CN212128016U - 腐植酸螯合稀土水溶肥的制造设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种腐植酸螯合稀土水溶肥的制造设备，涉及肥料制造设备技术领域，解决了现有技术中存在的在植物中单独使用无机稀土化合物的利用率和效能较低，用量较大的技术问题。该腐植酸螯合稀土水溶肥的制造设备包括腐植酸反应装置、螯合反应装置以及后处理装置；其中，所述腐植酸反应装置包括顺次设置的腐植酸反应釜、离心机、过滤机以及磺化反应釜，所述磺化反应釜的出口与所述螯合反应装置的入口相连通；所述后处理装置包括依次设置的烘干机、破碎机、振动筛以及成品包装系统，所述螯合反应装置的出口与所述烘干机入口相连通。本实用新型用于提供一种可以制造出提高稀土元素的利用率和效能的腐植酸螯合稀土水溶肥的制造设备。
Description
技术领域
本实用新型涉及肥料制造设备技术领域，尤其是涉及一种腐植酸螯合稀土水溶肥的制造设备。
背景技术
稀土元素(Rare earth elements)是镧系元素的总称，包括铈、镧、钕、钇等17种元素，它们具有光、电、磁学和生物化学等多种特殊性能。研究证明，稀土元素具有增强植物光合作用、提高叶绿素含量和多种酶的活性、促进植物新陈代谢和根系发育、促进营养元素吸收利用、改善作物品质、提高抗逆(杀菌、抗病和抗旱等)性能等多种功能。本申请人发现，现有技术中在植物中单独使用无机稀土化合物的利用率和效能较低，用量较大。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供腐植酸螯合稀土水溶肥的制造设备，以解决现有技术中存在的在植物中单独使用无机稀土化合物的利用率和效能较低，用量较大的技术问题。本实用新型诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。
为实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：
本实用新型实施例提供的腐植酸螯合稀土水溶肥的制造设备，包括腐植酸反应装置、螯合反应装置以及后处理装置；其中，
所述腐植酸反应装置包括顺次设置的腐植酸反应釜、离心机、过滤机以及磺化反应釜，所述磺化反应釜的出口与所述螯合反应装置的入口相连通；所述后处理装置包括依次设置的烘干机、破碎机、振动筛以及成品包装系统，所述螯合反应装置的出口与所述烘干机入口相连通。
在优选或可选的实施例中，所述螯合反应装置为电加热搅拌反应釜。
在优选或可选的实施例中，所述腐植酸反应装置还包括第一输送机和第二输送机，所述第一输送机设置于所述离心机和所述过滤机之间能将所述离心机输出的物料输送至所述过滤机，所述第二输送机设置于所述过滤机和所述螯合反应装置之间能将所述过滤机输出的物料输送至所述螯合反应装置。
在优选或可选的实施例中，所述第一输送机和所述第二输送机均为管链式输送机。
在优选或可选的实施例中，所述螯合反应装置上连通有液体排放口。
在优选或可选的实施例中，在所述腐植酸反应釜、磺化反应釜以及螯合反应装置的出口均分别设置有电磁阀。
在优选或可选的实施例中，所述后处理装置还包括螺旋输送机，所述螺旋输送机设置于所述破碎机和所述振动筛之间能将所述破碎机输出的物料输送至所述振动筛。
在优选或可选的实施例中，所述后处理装置还包括斗提机，所述斗提机设置于所述振动筛与所述成品包装系统之间能将所述振动筛输出的物料输送至所述成品包装系统。
在优选或可选的实施例中，所述腐植酸反应釜以及所述磺化反应釜均为电加热搅拌反应釜。
在优选或可选的实施例中，所述过滤机为真空过滤机。
一种使用本实用新型任一技术方案提供的腐植酸螯合稀土水溶肥的制造设备制造肥料的方法，包括以下步骤：
步骤A：用NaOH溶液与腐植酸原料按8～15:1的质量比混合置入腐植酸反应釜内，调整温度为80～90℃反应1～2h，然后使反应后的液体依次经过离心机和过滤机，得到纯净的腐植酸钠溶液；
步骤B：将步骤A得到的溶液导入磺化反应釜内，并按步骤A得到的溶液质量的1～4％添加磺化剂，调整温度为90～120℃反应1～2h，得到磺化腐植酸钠溶液；
步骤C：将步骤B得到的溶液导入螯合反应装置内，并按步骤B得到的溶液质量的0.5～1.5％添加稀土化合物，调整温度为80～100℃反应3～5h，得到腐植酸螯合稀土溶液；
步骤D：将步骤C得到的溶液依次经过烘干机、破碎机以及振动筛，进行浓缩干燥，得到粉状或者粒状的腐植酸稀土水溶肥；
步骤E：将步骤D得到的腐植酸稀土水溶肥导入成品包装系统，完成包装。
在优选或可选的实施例中，在步骤C和步骤D之间还包括以下步骤：
步骤C1：在螯合反应装置内加入微量元素化合物，其添加量为溶液总质量的1～3％，调整温度为80～100℃反应0.5～2h，得到腐植酸螯合稀土微肥溶液。
在优选或可选的实施例中，磺化腐植酸钠、稀土元素和微量元素三者折纯后的质量比为50～70:7～10:15～20。
在优选或可选的实施例中，所述腐植酸原料为腐植酸含量≥60％的风化煤粉或褐煤粉。
在优选或可选的实施例中，所述的磺化剂为硝基磺酸、氯磺酸、对羟基苯磺酸钠三者任一。
在优选或可选的实施例中，所述稀土化合物为硝酸稀土、硝酸铈、硝酸钕、硝酸镧和硝酸钇五者任一或者任两者的结合。
在优选或可选的实施例中，所述微量元素化合物为硫酸亚铁、硫酸锰、硫酸锌、硫酸铜、硼砂和钼酸铵六者中任意1～4种。
基于上述技术方案，本实用新型实施例至少可以产生如下技术效果：
本实用新型提供的腐植酸螯合稀土水溶肥的制造设备，包括腐植酸反应装置、螯合反应装置以及后处理装置，在制备过程中，可以使腐植酸原料依次在所述磺化反应釜进行磺化反应，以及在所述螯合反应装置中与稀土元素和微量元素化合物的进行螯合反应，得到腐植酸螯合稀土水溶肥，将腐植酸作为有机配位体，无机稀土和微量元素化合物作为无机原料，提高了稀土元素的利用率和效能，减小了使用量，为制备廉价、高效、安全和多功能的有机稀土微肥提供了新思路。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型实施例中提供的腐植酸螯合稀土水溶肥的制造设备示意图；
图2本实用新型提供的腐植酸螯合稀土水溶肥的制造方法流程图；
图3为腐植酸原料的FTIR谱图；
图4为螯合了铈和锌的FTIR谱图。
图中，1、腐植酸反应装置；11、腐植酸反应釜；12、离心机；13、过滤机；14、磺化反应釜；15、第一输送机；16、第二输送机；2、螯合反应装置；21、液体排放口；3、后处理装置；31、烘干机；32、破碎机；33、振动筛；34、成品包装系统；35、螺旋输送机；36、斗提机；4、电磁阀。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。
本实用新型提供了一种可以制造出提高稀土元素的利用率和效能的腐植酸螯合稀土水溶肥的制造设备。
下面结合图1～图4对本实用新型提供的技术方案进行更为详细的阐述。
如图1～图4所示，本实用新型实施例所提供的腐植酸螯合稀土水溶肥的制造设备，包括腐植酸反应装置1、螯合反应装置2以及后处理装置3；其中，
腐植酸反应装置1包括顺次设置的腐植酸反应釜11、离心机12、过滤机13以及磺化反应釜14，磺化反应釜14的出口与螯合反应装置2的入口相连通；后处理装置3包括依次设置的烘干机31、破碎机32、振动筛33以及成品包装系统34，螯合反应装置2的出口与烘干机31入口相连通。
本实用新型提供的腐植酸螯合稀土水溶肥的制造设备，包括腐植酸反应装置1、螯合反应装置2以及后处理装置3，在制备过程中，可以使腐植酸原料依次在磺化反应釜14进行磺化反应，以及在螯合反应装置2中与稀土元素和微量元素化合物的进行螯合反应，得到腐植酸螯合稀土水溶肥，将腐植酸作为有机配位体，无机稀土和微量元素化合物作为无机原料，提高了稀土元素的利用率和效能，减小了使用量，为制备廉价、高效、安全和多功能的有机稀土微肥提供了新思路。
作为优选或可选的实施方式，螯合反应装置2为电加热搅拌反应釜。其材质为不锈钢，容积优选为5m3。
作为优选或可选的实施方式，腐植酸反应装置1还包括第一输送机15和第二输送机16，第一输送机15设置于离心机12和过滤机13之间能将离心机12输出的物料输送至过滤机13，第二输送机16设置于过滤机13和螯合反应装置2之间能将过滤机13输出的物料输送至螯合反应装置2。除去残渣，得到纯净的腐植酸钠溶液。
作为优选或可选的实施方式，第一输送机15和第二输送机16均为管链式输送机。
作为优选或可选的实施方式，螯合反应装置2上连通有液体排放口21。可以将经过稀土和微量元素螯合后的液态腐植酸稀土微肥直接导出进行包装，作为液体肥料进行使用。
作为优选或可选的实施方式，在腐植酸反应釜11、磺化反应釜14以及螯合反应装置2的出口均分别设置有电磁阀4。在反应过程中将电磁阀4关闭，反应后将电磁阀4打开，将液态释放流入下一步反应装置中。
作为优选或可选的实施方式，后处理装置3还包括螺旋输送机35，螺旋输送机35设置于破碎机32和振动筛33之间能将破碎机32输出的物料输送至振动筛33。
具体地，经过螯合反应后的物料先经过烘干机31，对溶液进行浓缩，然后经过破碎机32得到粉状或者粒状的腐植酸稀土微肥，经过振动筛33筛出质量体积符合标准的产品，最后由成品包装系统34进行包装；其中，烘干机31也可以是三效蒸发器或者MPV高效蒸发器。
作为优选或可选的实施方式，后处理装置3还包括斗提机36，斗提机36设置于振动筛33与成品包装系统34之间能将振动筛33输出的物料输送至成品包装系统34。
作为优选或可选的实施方式，腐植酸反应釜11以及磺化反应釜14均为电加热搅拌反应釜。
作为优选或可选的实施方式，过滤机13为真空过滤机。
一种使用本实用新型任一技术方案提供的腐植酸螯合稀土水溶肥的制造设备制造肥料的方法，包括以下步骤：
步骤A：用NaOH溶液与腐植酸原料按8～15:1的质量比混合置入腐植酸反应釜11内，调整温度为80～90℃反应1～2h，然后使反应后的液体依次经过离心机12和过滤机13，得到纯净的腐植酸钠溶液；
步骤B：将步骤A得到的溶液导入磺化反应釜14内，并按步骤A得到的溶液质量的1～4％添加磺化剂，调整温度为90～120℃反应1～2h，得到磺化腐植酸钠溶液；
步骤C：将步骤B得到的溶液导入螯合反应装置2内，并按步骤B得到的溶液质量的0.5～1.5％添加稀土化合物，调整温度为80～100℃反应3～5h，得到腐植酸螯合稀土溶液；
步骤D：将步骤C得到的溶液依次经过烘干机31、破碎机32以及振动筛33，进行浓缩干燥，得到粉状或者粒状的腐植酸稀土水溶肥；
步骤E：将步骤D得到的腐植酸稀土水溶肥导入成品包装系统34，完成包装。
作为优选或可选的实施方式，在步骤C和步骤D之间还包括以下步骤：
步骤C1：在螯合反应装置2内加入微量元素化合物，其添加量为溶液总质量的1～3％，调整温度为80～100℃反应0.5～2h，得到腐植酸螯合稀土微肥溶液。
作为优选或可选的实施方式，磺化腐植酸钠、稀土元素和微量元素三者折纯后的质量比为50～70:7～10:15～20。
作为优选或可选的实施方式，所述腐植酸原料为腐植酸含量≥60％的风化煤粉或褐煤粉。优选为风化煤粉。
作为优选或可选的实施方式，所述的磺化剂为硝基磺酸、氯磺酸、对羟基苯磺酸钠三者任一。优选为对羟基苯磺酸钠。
作为优选或可选的实施方式，所述稀土化合物为硝酸稀土、硝酸铈、硝酸钕、硝酸镧和硝酸钇五者任一或者任两者的结合。所述物质均为市售，其化学式分别为：Re(NO)3·6H2O、Ce(NO)3·6H2O、Nd(NO)3·6H2O、La(NO)3·6H2O、Y(NO)3·6H2O。
作为优选或可选的实施方式，所述微量元素化合物为硫酸亚铁、硫酸锰、硫酸锌、硫酸铜、硼砂和钼酸铵六者中任意1～4种。上述物质的化学式分别为：Fe(SO)4·7H2O、Mn(SO)4·H2O、Zn(SO)4·7H2O、Cu(SO)4·5H2O、NaB4O7·10H2O、(NH4)2MoO4。
制造完成后的腐植酸螯合稀土水溶微肥其质量指标为：水溶性腐植酸含量≥70％，稀土元素≥1％，微量元素总量≥2％，pH≈6～9，水不溶物≤1％，凝聚极限≥10mmol/g；该稀土微肥在浸种、喷施时的最适宜浓度为0.5～1g/L，相应稀土元素浓度在5～50mg/L的安全使用范围。
实施例1：
在腐植酸反应釜11中加入1000kg的1％NaOH溶液，再加入100kg风化煤粉，搅拌下加热到90℃，反应2h，然后转入离心机12(可以是卧式螺旋沉降离心机)中分离，溶液再用过滤机13过滤，得780kg腐植酸钠溶液(水不溶物为0.12g/L)。将溶液转入磺化反应釜14中，添加23kg对羟基苯磺酸钠，在97℃下反应2h，得磺化腐植酸钠溶液；在同一反应釜中加入磺化腐植酸钠溶液质量的8kg硝酸铈[Ce(NO)3·6H2O]，在90℃下反应3h，再加17kg硫酸锌[Zn(SO)4·7H2O]，在90℃下反应1.5h，得腐植酸螯合稀土微肥溶液。通过烘干机31、破碎机32进行干燥/造粒，得82kg粒状腐植酸稀土水溶微肥。
对上述样品进行傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析，如图3～4所示，图4(腐植酸稀土水溶微肥)与图3(腐植酸原料)相比，螯合微肥的谱图样品中的1720cm-1峰(羧基吸收峰)pH5时面积明显变小，pH8时完全消失；1629cm-1、1405cm-1峰(分别为羧基的非对称和对称振动)，螯合微肥的谱图中面积增大；1234.8cm-1(羧基、醇基、酚羟基的C-O-H的变形振动)在pH5是面积变小，pH8时完全消失，这都说明腐植酸中的羧基、羟基与稀土铈、微量元素锌发生了络合或螯合反应。
实施例2：
制取过程和反应条件基本同实施例1，但其中磺化剂采用25kg硝基磺酸，稀土化合物采用硝酸稀土[Re(NO)3·6H2O]，微量元素采用6kg硫酸亚铁[Fe(SO)4·7H2O]、4kg硫酸锰[Mn(SO)4·H2O]和8kg硫酸锌[Zn(SO)4·7H2O]，得90.6kg粒状腐植酸稀土水溶微肥。
用上述制备的腐植酸螯合稀土微肥产品，配成浓度为0.05％的溶液，经田间小区试验结果表明，在黄瓜上喷施该溶液3次，与对照相比，黄瓜增产27.8％，维生素C增加15％，还原糖增加27.8％，霜霉病发病率为零(对照试验的发病率为15.6％)。
上述本实用新型所公开的任一技术方案除另有声明外，如果其公开了数值范围，那么公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的技术人员应该理解：优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多，无法穷举，所以本实用新型才公开部分数值以举例说明本实用新型的技术方案，并且，上述列举的数值不应构成对本实用新型创造保护范围的限制。
如果本文中使用了“第一”、“第二”等词语来限定零部件的话，本领域技术人员应该知晓：“第一”、“第二”的使用仅仅是为了便于描述上对零部件进行区别如没有另行声明外，上述词语并没有特殊的含义。
同时，上述本实用新型如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接(例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构(例如使用铸造工艺一体成形制造出来所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。
另外，上述本实用新型公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。本实用新型提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。
Claims (10)
1.一种腐植酸螯合稀土水溶肥的制造设备，其特征在于，包括腐植酸反应装置、螯合反应装置以及后处理装置；其中，
所述腐植酸反应装置包括顺次设置的腐植酸反应釜、离心机、过滤机以及磺化反应釜，所述磺化反应釜的出口与所述螯合反应装置的入口相连通；所述后处理装置包括依次设置的烘干机、破碎机、振动筛以及成品包装系统，所述螯合反应装置的出口与所述烘干机入口相连通。
2.根据权利要求1所述的腐植酸螯合稀土水溶肥的制造设备，其特征在于，所述螯合反应装置为电加热搅拌反应釜。
3.根据权利要求1所述的腐植酸螯合稀土水溶肥的制造设备，其特征在于，所述腐植酸反应装置还包括第一输送机和第二输送机，所述第一输送机设置于所述离心机和所述过滤机之间能将所述离心机输出的物料输送至所述过滤机，所述第二输送机设置于所述过滤机和所述螯合反应装置之间能将所述过滤机输出的物料输送至所述螯合反应装置。
4.根据权利要求3所述的腐植酸螯合稀土水溶肥的制造设备，其特征在于，所述第一输送机和所述第二输送机均为管链式输送机。
5.根据权利要求1所述的腐植酸螯合稀土水溶肥的制造设备，其特征在于，所述螯合反应装置上连通有液体排放口。
6.根据权利要求1-5任一所述的腐植酸螯合稀土水溶肥的制造设备，其特征在于，在所述腐植酸反应釜、磺化反应釜以及螯合反应装置的出口均分别设置有电磁阀。
7.根据权利要求1所述的腐植酸螯合稀土水溶肥的制造设备，其特征在于，所述后处理装置还包括螺旋输送机，所述螺旋输送机设置于所述破碎机和所述振动筛之间能将所述破碎机输出的物料输送至所述振动筛。
8.根据权利要求1所述的腐植酸螯合稀土水溶肥的制造设备，其特征在于，所述后处理装置还包括斗提机，所述斗提机设置于所述振动筛与所述成品包装系统之间能将所述振动筛输出的物料输送至所述成品包装系统。
9.根据权利要求1所述的腐植酸螯合稀土水溶肥的制造设备，其特征在于，所述腐植酸反应釜以及所述磺化反应釜均为电加热搅拌反应釜。
10.根据权利要求1所述的腐植酸螯合稀土水溶肥的制造设备，其特征在于，所述过滤机为真空过滤机。
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