CN1191525A - 一种至少含有磷酸根离子和钙或镁离子的水基化肥悬浮液及其应用 - Google Patents

一种至少含有磷酸根离子和钙或镁离子的水基化肥悬浮液及其应用 Download PDF

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Abstract

一种稳定的、浓缩的水基化肥悬浮液,可以用水稀释提供一种工作液。所说的悬浮液含有10～60重量%的水和40～90重量%的基于钙和/或镁和磷酸根离子的植物营养成分,所说的悬浮液包括至少一种含有不溶于水的固体颗粒的植物营养成分,所说的固体颗粒的颗粒尺寸小于50μm,所说的悬浮液的pH值在0.5到小于2的范围内。

Description

一种至少含有磷酸根离子和钙或镁离子的水基化肥悬浮液及其应用
本发明涉及一种稳定的、浓缩的水基化肥悬浮液，这种悬浮液可以用水稀释，从而提供一种水利灌溉系统中的工作液。
除了氮、钾、镁和痕量元素以外，钙和磷是重要的植物营养成分，植物应该连续不断地得到这些营养成分。灌溉施肥通常包括间断地向灌溉水中加入常常制成浓缩溶液的水溶性化肥。如果这样的浓缩溶液/化肥溶液含有钙和/或镁盐和通常为水溶性的磷源(如磷酸二氢铵、磷酸氢二铵或磷酸钾等)，该溶液的pH值将会太高，使得其中的钙形成不可溶的磷酸盐。不可溶的成分沉淀，从而堵塞灌溉系统，其营养成分也不再是植物可以利用的形式。用硫酸盐或硝酸盐加入的痕量元素在这些条件下也趋于沉淀，因此通常使用昂贵的螯合物形式防止这种沉淀。因此在灌溉系统中制备和使用含有钙和/镁或P、NP、PK和NPK化肥是复杂的。一种解决由水利灌溉用的含有钙和/镁和磷的化肥带来的沉淀问题的方法是可以借助于两个互相平行的分开的灌溉系统提供含有钙和/或镁和磷的溶液。但是这样一种解决方法是复杂的，而且明显是费用相当高的。
在美国专利说明书5,171,349和5,395,418中，含磷源由水溶性尿素磷酸酯组成，这可以降低化肥浓缩溶液的pH值，并有助于使钙保持溶解状态。这里钙源由硝酸钙组成。但是，这种方法涉及到化肥溶液极低的2～40％的盐浓度，这意味着高的运输费用，因为该化肥溶液可以含有最多60～98％的水。因此，在实际溶液中，耕种者不得不自己通过混合固体原料制备所说的溶液，并注意不要因为用量过多带来所说的化肥浓缩溶液中的不希望出现的沉淀。这要求耕种者有足够的了解并具有足够的技艺，这在不发达的国家并不是总可以得到的。而且，完全水溶性的含磷化肥原料是昂贵的，因此，在贫穷的国家其使用量是受到限制的。
EP专利申请84,196和美国专利说明书4,177,052提出了含有钙和磷的悬浮液，但是这些已经含有完全不水溶的组分，而且由于沉降问题，在水利灌溉系统中是不能使用的。
JP专利申请5275571提出了含有钙和磷的化肥溶液，通过用磷酸、硝酸和盐酸的混合物溶解含水的或煅烧的石灰或碳酸钙制备了这种化肥溶液，但是这里也涉及到由于所说的化肥溶液的溶解度产生的低盐含量的问题。此外，这种酸混合物需要在灌溉系统中使用特殊的耐腐蚀材料。
本专利的申请人的FI专利申请941759描述了一种适用于滴灌的化肥悬浮液，其中的固体颗粒具有微米级的颗粒尺寸。
本发明的目的是提供一种适用于水利灌溉系统的液态NP、PK或NPK化肥，使得有可能避免混合物中出现钙和/镁和含磷的沉淀以及上述化肥的缺点。
本发明的主要特点在所附的权利要求书中列出。
根据本发明，已经令人惊奇地发现有可能用一些原料制备这样的含有钙和磷的高盐含量的液态化肥，并且不会产生灌溉系统中的一些问题。
因此，本发明涉及一种稳定的、浓缩的水基化肥悬浮液，可以用水稀释形成工作液，所说的悬浮液含有10～60重量％的水和40～90重量％的基于钙和/或镁和磷酸根离子的植物营养组分，所说的悬浮液包括至少一种含有不溶于水的固体颗粒的植物营养成分，颗粒尺寸小于50μm，pH值在0.5到小于2的范围内。本发明能够制备这样的含有钙和/或镁和磷的液态化肥浓缩物。其中除了这些营养成分外，通过制备微米颗粒的悬浮液，还含有硫酸盐、硝酸盐、磷酸盐、氯化物或螯合物形式的N、K或NK和痕量元素，其盐含量可能是40～90重量％，其中，固体颗粒的颗粒尺寸在50μm以下。通过应用悬浮技术可以取得高的盐含量。通过调整悬浮液pH到足够低的水平，例如使用磷酸，可以防止钙和/或镁与磷酸根沉淀成不可溶的盐。当这样的液态化肥浓缩物用灌溉水稀释时，得到含有钙和/镁的NPK营养溶液，由于其足够的酸性，其中的钙和/或镁也是以能够与磷一起用于植物和灌溉系统中的形式存在。其生产和运输成本都低，耕种者只需要选择合适的量加入到水利灌溉系统中。所说的悬浮液也可以用通常的、甚至便宜的化肥原料制备。可以使用已知的微粒磨研磨制备具有高盐含量和低pH值的高质量悬浮液。即使所说的悬浮液原料由钙和/或镁和磷组分与某些部分不溶于水或完全不溶于水的组分一起组成，它们也会用这里使用的微研磨技术很好地分散，使得所说的悬浮液在稀释到灌溉水中时不产生任何问题。在所说的悬浮液颗粒尺寸足够小，即小于50μm，其盐含量足够高时，将会提供稳定的液态化肥。
在本发明的水基化肥悬浮液中，所说的固体颗粒的颗粒尺寸小于50μm，颗粒尺寸下限一般约为0.01μm。所说的固体颗粒的颗粒尺寸优选的是大致在0.2-20μm范围内。
本发明的水基化肥悬浮液优选的是含有20～50重量％的水，最优选的是25～45重量％的水，基于钙、和/或镁和磷酸根离子的植物营养组分的含量优选的是50～80重量％，最优选的是55～75重量％。
本发明的水基化肥悬浮液的化肥原料可以包括磷酸、硝酸钙、氯化钙、硫酸钙、硫酸钾、硫酸铵、磷酸氢二铵、尿素磷酸酯、磷酸二氢铵、尿素、氯化钾、硝酸钾、磷酸钾、硝酸铵、硫酸镁、硝酸镁、氯化镁、亚甲基尿素和碳酸钾。
作为含有植物营养成分的物质，本发明的水基化肥悬浮液可以另外含有一种或多种微量营养成分(痕量元素)。可用的微量营养成分的示例是硼酸、硼酸盐、钼酸钠、硒酸钠、硒酸钾、碘化钾、氯化铬和磷酸盐、硫酸盐、氯化物、碳酸盐或螯合物形式的铁、铜、钴、锰和锌，以及含有N、P、K或痕量元素的其它物质。所说的痕量元素和营养成分的盐本身在所说的悬浮液中作为稳定剂。
如果有必要，根据本发明的水基化肥悬浮液可用含有已知的水溶性稳定剂以提高稳定性，例如凝胶化的亲水性聚合物，如多糖。此外，可以加热其它的常用的化肥添加剂。
为了调整pH值，除了磷酸以外，可以使用下列物质：硫酸、硝酸、马来酐、甲酸、草酸、柠檬酸、醋酸和C2-C4二羧酸。通过降低pH值，例如用磷酸，和用水稀释所说的悬浮液形成一种(例如10％)的溶液，在所说的溶液中保留的固体颗粒的量将明显小于在正常的pH值制备的溶液中的固体颗粒量，所以将会减小堵塞的危险。低的pH值在具有高pH值的灌溉水中也是有利的，因为沉降的危险和有机物生长的危险随pH值降低而减小。低pH值的溶液在具有高pH值的土壤中也是有利的，因为在低的pH值时，磷的溶解度增大，从而使植物吸收的磷量增大。
用在水利灌溉系统中的化肥溶液一般稀释到约0.1-0.2重量％的浓度。
下面通过工作实施例更详细地描述本发明，但是不是把本发明只限制在这些实施例范围内。
实施例1
用17.2％的尿素、34.6％的硝酸钙、磷酸(浓度50％)和22.0％的水制备一种具有70％盐含量、pH值为0.8的悬浮液。磷酸的盐含量由100％的H3PO4构成。在分散器内用水混合所说的原料，随后用泵把所说的悬浮液送入研磨机，在研磨机中制成颗粒尺寸在0.01-20μm范围内的悬浮液。测得该悬浮液的粘度为1800mPas，并且它是一种均匀的流体。N-P2O5-K2O营养成分的浓度是13-13-0，Ca为6.5。在储存过程中，该悬浮液在表面上产生了薄的液体层，这足以防止所说的悬浮液干燥，所说的悬浮液的其余部分是均匀的。在轻轻的振动作用下，水层消失。在灌溉水中稀释时，所说的悬浮液不会留下任何沉降物。
实施例2
用39.7％的尿素磷酸酯、32.1％的硝酸钙和水象实施例1那样制备一种具有72％盐含量、pH值为1.2的悬浮液。这种液态化肥的N-P2O5-K2O营养成分的浓度是12-17-0，Ca为6。这种悬浮液的粘度是560mPas，并且是均匀的流体，在一年的储存过程中，该悬浮液在表面上产生了少量的水，但是在轻轻的搅拌下，它就变成了均匀的流体。
实施例3
用8.1％的尿素、24.1％的硝酸钾，29.1％的硝酸钙、22.0％的磷酸和水象实施例1那样制备一种具有77％盐含量、pH值为1.4的悬浮液。这种液态化肥的N-P2O5-K2O营养成分的浓度是11-11-11，Ca为5.5。把这种产物储存9个月仍然保持均匀，在轻轻振动的作用下，它也会变成流体。
实施例4
用18.1％的尿素、25.8％的硝酸钾，25.4％的硫酸钙、22.8％的磷酸和水象实施例1那样制备一种具有85％盐含量、pH值为1.9的悬浮液。这种液态化肥的N-P2O5-K2O营养成分的浓度是12-12-12，Ca为6.0。
实施例5
在莴苣种植中试验实施例3和4中制备的含有钙和磷的液态NPK化肥，参比化肥是用一种尿素磷酸酯和硝酸钙制备的水溶液(A)，一种溶于水中的水溶性的商业固体化肥(B)和(B)中添加硝酸钙的化肥(C)。这些化肥在用于莴苣的灌溉水中的用量使得灌溉水中的钙浓度在理论上是相等的。在泥炭地中种植的莴苣中测得的钙浓度最高的是用溶液(C)和实施例2的悬浮液，随后是(A)、实施例3的悬浮液和化肥(B)最低。在岩棉中种植的莴苣中测得的钙浓度最高的是用溶液(C)，然后是实施例2的悬浮液，然后是实施例3的悬浮液、溶液(A)，最低的是化肥(B)。试验表明用本发明的悬浮液，钙保持为对植物有用的形式，在稀释到灌溉水中时，所说的悬浮液不会产生不溶于水的钙或镁的磷酸盐。
实施例6
用8.4％的尿素、40.6％的硝酸钾，20.0％的硫酸钙、18.6％的磷酸和水象实施例1那样制备一种具有82％盐含量、pH值为1.7的悬浮液。这种液态化肥的N-P2O5-K2O营养成分的浓度是9-9-19，Ca为4.6。
实施例7
用4.7％的尿素、38.8％的硝酸钾，15.7％的硫酸钙、34.9％的磷酸和水象实施例1那样制备一种具有84％盐含量、pH值为1.6的悬浮液。这种液态化肥的N-P2O5-K2O营养成分的浓度是7-17-18，Ca为3.6。
实施例8
用33.2％的尿素、9.0％的硝酸钾，35.7％的硫酸钙、8.2％的磷酸和水象实施例1那样制备一种具有84％盐含量、pH值为1.9的悬浮液。这种液态化肥的N-P2O5-K2O营养成分的浓度是17-4-4，Ca为8.3。
实施例9
用42.1％的硝酸钾，20.4％的硝酸钙、37.4％的磷酸和水象实施例1那样制备一种具有89％盐含量、pH值为1.3的悬浮液。这种液态化肥的N-P2O5-K2O营养成分的浓度是9-19-19，Ca为4。这种悬浮液是一种均匀的流动性的产物。在一年的储存中，水在一定程度上从这种悬浮液中分离出来，但是非常轻的摇动可以使得这种产物均匀并具有高度的流动性。
实施例10
用31.3％的硝酸钾，37.7％的硝酸钙、28.6％的磷酸和水象实施例1那样制备一种具有89％盐含量、pH值为1.1的悬浮液。这种液态化肥的N-P2O5-K2O营养成分的浓度是10-14-14，Ca为7，其粘度为1,900mPas。这种悬浮液是一种均匀的流动性的产物。
实施例11
用5％的尿素、41.2％的硝酸钾，13.6％的氯化钙、37.1％的磷酸和水象实施例1那样制备一种具有86％盐含量、pH值为0.7的悬浮液。这种液态化肥的N-P2O5-K2O营养成分的浓度是8-19-19，Ca为2.6。在储存7个月后，通过轻轻的搅拌，所说的悬浮液变成均匀的流动性的液体。
实施例12
用34.6％的尿素、9.4％的硝酸钾，30.3％的氯化钙、8.5％的磷酸和水象实施例1那样制备一种具有80％盐含量、pH值为1.1的悬浮液。这种液态化肥的N-P2O5-K2O营养成分的浓度是17-4-4，Ca为6。在储存7个月后，这种悬浮液是粘稠的，但是用水稍加稀释就变成了流动性液体。
实施例13
用18.8％的尿素、26.8％的硝酸钾，21.6％的氯化钙、24.5％的磷酸和水象实施例1那样制备一种具有84％盐含量、pH值为0.9的悬浮液。这种液态化肥的N-P2O5-K2O营养成分的浓度是12-12-12，Ca为4。
实施例14
用8.7％的尿素、42.0％的硝酸钾，17.0％的氯化钙、19.3％的磷酸和水象实施例1那样制备一种具有81％盐含量、pH值为0.8的悬浮液。这种液态化肥的N-P2O5-K2O营养成分的浓度是10-10-19，Ca为3。
实施例15
用4.6％的尿素、37.9％的硝酸钾，12.5％的氯化钙、34.2％的磷酸和水象实施例1那样制备一种具有79％盐含量、pH值为1.6的悬浮液。这种液态化肥的N-P2O5-K2O营养成分的浓度是7-17-17，Ca为2.4。
实施例16
用9.3％的尿素、45.1％的硝酸钾，14.4％的氯化钙、20.7％的磷酸和水象实施例1那样制备一种具有83％盐含量、pH值为1.8的悬浮液。这种液态化肥的N-P2O5-K2O营养成分的浓度是10-10-21，Ca为2.7。
实施例17
用6.2％的尿素、12.7％的硝酸钙，17.5％的硫酸钾、2.5％的硫酸镁、0.8％的痕量元素：5.5％的Fe、1.1％的B、0.6％的Cu、5.5％的Mn、0.6％的锌、0.03％的Co、0.05％的J、0.06％的Cr和0.11％的Mo，以及7.9％的磷酸和52.4％的水象实施例1那样制备一种具有45％盐含量、pH值为1.9的悬浮液。
实施例18
用6.7％的尿素、13.8％的硝酸钙，19.0％的硫酸钾、5.3％的硫酸镁、0.9％的痕量元素：5.5％的Fe、1.1％的B、0.6％的Cu、5.5％的Mn、0.6％的Zn、0.03％的Co、0.05％的J、0.06％的Cr和0.11％的Mo，以及8.6％的磷酸和45.7％的水象实施例1那样制备一种具有52％盐含量、pH值为1.8的悬浮液。这种液态化肥的N-P2O5-K2O营养成分的浓度是5-4-10，Ca为3。这种悬浮液是均匀的并具有高的流动性，粘度是1,500mPas。

Claims (11)

1、一种稳定的、浓缩的水基化肥悬浮液，可以用水稀释形成一种工作液，其特点在于所说的悬浮液含有10～60重量%的水和40～90重量％的基于钙和/或镁和磷酸根离子的植物营养成分，并且所说的悬浮液包括至少一种含有不溶于水的固体颗粒的植物营养成分，所说的固体颗粒的颗粒尺寸小于50μm，其特点在于所说的悬浮液的pH值在0.5到小于2的范围内。
2、根据权利要求1的水基化肥悬浮液，特点在于它含有20-50重量％的水，优选的是含有25-45重量％的水，和50～80重量％的基于钙和/或镁和磷酸根离子的植物营养成分。
3、根据权利要求1或2的水基化肥悬浮液，特点在于所说的植物营养成分中含钙离子的物质选自由硝酸钙、氯化钙和硫酸钙组成的组中。
4、根据权利要求1或2的水基化肥悬浮液，特点在于所说的植物营养成分中含镁离子的物质含有选自由硝酸镁、硫酸镁和氯化镁组成的组中的镁离子。
5、根据权利要求1或2的水基化肥悬浮液，特点在于所说的植物营养成分中含磷酸根离子的物质选自由下列化肥级NPK原料组成的组中：磷酸、磷酸二氢铵、磷酸氢二铵、尿素磷酸酯和磷酸钾。
6、根据前面的权利要求1～5的任一个的水基化肥悬浮液，特点在于所说的植物营养成分还含有作为植物营养成分的其它化肥级NPK原料，选自由尿素、硫酸铵、硝酸铵、硫酸钾、氯化钾、亚甲基尿素、硝酸钾和碳酸钾组成的组中。
7、根据前面的权利要求1～6的任一个的水基化肥悬浮液，特点在于所说的植物营养成分还含有一种或多种微量营养成分。
8、根据权利要求7的水基化肥悬浮液，特点在于所说的微量营养成分选自由硼酸、硼酸盐、钼酸钠、硒酸钠、硒酸钾、碘化钾、氯化铬和磷酸盐、硫酸盐、氯化物、碳酸盐和螯合物形式的铁、铜、钴、锰和锌组成的组中。
9、根据以前的权利要求1～8的任一个的水基化肥悬浮液，特点在于用磷酸、硫酸、马来酐、甲酸、草酸、柠檬酸、醋酸或一种C2-C4的二羧酸将水溶液的pH值调整到0.5到小于2的范围内。
10、根据以前的权利要求1～9的任一个的水基化肥悬浮液，特点在于所说的悬浮液含有促进稳定性的水溶性物质，如多糖。
11、根据以前的权利要求1～10的任一个的水基化肥悬浮液在水利灌溉系统的使用。
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