CN114874045A - 一种含螯合态微量元素的速溶型硫酸钾肥料及其制备方法和应用 - Google Patents

一种含螯合态微量元素的速溶型硫酸钾肥料及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种含螯合态微量元素的速溶型硫酸钾肥料及其制备方法和应用，属于肥料技术领域。本发明将水盐体系法生产的硫酸钾进行超微粉处理，与利用螯合技术处理的微量元素螯合剂混合，制备得到一种新型的含螯合态微量元素的速溶型硫酸钾肥料，不仅粒度小、溶解快速，而且营养全面，适用于现代农业喷灌或滴灌的施肥方式，满足市场多元化需求。

Description

一种含螯合态微量元素的速溶型硫酸钾肥料及其制备方法和 应用
技术领域
本发明属于肥料技术领域，具体涉及一种含螯合态微量元素的速溶型硫酸钾肥料及其制备方法和应用。
背景技术
我国化肥的生产与消费多年位居世界首位，肥料对作物增产贡献率达到40％以上，这使得化肥在粮食生产中的作用越来越重要。随着人们生活水平的提高，对经济作物的需求也越来越多，而硫酸钾又是经济作物最主要的营养元素之一，也可能是今后相当长时间内唯一用量增长的化肥品种。
植物矿质营养学说表明植物生长需要的营养元素有16种：碳(C)、氢(H)、氧(O)、氮(N)、钾(K)、磷(P)、钙(Ca)、镁(Mg)、硫(S)、铁(Fe)、锰(Mn)、锌(Zn)、硼(B)、钼(Mo)、铜(Cu)、氯(Cl)。每种必需元素均有其特定的生理功能，相互之间同等重要，不可替代。化肥的施用带来了作物高产，但肥料产业多注重氮磷钾含量，其它营养元素没有得到重视。高复种指数和作物高产造成土壤中中微量元素失衡，再在强调化肥高浓度下肥料中的微量元素在生产过程中被抛弃。被认为一般土壤中不缺的锌、硼、锰、铁等微量元素在我国的农业土壤中也成了主要缺素。
硫酸钾现有产品大多为单一物质，一般作为原料供给复混肥生产企业。以世界最大单体硫酸钾生产企业生产的“罗布泊”牌硫酸钾为例，该产品是一种高含量、不含重金属、不含游离酸的中性钾肥，但水盐体系法生产的硫酸钾溶解性相对较差，且养分含量单一，暂时不能完全满足水肥一体化和复合化、高效化现代农业技术要求，急需其他中微量元素协同，以提高硫酸钾的营养功效。可见硫酸钾产品养分单一、且无法适用于滴灌农业的缺陷。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种含螯合态微量元素的速溶型硫酸钾肥料，制备的速溶型硫酸钾肥料适用于滴灌农业设施的灌溉。
本发明提供了一种含螯合态微量元素的速溶型硫酸钾肥料，包括以下重量百分含量的组分：硫酸钾超微粉80％～97％，微量元素螯合剂3％～20％；
所述微量元素螯合剂包括以下重量份的原料：锌粉5～10份、锰粉1～5 份、铁粉1～5份、硼粉20～40份、钼粉1～5份和螯合剂40～55份。
优选的，所述螯合剂包括以下重量份的原料混合制得：20～35份乙二胺四乙酸钠、15～25份柠檬酸、15～25份马来酸和15～25份亚氨基二琥珀酸。
优选的，所述锌粉包括一水硫酸锌；所述锰粉包括硫酸锰；所述铁粉包括硫酸亚铁；所述硼粉包括四水八硼酸钠；所述钼粉包括七钼酸铵。
优选的，所述微量元素螯合剂的制备方法包括以下步骤：
将锌粉、锰粉、铁粉、硼粉、钼粉和螯合剂混合，用水溶解后调整pH 值至6～7，在60～80℃下搅拌8～12h，得到的微量元素螯合液去除水分，得到微量元素螯合剂。
优选的，所述锌粉、锰粉、铁粉、硼粉、钼粉和螯合剂的总质量与水的质量比为1:2。
优选的，所述搅拌的转速为20～35rpm。
优选的，所述硫酸钾超微粉的粒径为120～160目。
优选的，所述硫酸钾超微粉中硫酸钾为水盐体系法生产的硫酸钾。
本发明提供了所述速溶型硫酸钾肥料在农业生产中的应用。
优选的，所述农业生产的灌溉方式为滴灌和/或喷灌。
本发明提供的含螯合态微量元素的速溶型硫酸钾肥料，以硫酸钾超微粉为原料，解决现有硫酸钾产品杂质粒度较大，在滴灌农业使用易堵滴灌喷头的问题，同时达到提升溶解速度的目的；同时在硫酸钾产品中添加了螯合态微量元素，营养全面，科学配比，具有较强的实用价值。
此外，所述含螯合态微量元素的速溶型硫酸钾肥料还具有以下优点：
(1)流程简单，经螯合、机械研磨、混匀、包装后即可完成传统硫酸钾肥料的升级，可直接滴灌施用，也可为国内复混肥及复合肥的生产厂家提供其生产用的基础原料－粉状肥料，具有快速提高溶解速度、工艺流程简单、投资小等优点。
(2)适用于多种研磨方式，如超微粉碎机、气流粉碎机、雷蒙磨粉机、球磨粉碎机等；
(3)无返料，研磨后直接包装即可。
(4)科学补充土壤所需的微量元素，使肥料养分利用率大幅提高。
(5)利用螯合技术，发挥营养元素协同作用的同时避免添加的微量元素与原料之间发生反应及微量元素溶解后对原料的pH影响，且添加量小。
附图说明
图1为本发明提供的速溶型硫酸钾肥料制备工艺流程图。
具体实施方式
本发明提供了一种含螯合态微量元素的速溶型硫酸钾肥料，包括以下重量百分含量的组分：硫酸钾超微粉80％～97％，微量元素螯合剂3％～20％；
所述微量元素螯合剂包括以下重量份的原料：锌粉5～10份、锰粉1～5 份、铁粉1～5份、硼粉20～40份、钼粉1～5份和螯合剂40～55份。
在本发明中，速溶型硫酸钾肥料包括硫酸钾超微粉。按照速溶型硫酸钾肥料的质量为100％计，硫酸钾超微粉的含量优选为85％～92％，更优选为 87％。所述硫酸钾超微粉的粒径优选为120～160目，更优选为130～150目，最优选为140目。所述硫酸钾超微粉中硫酸钾优选为水盐体系法生产的硫酸钾。由于水盐体系法生产的硫酸钾存在溶解性相对较差的问题，本发明通过将硫酸钾制备成超微粉可解决杂质粒度较大，在滴灌农业使用易堵滴灌喷头的问题，同时达到提升溶解速度的目的。
在本发明中，由于水盐体系法生产的硫酸钾存在养分含量单一的问题，所述速溶型硫酸钾肥料还包括微量元素螯合剂。按照速溶型硫酸钾肥料的质量为100％计，微量元素螯合剂的含量优选为8％～15％，更优选为13％。所述螯合剂优选包括以下重量份的原料混合制得：20～35份乙二胺四乙酸钠、 15～25份柠檬酸、15～25份马来酸、15～25份亚氨基二琥珀酸，更优选为25～30 份乙二胺四乙酸钠、18～23份柠檬酸、18～23份马来酸、18～23份亚氨基二琥珀酸，最优选为28份乙二胺四乙酸钠、20份柠檬酸、20份马来酸、20 份亚氨基二琥珀酸。所述锌粉优选包括一水硫酸锌；所述锰粉优选包括硫酸锰；所述铁粉优选包括硫酸亚铁；所述硼粉优选包括四水八硼酸钠；所述钼粉优选包括七钼酸铵。所述微量元素螯合剂的制备方法优选包括以下步骤：
将锌粉、锰粉、铁粉、硼粉、钼粉和螯合剂混合，用水溶解后调整pH 值至6～7，在60～80℃下搅拌8～12h，得到的微量元素螯合液去除水分，得到微量元素螯合剂。
在本发明中，所述锌粉、锰粉、铁粉、硼粉、钼粉和螯合剂的总质量与水的质量比优选为1:2，制备成固形物为30％的溶液。调节pH值的方法优选为采用氢氧化钾溶液滴定。调节pH值优选至6.5。所述搅拌的转速优选为 20～35rpm，更优选为25～30rpm。所述搅拌有利于充分实现螯合反应。本发明利用螯合技术，使微量元素发挥协同增产作用的同时避免因添加微量元素与硫酸钾之间发生反应或者微量元素溶解后对硫酸钾的pH造成影响，且添加量小。
在本发明中，所述硫酸钾肥料的制备方法，优选包括以下步骤：
(1)将硫酸钾经超微粉碎，粉碎至120～160目，收集硫酸钾超微粉；
(2)将微量元素螯合剂和硫酸钾超微粉混合，得到硫酸钾肥料。
本发明提供了所述速溶型硫酸钾肥料在农业生产中的应用。
在本发明中，所述农业生产的灌溉方式优选为滴灌和/或喷灌。所述速溶型硫酸钾肥料中硫酸钾以超微粉形式存在，避免堵滴管喷头的问题，同时提高溶解速度，实现快速溶解，并且与螯合态微量元素科学配比，营养全面，满足现代农业生产的应用。
下面结合实施例对本发明提供的一种含螯合态微量元素的速溶型硫酸钾肥料及其制备方法和应用进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
一种含螯合态微量元素的速溶型硫酸钾肥料的制备方法
(1)粉末1的制备：
将硫酸钾放入超微粉碎机，粉碎至120目。
(2)微量元素螯合液的制备：
将锌粉27g，锰粉6g，铁粉6g，硼粉114g，EDTA(乙二胺四乙酸钠) 51g，柠檬酸(CA)36g，马来酸(MAO)30g，IDHA(亚氨基二琥珀酸) 30g混合，加水溶解，定容至1L。加入20％NaOH水溶液调整pH至6，保持恒温60℃，反应时间为8h，控制搅拌转速20r/min，制得微量元素螯合液。
(3)粉末2的制备：
将上述步骤所得的微量元素螯合液经喷雾干燥设备(进风温度200℃、入料流量60mL/min、喷头转速25000r/min)制得粉末2。
(4)含螯合态微量元素新型硫酸钾肥料的制备：
将3.3kg粉末2与96.7kg粉末1进行均匀混合20min。制得的硫酸钾肥料产品按照国标检测方法测定，具体测定指标结果如下：
氧化钾含量51％(按GB/T 8574要求进行检测)，锌含量0.10％，铁含量0.02％，锰含量0.02％，硼含量0.10％(微量元素含量按GB/T 14540要求进行检测)，粒度分布为120～1200目。
实施例2
一种含螯合态微量元素的速溶型硫酸钾肥料的制备方法
(1)粉末1的制备：
将硫酸钾放入超微粉碎机，粉碎至160目。
(2)微量元素螯合液的制备：
将锌粉27g，锰粉6g，铁粉6g，硼粉114g，EDTA(乙二胺四乙酸钠) 51g，柠檬酸(CA)36g，马来酸(MAO)30g，IDHA(亚氨基二琥珀酸) 30g混合，加水溶解，定容至1L。加入20％NaOH溶液调整pH至7，保持恒温60℃，反应时间为8h，控制搅拌转速20r/min，制得微量元素螯合液。
(3)粉末2的制备：
将上述步骤所得的微量元素螯合液经喷雾干燥设备制得粉末2。
(4)含螯合态微量元素新型硫酸钾肥料的制备：
将14kg的粉末2与86kg的粉末1进行均匀混合20min。制得的含螯合态微量元素新型硫酸钾肥料产品指标如下：
氧化钾含量45％(按GB/T 8574要求进行检测)，锌含量0.45％，铁含量0.09％，锰含量0.09％，硼含量0.45％(微量元素含量按GB/T 14540要求进行检测)。粒度为120～1200目。
实施例3
一种含螯合态微量元素的速溶型硫酸钾肥料的制备方法
(1)粉末1的制备：
将硫酸钾放入超微粉碎机，粉碎至150目。
(2)微量元素螯合液的制备：
将锌粉27g，锰粉6g，铁粉6g，硼粉114g，EDTA(乙二胺四乙酸钠) 51g，柠檬酸(CA)36g，马来酸(MAO)30g，IDHA(亚氨基二琥珀酸) 30g混合，加水溶解，定容至1L。加入20％NaOH溶液调整pH至6-7，保持恒温60℃，反应时间为8h，控制搅拌转速20r/min，制得微量元素螯合液。
(3)粉末2的制备：
将上述步骤所得的微量元素螯合液经喷雾干燥设备制得粉末2。
(4)含螯合态微量元素新型硫酸钾肥料的制备：
将10kg粉末2与90kg粉末1进行均匀混合20min。制得的含螯合态微量元素新型硫酸钾肥料产品指标如下：
氧化钾含量45％(按GB/T 8574要求进行检测)，锌含量0.3％，铁含量 0.12％，锰含量0.12％，硼含量0.56％(微量元素含量按GB/T 14540要求进行检测)。粒度为150～1200目。
实施例4
2022年1月，在四川省成都市龙泉驿区洪安镇草莓实验基地开展肥效试验。
供试材料为大棚内种植的生长4个月的草莓，品种为巧克力，供试肥料：罗布泊农业用硫酸钾(普通)、罗布泊螯合态微量元素型农业用硫酸钾。在同一大棚中，设置1个对照，3个处理，每个处理设置1行，每行定植2000 株，重复1个大棚。
试验在2022年1月10日开始进行第一次施肥，按照当地施肥及采摘习惯，每7天采摘一次，并且在采摘后第二天进行一次滴灌。田间管理遵循“最适”和“一致”的原则。在统一灌水的情况下进行，除施肥严格按方案执行外，其他农艺措施按当地常规进行。
表1施肥方法
Figure BDA0003606850050000061
Figure BDA0003606850050000071
表2不同处理方式对草莓植株长势的影响
Figure BDA0003606850050000072
表3不同处理方式对草莓品质的影响
Figure BDA0003606850050000073
表4不同处理方式对草莓果实产量的影响
Figure BDA0003606850050000074
Figure BDA0003606850050000081
上述试验结果表明，螯合态微量元素型农业用硫酸钾在普通硫酸钾的基础上分别对叶绿素含量、果实大小、果实含糖量、果实鲜重提升了4.16％、 32.52％、6.18％、55.67％。
通过对草莓产量的测算，农户传统用肥方式亩产量约为922.7kg，使用普通硫酸钾的产量约为1001.5kg/亩，使用螯合态微量元素型农业用硫酸钾的产量约为1118.3kg/亩，增产效果明显。
同时，本试验还通过施用50％普通硫酸钾+50％螯合态微量元素型农业用硫酸钾的方式，对半量施用螯合态微量元素型农业用硫酸钾进行了探究，试验结果表明，按照50％普通硫酸钾+50％螯合态微量元素型农业用硫酸钾的方式处理的植株，在叶绿素含量、果实大小、果实含糖量、果实鲜重的表现上，分别在全量施用普通硫酸钾的基础上提升了1.21％、13.64％、1.06％、 14.17％。
试验结果表明，当地农户传统施肥方式水平较低，使用螯合态微量元素型农业用硫酸钾在草莓上滴灌应用时，较普通硫酸钾，对长势、产量、品质均有较为明显的提升。按照50％普通硫酸钾+50％螯合态微量元素型农业用硫酸钾的方式施用，也能够提升草莓的长势、产量与品质，但效果不如全量施用螯合态微量元素型农业用硫酸钾。
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 (10)

1.一种含螯合态微量元素的速溶型硫酸钾肥料，其特征在于，包括以下重量百分含量的组分：硫酸钾超微粉80％～97％，微量元素螯合剂3％～20％；
所述微量元素螯合剂包括以下重量份的原料：锌粉5～10份、锰粉1～5份、铁粉1～5份、硼粉20～40份、钼粉1～5份和螯合剂40～55份。
2.根据权利要求1所述速溶型硫酸钾肥料，其特征在于，所述螯合剂包括以下重量份的原料混合制得：20～35份乙二胺四乙酸钠、15～25份柠檬酸、15～25份马来酸和15～25份亚氨基二琥珀酸。
3.根据权利要求1所述速溶型硫酸钾肥料，其特征在于，所述锌粉包括一水硫酸锌；所述锰粉包括硫酸锰；所述铁粉包括硫酸亚铁；所述硼粉包括四水八硼酸钠；所述钼粉包括七钼酸铵。
4.根据权利要求1所述速溶型硫酸钾肥料，其特征在于，所述微量元素螯合剂的制备方法包括以下步骤：
将锌粉、锰粉、铁粉、硼粉、钼粉和螯合剂混合，用水溶解后调整pH值至6～7，在60～80℃下搅拌8～12h，得到的微量元素螯合液去除水分，得到微量元素螯合剂。
5.根据权利要求4所述速溶型硫酸钾肥料，其特征在于，所述锌粉、锰粉、铁粉、硼粉、钼粉和螯合剂的总质量与水的质量比为1:2。
6.根据权利要求4所述速溶型硫酸钾肥料，其特征在于，所述搅拌的转速为20～35rpm。
7.根据权利要求1所述速溶型硫酸钾肥料，其特征在于，所述硫酸钾超微粉的粒径为120～160目。
8.根据权利要求1所述速溶型硫酸钾肥料，其特征在于，所述硫酸钾超微粉中硫酸钾为水盐体系法生产的硫酸钾。
9.权利要求1～8任意一项所述速溶型硫酸钾肥料在农业生产中的应用。
10.根据权利要求9所述应用，其特征在于，所述农业生产的灌溉方式为滴灌和/或喷灌。
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