專利名稱：含硫肥料組合物及其制備方法
背景本申請要求2000年5月17日提交的臨時申請號60/204,970的優先權，該專利申請的內容在此引入以供參考。
本發明涉及對土壤傳送硫以支持作物生長。
當氧化成硫酸鹽形式時，硫是作物生長的必要養分。為了提供適合用于土壤的形式的硫，通常將硫與顆粒狀肥料如磷酸鹽、硝酸鹽、尿素和/或碳酸鉀松散混合形成物理混合物。然后將該混合物用各種方法，如撒播或條播施給土壤，以提供給土壤硫和其他在顆粒肥料中存在的養分。
這種混合的一個問題是它們在加工和運輸過程中隨著顆粒沉降經歷顆粒偏析，導致在接近松散混合物底部處顆粒較小，和集中粉末。因此，在整個混合物中硫不均勻分布，導致當對土壤施用混合物時硫劑量不均勻。例如，一些處理區域可能接受到太多硫，而其他區域可能接受太少硫。因此，需要一種將硫均勻傳送給土壤的載體。
為了不同目的還將硫摻入肥料組合物。特別是，已用硫制造緩釋肥料組合物，它作為一層相當厚的外涂層或殼，牢固的錨定于肥料顆粒表面。在這些組合物中，目的是為了使下面的肥料能緩慢釋放入土壤，而不是為了將硫傳送給土壤，隨后氧化并讓作物利用。
發明概述本發明提供了一種將硫傳送給土壤，并避免與松散混合的組合物有關的硫不均勻分布問題的載體。特別是，本發明的特征是一種具有多個顆粒的組合物，其中這些顆粒含有肥料部分和包埋在肥料部分內的多個分散硫片晶。
本文所用的“分散硫片晶”指不連續的薄硫片晶，它可以基本上是平面的或基本上是曲面的。例如，片晶可以是局部球形的。這些片晶與在緩釋肥料組合物中存在的較厚的硫涂層和殼相反，后者基本上覆蓋了下面的肥料部分表面。
合適肥料部分的例子包括磷酸鹽(如磷酸單銨鹽、磷酸氫銨、單過磷酸鈣、三元過磷酸鈣等)、硝酸鹽、尿素、碳酸鉀及其組合。顆粒還可含有一種或多種硫酸鹽(如硫酸鈣、硫酸鎂、硫酸銨及其組合)、一種或多種微量營養(如鋅、錳、鐵、銅、硼、氯、鈷、鈉、鉬及其組合)、和/或一種或多種次級養分(如鈣、鎂及其組合)。顆粒的總元素營養含量優選不大于20％重量，更優選不大于10％重量，甚至更優選不大于5％重量。
加到土壤后，硫片晶和肥料部分的成分被釋放到土壤中，通過土壤微生物作用氧化成硫酸鹽形式。形成厚度不大于100微米，優選不大于10微米的片晶來促進氧化。因為組合物中的各顆粒含有硫片晶，即使顆粒經歷沉降也避免了硫施用不均勻的問題。而且，由于將硫片晶包埋在肥料部分中，而不是單獨將硫作為肥料顆粒最外表面牢固錨定的涂層，顆粒提供了同時傳送硫和肥料部分的便利載體。
根據一種方法制備了肥料組合物，該方法包括首先用元素硫，然后用含有肥料或其前體的漿液噴霧多個含肥料的顆粒，硬化后得到含硫顆粒。硬化過程可采用多種形式，視漿液組成而定。例如，當漿液含有磷酸單銨鹽或磷酸氫銨肥料前體時，硬化步驟包括用氨噴射含硫顆粒，然后干燥顆粒，形成硫片晶包埋在磷酸二氫銨或磷酸氫銨肥料中的顆粒。另一方面，當漿液含有單過磷酸鈣、三元過磷酸鈣、尿素或碳酸鉀時，氨噴射不是必需的，可簡單的通過干燥硬化顆粒。
肥料漿液通常是熔化的組合物。如果漿液首先沉積，然后硫沉積，或如果硫和漿液同時沉積，硫沉積在熔化漿液頂部的區域將易于從顆粒上成片剝落。首先用硫然后用肥料漿液噴霧顆粒避免了這個問題。熔化漿液沉積在硫片晶上，但與下面的肥料顆粒的粘附比與硫片晶的粘附更強。因此，肥料和硫片晶都留在適當的位置，可以在合適的時間釋放入土壤。
在附圖和下文描述中列出了本發明的一個或多個實施例的細節。從描述和附圖以及權利要求可明白本發明的其他特征、目的和優點。
附1是示意圖，顯示了制備含硫的肥料組合物的一種方法實施例。
發明詳述參見
圖1，該圖顯示制備肥料組合物的連續方法，該肥料組合物的特征是具有包埋在肥料部分中的分散硫片晶的顆粒，其中肥料部分是磷酸二氫銨(“MAP”)、磷酸氫銨(“DAP”)或其組合。如
圖1所示，含有MAP或DAP肥料顆粒(或其組合)的旋轉粒化鼓式反應器10旋轉形成肥料顆粒的滾床。反應器10還含有從帶式進料器11喂入反應器的固態硫酸鹽(如硫酸鈣、硫酸鎂、硫酸銨或其組合)。當終產物施用于土壤時，這些摻入終產物的硫酸鹽立即可用作作物硫營養。相反，片晶中的元素硫必須首先被土壤微生物氧化成硫酸鹽形式，然后才能用作作物硫養分。
隨著反應器10的旋轉，首先用熔化形式的元素硫低壓噴霧反應器內含物，在肥料顆粒表面形成硫薄片晶。由于肥料顆粒未熔化，硫片晶不從顆粒上剝落。選擇硫片晶不完全覆蓋肥料顆粒表面的噴霧條件，包括噴霧壓力和噴霧時間，以促使隨后噴霧的漿液粘附于下面的肥料顆粒上。
手工將硫元素加到管式熔化器12中，制備熔化的硫噴霧，其中用通到熔化器12的蒸汽熔化硫。熔化的硫儲存在收集槽14中，也對其提供蒸汽直到需要，然后它通過泵16被泵送到反應器10中，霧化形成噴霧。用返流環管18通過將過量熔化硫返回給收集槽14測量傳送給反應器10的熔化硫量。
硫片晶形成后，通過在預中和器22中混合氨氣(來自罐20)和磷酸，然后將漿液送到反應器10，對其霧化形成噴霧，制備了熔化漿液，用漿液噴霧仍在旋轉的含有片晶的肥料顆粒。漿液是肥料前體，它在用氨噴射后轉化成MAP、DAP或其組合。它對未被硫片晶占據的肥料顆粒表面部分粘附很強，并延伸到(不強烈粘附于)硫片晶上。根據氨噴射后肥料的所需厚度選擇漿液噴霧條件(包括噴霧壓力和噴霧時間)。
如上所述，一旦漿液噴霧完成，對有涂層的顆粒進行氨噴射，將漿液轉化為MAP、DAP或其組合。供有來自罐26的氨的床下氨噴射器24用于該目的。選擇氨濃度以實現氮-磷比約1.0(就MAP而言)或約2.0(就DAP而言)，在該比例時形成不溶性肥料顆粒并從溶液中沉淀出來。最終得到一種顆粒，其中硫片晶包埋在MAP、DAP或其組合內。
氨噴射后，在加熱的干燥鼓28中干燥如此形成的顆粒，用通過鼓風機27從天然氣燃燒爐29提供的熱量除去水分和任何其他揮發物質。干燥后，通過傳送帶30將顆粒排入顆粒篩分器32，該篩分器裝有一個或多個顆粒篩分。顆粒篩分器32從產物流中分離出相對于預定目標粒徑過大或過小的顆粒。過大的顆粒被加到帶式進料器34中，然后喂入輥式破碎機36。輥式破碎機36漸漸磨碎過大的顆粒使其粒徑變小，須注意將粉末形成減至最少。然后通過回收傳送系統38和回收提升機40回收磨碎的顆粒，并通過帶式進料器循環42喂回反應器10，在反應器中它們與其他硫酸鹽混合，經歷另一循環接觸硫噴霧，然后漿液噴霧直到獲得理想的粒徑。顆粒篩分器32也將過小的顆粒提供給回收傳送系統38，在該系統中它們與過大的顆粒一起，形成反應器10的原料。
分離過大和過小的顆粒后，將得到的產物流(含有滿足預定目標粒徑的顆粒)通過產物提升機44送到產物分流器46，該分流器將這些顆粒的一部分循環到反應器10中，將其余顆粒送入冷卻鼓48。然后收集冷卻顆粒，并儲存在收集器50中。冷卻過程中放出的任何揮發物以及干燥鼓28和反應器10放出的揮發物被送入滌氣器52，它們在那里被處理并排到大氣中。
根據上述方法形成的顆粒的特征是具有MAP或DAP肥料部分(或其組合)和包埋在肥料部分中的硫薄片晶。片晶厚度優選小于100微米，更優選小于10微米，以促進施用到土壤中后硫的氧化。總元素硫含量優選不大于約20％重量，更優選不大于約10％重量，甚至更優選不大于約5％重量。
就還含有硫酸鹽(如硫酸鈣、硫酸鎂、硫酸銨或其組合)的顆粒而言，根據給定的作物和/或作物區域的農業需要選擇硫酸鹽的硫與顆粒中元素硫的重量比。通常硫酸鹽的硫與元素硫之比的范圍約在1∶9到7∶3之內是合適的，特別有用的是約1∶1的比例。
選擇顆粒的總體大小，使得在施給土壤后最佳釋放養分。通常粒徑范圍是約2-4毫米。
圖1中所述的方法說明了一個實施例，其中肥料部分是MAP、DAP或其組合。然而，還可用其他肥料，包括例如其他磷酸鹽(如單過磷酸鈣、三元過磷酸鈣或其組合)、硝酸鹽、尿素、碳酸鉀及其組合。不是所有這些肥料都需要噴射氨。例如，就單過磷酸鈣、三元過磷酸鈣、尿素和碳酸鉀而言，不需要氨噴射來將漿液轉變成肥料，也不需要預中和器。而是將含有肥料的漿液加到反應器10中的顆粒上，然后在干燥鼓28中干燥，形成產物。
另外，
圖1說明了旋轉粒化鼓形式的反應器的用途。然而，還可使用其他反應器，包括例如流化床反應器。
圖1也說明制造含硫肥料顆粒的連續方法。然而還可以用間歇方法。
圖1所示的過程進一步說明，通過加入固態硫酸鹽將硫酸鹽摻入顆粒。然而，硫酸鹽摻入可通過不同途徑實現。例如，可通過使溶解在磷酸進料中的硫酸與合適的陽離子反應，原位產生硫酸鹽。
可在顆粒中加入其他成分。例子包括微量營養(如鋅、錳、鐵、銅、鉬、硼、氯、鈷、鈉及其組合)和次級養分(如鈣、鎂及其組合)。可以元素形式或以鹽形式(如硫酸鹽、硝酸鹽、鹵化物等)提供微量營養和次級養分。
還可能在顆粒形成后對顆粒施涂一層或多層包囊涂層。合適的包囊涂層的例子是本領域已知的，包括例如聚合涂層，它在施用到土壤后隨時間降解。
已描述了一些本發明的實施例。但是，應理解在不違背本發明的精神和范圍的條件下可進行許多修改。因此，其他實施例在所附權利要求的范圍內。
權利要求
1.一種含有多個顆粒的肥料組合物，其特征在于，所述顆粒含有(a)肥料部分；和(b)包埋在所述肥料部分中的多個分散硫片晶。
2.如權利要求1所述的肥料組合物，其特征在于，所述片晶的厚度不大于約100微米。
3.如權利要求1所述的肥料組合物，其特征在于，所述片晶的厚度不大于約10微米。
4.如權利要求1所述的肥料組合物，其特征在于，所述肥料部分選自磷酸鹽、硝酸鹽、尿素、碳酸鉀及其組合。
5.如權利要求1所述的肥料組合物，其特征在于，所述肥料部分選自磷酸一銨鹽、磷酸氫銨、單過磷酸鈣、三元過磷酸鈣及其組合。
6.如權利要求1所述的肥料組合物，其特征在于，所述肥料部分含有磷酸二氫銨。
7.如權利要求1所述的肥料組合物，其特征在于，所述肥料部分含有磷酸氫銨。
8.如權利要求1所述的肥料組合物，其特征在于，所述肥料部分含有單過磷酸鈣。
9.如權利要求1所述的肥料組合物，其特征在于，所述肥料部分含有三元過磷酸鈣。
10.如權利要求1所述的肥料組合物，其特征在于，所述顆粒的總元素硫含量不大于約20％重量。
11.如權利要求1所述的肥料組合物，其特征在于，所述顆粒的總元素硫含量不大于約10％重量。
12.如權利要求1所述的肥料組合物，其特征在于，所述顆粒的總元素硫含量不大于約5％重量。
13.如權利要求1所述的肥料組合物，其特征在于，所述顆粒還含有硫酸鹽。
14.如權利要求13所述的肥料組合物，其特征在于，所述硫酸鹽選自硫酸鈣、硫酸鎂、硫酸銨及其組合。
15.如權利要求1所述的肥料組合物，其特征在于，所述顆粒還含有微量營養，選自鋅、錳、鐵、銅、鉬、硼、氯、鈷、鈉及其組合。
16.如權利要求1所述的肥料組合物，其特征在于，所述顆粒還含有次級養分，選自鈣、鎂及其組合。
17.一種制備肥料組合物的方法，其特征在于，該方法包括(a)用(a)元素硫，然后用(b)含有肥料或其前體的漿液噴霧第一含有肥料的多個顆粒；和(b)硬化步驟(a)的產物，形成第二多個顆粒，所述顆粒含有(i)肥料部分和(ii)包埋在所述肥料部分內的多個分散硫片晶。
18.如權利要求17所述的方法，其特征在于，所述第二多個顆粒含有選自磷酸鹽、硝酸鹽、尿素、碳酸鉀及其組合的肥料部分。
19.如權利要求17所述的方法，其特征在于，所述第二多個顆粒含有選自磷酸二氫銨、磷酸氫銨、單過磷酸鈣、三元過磷酸鈣及其組合的肥料部分。
20.如權利要求17所述的方法，其特征在于，所述漿液含有磷酸二氫銨前體，所述硬化步驟包括用氨噴射步驟(A)的產物，并干燥氨噴射過的產物，形成含有肥料部分的所述第二多個顆粒，所述肥料部分含有磷酸二氫銨。
21.如權利要求17所述的方法，其特征在于，所述漿液含有磷酸氫銨前體，所述硬化步驟包括用氨噴射步驟(A)的產物，并干燥氨噴射過的產物，形成含有肥料部分的所述第二多個顆粒，所述肥料部分含有磷酸氫銨。
22.如權利要求17所述的方法，其特征在于，所述漿液含有單過磷酸鈣，所述硬化步驟包括干燥步驟(A)的產物，形成含有肥料部分的所述第二多個顆粒，所述肥料部分含有單過磷酸鈣。
23.如權利要求17所述的方法，其特征在于，所述漿液含有三元過磷酸鈣，所述硬化步驟包括干燥步驟(A)的產物，形成含有肥料部分的所述第二多個顆粒，所述肥料部分含有三元過磷酸鈣。
24.如權利要求17所述的方法，其特征在于，所述第一多個顆粒、所述漿液或兩者還含有硫酸鹽。
25.如權利要求24所述的方法，其特征在于，所述硫酸鹽選自硫酸鈣、硫酸鎂、硫酸銨及其組合。
26.如權利要求17所述的方法，其特征在于，所述第一多個顆粒、所述漿液或兩者還含有微量營養，所述微量營養選自鋅、錳、鐵、銅、鉬、硼、氯、鈷、鈉及其組合。
27.如權利要求17所述的方法，其特征在于，所述第一多個顆粒、所述漿液或兩者還含有次級養分，所述次級養分選自鈣、鎂及其組合。
28.如權利要求17所述的方法，其特征在于，所述片晶的厚度不大于約100微米。
29.如權利要求17所述的方法，其特征在于，所述片晶的厚度不大于10微米。
30.如權利要求17所述的方法，其特征在于，所述第二多個顆粒的總元素硫含量不大于約20％重量。
31.如權利要求17所述的方法，其特征在于，所述第二多個顆粒的總元素硫含量不大于約10％重量。
32.如權利要求17所述的方法，其特征在于，所述第二多個顆粒的總元素硫含量不大于約5％重量。
33.一種將硫傳送給土壤，包括用含有多個顆粒的肥料組合物處理土壤的方法，其特征在于，所述顆粒含有(a)肥料部分和(b)包埋在所述肥料部分中的多個分散硫片晶。
34.如權利要求33所述的方法，其特征在于，所述片晶的厚度不大于約100微米。
35.如權利要求33所述的方法，其特征在于，所述片晶的厚度不大于約10微米。
36.如權利要求33所述的方法，其特征在于，所述肥料部分選自磷酸鹽、硝酸鹽、尿素、碳酸鉀及其組合。
37.如權利要求33所述的方法，其特征在于，所述肥料部分選自磷酸二氫銨、磷酸氫銨、單過磷酸鈣、三元過磷酸鈣及其組合。
38.如權利要求33所述的方法，其特征在于，所述肥料部分含有磷酸二氫銨。
39.如權利要求33所述的方法，其特征在于，所述肥料部分含有磷酸氫銨。
40.如權利要求33所述的方法，其特征在于，所述肥料部分含有單過磷酸鈣。
41.如權利要求33所述的方法，其特征在于，所述肥料部分含有三元過磷酸鈣。
42.如權利要求33所述的方法，其特征在于，所述顆粒的總元素硫含量不大于約20％重量。
43.如權利要求33所述的方法，其特征在于，所述顆粒的總元素硫含量不大于約10％重量。
44.如權利要求33所述的方法，其特征在于，所述顆粒的總元素硫含量不大于約5％重量。
45.如權利要求33所述的方法，其特征在于，所述顆粒還含有硫酸鹽。
46.如權利要求45所述的方法，其特征在于，所述硫酸鹽選自硫酸鈣、硫酸鎂、硫酸銨及其組合。
47.如權利要求33所述的方法，其特征在于，所述顆粒還含有微量營養，選自鋅、錳、鐵、銅、鉬、硼、氯、鈷、鈉及其組合。
48.如權利要求33所述的方法，其特征在于，所述顆粒還含有次級養分，選自鈣、鎂及其組合。
全文摘要
一種含有多個顆粒的肥料組合物,其中這些顆粒的特征是多個硫片晶包埋在肥料部分中;和一種制備該組合物的方法,其中首先用硫噴霧,然后用含有肥料或其前體的漿液噴霧含肥料的顆粒,然后硬化。
文檔編號C05D9/00GK1380879SQ01801260
公開日2002年11月20日 申請日期2001年5月2日 優先權日2000年5月17日
發明者L·A·皮科克, A·R·小雪莉 申請人:嘉吉有限公司