CN109020713A - 磷复肥造粒染色剂及其制备方法和应用及应用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种磷复肥造粒染色剂及其制备方法和应用及应用方法，以磷复肥造粒染色剂的总重量计，该磷复肥造粒染色剂包括：聚乙烯醇树脂5‑10wt％、聚乙烯吡咯烷酮1‑3wt％，余量为萘系磺化甲醛缩合物。本发明的磷复肥造粒染色剂，能使磷复肥粒度更均匀，且不褪色、不脱色、着色均匀、色质好，能达到统一产品颜色，解决磷复肥的杂花问题，并且可直接加入、分散到酸中，解决了由于磷矿质量下降，导致磷肥产品外观质量不稳定的问题，提高磷铵产品外在质量。

Description

磷复肥造粒染色剂及其制备方法和应用及应用方法
技术领域
本发明属于磷复肥的加工技术领域，更具体地，涉及一种磷复肥造粒染色剂及其制备方法和应用及应用方法。
背景技术
我国的磷复肥产品都是以磷矿为原料，采用湿法磷酸生产。在磷复肥生产过程中，由于磷矿的质量不稳定，致使磷酸质量波动大，杂质含量高低不一，直接导致磷酸二铵产品的外观颜色不稳定，呈黄色、灰白色、白透绿、白透黑等颜色，特别是在今后高品位磷矿越来越少的情况下，由于磷矿资源品质的下降，产品颜色更加不稳定，从而导致产品在市场上的竞争力下降，甚至被农民误认为是劣质化肥。而通过着色，特别是着成深色产品，就能达到掩蔽和统一产品外观颜色的好处。而国内许多大型磷复肥企业均采用染色剂对磷酸二铵产品进行染色，采用得最多的颜色就是将磷酸二铵产品颜色染成仿美国二铵的咖啡色。因此目前国内大多数磷铵企业出厂的DAP产品的外观颜色均为咖啡色，中国许多农民用户多年以来一直受美国二铵的影响，咖啡色DAP倍受欢迎，咖啡色DAP产品市场前景较好。国内现有咖啡色着色技术主要是集中在"中远"集团及"花王"公司两家，但从他们提供的着色样品研究来看，存在以下几点不足：着色剂用量过大，一般为5-7‰，导致着色成本高，在二铵生产中添加不方便，产品着色不均匀，会产生杂花，对提高颗粒的均匀性没有用，而且会对产品总养分产生一定影响，并对环境会产生二次污染。
发明内容
本发明的目的是针对磷复肥咖啡色着色现有技术存在的问题，提供一种磷复肥造粒染色剂，使磷复肥的着色和粒度更加均匀、着色成本低、实用性高、并且更环保。
为了实现上述目的，本发明的第一方面提供一种磷复肥造粒染色剂，以磷复肥造粒染色剂的总重量计，该磷复肥造粒染色剂包括：聚乙烯醇树脂5-10wt％、聚乙烯吡咯烷酮1-3wt％，余量为萘系磺化甲醛缩合物。
本发明的第二方面提供一种上述磷复肥造粒染色剂的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
(1)萘系磺化甲醛缩合物的制备：a.将熔化的萘与浓硫酸接触反应，然后与水进行水解反应除去α-萘磺酸，得到β-萘磺酸；b.将所述β-萘磺酸与甲醛接触反应，得到所述萘系磺化甲醛缩合物；c.向步骤b的反应液中加液碱中和过量的硫酸；
(2)将所述聚乙烯醇树脂和聚乙烯吡咯烷酮分别与水混合，得到聚乙烯醇树脂水溶液和聚乙烯吡咯烷酮水溶液；
(3)将步骤c的最终反应液、聚乙烯醇树脂水溶液和聚乙烯吡咯烷酮水溶液混合均匀，然后浓缩、干燥，得到所述磷复肥造粒染色剂。
本发明的第三方面提供一种上述磷复肥造粒染色剂作为磷复肥造粒染色剂的应用。
本发明的第四方面提供一种上述磷复肥造粒染色剂的应用方法，该应用方法选自第一应用方法或者第二应用方法；
所述第一应用方法包括：将所述磷复肥造粒染色剂添加到生产磷复肥的磷酸贮槽中；
所述第二应用方法包括：将所述磷复肥造粒染色剂的水溶液添加到生产磷复肥的磷酸贮槽中、酸泵出口处或预中和槽中。
本发明的技术方案具有如下有益效果：
(1)本发明的磷复肥造粒染色剂，采用的主要原料均为工业副产品，在磷复肥生产过程中，仅起造粒染色的作用，不会发生化学反应，不会改变磷复肥的化学组份，且能改良土壤，促进农作物对肥料的吸收，无毒、无腐蚀，环保。
(2)本发明的磷复肥造粒染色剂，能使磷复肥粒度更均匀，且不褪色、不脱色、着色均匀、色质好，能达到统一产品颜色，解决磷复肥的杂花问题，并且可直接加入、分散到酸中，解决了由于磷矿质量下降，导致磷肥产品外观质量不稳定的问题，提高磷铵产品外在质量。
(3)本发明的磷复肥造粒染色剂由于添加量小，降低了生产成本，满足市场及客户需求。
(4)本发明主要用于磷复合肥料及产品的颜色外观着色上，能有效均匀地对产品进行咖啡色着色，着色后产品不褪色，不变色，色质、外观感好，达到统一产品颜色的目的，对比磷酸二铵外观等同于或超过美国进口二铵颜色。
本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
本发明的第一方面提供一种磷复肥造粒染色剂，以磷复肥造粒染色剂的总重量计，该磷复肥造粒染色剂包括：聚乙烯醇树脂5-10wt％、聚乙烯吡咯烷酮1-3wt％，余量为萘系磺化甲醛缩合物。
本发明的第二方面提供一种上述磷复肥造粒染色剂的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
(1)萘系磺化甲醛缩合物的制备：a.将熔化的萘与浓硫酸接触反应，然后与水进行水解反应除去α-萘磺酸，得到β-萘磺酸；b.将所述β-萘磺酸与甲醛接触反应，得到所述萘系磺化甲醛缩合物；c.向步骤b的反应液中加液碱中和过量的硫酸；
(2)将所述聚乙烯醇树脂和聚乙烯吡咯烷酮分别与水混合，得到聚乙烯醇树脂水溶液和聚乙烯吡咯烷酮水溶液；
(3)将步骤c的最终反应液、聚乙烯醇树脂水溶液和聚乙烯吡咯烷酮水溶液混合均匀，然后浓缩、干燥，得到所述磷复肥造粒染色剂。
本发明中，熔化的萘与浓硫酸接触反应生成α-萘磺酸和β-萘磺酸，由于α-萘磺酸的存在不利于缩合反应，因此需要加水将α-萘磺酸进行水解去除。优选地，加入过量的水，以使α-萘磺酸能够完全去除。
本发明中，步骤c中，加液碱中和过量的硫酸，最终控制PH为7-9。
根据本发明，优选地，步骤(1)中，
所述萘与浓硫酸的摩尔比为l：1.3-1.4，所述萘与浓硫酸的接触反应温度为160-165℃，反应时间为3-3.5h；
所述水解反应的温度为100-150℃，反应时间为20-40min；
所述β-萘磺酸与甲醛的摩尔比为1：0.8-1；所述β-萘磺酸与甲醛的反应温度为100-110℃，反应时间为4-6h。
根据本发明，优选地，步骤(2)中，所述聚乙烯醇树脂水溶液的质量浓度为5-15％，所述聚乙烯吡咯烷酮水溶液的质量浓度为1-3％。
本发明中，优选在温度为95℃左右，搅拌速度为70-100转/分的条件下，将固体聚乙烯醇树脂溶解于水中，制成聚乙烯醇树脂水溶液。
本发明的第三方面提供一种上述磷复肥造粒染色剂作为磷复肥造粒染色剂的应用。
本发明的第四方面提供一种上述磷复肥造粒染色剂的应用方法，该应用方法选自第一应用方法或者第二应用方法；
所述第一应用方法包括：将所述磷复肥造粒染色剂添加到生产磷复肥的磷酸贮槽中；
所述第二应用方法包括：将所述磷复肥造粒染色剂的水溶液添加到生产磷复肥的磷酸贮槽中、酸泵出口处或预中和槽中。
根据本发明，优选地，所述磷复肥造粒染色剂的水溶液的质量浓度为40-60％。
根据本发明，优选地，以每吨磷复肥的重量计，所述磷复肥造粒染色剂的用量为0.3-0.5‰。
以下通过实施例进一步说明本发明：
实施例1
本实施例提供一种磷复肥造粒染色剂，以磷复肥造粒染色剂的总重量计，该磷复肥造粒染色剂包括：聚乙烯醇树脂5wt％、聚乙烯吡咯烷酮1wt％，余量为萘系磺化甲醛缩合物。
具体制备方法如下：
1、萘系磺化甲醛缩合物的制备：(1)化萘：常温下萘为固体，需要将萘投入化萘釜中进行加热，温度到80℃开始熔化；(2)磺化：磺化过程是向磺化釜中加入质量浓度为98％的浓硫酸和熔化的萘，163℃下进行接触反应3h，产生α-萘磺酸和β-萘磺酸；其中，所述萘与浓硫酸的摩尔比为l：1.3，(3)水解：向磺化釜中加水，在120℃下，将α-萘磺酸进行水解去除，反应时间为30min，其中，萘与水的摩尔比为1:1.4；(4)缩合：待水解反应结束之后将物料送入缩合釜，向缩合釜中滴加甲醛，在温度为104℃，与β-萘磺酸发生反应，反应5h，生成萘系磺化甲醛缩合物；其中，β-萘磺酸与甲醛的摩尔比为1：0.9；(5)中和：缩合之后的料进入中和釜中，滴加液碱，将磺化反应中过剩的硫酸中和掉，待pH为7-9时停止滴加；
2、聚乙烯醇树脂溶液的制备：在温度为95℃，搅拌速度为85转/分下，将固体聚乙烯醇树脂溶解于水中，制成浓度为10％的溶液；
3、聚乙烯吡咯烷酮溶液的制备：将聚乙烯吡咯烷酮常温下溶于水制成1％浓度的水溶液；
4、将步骤1的最终反应液、聚乙烯醇树脂水溶液和聚乙烯吡咯烷酮水溶液混合均匀，然后浓缩、干燥，得到所述磷复肥造粒染色剂。
实施例2
本实施例提供一种磷复肥造粒染色剂，以磷复肥造粒染色剂的总重量计，该磷复肥造粒染色剂包括：聚乙烯醇树脂8wt％、聚乙烯吡咯烷酮2wt％，余量为萘系磺化甲醛缩合物。
本实施例的制备方法同实施例1。
实施例3
本实施例提供一种磷复肥造粒染色剂，以磷复肥造粒染色剂的总重量计，该磷复肥造粒染色剂包括：聚乙烯醇树脂10wt％、聚乙烯吡咯烷酮3wt％，余量为萘系磺化甲醛缩合物。
本实施例的制备方法同实施例1。
应用例
分别将实施例1-3制备的磷复肥造粒染色剂的水溶液添加到生产磷复肥的磷酸贮槽中，对磷复肥进行染色；其中，磷复肥造粒染色剂的水溶液的质量浓度均为50％，添加量均为0.4‰。
测试例
分别对应用例中利用实施例1-3制备的磷复肥造粒染色剂染色后的磷复肥进行性能测试，具体测试结果见表1；其中，染色后的磷复肥的颗粒粒度按照GB/T24891-2010标准进行测试，染色后的磷复肥中P2O5、N和H2O的含量分别按照GB/T8573-2010、GB/T8572-2010和GB/T8576-2010标准进行测试，染色后的磷复肥的颗粒强度按照GB/T10516-2012进行测试。
表1染色后磷复肥性能检测表
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

Claims (8)

1.一种磷复肥造粒染色剂，其特征在于，以磷复肥造粒染色剂的总重量计，该磷复肥造粒染色剂包括：聚乙烯醇树脂5-10wt％、聚乙烯吡咯烷酮1-3wt％，余量为萘系磺化甲醛缩合物。
2.权利要求1所述的磷复肥造粒染色剂的制备方法，其特征在于，该制备方法包括如下步骤：
(1)萘系磺化甲醛缩合物的制备：a.将熔化的萘与浓硫酸接触反应，然后与水进行水解反应除去α-萘磺酸，得到β-萘磺酸；b.将所述β-萘磺酸与甲醛接触反应，得到所述萘系磺化甲醛缩合物；c.向步骤b的反应液中加液碱中和过量的硫酸；
(2)将所述聚乙烯醇树脂和聚乙烯吡咯烷酮分别与水混合，得到聚乙烯醇树脂水溶液和聚乙烯吡咯烷酮水溶液；
(3)将步骤c的最终反应液、聚乙烯醇树脂水溶液和聚乙烯吡咯烷酮水溶液混合均匀，然后浓缩、干燥，得到所述磷复肥造粒染色剂。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其中，步骤(1)中，
所述萘与浓硫酸的摩尔比为l：1.3-1.4，所述萘与浓硫酸的接触反应温度为160-165℃，反应时间为3-3.5h；
所述水解反应的温度为100-150℃，反应时间为20-40min；
所述β-萘磺酸与甲醛的摩尔比为1：0.8-1；所述β-萘磺酸与甲醛的反应温度为100-110℃，反应时间为4-6h。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其中，步骤(2)中，所述聚乙烯醇树脂水溶液的质量浓度为5-15％，所述聚乙烯吡咯烷酮水溶液的质量浓度为1-3％。
5.权利要求1所述的磷复肥造粒染色剂作为磷复肥造粒染色剂的应用。
6.权利要求1所述的磷复肥造粒染色剂的应用方法，其特征在于，该应用方法选自第一应用方法或者第二应用方法；
所述第一应用方法包括：将所述磷复肥造粒染色剂添加到生产磷复肥的磷酸贮槽中；
所述第二应用方法包括：将所述磷复肥造粒染色剂的水溶液添加到生产磷复肥的磷酸贮槽中、酸泵出口处或预中和槽中。
7.根据权利要求6所述的应用方法，其中，所述磷复肥造粒染色剂的水溶液的质量浓度为40-60％。
8.根据权利要求6所述的应用方法，其中，以每吨磷复肥的重量计，所述磷复肥造粒染色剂的用量为0.3-0.5‰。
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