助剂,在滚筒式球磨机中研磨30-60min，形成溶胶体；所述粘土矿物、氢氧化锌、氢氧化铁、氢氧化铝、水合氧化硅、沉淀物B的配合质量比为2-3:0.5-1:0.3-1:0.2-1:2-4：100；所述辅助剂为腐殖酸与氨基磺酸以质量比10:1-3混合而成；

4)将步骤3）得到的溶胶体与乳化蜡、糖蜜、分散剂在60-80℃温度条件下研磨分散10-30min，然后与步骤2)制得的稠液分散均匀即可得到高效悬浮液体复合肥。

优选的，步骤1）所述大量元素肥、中量元素肥、微量元素肥与水的配合质量比例为1:0.3-2。

优选的，所述大量元素肥选用可溶性、微溶性或/和含有不溶物的氮、磷、钾肥的粗粉或/和粗液。如选用常规原料尿素、硫酸钾、氯化钾、磷酸一铵、磷酸二铵、磷酸二氢钾的粗粉或/和粗液，极大降低肥料成本。

优选的，所述大量元素肥含有钾长石粉、磷石膏、磷矿石粉、钙镁磷肥至少两种的混合物。

优选的，步骤1）所述中量元素肥为硫酸镁、硫酸钙中的至少一种。

优选的，步骤1）所述微量元素肥为四水钼酸钠、螯合铁、螯合锌、硼酸钠、螯合铜、硫酸铜、硼酸、硫酸锌、硫酸锰中的至少一种。

优选的，步骤3）所述辅助剂用量为粘土矿物、氢氧化锌、氢氧化铁、氢氧化铝、水合氧化硅、沉淀物B总质量的0.5-2%。

优选的，步骤4）所述溶胶体、乳化蜡、糖蜜、分散剂的配合质量比100:1-3:2-5:0.5-1，其中分散剂为硬脂酸钠、硬脂酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸丁酯中的一种。

一种低成本高效悬浮液体复合肥，其特征是由上述方法制备而得的具有高效悬浮性的液体肥复合肥，其显著的特点是将肥料液中不溶物和结晶析出的肥料通过溶胶化处理、乳化蜡保护处理，使溶胶体在水相中具有优异的分散性、悬浮性、抗凝聚性。

在配制液体肥时，可溶的养分元素处于过饱和状态，溶解度有限，过量的可溶元素以结晶形式存在与液体肥中；不溶物以颗粒形式存在与液体肥中。因此在液体肥中不但要解决不溶颗粒的悬浮，而且要解决结晶体的悬浮，并防止新的结晶体析出。本发明一种低成本高效悬浮液体复合肥及其制备方法，将液体复合肥中的沉淀物单独分离出，通过腐殖酸和氨基磺酸辅助，在研磨机中沉淀物与粘土矿物、氢氧化锌、氢氧化铁、氢氧化铝、水合氧化硅通过研磨组装为溶胶体，使沉淀物具有胶体性能，并通过乳化蜡保护溶胶体，使溶胶体在水相中具有优异的分散性、悬浮性、抗凝聚性，进一步与稠化的清液混合得到具有高悬浮性的液体复合肥。该悬浮肥与传统的清液肥相比，对原料可溶性、纯度要求低，大幅降低了液体肥的成本；具有更高的悬浮性能，使液体肥中的养分含量大大的提高，总养分含量可以达到50%以上。

进一步，通过将沉淀物（包括不溶物、饱和析出物、微溶物）组装为溶胶，并用乳化蜡保护后，在非增稠的清液中同样具有显著的悬浮性。显著的表现了组装溶胶的悬浮优势。为悬浮液体复合肥提供可广泛生产引用的支撑。

本发明一种低成本高效悬浮液体复合肥及其制备方法，与现有悬浮肥相比的优异效果在于：

1、传统悬浮肥通过完全增稠防止不容物沉降，一方面需要较多的增稠剂添加量，另一方面在短时间内即出现沉降。本发明将液体肥中的沉淀物通过腐殖酸和氨基磺酸辅助，与粘土矿物、氢氧化锌、氢氧化铁、氢氧化铝、水合氧化硅进行溶胶化处理，并通过乳化蜡保护溶胶体，赋予溶胶体在水相中具有优异的分散性、悬浮性、抗凝聚，悬浮液粘度低，流动性好。

2、该方法制备悬浮肥适应性强，对可溶肥、微溶肥以及含有营养元素的各类粗粉、粗液、原料矿均适用，成本低，特别适用于将传统复合肥转化为适合水肥一体化的高效悬浮液体肥,为传统复合肥升级换代提供了技术支撑。

3、该方法制备工艺简短、易控，适合于大规模生产，得到的高效悬浮液体肥满足水肥一体化的要求，可应用于滴灌、喷灌、冲施等施肥。

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

1) 将20kg尿素、50kg磷酸一铵粗粉、5kg硫酸钾、2kg钾长石粉、1kg磷石膏、0.5kg硫酸钙、0.1kg硼酸、0.05kg硫酸锌、0.05kg硫酸锰例加入50kg水中，在40-60℃温度下搅拌溶解20min，然后静置24h，将上清液倒出得到清液A和沉淀物B；经称量清液A为100.2kg、沉淀物B为28.5kg；

2）将0.3kg的海藻酸钠与黄原胶组合物加入清液A，搅拌分散制得稠液；

3）将2.5kg活性白土、氢氧化锌、氢氧化铁、氢氧化铝、水合氧化硅的组合物加入沉淀物B,通过辅助剂, 在滚筒式球磨机中研磨60min，形成溶胶体；所述辅助剂为腐殖酸与氨基磺酸以质量比10:3混合而成，用量为0.2kg；

4)将步骤3）得到的溶胶体与乳化蜡、糖蜜、分散剂硬脂酸钠以质量比100:3:2:0.5在60-80℃温度条件下研磨分散30min，然后与步骤2)制得的稠液分散均匀即可得到高效悬浮液体复合肥。

将实施例1得到的高效悬浮液体复合肥测试，其粘度为2100cp，密封静置6个月，没有出现分层，且在倾倒使用时具有良好的流动性，无明显的粘壁、粘底现象。

取本发明实施例1得到的高效悬浮液体复合肥导入稀释池，桶壁和桶底无明显粘流，且在稀释池中均匀分散。采用传统水溶肥滴灌方式施肥，无堵料发生。

实施例2

1) 将20kg尿素、10kg磷酸二氢铵浓缩粗液、30kg磷酸二氢钾、10kg硫酸钾粗粉、10kg钾长石粉、5kg磷矿石粉、0.1kg硼酸、0.05kg硫酸锌、0.05kg硫酸锰例加入80kg水中，在40-60℃温度下搅拌溶解10min，然后静置24h，将上清液倒出得到清液A和沉淀物B；经称量清液A为103.2kg、沉淀物B为62kg；

2）将0.2kg的预糊化淀粉与黄原胶组合物加入清液A，搅拌分散制得稠液；

3）将3.5kg凹凸棒土、氢氧化锌、氢氧化铁、氢氧化铝、水合氧化硅的组合物加入沉淀物B,通过辅助剂, 在滚筒式球磨机中研磨35min，形成溶胶体；所述辅助剂为腐殖酸与氨基磺酸以质量比10:2混合而成，用量为0.8kg；

4)将步骤3）得到的溶胶体与乳化蜡、糖蜜、分散剂硬脂酸锌以质量比100:1:2:0.5在60-80℃温度条件下研磨分散30min，然后与步骤2)制得的稠液分散均匀即可得到高效悬浮液体复合肥。

将实施例2得到的高效悬浮液体复合肥测试，其粘度为1900cp，密封静置6个月，没有出现分层，且在倾倒使用时具有良好的流动性，无明显的粘壁、粘底现象。

实施例3

1) 将15kg尿素、40kg磷酸一铵、5kg硫酸钾粗粉、20kg钙镁磷肥、5kg磷石膏、0.5kg硫酸钙、0.1kg硫酸锌、0.05kg四水钼酸钠、0.1kg螯合铁、0.1kg硼酸加入100kg水中，在40-60℃温度下搅拌溶解15min，然后静置24h，将上清液倒出得到清液A和沉淀物B；经称量清液A为155kg、沉淀物B为30.5kg；

2）将0.45kg的纤维素醚与黄原胶组合物加入清液A，搅拌分散制得稠液；

3）将2kg海泡石粉、氢氧化锌、氢氧化铁、氢氧化铝、水合氧化硅的组合物加入沉淀物B,通过辅助剂, 在滚筒式球磨机中研磨45min，形成溶胶体；所述辅助剂为腐殖酸与氨基磺酸以质量比10:2混合而成，用量为0.3kg；

4)将步骤3）得到的溶胶体与乳化蜡、糖蜜、分散剂硬脂酸钙以质量比100:3:2:0.5在60-80℃温度条件下研磨分散30min，然后与步骤2)制得的稠液分散均匀即可得到高效悬浮液体复合肥。

将实施例3得到的高效悬浮液体复合肥测试，其粘度为1620cp，密封静置6个月，没有出现分层，且在倾倒使用时具有良好的流动性，无明显的粘壁、粘底现象。

实施例4

1) 将20kg尿素、25g磷酸一铵粗粉、20kg氯化钾粗粉、10kg钾长石粉、5kg磷矿石粉、3kg磷酸钙粉、0.5kg硫酸钙、0.1kg硼酸、0.05kg硫酸锌、0.05kg硫酸锰例加入110kg水中，在40-60℃温度下搅拌溶解20min，然后静置24h，将上清液倒出得到清液A和沉淀物B；经称量清液A为161.2kg、沉淀物B为32.5kg；

2）将0.6kg的预糊化淀粉与黄原胶组合物加入清液A，搅拌分散制得稠液；

3）将2.0kg膨润土、氢氧化锌、氢氧化铁、氢氧化铝、水合氧化硅的组合物加入沉淀物B,通过辅助剂, 在滚筒式球磨机中研磨60min，形成溶胶体；所述辅助剂为腐殖酸与氨基磺酸以质量比10:1混合而成，用量为0.32kg；

4)将步骤3）得到的溶胶体与乳化蜡、糖蜜、分散剂硬脂酸丁酯以质量比100:2:2:0.5在60-80℃温度条件下研磨分散30min，然后与步骤2)制得的稠液分散均匀即可得到高效悬浮液体复合肥。

将实施例4得到的高效悬浮液体复合肥测试，其粘度为2050cp，密封静置6个月，没有出现分层，且在倾倒使用时具有良好的流动性，无明显的粘壁、粘底现象。

实施例5

1) 将20kg尿素、25g磷酸一铵粗粉、20kg氯化钾粗粉、10kg钾长石粉、5kg磷矿石粉、3kg磷酸钙粉、0.5kg硫酸钙、0.1kg硼酸、0.05kg硫酸锌、0.05kg硫酸锰例加入110kg水中，在40-60℃温度下搅拌溶解20min，然后静置24h，将上清液倒出得到清液A和沉淀物B；经称量清液A为161.2kg、沉淀物B为32.5kg；

2）将清液A保持原状，不加任何增稠剂；

3）将2.0kg膨润土、氢氧化锌、氢氧化铁、氢氧化铝、水合氧化硅的组合物加入沉淀物B,通过辅助剂, 在滚筒式球磨机中研磨60min，形成溶胶体；所述辅助剂为腐殖酸与氨基磺酸以质量比10:1混合而成，用量为0.32kg；

4)将步骤3）得到的溶胶体与乳化蜡、糖蜜、分散剂硬脂酸丁酯以质量比100:2:2:0.5在60-80℃温度条件下研磨分散30min，然后与步骤2)保持原状的清液混合均匀得到悬浮液体复合肥。

将实施例5得到的高效悬浮液体复合肥测试，其粘度为1200cp，密封静置6个月，没有出现分层，在倾倒使用时具有更佳的流动性，无明显的粘壁、粘底现象。

Claims (9)

1.一种低成本高效悬浮液体复合肥的制备方法，其特征是：将大量元素肥料、中量元素肥、微量元素肥混合溶于水中，过滤出沉淀物，在清液中加入增稠剂，形成一定粘度的稠液；将沉淀物溶胶化再与稠液混合均匀得到所述低成本高效悬浮液体复合肥，具体制备步骤如下：

1) 将大量元素肥、中量元素肥、微量元素肥按一定比例加入水中，在40-60℃温度下搅拌溶解10-20min，然后静置，将上清液倒出得到清液A和沉淀物B；

2）将有机增稠剂加入清液A，搅拌分散制得稠液；

3）将粘土矿物、氢氧化锌、氢氧化铁、氢氧化铝、水合氧化硅加入沉淀物B,通过辅助剂,在滚筒式球磨机中研磨30-60min，形成溶胶体；所述粘土矿物、氢氧化锌、氢氧化铁、氢氧化铝、水合氧化硅、沉淀物B的配合质量比为2-3:0.5-1:0.3-1:0.2-1:2-4：100；所述辅助剂为腐殖酸与氨基磺酸以质量比10:1-3混合而成；

4)将步骤3）得到的溶胶体与乳化蜡、糖蜜、分散剂在60-80℃温度条件下研磨分散10-30min，然后与步骤2)制得的稠液分散均匀即可得到高效悬浮液体复合肥。

2.根据权利要求1所述一种低成本高效悬浮液体复合肥的制备方法，其特征在于：步骤1）所述大量元素肥、中量元素肥、微量元素肥与水的配合质量比例为1:0.3-2。

3.根据权利要求1所述一种低成本高效悬浮液体复合肥的制备方法，其特征在于：步骤1）所述大量元素肥选用可溶性、微溶性或/和含有不溶物的氮、磷、钾肥的粗粉或/和粗液。

4.根据权利要求1所述一种低成本高效悬浮液体复合肥的制备方法，其特征在于：所述大量元素肥含有钾长石粉、磷石膏、磷矿石粉、钙镁磷肥至少两种的混合物。

5.根据权利要求1所述一种低成本高效悬浮液体复合肥的制备方法，其特征在于：步骤1）所述中量元素肥为硫酸镁、硫酸钙中的至少一种。

6.根据权利要求1所述一种低成本高效悬浮液体复合肥的制备方法，其特征在于：步骤1）所述微量元素肥为四水钼酸钠、螯合铁、螯合锌、硼酸钠、螯合铜、硫酸铜、硼酸、硫酸锌、硫酸锰中的至少一种。

7.根据权利要求1所述一种低成本高效悬浮液体复合肥的制备方法，其特征在于：步骤3）所述辅助剂用量为粘土矿物、氢氧化锌、氢氧化铁、氢氧化铝、水合氧化硅、沉淀物B总质量的0.5-2%。

8.根据权利要求1所述一种低成本高效悬浮液体复合肥的制备方法，其特征在于：步骤4）所述溶胶体、乳化蜡、糖蜜、分散剂的配合质量比100:1-3:2-5:0.5-1，其中分散剂为硬脂酸钠、硬脂酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸丁酯中的一种。

9.一种低成本高效悬浮液体复合肥的制备方法，其特征在于：由权利要求1-8任一项所述方法制备而得的具有高效悬浮性的液体复合肥。