CN1312240A - 木质素磷肥及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及木质素磷肥及其生产方法。其特征在于采用碱木质素与磷肥(磷酸二铵或普钙)或/和粘合剂或/和助剂为原料,在一定温度和机器转速下经转鼓反应器生产木质素磷肥。该生产方法工艺简单;设备少、造价低;原料来源广泛、易得、成本低。生产的木质素磷肥,具有缓释、增效的功能,可提高磷肥利用率、削弱肥料损失造成的生态环境影响。施用作物冬小麦、夏玉米产量分别提高18.50%和14.36%。

Description

木质素磷肥及其生产方法

现代农业发展的实践证明，充分合理地利用化学肥料是促进作物增产、加速农业发展的行之有效、不可替代的重要途径。化肥施用已经成为农民生产投资中最大的物质投资，约占其全部生产性投资的50％。

我国农业生产中化学肥料利用率普遍较低，磷肥在氮、磷、钾三大要素中的利用率最低，特别是其当季作物的利用率仅约为10～28％，其余磷素残留在土壤中或流失到水环境中，不仅因大量肥料未能得到有效利用造成能源、资源的严重浪费和巨大经济损失，而且使纳污水体造成富养化导致生态环境的破坏。无疑，磷肥利用率低是造成危害的主要原因之一。

磷素肥料是依赖磷的矿物资源生产合成的，是仅次于氮肥的作物三大要素之一。与富磷国家相比，我国的磷矿资源相对匮乏，因此必须重视有限磷矿资源的有效利用。我国土壤缺磷面积约占总耕地面积的74％，高浓度磷化肥产品主要依靠进口，每年花费大量外汇。实际生产表明，提高作物产量对磷肥的依赖性越来越高。但是，农业生产中磷肥利用率低是严重的现实问题，约70％的磷肥残留土壤、流入环境，造成肥料浪费带来严重经济损失及生态环境破坏形成水体富营养化，这种不良影响呈上升趋势。因此，研究新的肥料品种，提高利用率，减少有效成分损失，削除其对生态环境影响是急需解决的问题。

目前，国内关于磷肥利用率的研究，多集中于磷肥在土壤中形态与转化机理和利用率不高原因研究以及施肥、耕作方式的合理化方面。从肥料自身的理化特性、研制与生产方面提高磷肥在土壤中有效性和利用率的研究很少。因此，无论对有限磷矿资源的合理利用还是对农作物产量提高的需求以及保护生态环境，研究开发在土壤中有效性强、作物利用率高的磷肥品种十分必要。

从肥料自身而言，造成磷肥利用率低的主要原因在于可溶磷肥，特别是高溶磷肥如磷酸二铵、普钙等施入土壤后，在施肥点周围溶液中磷酸根浓度很高，土壤组分中的铁、铝、钙等物质与活性磷酸离子反应沉淀，生成低溶乃至不溶的磷酸盐，使得磷对植物的有效性降低。在酸性土壤中，磷酸与金属氧化物(如铁、铝、钙等)结合，生成胶状无定形态的磷酸铁、磷酸铝等。经过水解、老化，转变成晶态粉红铁矿、磷铝石、羟磷石灰，进一步成为闭畜态磷酸盐，更严重地失去磷对植物的有效性，造成磷肥利用率低下的恶果。近些年有研究表明，施入的速效磷肥未被土壤全部永久性固定，连续施用可表现出后效作用。但是。这种作用的显示尚需10～20年的时间，其利用率仅提高到约30％，磷肥的有效利用总体水平仍然很低，肥料浪费依然很严重。

磷肥施入土壤，遇不良气候如降水和灌溉，产生的随水迁移是磷肥利用率低的另一个重要原因。而因此种损失造成的水体生态环境破坏越来越重，不少水体富营养化严重，可用性降低，水资源短缺的局面加剧，工、农业生产与群众生活用水受到严重的影响。部分农产品质量也因化肥在环境中积累降低，直接威胁人类健康。

碱木质素是一种可自然生长资源物。我国每年秸杆产量约5亿吨。碱木质素在各类秸杆中的含量约20％，每年可自然再生约1亿吨。制浆造纸秸杆的利用量每年约4千万吨，其中的木质素较少被利用，多数随制浆废水排放入环境，造成了大量的资源浪费和严重的生态环境破坏。若造纸用秸杆中碱木质素的50％为可回收量，则每年可回收3百余万吨。造纸黑液资源化处理生产大量碱木质素是本方法可靠的原料来源。碱木质素的应用是有效利用农业活动产物、提高农业生产效益与农业环境良性循环的积极举措。

本发明特点在于利用碱法制浆造纸黑液回收的碱木质素等原料生产木质素磷肥，碱木质素作为主要的原料组分，利用其来源充足、易得及其结构特性合成增效磷肥，实现增加磷肥在土壤中的有效性，提高肥料利用率、减少其流失造成的环境污染。通过为高溶磷肥改性，使高溶磷肥溶解度降低，减少施肥点磷酸根的浓度，削弱土壤组分固持磷酸根的速率和程度。引入竞争吸附，利用碱木质素分子的羟基、羰基、羧基及其网状结构及其被土壤微生物降解产生有机酸对土壤中固持有效磷的铁、铝、钙等的螯合、络合与吸附作用，降低对可溶磷酸根毒性离子的浓度，减少活性磷酸根的化学沉淀和固定，提高土壤磷的有效性，达到节肥增产、提高经济、社会、环境效益的多重目的。

碱木质素作为磷肥改性原料的主要优点在于：(1)．碱木质素是一种可自然生长性资源，发展应用有充足的来源保障；(2)．碱木质素是一种酚型三维空间有分枝的网状结构高分子聚合物，结构单元的多种活性基团如羧基、羟基、羰基等，其较高的反应活性及其被土壤微生物降解产生有机酸，对土壤中固持活性磷的铁、铝、钙等产生强的络合、吸附作用，可削弱活性磷被化学沉淀和固定，增加土壤中磷的有效性；(3)．碱木质素使土壤产生团粒结构，在土壤中被微生物降解为腐殖质起土壤改良剂的作用，促进土壤水稳性团粒结构生成，增加土壤的气体交换作用，提高土壤持水、保肥的能力。因此，普通磷肥以木质素改性、增效达到的综合效应是其他材料不能比拟的。

·本发明的目的通过以下步骤实现：将碱木质素、磷肥(磷酸二铵或普钙)和/或粘合剂和/或助剂等原料，按一定比例混合；在温度35～80℃的条件下，将原料以物流方式送入特制的转鼓式反应器；根据物料组成、反应产物的粘合强度等要求，调节反应器加热温度和/或转速，控制物料的停留时间和合成温度，观测肥料合成效果。出料经冷却后计量，产品包装。

·实施例

实施例一：按重量比计量配料。木质素、磷酸二铵、粘合剂、助剂分别为35、450、14和1kg。将碱木质素与磷化肥拌和均匀，然后分次加入粘合剂和助剂再混合匀化。匀化物料以物流方式送入转鼓反应器中。调整反应器转速和温度并检验合成效果，在50±5℃条件下完成反应。产品冷却后计量包装。

实施例二：按重量比计量配料。木质素、普钙、粘合剂和助剂对应的量为55、450、10、1.5kg。将碱木质素与磷肥拌和均匀，然后分次加入粘合剂和助剂再混合匀化。匀化物料以物流方式送入转鼓反应器。调整反应器转速和温度并检验合成效果，在80±5℃条件下完成反应。产品冷却后计量包装。·木质素磷肥技术指标

①．外观    褐色颗粒

②．磷含量  (P₂O₅)15～41％

③．粒度    (Φ0.5～3.0mm)85％

④．水分≤1％

·图1是本发明的工艺流程简图。

·图2是不同磷肥在土壤中14周的有效性观测结果。

·木质素磷肥对作物的生产效果

田间施用结果，木质素磷肥增效作用明显。施用作物夏玉米和冬小麦的产量分别提高14.36％、18.50％。结果列表1和表2。

注：(试验地单位面积基本苗相同)

                 表1木质素磷肥对夏玉米的生产效果

                   表2木质素磷肥对作物冬小麦的生产效果

Claims (8)

1．一种木质素磷肥及其生产方法，其特征在于采用木质素、磷肥、粘合剂、助剂为原料，按重量比配料，则与木质素∶磷肥∶粘合剂∶助剂相对应的数值是(5～20)∶(75～90)∶(2～10)∶(0～4)。在35～80℃的温度条件下，经转鼓反应器反应后制得颗粒磷肥。本发明的特征在于包括以下步骤：

(1)．将计量后的碱木质素与磷肥混掺

(2)．分次加入计量的粘合剂和助剂

(3)．将物料充分混合匀化

(4)．混匀物料以物流方式送入转鼓反应器

(5)．调整反应器转速和/或合成温度使物料在其中完成反应

(6)．检验肥料合成效果

(7)．对反应后的产品冷却、计量包装

2．根据权利要求1所述的木质素磷肥，其特征在于利用造纸黑液生产的碱木质素对可溶磷肥改性制成的一种增效磷肥；

3．根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的磷肥是指磷酸二铵或普通过磷酸钙(简称普钙)；

4．根据权利要求1所述的方法，其特征在于原料的最佳配比(重量比)在于与木质素∶磷肥∶粘合剂∶助剂相对应的数量是7∶90∶2.8∶0.2；

5．根据权利要求1.2所述的方法，其特征在于原料碱木质素是指通过亚硫酸酸析、沉淀、分离、干燥处理碱法制浆造纸黑液获得的碱木质素产品。碱木质素的特征是：①．含量80±10％、②．水分0-10％、③．细度20-200目；

6．根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的助剂，主要指粘土、膨润土、凹凸棒土、硅藻土、农用稀土等；

7．根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的粘合剂，主要指石蜡、植物油、矿物油、水玻璃、硬脂酸、羧甲基纤维素等；

8．根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的反应温度为35～80℃。

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