CN112500200A - 一种肥料用磷酸一铵与磷酸一铵金属氧化物共混物的制备方法 - Google Patents

一种肥料用磷酸一铵与磷酸一铵金属氧化物共混物的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种肥料用磷酸一铵与磷酸一铵金属氧化物共混物的制备方法，包括以下步骤：在磷酸储槽中加入磷酸；在搅拌状态下从磷酸罐顶部加入金属氧化物，磷酸与金属氧化物进行化学反应，得到反应液；液氨在氨蒸发器中加热成为气氨，通过计量后送至喷粉塔顶部的管式反应器作为生产原料；将来自磷酸储槽的反应液通过计量后用泵输送到喷粉塔塔顶的管式反应器中，用气氨进行中和反应后进行喷雾干燥,得到磷酸一铵与磷酸一铵金属氧化物共混物产品；本发明通过化学反应对金属氧化物进行工艺加工，将其转化为水溶性或枸溶性的金属磷酸盐，并均匀分散于粉状磷酸一铵，得到磷酸一铵与金属磷酸盐的混合物，确保有益的金属微量元素能被农作物有效吸收。

Description

一种肥料用磷酸一铵与磷酸一铵金属氧化物共混物的制备 方法
技术领域
本发明涉及无机化工技术领域，尤其涉及一种肥料用磷酸一铵与磷酸一铵金属氧化物共混物的制备方法。
背景技术
普通粉状磷酸一铵为含有N、P2O5的二元肥料，一般通过液氨和湿法磷酸反应制得。伴随农业技术的发展，玉米等农作物对锌、镁等中微量元素的需求愈加迫切。采取氧化锌或者氧化镁和磷酸一铵物理混合施用的方法，因氧化锌或者氧化镁不溶于水，不利于作物的吸收利用。
锌在作物体内的含量，一般为干物质重量的十万分之几至百万分之几。尽管含量极少，但作用较大。锌素能增强作物的光合作用，并有利于吲哚乙酸等植物生长素的形成，促进氮素代谢和增强抗逆性的作用。
镁是构成植物体内叶绿素的主要成分之一，与植物的光合作用有关。镁又是二磷酸核酮糖羧化酶的活化剂，能促进植物对二氧化碳的同化作用。镁离子能激发与碳水化合物代谢有关的葡萄糖激酶、果糖激酶和磷酸葡萄糖变位酶的活性；也是DNA聚合酶的活化剂，能促进DNA的合成。此外，镁还与脂肪代谢有关，能促使乙酸转变为乙酰辅酶A,从而加速脂肪酸的合成。
直接采取氧化锌或氧化镁等金属氧化物和粉状磷酸一铵物理混合添加方式，主要存在如下问题：氧化锌或氧化镁等金属氧化物不溶于水，进入土壤后不易被农作物吸收利用；氧化锌或氧化镁等金属氧化物存在和磷酸一铵有部分化学反应问题，造成磷酸一铵产品板结。
发明内容
针对上述技术中存在的不足之处，本发明提供一种肥料用磷酸一铵与磷酸一铵金属氧化物共混物的制备方法，通过化学反应对氧化锌或氧化镁等金属氧化物进行工艺加工，将其转化为水溶性或枸溶性的金属磷酸盐化合物，并均匀分散在粉状磷酸一铵中，采用这种方式能够确保对农作物有益的微量元素如：锌、镁、铁、锰、铜等被农作物有效吸收，产品板结问题也能得到改善。
为实现上述目的，本发明提供一种肥料用磷酸一铵与磷酸一铵金属氧化物共混物的制备方法，利用已有粉状磷酸一铵生产装置联产磷酸一铵与磷酸一铵金属氧化物共混物，包括以下步骤：
(1)在磷酸储槽中加入一定量的磷酸；
(2)在搅拌状态下从磷酸罐顶部缓慢加入金属氧化物，磷酸与金属氧化物在磷酸储槽中进行化学反应，得到反应液；
(3)将氨罐的液氨在氨蒸发器中加热成为气氨，通过计量后送至喷粉塔顶部的管式反应器作为生产原料；
(4)将来自磷酸储槽的反应液通过计量后用泵输送到喷粉塔塔顶的管式反应器中，用气氨进行中和反应；
(5)反应完毕后进行喷雾干燥,经过干燥后的产品在喷粉塔底部进行收集包装，得到磷酸一铵与磷酸一铵金属氧化物共混物产品。
其中，所述步骤(1)中的浓磷酸中P2O5质量浓度为42％--52％，温度为常温。
其中，所述步骤(2)中金属氧化物为氧化镁、氧化锌、三氧化二铁、氧化锰、氧化铜中的一种或几种。
其中，所述步骤(2)所述浓磷酸与金属氧化物进行化学反应生成可溶性或者枸溶性的金属磷酸盐。
其中，所述步骤(2)中金属氧化物按照20-40份P2O5加入0.5-1.5份金属氧化物的比例投入。
其中，所述步骤(2)中金属氧化物与浓磷酸反应时间控制在0.5-2小时之间。
其中，所述步骤(3)中氨气压力为0.6～1.0Mpa。
其中，所述步骤(4)中气氨的投料量为8-15份，中和反应过程控制N:P为1.0。
其中，所述步骤(4)中控制反应压力在0.6-1.0Mpa之间。
其中，所述步骤(5)所述共混物为磷酸一铵与金属磷酸盐的混合物，所述金属磷酸盐为磷酸氢锌、磷酸铵锌、磷酸氢镁、磷酸铵镁、磷酸铜、磷酸锰、磷酸铁中的两种或者几种。
本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明提供的一种肥料用磷酸一铵与磷酸一铵金属氧化物共混物的制备方法，通过化学反应将氧化锌或氧化镁等金属氧化物与磷酸反应，将其转化为磷酸氢锌、磷酸氢镁等水溶性或者枸溶性的金属磷酸盐，再利用气氨与前面生成的磷酸氢锌、磷酸氢镁等金属磷酸盐进行化学反应，生成磷酸铵锌、磷酸铵镁等可溶性或者枸溶性的金属磷酸盐，并均匀分散在粉状磷酸一铵中，采用这种方式能够确保对农作物有益的微量元素如：锌、镁、铁、锰、铜等被农作物有效吸收也避免了氧化锌或氧化镁等金属氧化物和磷酸一铵发生部分化学反应，从而改善磷酸一铵产品板结问题。
附图说明
图1为本发明的流程工艺图。
具体实施方式
为了更清楚地表述本发明，下面结合附图对本发明作进一步地描述。
在实施例1中，请参阅图1，具体的提供一种肥料用磷酸一铵与磷酸一铵金属氧化物共混物的制备方法，利用已有粉状磷酸一铵生产装置联产磷酸一铵与磷酸一铵金属氧化物共混物，包括以下步骤：(1)在磷酸储槽中加入一定量的磷酸，磷酸中P2O5质量浓度为42％--52％，温度为常温；(2)在搅拌状态下，搅拌速率为60rpm，从磷酸罐顶部缓慢加入的氧化锌，氧化锌的投料量按照20-40份P2O5加入0.5-1.5份氧化锌的比例投入，磷酸储槽中磷酸与氧化锌进行化学反应，氧化锌与浓磷酸反应时间控制在0.5-2小时之间，确保氧化锌完全反应完毕，反应生成水溶性或者枸溶性磷酸盐化合物：磷酸氢锌，主要化学反应式为:ZnO+H3PO4＝ZnHPO4+H2O；(3)将氨罐的液氨在氨蒸发器中加热成为气氨，通过计量后送至喷粉塔顶部的管式反应器作为生产原料，气氨压力为1.0Mpa；(4)将来自磷酸储槽的反应液通过计量后用泵输送到喷粉塔塔顶的管式反应器中，反应液包括磷酸氢锌、磷酸，用气氨进行中和反应，气氨的投料量为8-15份，中和反应过程控制N:P为1.0，中控制反应压力在0.6-1.0Mpa之间。磷酸氢锌与气氨生产可溶性磷酸铵锌，气氨与磷酸反应生产磷酸一铵；(5)化学反应后进行喷雾干燥,经过干燥后的产品在喷粉塔底部进行收集包装，得到含金属锌1％的磷酸一铵与磷酸铵锌、磷酸氢锌混合物；采用这种方式能够确保对农作物有益的微量元素锌被农作物有效吸收也避免了氧化锌和磷酸一铵发生部分化学反应，从而改善磷酸一铵产品板结问题；主要化学反应式包括：ZnHPO4+NH3＝ZnNH4PO4，NH3+H3PO4＝NH4H2PO4。
在实施例2中，请参阅图1，利用已有粉状磷酸一铵生产装置联产磷酸一铵与磷酸一铵金属氧化物共混物，在磷酸储槽中加入65％的磷酸91份，温度为常温，搅拌状态下从磷酸罐顶部缓慢加入0.5份氧化锌，搅拌速率为60rpm，磷酸与氧化锌发生化学反应，氧化锌与磷酸反应时间控制在0.75小时，反应生成水溶性或者枸溶性磷酸盐化合物：磷酸氢锌，主要化学反应式为:ZnO+H3PO4＝ZnHPO4+H2O；将氨罐的液氨在氨蒸发器中加热为气氨，并送至喷粉塔顶部的管式反应器作为生产原料；将来自磷酸储槽的反应液通过计量后用泵输送到喷粉塔塔顶的管式反应器中，反应液包括磷酸氢锌、磷酸，用气氨进行中和反应，气氨的投料量为10份，中和反应过程控制N:P为1.0，中控制反应压力在0.6-1.0Mpa之间，磷酸氢锌与气氨生产可溶性磷酸铵锌，气氨与磷酸反应生产磷酸一铵，化学反应后进行喷雾干燥,经过干燥后的产品在喷粉塔底部进行收集包装，得到的磷酸一铵与磷酸铵锌、磷酸氢锌混合物，混合物中N：P2O5：Zn含量比为10：50：1.0；采用这种方式能够确保对农作物有益的微量元素锌被农作物有效吸收也避免了氧化锌和磷酸一铵发生部分化学反应，从而改善磷酸一铵产品板结问题；主要化学反应式包括：ZnHPO4+NH3＝ZnNH4PO4，NH3+H3PO4＝NH4H2PO4。
在实施例3中，请参阅图1，利用已有粉状磷酸一铵生产装置联产磷酸一铵与磷酸一铵金属氧化物共混物，在磷酸储槽中加入65％的磷酸103份，温度为常温，搅拌状态下从磷酸罐顶部缓慢加入1份氧化镁，搅拌速率为60rpm，磷酸与氧化镁发生化学反应，氧化镁与磷酸反应时间控制在2小时，反应生成水溶性或者枸溶性磷酸盐化合物：磷酸氢镁，主要化学反应式为:MgO+H3PO4＝MgHPO4+H2O；将氨罐的液氨在氨蒸发器中加热为气氨，并送至喷粉塔顶部的管式反应器作为生产原料；将来自磷酸储槽的反应液通过计量后用泵输送到喷粉塔塔顶的管式反应器中，反应液包括磷酸氢镁、磷酸，用气氨进行中和反应，气氨的投料量为16份，中和反应过程中控制N:P为1.0，中控制反应压力在0.6-1.0Mpa之间，磷酸氢镁与气氨生产可溶性磷酸铵镁，气氨与磷酸反应生产磷酸一铵，化学反应后进行喷雾干燥,经过干燥后的产品在喷粉塔底部进行收集包装，得到的磷酸一铵与磷酸铵镁、磷酸氢镁混合物，混合物中N：P2O5：镁含量比为10：50：1.0；采用这种方式能够确保对农作物有益的微量元素镁被农作物有效吸收也避免了氧化镁和磷酸一铵发生部分化学反应，从而改善磷酸一铵产品板结问题；主要化学反应式包括：MgHPO4+NH3＝MgNH4PO4，NH3+H3PO4＝NH4H2PO4。
在实施例4中，请参阅图1，利用已粉状磷酸一铵生产装置联产磷酸一铵与磷酸一铵金属氧化物共混物，在磷酸储槽中加入65％的磷酸42份，温度为常温，搅拌状态下从磷酸罐顶部缓慢加入1份氧化锰，搅拌速率为60rpm，磷酸与氧化锰发生化学反应，氧化锰与磷酸反应时间控制在1小时，反应生成水溶性或者枸溶性磷酸盐化合物：磷酸锰；将氨罐的液氨在氨蒸发器中加热为气氨，并送至喷粉塔顶部的管式反应器作为生产原料；将来自磷酸储槽的反应液通过计量后用泵输送到喷粉塔塔顶的管式反应器中，反应液与气氨进行中和反应，气氨的投料量为6.5份，中和反应过程控制N:P为1.0，中控制反应压力在0.6-1.0Mpa之间，气氨与磷酸反应生产磷酸一铵，化学反应后进行喷雾干燥,经过干燥后的产品在喷粉塔底部进行收集包装，得到的磷酸一铵与磷酸锰混合物，混合物中N：P2O5：Mn含量比为10：50：0.5；采用这种方式能够确保对农作物有益的微量元素锰被农作物有效吸收也避免了氧化锰和磷酸一铵发生部分化学反应，从而改善磷酸一铵产品板结问题。
在实施例5中，请参阅图1，利用已粉状磷酸一铵生产装置联产磷酸一铵与磷酸一铵金属氧化物共混物，在磷酸储槽中加入65％的磷酸64份，温度为常温，搅拌状态下从磷酸罐顶部缓慢加入0.3份氧化铜，搅拌速率为60rpm，磷酸与氧化铜发生化学反应，氧化铜与磷酸反应时间控制在1小时，反应生成水溶性或者枸溶性磷酸盐化合物：磷酸铜；将氨罐的液氨在氨蒸发器中加热为气氨，并送至喷粉塔顶部的管式反应器作为生产原料；将来自磷酸储槽的反应液通过计量后用泵输送到喷粉塔塔顶的管式反应器中，反应液与气氨进行中和反应，气氨的投料量为10份，中和反应过程控制N:P为1.0，中控制反应压力在0.6-1.0Mpa之间，气氨与磷酸反应生产磷酸一铵，化学反应后进行喷雾干燥,经过干燥后的产品在喷粉塔底部进行收集包装，得到的磷酸一铵与磷酸铜混合物，混合物中N：P2O5：Cu含量比为10：50：0.3；采用这种方式能够确保对农作物有益的微量元素铜被农作物有效吸收也避免了氧化铜和磷酸一铵发生部分化学反应，从而改善磷酸一铵产品板结问题。
在实施例6中，请参阅图1，利用已粉状磷酸一铵生产装置联产磷酸一铵与磷酸一铵金属氧化物共混物，在磷酸储槽中加入65％的磷酸90份，温度为常温，搅拌状态下从磷酸罐顶部缓慢加入0.3份四氧化三铁，搅拌速率为60rpm，磷酸与四氧化三铁发生化学反应，四氧化三铁与磷酸反应时间控制在1小时，反应生成水溶性或者枸溶性磷酸盐化合物：磷酸铁；将氨罐的液氨在氨蒸发器中加热为气氨，并送至喷粉塔顶部的管式反应器作为生产原料；将来自磷酸储槽的反应液通过计量后用泵输送到喷粉塔塔顶的管式反应器中，反应液与气氨进行中和反应，气氨的投料量为14份，中和反应过程控制N:P为1.0，中控制反应压力在0.6-1.0Mpa之间，气氨与磷酸反应生产磷酸一铵，化学反应后进行喷雾干燥,经过干燥后的产品在喷粉塔底部进行收集包装，得到的磷酸一铵与磷酸铁混合物，混合物中N：P2O5：Fe含量比为10：50：0.3；采用这种方式能够确保对农作物有益的微量元素铁被农作物有效吸收也避免了四氧化三铁和磷酸一铵发生部分化学反应，从而改善磷酸一铵产品板结问题。
在实施例7中，磷酸酸一铵与磷酸一铵金属氧化物共混物，以下简称增效磷肥，是对传统磷肥产品进行了创新，实现了多种养分的协调应用，其中包含了作物所需的大量元素氮和磷以及微量元素锌、镁等，为了验证增效磷肥在水稻上的应用效果，在已知实施例中，安排正规的田间试验，旨在研究增效磷肥在水稻作物上的适宜用量、施用方法以及对其产量、农艺性状的影响，为以后该产品的大面积推广应用提供科学依据：种植作物为水稻，选用品种为辽星1号，肥料选用增效磷肥10-50-0-1(Zn)、尿素46-0-0、氯化钾0-0-60、普通磷酸一铵10-50-0，承包一片土地作为试验地，试验地地力均匀，土壤类型为水稻土，将试验地均分为两块，分别为A组、B组，两块地均按照农民习惯施肥，其中A组中采用普通磷酸一铵施肥:氮171.75kg/hm2，五氧化二磷86.25kg/hm2，氧化钾67.50kg/hm2；另外B组也同样按照农民习惯施肥，采用增效磷肥处理：氮171.75kg/hm2，五氧化二磷86.25kg/hm2，氧化钾67.50kg/hm2，田间管理除施肥不同外，其他各项管理措施相同，按常规方法进行，试验结果见下表：
Figure BDA0002866472560000061
Figure BDA0002866472560000071
由上表可知，在该地区种植水稻，施用同等氮磷钾养分情况下，与普通磷酸一铵相比，施用增效磷肥能够有效改善水稻的各种生物性状、提高作物产量，说明了将氧化镁、氧化锌、三氧化二铁、氧化锰、氧化铜等金属氧化物通过化学反应转化为能够直接被作物吸收利用的可溶性/枸溶性金属磷酸盐类，并且与磷酸一铵混合后稳定存在，有效的被农作物吸收利用，达到了增产的效果。
本发明的优势在于：
1、将氧化镁、氧化锌、三氧化二铁、氧化锰、氧化铜等金属氧化物通过化学反应转化为能够直接被作物吸收利用的可溶性/枸溶性金属磷酸盐类，包含磷酸氢锌、磷酸氢镁、磷酸铵锌、磷酸铵镁、磷酸氢锌、磷酸铜、磷酸锰、磷酸铁等磷酸盐，能有效被作物吸收利用，采用本发明能够生产多种配比且易被作物吸收的含有锌、镁等金属元素的共混物产品。
2、磷酸氢锌、磷酸氢镁、磷酸铵锌、磷酸铵镁、磷酸氢锌、磷酸铜、磷酸锰、磷酸铁等金属磷酸盐能够和磷酸一铵混合后稳定存在，改善了产品板结。
3、共混物产品酸氢锌、磷酸氢镁、磷酸铵锌、磷酸铵镁、磷酸氢锌、磷酸铜、磷酸锰、磷酸铁等金属磷酸盐性质稳定且分散均匀，含水量低，能够确保产品松散不结块。
4、生产过程中充分利用了气氨与磷酸中和反应热，制备方案简单可行，能以低成本生产出大批量的磷酸一铵与磷酸一铵氧化物共混物。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种肥料用磷酸一铵与磷酸一铵金属氧化物共混物的制备方法，其特征在于，利用已有粉状磷酸一铵生产装置联产磷酸一铵与磷酸一铵金属氧化物共混物，包括以下步骤：
（1）在磷酸储槽中加入一定量的磷酸；
（2）在搅拌状态下从磷酸罐顶部缓慢加入金属氧化物，磷酸与金属氧化物磷酸储槽中进行化学反应得到反应液；
（3）将氨罐的液氨在氨蒸发器中加热成为气氨，通过计量后送至喷粉塔顶部的管式反应器作为生产原料；
（4）将磷酸储槽中得到的反应液通过计量后用泵输送到喷粉塔塔顶的管式反应器中，反应液与气氨进行中和反应；
（5）反应完毕后进行喷雾干燥,经过干燥后的产品在喷粉塔底部进行收集包装，得到磷酸一铵与磷酸一铵金属氧化物共混物产品。
2.根据权利要求1所述的肥料用磷酸一铵与磷酸一铵金属氧化物共混物的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中的磷酸的P2O5质量浓度为42%-52%，温度为常温。
3.根据权利要求1所述的肥料用磷酸一铵与磷酸一铵金属氧化物共混物的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中金属氧化物为氧化镁、氧化锌、三氧化二铁、氧化锰、氧化铜中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的肥料用磷酸一铵与磷酸一铵金属氧化物共混物的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）所述磷酸与金属氧化物进行化学反应生产可溶性或者枸溶性的金属磷酸盐。
5.根据权利要求2所述的肥料用磷酸一铵与磷酸一铵金属氧化物共混物的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中金属氧化物按照20-40份P2O5加入0.5-1.5份金属氧化物的比例投入。
6.根据权利要求1所述的肥料用磷酸一铵与磷酸一铵金属氧化物共混物的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中金属氧化物与磷酸反应时间控制在0.5-2小时之间。
7.根据权利要求1所述的肥料用磷酸一铵与磷酸一铵金属氧化物共混物的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中氨气压力为0.6-1.0Mpa。
8.根据权利要求1所述的肥料用磷酸一铵与磷酸一铵金属氧化物共混物的制备方法，其特征在于，所述步骤（4）中气氨的投料量为8-15份，中和反应过程控制N:P为1.0。
9.根据权利要求1所述的肥料用磷酸一铵与磷酸一铵金属氧化物共混物的制备方法，其特征在于，所述步骤（4）中反应压力控制在0.6-1.0Mpa之间。
10.根据权利要求1所述的肥料用磷酸一铵与磷酸一铵金属氧化物共混物的制备方法，其特征在于，所述步骤（5）所述共混物为磷酸一铵与金属磷酸盐的混合物，所述金属磷酸盐为磷酸氢锌、磷酸铵锌、磷酸氢镁、磷酸铵镁、磷酸铜、磷酸锰、磷酸铁中的两种或者几种。
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