CN109438128A - 有机-无机多种磷素来源复合肥料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种有机‑无机多种磷素来源复合肥料及其制备方法，按质量百分比计：尿素比例15%－25%、氯化钾比例7%—20%、普通过磷酸钙比例6%—8%、重过磷酸钙比例6%—8%、磷酸一铵比例15%—25%、碳酸氢铵比例1.2%—1.6%、腐植酸比例24%～32%、稀硫酸溶液比例3%～4%、质量百分比浓度25%的氨水比例6%～8%。通过碳酸氢铵实现普通过磷酸钙和重过磷酸钙的氨化，以解决尿素与其不能直接混配的工艺难题，利用其特有的粘性,实现无填充料造粒，并解决了大量加入腐植酸成粒困难的问题；通过对腐植酸进行酸析和氨化处理，提高腐植酸活性功能团的数量，增强腐植酸的效果。最终产品磷元素来源多样化，便于作物吸收利用，并含有大量有机质，具有促进肥料增效，改良土壤，提高作物产量和品质的效果。

Description

有机-无机多种磷素来源复合肥料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种有机-无机复合肥料，具体涉及一种有机-无机多种磷素来源复合肥料及其制备方法，最终产品中磷元素来源为普通过磷酸钙、重过磷酸钙、磷酸一铵和含有大量有机质。

背景技术

多年以来化肥在我国农业生产中的普遍使用为农业发展、农民增收和农村繁荣做出了巨大贡献。但是长期以来大量使用化学肥料，也造成土壤含盐量过高，有害离子浓度过大，易板结，土壤肥力下降，作物生长发育受到限制。据资料表明，我国土壤污染日益严重，盐碱性土壤增长迅速。改良土壤、保护生态环境已引起我国政府的高度重视，因此我国提出了实现2020年化肥零增长，改良土壤1.5亿亩，提升土壤有机质含量的目标。另外，肥料产品存在磷元素来源单一，磷元素不能更好的被作物吸收利用，为保证成粒率，配料中需要加入大量的粘性填充料作为粘合剂，增加了原料成本。

针对上述问题，开发应用于不同作物的含有多种磷元素来源，并且能提供大量有机质是实现肥料高效利用，减少投入，保护环境，改良土壤的有效途径，通过实现无填充料造粒，降低产品原料成本，增加农民的收益。

发明内容

本发明的目的是提供一种有机-无机多种磷素来源复合肥料，产品磷元素来源分别为普通过磷酸钙、重过磷酸钙和磷酸一铵，由于它们制作工艺不同，还含有硫、钙中微量元素，作物可以更好的吸收利用，养分利用率高；

本发明的另一目的是通过加入碳酸氢铵，通过在烘干过程和堆放过程完成普通过磷酸钙和重过磷酸钙的氨化，以解决尿素与其不能直接混配的工艺难题，并利用其特有的粘性，实现无填充料造粒，解决大量加入腐植酸成粒困难的问题，并利用解磷菌剂提高磷元素的利用率，以克服氨化过程造成的水溶性磷下降这一问题；

本发明的进一步目是通过酸析和氨化处理，将腐植酸中难溶性的钙、镁、铁转化成为作物能吸收利用的中微量元素，并提高腐植酸的活性，达到防止土壤板结、改良土壤的效果和提供大量的有机质。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种有机-无机多种磷素来源复合肥料，尿素占总投入原料量的质量百分比15％-25％、氯化钾占总投入原料量的质量百分比7％-20％、普通过磷酸钙占总投入原料量的质量百分比6％-8％、重过磷酸钙占总投入原料量的质量百分比6％-8％、磷酸一铵占总投入原料量的质量百分比15％-25％、碳酸氢铵占总投入原料量的质量百分比1.2％-1.6％、腐植酸占总投入原料量的质量百分比 24％～32％；稀硫酸溶液占总投入原料量的质量百分比3％～4％；质量百分比浓度25％的氨水占总投入原料量的质量百分比6％～8％；

所述有机-无机多种磷素来源复合肥料的制备方法，包括以下步骤：

(1)普通过磷酸钙和重过磷酸钙的预处理

1.1物料混合：将经计量的普通过磷酸钙、重过磷酸钙和碳酸氢铵加入混合搅拌机，均匀搅拌时间7～9min，我们做过大量的试验，在造粒过程时如果尿素与普通过磷酸钙和重过磷酸钙直接混配，会反应生成硫酸脲和磷酸脲，产生大量的液相，使物料成泥状或是大颗粒，生产不能正常进行，因此需要对普通过磷酸钙和重过磷酸钙进行氨化处理，以解决尿素与其不能直接混配的工艺难题；

1.2烘干氨化：混合物料进入烘干氨化机1，利用烘干温度完成普通过磷酸钙和重过磷酸钙的氨化和干燥处理，烘干氨化温度控制在50-60℃，烘干氨化时间20-25min，物料含水量控制在3％以下。这个过程中的温度和时间特别重要，如果温度过高和时间过长会造成碳酸氢铵分解过快，达不到氨化效果，如果温度低和时间过短会造成氨化反应不充分，产品含水量高，影响后续的使用；

1.3堆放氨化和提高磷元素利用率：将经过步骤1.2处理的普通过磷酸钙和重过磷酸钙的混合物与占其质量百分比2％-2.5％的解磷菌剂掺混均匀，并堆成宽8m，高6m，长度 20m-25m的楔形堆体，每七天翻堆一次，堆肥时间为42-47天。普通过磷酸钙和重过磷酸钙的氨化是一个缓慢过程，通过烘干氨化和堆放氨化保证氨化效果和时间，通过解磷菌剂提高磷元素的利用率以解决氨化过程造成水溶性磷下降的问题；

(2)高活性腐植酸的制备(备用)

2.1将经计量的腐植酸、稀硫酸溶液加入到密封的反应釜中，在充分搅拌下反应30～35min，反应温度控制在60-70℃，完成腐植酸的酸析处理，使与钙、镁、铁紧密结合的腐植酸转化成游离腐植酸，并将钙、镁、铁转化成为作物能吸收利用的中微量元素，实现了通过酸化提高腐植酸的活性；

2.2将经计量的质量百分比浓度25％的氨水与上述步骤(2.1)制备的物料加入到搅拌罐中，均匀搅拌7～9min后进入烘干氨化机2干燥氨化，烘干氨化温度控制在40-50℃，烘干氨化时间1-2h，利用氨水遇热分解的特性，使分解出的氨与游离腐植酸结合成水溶性腐植酸铵，并将物料含水量控制在2％以下，实现了通过氨化进一步提高腐植酸的活性。这一过程中干燥氨化温度和时间特别重要，如果温度高和时间过长会造成氨损失，降低氨化效果；如果温度低和时间过短反应不充分，同样达不到氨化效果；

(3)利用团粒法复合肥生产设备，将尿素、氯化钾、磷酸一铵、硫酸锌和步骤(1)制备的普通过磷酸钙和重过磷酸钙的混合物经微机计量后进入转鼓造粒机，造粒过程中利用普通过磷酸钙和重过磷酸钙的粘性作为粘合剂，利用蒸汽作为液相量完成物料造粒过程，转鼓造粒机内物料温度控制在65-75℃，造粒时间7～9min；

(4)造粒后，物料进入干燥机，干燥机进口温度控制在110-125℃，烘干时间30～35min；

(5)干燥后进行大颗粒热筛分，筛孔直径4.5mm，筛分后的大颗粒经破碎后返回转鼓造粒机；

(6)筛分后的其它物料进入冷却机，冷却时间20～30min；冷却后经细筛筛分，筛孔直径2.0-2.5mm之间，细筛后的粉状物料返回转鼓造粒机，合格品进入包裹机，经过防结块处理后包装。

所述的普通过磷酸钙/重过磷酸钙的质量比为1∶1，普通过磷酸钙和重过磷酸钙分别为硫酸和磷酸与磷矿石反应制得，经过多次田间试验，二者按1∶1比例混配，使用效果最佳。

所述的碳酸氢铵/(普通过磷酸钙+重过磷酸钙)的质量比为1∶10，在氨化过程中，碳酸氢铵的比例特别重要，如果比例低，氨化不彻底，影响生产，如果比例高，造成水溶性磷退化严重，影响肥效。

所述的稀硫酸溶液与腐植酸的质量比为1∶8，质量百分比浓度25％的氨水与腐植酸的质量比为1∶4。

所述的稀硫酸溶液的质量百分比浓度60％～65％之间，，经过大量的对比试验，这个浓度范围内，稀硫酸与腐植酸的反应效果最佳。

所述的产品总养分含量≥35％，有机质含量≥15％，水分含量≤2.5％，远低于水分含量≤12％的有机-无机肥料国家标准，因此，产品强度高，不易结块，长时间贮存也不会出现颗粒长毛和粉化的问题。

所述的产品中磷元素来源为普通过磷酸钙、重过磷酸钙和磷酸一铵，由于它们制作工艺不同，磷元素的利用率也不同，并且普通过磷酸钙和重过磷酸钙还含有硫、钙中微量元素，作物可以更好的吸收利用，大量的试验表明，作物对普通过磷酸钙的磷元素利用率最高，其次是重过磷酸钙，最后是磷酸一铵。

本发明的有益效果：

1、产品中磷元素来源为普通过磷酸钙、重过磷酸钙和磷酸一铵，由于三者生产工艺和所用原料不同，作物可以更好的吸收利用磷元素，减少了由于作物不能吸收造成的养分损失和环境污染，养分利用率更高。

2、通过利用碳酸氢铵完成普通过磷酸钙和重过磷酸钙的氨化，解决了尿素与普通过磷酸钙和重过磷酸钙不能混配的工艺难题，同时防止产生的硫酸脲和磷酸脲造成产品结块，影响施用。

3、通过对腐植酸进行酸析和氨化处理，提高腐植酸活性功能团的数量，提高使用效果，并将腐植酸中难溶性的钙、镁、铁转化成作物可以吸收利用的钙、镁、铁。

4、造粒过程中利用普通过磷酸钙和重过磷酸钙特有的粘性，实现无填充料造粒，解决了大量加入腐植酸成粒困难的问题，并降低了原料成本。

5、产品水分含量≤2.5％，达到了复合肥料国家标准的要求，不会出现颗粒长毛和粉化的问题，适用于机械施用。

附图说明

; 图1： 本发明的有机-无机多种磷素来源复合肥料及其制备方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明：

本发明一种有机一无机多种磷素来源复合肥料，尿素占总投入原料量的质量百分比15％-25％、氯化钾占总投入原料量的质量百分比7％-20％、普通过磷酸钙占总投入原料量的质量百分比6％-8％、重过磷酸钙占总投入原料量的质量百分比6％-8％、磷酸一铵占总投入原料量的质量百分比15％-25％、碳酸氢铵占总投入原料量的质量百分比1.2％-1.6％、腐植酸占总投入原料量的质量百分比24％～32％；稀硫酸溶液占总投入原料量的质量百分比3％～4％；质量百分比浓度25％的氨水占总投入原料量的质量百分比6％～8％；

所述有机-无机多种磷素来源复合肥料的制备方法，包括以下步骤：

(1)普通过磷酸钙和重过磷酸钙的预处理(备用)

1.1物料混合：将经计量的普通过磷酸钙、重过磷酸钙和碳酸氢铵加入混合搅拌机，均匀搅拌时间7～9min；

1.2烘干氨化：混合物料进入烘干氨化机1，利用烘干温度完成普通过磷酸钙和重过磷酸钙的氨化和干燥处理，烘干氨化温度控制在50-60℃，烘干氨化时间20-25min，物料含水量控制在3％以下；

1.3堆放氨化和提高磷元素利用率：将经过步骤1.2处理的普通过磷酸钙和重过磷酸钙的混合物与占其质量百分比2％-2.5％的解磷菌剂掺混均匀，并堆成宽8m，高6m，长度 20m-25m的楔形堆体，每七天翻堆一次，堆肥时间为42-47天；

(2)高活性腐植酸的制备(备用)

2.1将经计量的腐植酸、稀硫酸溶液加入到密封的反应釜中，在充分搅拌下反应30～35min，反应温度控制在60-70℃，完成腐植酸的酸析处理；

2.2将经计量的质量百分比浓度25％的氨水与上述步骤(2.1)制备的物料加入到搅拌罐中，均匀搅拌7～9min后进入烘干氨化机2干燥氨化，烘干氨化温度控制在40-50℃，烘干氨化时间1-2h，利用氨水遇热分解的特性，使分解出的氨与游离腐植酸结合成水溶性腐植酸铵，并将物料含水量控制在2％以下；

(3)利用团粒法复合肥生产设备，将尿素、氯化钾、磷酸一铵、硫酸锌、通过步骤(1) 制备的普通过磷酸钙和重过磷酸钙的混合物和通过步骤(2)制备的高活性腐植酸经微机计量后进入转鼓造粒机，造粒过程中利用普通过磷酸钙和重过磷酸钙的粘性作为粘合剂，利用蒸汽作为液相量完成物料造粒过程，转鼓造粒机内物料温度控制在65-75℃，造粒时间7～9min；

(4)造粒后，物料进入干燥机，干燥机进口温度控制在110-125℃，烘干时间30～35min；

(5)干燥后进行大颗粒热筛分，筛孔直径4.5mm，筛分后的大颗粒经破碎后返回转鼓造粒机；

(6)筛分后的其它物料进入冷却机，冷却时间25～30min；冷却后经细筛筛分，筛孔直径2.0-2.5mm之间，细筛后的粉状物料返回转鼓造粒机，合格品进入包裹机，经过防结块处理后包装。

所述的普通过磷酸钙/重过磷酸钙的质量比为1∶1。

所述的碳酸氢铵/(普通过磷酸钙+重过磷酸钙)的质量比为1∶10。

所述的稀硫酸溶液与腐植酸的质量比为1∶8，质量百分比浓度25％的氨水与腐植酸的质量比为1∶4。

所述的稀硫酸溶液的质量百分比浓度60％～65％之间。

所述的产品总养分含量≥35％，有机质含量≥15％，水分含量≤2.5％。

所述的产品中磷元素来源为普通过磷酸钙、重过磷酸钙和磷酸一铵。

本发明的原理是：生产过程中使用普通过磷酸钙、重过磷酸钙和磷酸一铵以得到多种磷元素的来源，加入碳酸氢铵在烘干过程和堆放过程中完成普通过磷酸钙和重过磷酸钙的氨化，以防止造粒过程中普通过磷酸钙中的游离硫酸和重过磷酸钙中的游离磷酸与尿素反应产生硫酸脲和磷酸脲，使生产不能正常进行。通过对腐植酸进行酸析处理，使与钙、镁、铁紧密结合的腐植酸转化成游离腐植酸，并将钙、镁、铁转化成为作物能吸收利用的中微量元素，通过对腐植酸进行氨化处理使氨与游离腐植酸结合成水溶性腐植酸铵，实现了通过酸化和氨化提高腐植酸的活性和使用效果。

下面通过实例对本发明作进一步的阐述：

实施例1：制备氮、磷、钾含量12％-12％-12％，有机质含量15％的产品，以1吨产品原料消耗定额为例：

将经计量的普通过磷酸钙(含P2O5 17.5％，含S和Ca，质量百分比，下同)60公斤，重过磷酸钙(含P2O5 43.5％，含Ca)60公斤，碳酸氢铵(含N 17％)12公斤加入混合搅拌机，均匀搅拌时间8min，均匀搅拌后的混合物料进入烘干氨化机1，烘干氨化温度控制在55℃，烘干氨化时间20min，物料含水量控制在2.5％，在烘干后的混合物中加入3公斤的解磷菌剂并掺混均匀，并堆成宽6m，高5m，长度22m的楔形堆体，每七天翻堆一次，堆肥时间为45天。将腐植酸(含有机质65％)240公斤，质量浓度62％的稀硫酸溶液30 公斤加入到密封的反应釜中，反应温度为65℃，在充分搅拌下反应30分钟，完成腐植酸的酸析处理，将氨水60公斤与经过酸析处理的腐植酸加入到搅拌罐中，均匀搅拌8min后进入烘干氨化机2干燥氨化，干燥氨化温度控制在45℃，烘干氨化时间1.5h，物料含水量 1.5％，制得高活性腐植酸。

将上述制成的普通过磷酸钙和重过磷酸钙混合物料、高活性腐植酸通过微机计量与尿素(含N 46.2％)187公斤，氯化钾(含K2O 62％)194公斤、磷酸一铵(含N 11％，P2O5 54％)157公斤加入转鼓造粒机，转鼓造粒机内物料温度控制在70℃，经过8min造粒后，进入干燥机，干燥机进口温度为120℃，烘干30min，干燥后进行大颗粒筛分，筛孔直径 4.5mm，4.5mm以上大颗粒经破碎后返回转鼓造粒机，其它物料进入冷却机，冷却时间25 min，冷却后物料经筛孔直径2.0mm细筛筛分，细筛后的粉状物料返回造粒机，合格品进入包裹机，进行防结块处理，包膜，包装，得到粒度为2.0-4.5mm的有机-无机多种磷素来源复合肥料。产品含N-P2O5-K2O为12.07％-12.14％-12.03％，有机质含量15.60％，含水1.7％，强度16N，颗粒光滑、圆整。

实施例2：制备氮、磷、钾含量15％-15％-5％，有机质含量15％的产品，以1吨产品原料消耗定额为例：

将经计量的普通过磷酸钙(含P2O5 17.5％，含S和Ca，质量百分比，下同)65公斤，重过磷酸钙(含P2O5 43.5％，含Ca)65公斤，碳酸氢铵(含N 17％)13公斤加入混合搅拌机，均匀搅拌时间8min，均匀搅拌后的混合物料进入烘干氨化机1，烘干氨化温度控制在50℃，烘干时间25min，物料含水量控制在2.5％，在烘干后的混合物中加入3.25公斤的解磷菌剂并掺混均匀，并堆成宽6m，高5m，长度25m的楔形堆体，每七天翻堆一次，堆肥时间为45天。将腐植酸(含有机质65％)240公斤，质量浓度62％的稀硫酸溶液30 公斤加入到密封的反应釜中，反应温度为65℃，在充分搅拌下反应30分钟，完成腐植酸的酸析处理，将氨水60公斤与经过酸析处理的腐植酸加入到搅拌罐中，均匀搅拌8min后进入烘干氨化机2干燥氨化，干燥氨化温度控制在45℃，干燥氨化时间1.5h，物料含水量 1.5％，制得高活性腐植酸。

将上述制成的普通过磷酸钙和重过磷酸钙混合物料、高活性腐植酸通过微机计量与尿素(含N 46.2％)242公斤，氯化钾(含K2O 62％)81公斤、磷酸一铵(含N 11％，P2O5 54％)204公斤加入转鼓造粒机，转鼓造粒机内物料温度控制在65℃，经过8min造粒后，进入干燥机，干燥机进口温度为110℃，烘干30min，干燥后进行大颗粒筛分，筛孔直径4.5mm， 4.5mm以上大颗粒经破碎后返回转鼓造粒机，其它物料进入冷却机，冷却时间25min，冷却后物料经筛孔直径2.5mm细筛筛分，细筛后的粉状物料返回造粒机，合格品进入包裹机，进行防结块处理，包膜，包装，得到粒度为2.5-4.5mm的有机-无机多种磷素来源复合肥料。产品含N-P2O5-K2O为15.16％-14.99％-15.02％，有机质含量15.60％，含水1.6％，强度18N，颗粒光滑、圆整。

本发明解决了我国目前复合肥料磷元素来源单一，作物不能更好的吸收利用造成的养分损失和环境污染等问题，通过酸析和氨化方法完成腐植酸的活化，达到防止土壤板结、改良土壤的效果，含有的磷元素来源于普通过磷酸钙、重过磷酸钙和磷酸一铵，有效的提高了磷元素的利用率。通过氨化普通过磷酸钙和重过磷酸钙，解决了尿素与其不能直接混配的工艺难题，造粒时利用其特有的粘性，可以实现无填充料造粒，解决了大量加入腐植酸成粒困难的问题，并降低了原料成本。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种有机-无机多种磷素来源复合肥料，其特征在于，尿素占总投入原料量的质量百分比15%－25%、氯化钾占总投入原料量的质量百分比7%—20%、普通过磷酸钙占总投入原料量的质量百分比6%—8%、重过磷酸钙占总投入原料量的质量百分比6%—8%、磷酸一铵占总投入原料量的质量百分比15%—25%、碳酸氢铵占总投入原料量的质量百分比1.2%—1.6%、腐植酸占总投入原料量的质量百分比24%～32%；稀硫酸溶液占总投入原料量的质量百分比3%～4%；质量百分比浓度25%的氨水占总投入原料量的质量百分比6%～8%；

所述有机-无机多种磷素来源复合肥料的制备方法，包括以下步骤：

（1）普通过磷酸钙和重过磷酸钙的预处理 （备用）

1.1物料混合：将经计量的普通过磷酸钙、重过磷酸钙和碳酸氢铵加入混合搅拌机，均匀搅拌时间7～9min；

1.2烘干氨化：混合物料进入烘干氨化机1，利用烘干温度完成普通过磷酸钙和重过磷酸钙的氨化和干燥处理，烘干氨化温度控制在50—60℃，烘干氨化时间20—25 min，物料含水量控制在3%以下；

1.3堆放氨化和提高磷元素利用率：将经过步骤1.2处理的普通过磷酸钙和重过磷酸钙的混合物与占其质量百分比2%—2.5%的解磷菌剂掺混均匀，并堆成宽8m，高6m，长度20m—25m的楔形堆体，每七天翻堆一次，堆肥时间为42—47天；

（2）高活性腐植酸的制备（备用）

2.1将经计量的腐植酸、稀硫酸溶液加入到密封的反应釜中，在充分搅拌下反应30～35min，反应温度控制在60—70℃，完成腐植酸的酸析处理；

2.2将经计量的质量百分比浓度25%的氨水与上述步骤（2.1）制备的物料加入到搅拌罐中，均匀搅拌7～9min后进入烘干氨化机2干燥氨化，烘干氨化温度控制在40—50℃，烘干氨化时间1—2h,利用氨水遇热分解的特性，使分解出的氨与游离腐植酸结合成水溶性腐植酸铵，并将物料含水量控制在2%以下；

（3）利用团粒法复合肥生产设备，将尿素、氯化钾、磷酸一铵、硫酸锌、通过步骤（1）制备的普通过磷酸钙和重过磷酸钙的混合物和通过步骤（2）制备的高活性腐植酸经微机计量后进入转鼓造粒机，造粒过程中利用普通过磷酸钙和重过磷酸钙的粘性作为粘合剂，利用蒸汽作为液相量完成物料造粒过程，转鼓造粒机内物料温度控制在65—75℃，造粒时间7～9min；

（4）造粒后，物料进入干燥机，干燥机进口温度控制在110—125℃，烘干时间30～35min；

（5）干燥后进行大颗粒热筛分，筛孔直径4.5mm，筛分后的大颗粒经破碎后返回转鼓造粒机；

（6）筛分后的其它物料进入冷却机，冷却时间25～30 min；冷却后经细筛筛分，筛孔直径2.0—2.5mm之间，细筛后的粉状物料返回转鼓造粒机，合格品进入包裹机，经过防结块处理后包装。

2.根据权利要求1所述的有机-无机多种磷素来源复合肥料，其特征在于，普通过磷酸钙/重过磷酸钙的质量比为1：1。

3.根据权利要求1所述的有机-无机多种磷素来源复合肥料，其特征在于，碳酸氢铵/（普通过磷酸钙+重过磷酸钙）的质量比为1：10。

4.根据权利要求1所述的有机-无机多种磷素来源复合肥料，其特征在于：所述稀硫酸溶液与腐植酸的质量比为1：8, 质量百分比浓度25%的氨水与腐植酸的质量比为1：4。

5.根据权利要求1所述的有机-无机多种磷素来源复合肥料，其特征在于：所述稀硫酸溶液的质量百分比浓度60%～65%之间。

6.根据权利要求1所述的有机-无机多种磷素来源复合肥料，其特征在于，产品总养分含量≧35%,有机质含量≧15%，水分含量≦2.5%。

7.根据权利要求1所述的有机-无机多种磷素来源复合肥料，其特征在于，产品中磷元素来源为普通过磷酸钙、重过磷酸钙和磷酸一铵。