CN117263737A - 一种颗粒状矿物质钾肥及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及肥料生产领域。本发明提供了一种颗粒状矿物质钾肥，具体成分包括由粉末状矿物质钾肥和混合粘结剂组成的混合物料以及水。本发明还提供了一种所述颗粒状矿物质钾肥的制备方法，具体包括：(1)将粉末状矿物质钾肥与混合粘结剂，混合，获得混合物料；(2)将步骤(1)获得的混合物料与水混合，制成颗粒，即得到颗粒状矿物质钾肥。本发明技术方案得到的颗粒状矿物质钾肥强度高，施入土壤中易崩解，矿物质钾肥的分散性大大提高，可以充分发挥肥效。
Description
技术领域
本发明涉及肥料生产技术领域，尤其涉及一种颗粒状矿物质钾肥及其制备方法。
背景技术
我国富钾矿产资源极为丰富，主要有钾长石、钾霞石、明矾石、白榴石、磷钾矿石、富钾页岩等10余种，利用这些富钾矿产资源(氧化钾含量大于8％)可以生产矿物质钾肥。但富钾岩石中所含的钾主要是不溶性铝硅酸钾，作物不能直接吸收，所以必须经过加工将其转化为可溶性钾才可以使用。而转化加工过程较为复杂，生产成本高，极大地限制了富钾岩石的开发利用。
虽然，目前也有直接利用含Ca、Mg等元素的助剂活化富钾岩石后直接作为产品的方式，此方法虽然工艺流程简单，三废排放较低，但产品的钾含量一般不超过8％，不被认为是一种钾肥，而被当作土壤调理剂。因此，迫切需要研发出一种新型工艺技术，将富钾岩石中的不溶性钾以及其他各种矿物质低成本、大比例地转化为能够被植物吸收利用的有效形态。
另外，此类矿物质钾肥大多为粉状，在运输和机械化施用中带来很大的不便。现有技术中有涉及将其制备成颗粒等其他形式的方案，而矿物质钾肥不溶于水，本身无粘性，需要添加一定的粘合剂才能制备成颗粒状。但目前采用的粘结剂主要为高岭土、膨润土、凹凸棒、煤泥、白垩土等，此类物质为无用成分，且粘性低，如果加入少量的粘结剂，成球率低，且易粉碎；如果加入大量的粘结剂，又会造成有效成分含量降低，肥效下降。同时，使用上述粘结剂直接造粒形成的颗粒不溶于水，施入土壤中不会崩解，矿物质钾肥的分散性大大降低，无法充分发挥肥效。
发明内容
本发明的目的在于提供一种颗粒状矿物质钾肥及其制备方法，本发明技术方案得到的颗粒状矿物质钾肥强度高，施入土壤中易崩解，矿物质钾肥的分散性大大提高，肥效得到了充分发挥。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种颗粒状矿物质钾肥，所述该颗粒状矿物质钾肥的原料成分包括由粉末状矿物质钾肥和混合粘结剂组成的混合物料以及水。
作为优选，所述混合物料与水的重量比为100:(3-30)。
作为优选，所述混合物料中粉末状矿物质钾肥与混合粘结剂的重量比为(70-110):(1-25)。
作为优选，所述粉末状矿物质钾肥是用目数≥200目的筛网筛分得到的。
作为优选，所述混合粘结剂由普通粘结剂、纤维素、腐殖酸混合组成。
作为优选，所述组成混合粘结剂的普通粘结剂、纤维素、腐殖酸的重量比为(20-70):(10-30):(20-50)。
作为优选，所述普通粘结剂包括凹凸棒土或膨润土。
作为优选，所述纤维素为甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟乙基纤维素和羧甲基纤维素中的一种或几种。
作为优选，所述腐殖酸为腐殖酸原粉或腐殖酸盐。
本发明还提供了一种所述颗粒状矿物质钾肥的制备方法，具体包括如下步骤：
(1)将粉末状矿物质钾肥与混合粘结剂，混合，获得混合物料；
(2)将步骤(1)获得的混合物料与水混合，制成颗粒，即得到颗粒状矿物质钾肥。
作为优选，步骤(2)所述制成颗粒后还包括干燥、筛分的步骤。
作为优选，所述干燥温度为120-210℃，干燥后颗粒的水分含量至3％以下；所述筛分得颗粒粒径为0.80-4.80mm。
通过采用上述技术方案，本发明具有如下有益效果：
本发明技术方案得到的颗粒状矿物质钾肥，其成球率高，强度也高；该颗粒状矿物质钾肥已崩解，分散性得到了大大提高，进而使肥效得到充分发挥。另外，本发明制备工艺简单，原料来源广泛，原料用量少，成本低，也易于工业化应用。
具体实施方式
本发明提供了一种颗粒状矿物质钾肥，所述该颗粒状矿物质钾肥原料成分包括由粉末状矿物质钾肥和混合粘结剂组成的混合物料以及水。
在本发明中，所述混合物料与水的重量比为100:(3-30)，进一步的优选为100:(8-20)。
在本发明中，所述混合物料中粉末状矿物质钾肥与混合粘结剂的重量比为(70-110):(1-25)，进一步的优选为(80-100):(2-20)。
在本发明中，所述粉末状矿物质钾肥中的K2O含量在4％以上；所述粉末状矿物质钾肥优选的包括K2O含量25％的矿物质钾肥、K2O含量4％的硅钙钾镁肥、K2O含量6％的硅钾肥、K2O含量8％的硅钾肥中的任一种。
在本发明中，所述粉末状矿物质钾肥是用目数≥200目的筛网筛分得到的，筛分后收集的是筛下组分。
在本发明中，所述混合粘结剂由普通粘结剂、纤维素、腐殖酸混合组成，该混合粘结剂可有效防止肥料结块，使其保持良好的松散性，并提高肥料的颗粒度。
在本发明中，所述的组成混合粘结剂的普通粘结剂、纤维素、腐殖酸的重量比优选为(20-70):(10-30):(20-50)，进一步的优选为(25-65):(10-25):(25-45)。
在本发明中，所述普通粘结剂包括凹凸棒土或膨润土。
在本发明中，所述纤维素为甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟乙基纤维素和羧甲基纤维素中的一种或几种。
在本发明中，所述腐殖酸为腐殖酸原粉或腐殖酸盐；所述腐殖酸盐包括腐殖酸钙、腐殖酸镁、腐殖酸钾、腐殖酸钠中的一种或几种。
本发明还提供了一种所述颗粒状矿物质钾肥的制备方法，具体包括如下步骤：
(1)将粉末状矿物质钾肥与混合粘结剂，混合，获得混合物料；
(2)将步骤(1)获得的混合物料与水混合，制成颗粒，即得到颗粒状矿物质钾肥。
在本发明中，将粉末状矿物质钾肥与混合粘结剂，混合，获得混合物料。在本发明中，所述混合是将所述粉末状矿物质钾肥与混合粘结剂加入机械混合设备中，通过机械式混合搅拌均匀。
本发明在获得所述混合物料后，将获得的混合物料与水混合，制成颗粒，即得到颗粒状矿物质钾肥。在本发明中，所述制成颗粒的操作优选的是在圆盘或挤压设备中进行的，该操作的挤压压力优选为1.0-2.5Mpa，进一步的优选为1.5-2.0Mpa。
本发明在制成颗粒后优选的还包括干燥、筛分的步骤；所述干燥温度为120-210℃，进一步的优选为150-200℃；本发明对所述干燥的时间没有特殊限定，以干燥后颗粒的水分含量为3％以下为准；在本发明中，所述干燥是通过150-200℃高速热气流将湿颗粒带入气流干燥机中，在旋转流动中使热气体和固体颗粒充分接触，使干燥后颗粒水分含量在3％以下；所述筛分得颗粒粒径为0.80-4.80mm，进一步的优选为1-4.75mm。
在本发明中，所述筛分后优选的还包括密封包装的过程，所述密封包装操作的颗粒占比大于90％。
下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细的说明，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
一种颗粒状矿物质钾肥，采用以下原料制备：
粉末状矿物质钾肥为K2O含量25％的矿物质钾肥；
混合粘结剂由重量比为50:10:40的凹凸棒土、羧甲基纤维素和腐殖酸原粉混合而成。
所述颗粒状矿物质钾肥的具体制备方法为：
(1)将经200目筛筛分得到的上述粉末状矿物质钾肥与混合粘结剂按照80:20的重量比均匀混合，获得混合物料；
(2)将步骤(1)获得的混合物料与水按照10:1的重量比混合均匀，然后在对辊挤压设备中进行制粒操作，其挤压压力为1.5Mpa。
(3)将步骤(2)制得的颗粒在150℃下干燥至水分含量为2.5％，并筛分得到2-3mm的颗粒，密封包装，即可得到颗粒状矿物质钾肥。
实施例2
一种颗粒状矿物质钾肥，采用以下原料制备：
粉末状矿物质钾肥为K2O含量25％的矿物质钾肥；
混合粘结剂由重量比为50:10:40的凹凸棒土、羧甲基纤维素和腐殖酸原粉混合而成。
所述颗粒状矿物质钾肥的具体制备方法为：
(1)将经200目筛筛分得到的上述粉末状矿物质钾肥与混合粘结剂按照90:10的重量比均匀混合，获得混合物料；
(2)将步骤(1)获得的混合物料与水按照10:1的重量比混合均匀，然后在对辊挤压设备中进行制粒操作，其挤压压力为2.0Mpa。
(3)将步骤(2)制得的颗粒在200℃下干燥至水分含量为2.2％，并筛分得到2-3mm的颗粒，密封包装，即可得到颗粒状矿物质钾肥。
实施例3
一种颗粒状矿物质钾肥，采用以下原料制备：
粉末状矿物质钾肥为K2O含量25％的矿物质钾肥；
混合粘结剂由重量比为50:10:40的凹凸棒土、羧甲基纤维素和腐殖酸原粉混合而成。
所述颗粒状矿物质钾肥的具体制备方法为：
(1)将经200目筛筛分得到的上述粉末状矿物质钾肥与混合粘结剂按照98:2的重量比均匀混合，获得混合物料；
(2)将步骤(1)获得的混合物料与水按照10:1的重量比混合均匀，然后在对辊挤压设备中进行制粒操作，其挤压压力为1.6Mpa。
(3)将步骤(2)制得的颗粒在160℃下干燥至水分含量为2.6％，并筛分得到2-3mm的颗粒，密封包装，即可得到颗粒状矿物质钾肥。
实施例4
一种颗粒状矿物质钾肥，采用以下原料制备：
粉末状矿物质钾肥为K2O含量4％的硅钙钾镁肥；
混合粘结剂由重量比为25:25:50的凹凸棒土、羟丙基甲基纤维素和腐殖酸钙混合而成。
所述颗粒状矿物质钾肥的具体制备方法为：
(1)将经200目筛筛分得到的的上述粉末状矿物质钾肥与混合粘结剂按照90:10的重量比均匀混合，获得混合物料；
(2)将步骤(1)获得的混合物料与水按照5:1的重量比混合均匀，然后在对辊挤压设备中进行制粒操作，其挤压压力为1.8Mpa。
(3)将步骤(2)制得的颗粒在170℃下干燥至水分含量为2.1％，并筛分得到1-2mm的颗粒，密封包装，即可得到颗粒状矿物质钾肥。
实施例5
一种颗粒状矿物质钾肥，采用以下原料制备：
粉末状矿物质钾肥为K2O含量6％的硅钾肥；
混合粘结剂由重量比为65:10:25的膨润土、甲基纤维素和腐殖酸钾混合而成。
所述颗粒状矿物质钾肥的具体制备方法为：
(1)将经200目筛筛分得到的的上述粉末状矿物质钾肥与混合粘结剂按照90:10的重量比均匀混合，获得混合物料；
(2)将步骤(1)获得的混合物料与水按照5:1的重量比混合均匀，然后在圆盘造粒设备中进行制粒操作，其挤压压力为1.5Mpa。
(3)将步骤(2)制得的颗粒在180℃下干燥至水分含量为2.1％，并筛分得到3-4mm的颗粒，密封包装，即可得到颗粒状矿物质钾肥。
实施例6
一种颗粒状矿物质钾肥，采用以下原料制备：
粉末状矿物质钾肥为K2O含量8％的硅钾肥；
混合粘结剂由重量比为60:20:20的膨润土、羟乙基纤维素和腐殖酸镁混合而成。
所述颗粒状矿物质钾肥的具体制备方法为：
(1)将经200目筛筛分得到的的上述粉末状矿物质钾肥与混合粘结剂按照90:10的重量比均匀混合，获得混合物料；
(2)将步骤(1)获得的混合物料与水按照5:1的重量比混合均匀，然后在圆盘造粒设备中进行制粒操作，其挤压压力为2.0Mpa。
(3)将步骤(2)制得的颗粒在190℃下干燥至水分含量为2.5％，并筛分得到4-4.75mm的颗粒，密封包装，即可得到颗粒状矿物质钾肥。
对比例1
为了对比混合粘结剂的效果，本对比例与实施例2的区别在于不添加任何粘结剂，直接将经200目筛筛分得到的的粉末状矿物质钾肥与水按照10:1的重量比均匀混合，然后在对辊挤压设备中进行制粒操作，其挤压压力为2.0Mpa；最后将制成的颗粒在200℃下干燥至水分含量为2.2％，筛分得到2-3mm的颗粒，密封包装，即可得到颗粒状矿物质钾肥。
对于实施例1-6、对比例1制备得到的颗粒状矿物质钾肥进行了一些技术性能指标的测试，包括：
(1)采用筛分法测量的颗粒大小和颗粒占比，所述测定结果如表1：
表1实施例1-6、对比例1的颗粒状矿物质钾肥的颗粒大小和颗粒占比
(2)选取实施例1-6和对比例1中制得的颗粒状矿物质钾肥100g作为初始重量，分别进行上述的干燥处理，根据干燥后的重量损失来得到的水分含量，所述水分含量(％)＝损失重量/初始重量，所述测定结果如表2：
表2实施例1-6、对比例1的颗粒状矿物质钾肥的水分含量
(3)采用强度测定仪通过对颗粒抗压碎强度的测量来确定颗粒强度，所述测定结果如表3：
表3实施例1-6、对比例1的颗粒状矿物质钾肥的颗粒强度
(4)选取实施例1-6和对比例1制得的颗粒状矿物质钾肥1000粒投入水中，以颗粒刚刚放入水中到全部分散消失的时间来计算颗粒分散时间，根据颗粒发生崩解分散的比例来计算分散率，所述测试结果如表4：
表4实施例1-6、对比例1的颗粒状矿物质钾肥分散时间和颗粒分散率
由以上实施例可知，本发明提供了一种制得颗粒状矿物质钾肥的技术方案，该技术方案制得的颗粒状矿物质钾肥，其成球率相对更高，强度也相对更高；该颗粒状矿物质钾肥的分散性也大大得到了提高，所需要的分散时间相对更短。
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 (9)
1.一种颗粒状矿物质钾肥，其特征在于，原料成分包括由粉末状矿物质钾肥和混合粘结剂组成的混合物料以及水；
所述混合物料与水的重量比为100:(3-30)；
所述混合物料中粉末状矿物质钾肥与混合粘结剂的重量比为(70-110):(1-25)。
2.如权利要求1所述的颗粒状矿物质钾肥，其特征在于，所述粉末状矿物质钾肥是用目数≥200目的筛网筛分得到的。
3.如权利要求1所述的颗粒状矿物质钾肥，其特征在于，所述混合粘结剂由普通粘结剂、纤维素、腐殖酸混合组成；所述普通粘结剂、纤维素和腐殖酸的重量比为(20-70):(10-30):(20-50)。
4.如权利要求3所述的颗粒状矿物质钾肥，其特征在于，所述普通粘结剂包括凹凸棒土或膨润土。
5.如权利要求3所述的颗粒状矿物质钾肥，其特征在于，所述纤维素为甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟乙基纤维素和羧甲基纤维素中的一种或几种。
6.如权利要求3所述的颗粒状矿物质钾肥，其特征在于，所述腐殖酸为腐殖酸原粉或腐殖酸盐。
7.权利要求1-6任意一项所述的颗粒状矿物质钾肥的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将粉末状矿物质钾肥与混合粘结剂，混合，获得混合物料；
(2)将步骤(1)获得的混合物料与水混合，制成颗粒，即得到颗粒状矿物质钾肥。
8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述制成颗粒后还包括干燥、筛分的步骤。
9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述干燥温度为120-210℃，干燥后颗粒的水分含量在3％以下；所述筛分得颗粒粒径为0.80-4.80mm。
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