CN111018625A

CN111018625A - 水溶性肥料磷酸氢铵矾的生产设备及方法

Info

Publication number: CN111018625A
Application number: CN202010022430.9A
Authority: CN
Inventors: 高祥照; 高英林; 申桂芹; 任世栋; 段焜
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2020-01-09
Filing date: 2020-01-09
Publication date: 2020-04-17

Abstract

水溶性肥料磷酸氢铵矾的生产设备及方法，摆线针轮行星减速机带动不锈钢筒体内的搅拌轴转动，搅拌轴上安装若干犁刀，不锈钢筒体一侧安装若干台电机，每台电机的输出轴带动一个飞刀组，飞刀组上方安装雾化喷嘴，将硫酸与磷酸一铵加入到反应釜中混合搅拌，将生成的粘稠状反应物物料与硫酸铵按比例连续加入到犁刀式搅拌机中连续搅拌，形成干粉后将反应物冷却、包装即成水溶性肥料磷酸氢铵矾。本发明提供的酸性铵矾，为强酸性肥料，不但可以降低土壤的PH值，而且肥料中的铵及磷酸可以提供氮肥肥源，特别适用于碱性土壤的改良，在碱性土壤上使用不但可以免施磷、钾肥，同时可以较大幅度提高作物产量，具有见效快、改良效率高和用量少的优点。

Description

水溶性肥料磷酸氢铵矾的生产设备及方法

技术领域

本发明涉及土壤改良肥料生产技术领域，具体涉及一种水溶性肥料磷酸氢铵矾的生产设备及方法。

背景技术

我国碱性土壤面积接近一亿公顷，约14.7亿亩，每年因减产和弃耕的接近5亿亩，碱性土壤主要集中在我国西北、华北、东北的干旱和半干旱地区。加之栽培过程中，长期过量地施用化肥，导致土壤次生盐渍化加剧，板结严重，使盐化、碱化土壤不断扩大。盐碱危害造成大量中、低产田和农民贫困，使大面积土壤资源难以利用。盐渍土作为一种资源，在我国有 80% 左右尚未得到利用，大面积盐碱荒地的开发和灌区土壤盐渍化的防治，将是解决21 世纪我国 14亿人口粮食问题的重要途径。尤其是碱性土壤在我国干旱、半干旱地区的利用问题，对农业生产发展，国土治理，生态环境保护等具有极其重要的意义。

目前国内盐碱地改良利用方法和技术归纳起来大致有四种：物理改良、水利改良、化学改良以及生物改良。以上这些方法对改良盐碱地，农业生产方面带来了较大的效益。但是这些方法有的比较费时费力，有的成本很高，有的需要大量水漫灌，浪费了大量水资源，尤其在一些淡水资源比较稀缺的地区，则更不可取。目前为止，化学改良盐碱土壤是一种常规方法，一般使用硫磺粉，硫酸亚铁，硫酸钙等进行改良，但存在着用量大、见效慢、效果差的缺陷。人们迫切需要一种速效的、高效的、用量少的、既能降低碱性土壤ＰＨ值的又能提供氮、磷肥供应的固体强酸性肥料。

磷是植物生长发育不可缺少的营养元素，是植物的重要组成部分。人们为保证作物的生长需要，大多通过施用水溶性磷肥为植物提供有效的磷以满足作物生长的需要。但磷酸盐肥料化学性质活泼，施入后很快与土壤中的Ca2+、Mg2+等结合，形成难溶的磷酸盐。据科学测算，世界绝大部分土壤中总磷并不缺，其含量：磷（以P2Ｏ5计）一般为0.1～0.2%。但是这些磷元素99%以无效磷的形式存在于磷酸三钙和硅酸盐等矿物中。如何提高土壤中磷的利用率是世界科技难题，目前为止世界上还没有一种技术能使磷肥当季利用率提高3-5倍的方法。

发明内容

本发明针对现有技术存在的问题，提供了一种水溶性肥料磷酸氢铵矾的生产设备及方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种水溶性肥料磷酸氢铵矾的生产设备，包括不锈钢筒体和摆线针轮行星减速机，不锈钢筒体安装进料口和出料口，摆线针轮行星减速机通过联轴器带动不锈钢筒体内的搅拌轴转动，搅拌轴上均匀安装若干犁刀，不锈钢筒体一侧安装若干台电机，每台电机的输出轴带动一个不锈钢筒体内的飞刀组，飞刀组上方安装雾化喷嘴。

上述不锈钢筒体侧面开设方形门作为观察和清理之用。

本发明设备工作时，筒体内物料在犁刀的作用下，一方面沿筒体内壁作用向径向端，另一方面又沿犁刀两侧面的线方向飞溅。当物料流经飞刀时，被高速旋转的飞刀强烈抛散，在犁刀和飞刀的复合作用下，使物料不断的对流、扩散、翻动，从而在极短的时间内达到均匀的混合。本发明设备采用摆线针轮行星减速机驱动，然后由联轴器带动；也可采用皮带传动的弹性连接减速机，在超载时保护传动部件。筒体内均布的犁刀在运转时沿筒体内壁作用向径向端，另一方面又沿犁刀两侧面的线方向飞溅，带动物料沿圆形简体作圆周流动，高速旋转的飞刀起到辅助混合和对结块料分散解聚的作用。多层刀片组成的飞刀组与电机直连，标准转速一般为1450r/min；根据物料特性的差异，飞刀有多种形状和转速选择。搅拌浆叶一般为85 r/min，倾斜成一定角度。不锈钢筒体一般采用填料密封盘根加F4（软密封加硬密封），确保经久耐用，对于密封要求不高场合，也可采用双油封密封方式。卧式筒体由钢板卷制而成，各联接处均有密封要求，因而可保证设备能在微压条件下工作。在飞刀组上方可增加雾化喷嘴，实现加液混合，由于此位置物料在飞刀剪切下聚集密度较小，雾化后的液料更容易进入与粉料穿插混合。筒体侧开的方形门可作为观察和清理之用，可带密封垫，锁扣紧固；可加装行程开关。

本发明水溶性肥料磷酸氢铵矾的生产方法，采用上述的水溶性肥料磷酸氢铵矾的生产设备，原料采用98%质量含量的硫酸；20.5%~21%质量含量的硫酸铵；73%质量含量的磷酸一铵，其中各组分质量使用含量为98%硫酸15%~22%；21%硫酸铵58%~77%；73%含量的磷酸一铵8%~20%，采用间歇法生产，具体生产步骤如下：

将计量的硫酸与磷酸一铵加入到反应釜中混合搅拌，形成粘稠的硫酸、硫酸氢铵和磷酸的混合物物料，将生成的粘稠状反应物物料与硫酸铵按比例连续加入到犁刀式搅拌机中连续搅拌，加料完成后继续搅拌10-20分钟，形成干粉后将反应物冷却、包装即成水溶性肥料磷酸氢铵矾。

上述水溶性肥料磷酸氢铵矾的生产方法中，各组分质量使用含量为98%硫酸15%~20%；73%含量的磷酸一铵12%~15%；21%硫酸铵60%~73%。

更进一步优选原料配比：98%硫酸15%；73%含量的磷酸一铵15%；21%硫酸铵70%。

本发明生产水溶性肥料磷酸氢铵矾的主要化学反应：

在反应釜内首先用计量的磷酸一铵与过量的硫酸反应，生成：硫酸氢铵、磷酸、硫酸的混合物。混合物形态为粘稠状液体。将粘稠的混合物液体物料与硫酸铵按比例连续加入到在犁刀式搅拌机中并且不断搅拌过程中进行化学反应，反应后的产品主要成分为：氢铵矾和磷酸的混合物。

主要化学反应：

1、硫酸与磷酸一铵反应化学式：2H2SO4+2（NH4）H2PO4= 2（NH4）HSO4+ 2H3PO4。

2、硫酸与硫酸铵的化学反应式：H2SO4+ （NH4）2SO4 = 2（NH4)HSO4(硫酸氢铵）。

3、硫酸氢铵与硫酸铵反应化学式：（NH4)HSO4+（NH4）2SO4=（NH4)3H(SO4)2（氢铵矾）。

本发明提供的酸性铵矾，为强酸性肥料，不但可以降低土壤的PH值，而且肥料中的铵及磷酸可以提供氮肥肥源，特别适用于碱性土壤的改良，在碱性土壤上使用不但可以免施磷、钾肥，同时可以较大幅度提高作物产量，具有见效快、改良效率高和用量少的优点。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明设备的结构示意图。

图中1不锈钢筒体、2摆线针轮行星减速机、3搅拌轴、4犁刀、5电机、6飞刀组、7雾化喷嘴、8进料口、9出料口。

具体实施方式

一种水溶性肥料磷酸氢铵矾的生产设备，包括不锈钢筒体1和摆线针轮行星减速机2，不锈钢筒体1安装进料口8和出料口9，摆线针轮行星减速机2通过联轴器带动不锈钢筒体1内的搅拌轴3转动，搅拌轴3上均匀安装若干犁刀4，不锈钢筒体1一侧安装若干台电机5，每台电机的输出轴带动一个不锈钢筒体内的飞刀组6，飞刀组6上方安装雾化喷嘴7，不锈钢筒体侧面开设方形门作为观察和清理之用。

下述各具体生产实施例配方中的原料份数为重量份。

实施例1：

将重量份含量98%硫酸20份，重量份含量73磷酸一铵10份，加入混合搅拌机中搅拌，形成粘稠状物料后连续加入重量份70份含量21%的硫酸铵，不断加料搅拌完成后继续搅拌10分钟。将反应物冷却包装即为粉状磷酸氢铵矾产品。

其主要化学成分为：磷酸及氢铵矾的混合合物。其养分含量：N=15.9%；P=6.1%。

实施例2：

将重量份含量98%硫酸20份，重量份含量73磷酸一铵15份，加入混合搅拌机中搅拌，形成粘稠状物料后连续加入重量份65份含量21%的硫酸铵，不断加料搅拌完成后继续搅拌10分钟。将反应物冷却包装即为粉状磷酸氢铵矾产品。

其主要化学成分为：磷酸及氢铵矾的混合合物。其养分含量：N=15.45%；P=9.15%。

实施例3：

将重量份含量98%硫酸15份，重量份含量73磷酸一铵10份，加入混合搅拌机中搅拌，形成粘稠状物料后连续加入重量份75份含量21%的硫酸铵，加料完成后继续搅拌10分钟。将反应物冷却包装即为粉状磷酸氢铵矾产品。

其主要化学成分为：磷酸及氢铵矾的混合合物。其养分含量：N=16.95%；P=6.1%。

实施例4：

将重量份含量98%硫酸20份，重量份含量73磷酸一铵20份，加入混合搅拌机中搅拌，形成粘稠状物料后连续加入重量份60份含量21%的硫酸铵，加料完成后继续搅拌10分钟。将反应物冷却包装即为粉状磷酸氢铵矾产品。

其主要化学成分为：磷酸及氢铵矾的混合合物。其养分含量：N=15%；P=12.2%。

实施例5：

实施例6：

将重量份含量98%硫酸15份，重量份含量73磷酸一铵15份，加入混合搅拌机中搅拌，形成粘稠状物料后连续加入重量份70份含量21%的硫酸铵，加料完成后继续搅拌10分钟。将反应物冷却包装即为粉状磷酸氢铵矾产品。

其主要化学成分为：磷酸及氢铵矾的混合合物。其养分含量：N=16.5%；P=9.15%。

实施例7：

将重量份含量98%硫酸18份，重量份含量73磷酸一铵12份，加入混合搅拌机中搅拌，形成粘稠状物料后连续加入重量份70份含量21%的硫酸铵，加料完成后继续搅拌10分钟。将反应物冷却包装即为粉状磷酸氢铵矾产品。

其主要化学成分为：磷酸及氢铵矾的混合合物。其养分含量：N=16.14%；P=7.3%。

实施例8：

将重量份含量98%硫酸15份，重量份含量73磷酸一铵20份，加入混合搅拌机中搅拌，形成粘稠状物料后连续加入重量份65份含量21%的硫酸铵，加料完成后继续搅拌10分钟。将反应物冷却包装即为粉状磷酸氢铵矾产品。

其主要化学成分为：磷酸及氢铵矾的混合合物。其养分含量：N=16.05%；P=12.2%。

实施例9：

将重量份含量98%硫酸15份，重量份含量73磷酸一铵12份，加入混合搅拌机中搅拌，形成粘稠状物料后连续加入重量份73份含量21%的硫酸铵，加料完成后继续搅拌10分钟。将反应物冷却包装即为粉状磷酸氢铵矾产品。

其主要化学成分为：磷酸及氢铵矾的混合合物。其养分含量：N=16.77%；P=7.3%。

实施例10：

将重量份含量98%硫酸20份，重量份含量73磷酸一铵15份，加入混合搅拌机中搅拌，形成粘稠状物料后连续加入重量份65份含量21%的硫酸铵，加料完成后继续搅拌10分钟。将反应物冷却包装即为粉状磷酸氢铵矾产品。

本发明的“水溶性肥料磷酸氢铵矾”可以使磷的当季利用率提高3-5倍左右、具有节本-减肥-增效三大功能：

一、节本、

“水溶性肥料磷酸氢铵矾”替代现有的各种氮磷复合肥，可以大幅度降低肥料生产成本。如实施例10的磷酸氢铵矾，N=17.55%；N=17.55%；P=9.15%。仅有约27个含量，它可以1:1替代含量64的磷酸二铵而且肥效好于磷酸二铵。27个含量的磷酸氢铵矾1:1替代64%的磷酸二铵可以节省37个磷含量。其原料吨成本可以下降60%以上。

二、减肥：

各实施例中的“水溶性肥料磷酸氢铵矾”中磷的当季利用率可以较磷酸一铵或磷酸二铵中磷的当季利用率提高5倍。这就意味着可以节省80%的磷资源。

三、增效：

增产作用明显。在水稻、玉米、小麦上示范,较其它各种含量的氮、磷、钾复合肥、在养分减少一半，1:1替代的情况下都可以取得增产10%-30%的效果。在蔬菜，水果上应用，较国内外各种高端水溶肥同样可以增产10%以上的效果，并且可以明显的改善果菜的品质。

四、适应范围广泛、“水溶性肥料磷酸氢铵矾”它不仅在碱性土壤肥效突出，在PH5.5的酸性土壤中使用同样可以取得极佳的肥效。磷酸氢铵矾适应的PH范围为PH5.5-8.5

2018年-2019年做了一组磷酸氢铵矾的冬小麦肥效对比实验，实验报告结果如下：

试验材料1、为实施例1的磷酸氢铵矾，养分含量为N15.9；P6.1，养分总含量22%的冬小麦肥效对比实验，实验报告结果如下。

实验材料2、酸性肥料，其养分含量：16-23-6。养分总含量45%。

实验材料3、防丸壮复合肥，其养分含量：16-25-6。养分总含量47%。

实验材料4、普通小麦肥，其养分含量：16-21-6。养分总含量43%。

实验方法：上述四种肥料全部50公斤/亩做底肥，不追肥。实验在同一地块进行，实验面积每种肥料15亩，重复一次。实验用地120亩。

实验结果分析：各处理产量在470公斤-650公斤之间，与对照相比产量差异明显。

产量结果：1、磷酸氢铵矾亩产647公斤。2、酸性肥料亩产585公斤。3、防丸壮复合肥亩产550公斤。4、普通小麦肥亩产475公斤。

其中实施例1的磷酸氢铵矾平均亩产647公斤，较实施例2的酸性肥料亩产585公斤增产10.6%。较实施例3的防丸壮复合肥亩产550公斤增产17.6%。较实施例4的普通小麦肥亩产475公斤增产36.2%。

从实施例1的磷酸氢铵矾的养分含量可以看出：其养分含量，氮16%；磷6%总含量仅有22%。但是与其它三种含量43%；45%；47%含量的氮、磷、钾复合肥肥效对比，在总养分含量减少一半并且不使用钾肥的情况下还能够大幅度提高产量可见这种肥料肥效之高。

其中磷含量对比，实验材料2的磷含量是23%；实验材料3的磷含量是25%；试验材料4的磷含量是21%分别是实施例1中6%磷含量的3.83倍、4.17倍和3.5倍。

肥效试验2、

2019年2月16日-2019年4月19日在禹城大棚芹菜做冲施肥肥效试验，底肥每亩施15-15-15三元复合肥50公斤，腐熟牛粪1000公斤。所有肥料均匀撒施地表后旋耕整地。

试验面积各100平方米，设6个小区重复一次。试验肥料1、16-6-0含量的磷酸氢铵矾；2、以色列生产的20-20-20+TE的水溶肥；3、国产19-19-19+TE的水溶肥。

大棚芹菜3月16日、3月23日、3月30日、4月7日分四次每平方米冲施不同肥料10克，4月19日收获。各小区单独称重计产。

1、使用16-6-0的磷酸氢铵矾产量分别是：1965公斤；1850公斤和1735公斤。100平方米平均产量为1850公斤，折合亩产12334公斤/亩。

2、以色列20-20-20+TE的产量分别是：1850公斤；1745公斤；1865公斤。100平方米平均产量为1820，折合亩产12134公斤。

3、国产19-19-19+TE产量分别是：1736.5公斤；1633公斤；1619.5公斤,100平方米平均产量为1663公斤。折合亩产11086公斤。

4、通过产量结果分析含量16-6-0的磷酸氢铵矾较以色列进口的20-20-20+TE的水溶肥增产1.65%；较国产的19-19-19+TE增产11.1%。

5、通过产量结果分析：含量：16-6-0含量的磷酸氢铵矾养分含量仅有22%、却可以1:1替代进口的20+20+20+TE养分含量60%的水溶肥，并不会减少产量。

磷酸氢铵矾中的磷不易被土壤固定、而且可移动。它可以使磷的当季利用率较磷酸盐肥料当季磷的利用率提高3-5倍。其倍意义重大。它不仅使化肥的生产成本大幅度降低，而且生产工艺简单并且可以为国家节省大量的的磷资源，希望能够普及推广。

Claims

1.一种水溶性肥料磷酸氢铵矾的生产设备，包括不锈钢筒体和摆线针轮行星减速机，不锈钢筒体安装进料口和出料口，其特征是摆线针轮行星减速机通过联轴器带动不锈钢筒体内的搅拌轴转动，搅拌轴上均匀安装若干犁刀，不锈钢筒体一侧安装若干台电机，每台电机的输出轴带动一个不锈钢筒体内的飞刀组，飞刀组上方安装雾化喷嘴。

2.根据权利要求1所述的水溶性肥料磷酸氢铵矾的生产设备，其特征是不锈钢筒体侧面开设方形门。

3.一种水溶性肥料磷酸氢铵矾的生产方法，采用权利要求1或2中的水溶性肥料磷酸氢铵矾的生产设备，原料采用98%质量含量的硫酸；20.5%~21%质量含量的硫酸铵；73%质量含量的磷酸一铵，其中各组分质量使用含量为98%硫酸15%~22%；21%硫酸铵58%~77%；73%含量的磷酸一铵8%~20%，采用间歇法生产，具体生产步骤如下：

4.根据权利要求3所述的水溶性肥料磷酸氢铵矾的生产方法，其特征是各组分质量使用含量为98%硫酸15%~20%；73%含量的磷酸一铵12%~15%；21%硫酸铵60%~73%。