一種大量元素水溶肥及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬復合肥料生產技術領域，涉及一種大量元素全水溶肥生產方法。
【背景技術】
[0002]水溶性肥料的制取工藝有物理混配和化學合成兩種；一是物理混配，即將尿素、硫酸銨、磷酸一銨、氯化鉀等原料肥，通過粉碎機、攪拌機等機械設備，按照相應配方直接混配而成。這類水溶性肥料工藝簡單，生產成本低，市場上價格便宜；物理混配的水溶性肥料產品雜質多，粒度、色澤等參差不齊，溶解性較差，極易吸潮結塊，技術含量很低。二是化學合成，即將原料在一定溫度、酸堿度等控制條件下，經過溶解、除雜、合成、濃縮等一系列特定的化學反應及工藝過程，最終結晶分離得到全水溶的肥料產品。化學反應合成的水溶肥相對于簡單物理混配的產品，具有外觀好、顏色粒度均勻的特點，可以真正確保100 %水溶，速溶性和吸收率更好，產品酸堿度也更容易控制，更適合于噴灌、滴灌等“水肥一體化”灌溉設施。化學合成的水溶性肥料營養元素含量高，營養更加均衡合理，提高了肥料吸收利用率。
[0003]當前的水溶性肥料價格居高不下，使實施節水灌溉農戶難以接受，只得選用價格相對較便宜的水溶性的尿素、氯化鉀等單質化產品自行混配，帶來利用率低、污染環境等弊端。
[0004]同時，中國發明專利公開號CN 102701824A公開了一種大量元素水溶肥的生產方法，該方法屬于化學合成。該方法是以濕法磷酸與氨中和、過濾，然后加入硝銨、硝酸鉀、氯化鉀，經過濃縮結晶、干燥而得到大量的元素水溶肥，但是植物對該水溶肥的利用率不是很高，且生產工藝比較復雜，成本高，而且生產過程中產生的廢液、廢氣污染環境。
[0005]中國發明專利公開號CN 102649657A公開了一種大量兀素水溶肥的生產方法，該方法采用自制的螯合劑處理粗磷酸，然后將處理后的水溶性磷肥與水溶性氮肥、水溶性鉀肥混合造粒，經烘干、冷卻得到大量元素水溶肥，但是自制的螯合劑在環境中難以被作物吸收，且不易分解，易造成對環境污染。
[0006]中國發明專利公開號CN 103641574A公開了一種化學合成大量元素水溶肥的生產方法，該方法以農用磷銨、農用氯化鉀及尿素為主要原料，通過氫鍵結合等方式，經烘干、冷卻制造化學組成穩定的全水溶性肥料；但濾渣轉化工藝復雜，磷轉化率低，且存在安全隱患；另外通過氫鍵結合的物質結晶率低，氯離子含量高；此外，尿素與強氧化劑反應會造成廢氣、廢液，污染環境。
【發明內容】
[0007]本發明針對目前水溶肥料存在養分單一、易板結、溶解性差、雜質或沉淀物多，化學安全性和穩定性差等問題。為了克服這些缺點，本發明采用磷銨、氯化鉀及氮源為主要原料，在水溶液中進行液相反應，采用多級結晶過濾制備得到目標產物，然后添加展著劑和滲透劑，添加類營養物質類螯合的中微量元素；同時利用小分子有機酸轉化水不溶性磷，提高磷利用率，轉化后的殘渣直接作為肥料輔料，實現資源的循環利用。
[0008]為達到上述目的，本發明采用了下述技術方案:
[0009]—種大量元素水溶肥，按重量百分比計，原料包括以下組分:
[0010]磷銨:30%?70%
[0011]氯化鉀:25%?55%
[0012]小分子有機酸:0?5%
[0013]氮源:20%?40%
[0014]中微量元素類營養物質螯(絡)合物:0?5%
[0015]展著劑:0?3%
[0016]滲透劑:0?3%
[0017]優選的，按重量百分比計，原料包括以下組分:
[0018]磷銨:40%?60%
[0019]氯化鉀:25%?45%
[0020]小分子有機酸:O?4 %
[0021]氮源:25%?35%
[0022]中微量元素類營養物質螯(絡)合物:0?3%
[0023]展著劑:0?2%
[0024]滲透劑:0?2%
[0025]優選的，按重量百分比計，原料包括以下組分:
[0026]磷銨:45%?55%
[0027]氯化鉀:25%?35%
[0028]小分子有機酸:O?3 %
[0029]氮源:28%?33%
[0030]中微量元素類營養物質螯(絡)合物:0?2%
[0031]展著劑:0?1%
[0032]滲透劑:O?I %
[0033]優選的，所述磷銨為農用磷銨，所述氯化鉀為農用氯化鉀，所述小分子有機酸選自草酸、琥珀酸、蘋果酸、馬來酸、乳酸、檸檬酸、沒食子酸、水楊酸、富馬酸、安息香酸的一種或幾種；所述小分子有機酸與中微量元素類營養物質螯(絡)合物混合后，作為添加劑。
[0034]所述氮源選自尿素、硫酸銨、硝酸鉀、磷酸銨、硫酸鉀、磷酸二氫鉀、磷酸一氫鉀、氨水、磷酸、硫酸、硝酸、碳酸氫銨、硝酸銨；所述中微量元素類營養物質螯(絡)合物選自以類營養物質螯(絡)合鋅、錳、鐵、銅或鈣；所述展著劑選自聚山梨酯系列表面劑；所述滲透劑為兩性離子表面活性劑、陽離子表面活性劑、陰離子表面活性劑、非離子表面活性劑的一種或幾種。
[0035]優選的，所述類營養物質選自核黃素、黃酮、維生素、多肽、海藻多糖類、甲殼素衍生物的一種或幾種。
[0036]本發明還提供了所述大量元素水溶肥的制備方法包括以下步驟:
[0037](I)將磷銨和氯化鉀溶于水，并調節PH至7.0± 1，形成飽和溶液并過濾，標記為濾液I ;
[0038](2)往濾液I中加入氯化鉀，調節PH至3-5，析出晶體并過濾，標記為濾液2，所述結晶物為水溶肥半成品；
[0039](3)將氮源添加到所述步驟(2)所得的水溶肥半成品中，結晶并過濾，所得濾液標記為濾液5 ;將所得結晶物干燥，并與中微量元素類營養物質螯(絡)合物、展著劑、滲透劑混合得大量元素水溶肥。優選的，所述濾液5返回到含氮原料/助劑的反應體系中，循環利用；
[0040]優選的，在所述濾液2中加入磷銨，并調節PH至7.0± 1，結晶并過濾得氯基肥料，單獨包裝銷售，所得濾液標記為濾液3，并將濾液3返回磷銨和氯化鉀體系中；
[0041]進一步優選的，在濾液中加入農用磷銨后，在15_40°C下加入氨水調pH = 7.0，冷卻結晶，并在10-30°C下過濾；干燥得氯基肥料。
[0042]優選的，將所述步驟(I)中過濾所得濾渣轉入渣轉化系統，并加入檸檬酸溶液進行浸提并過濾，標記為濾液4，并將濾液4返回磷銨和氯化鉀體系中；
[0043]進一步優選的，進行浸提加入的檸檬酸溶液的濃度為5_50g/L，并進行過濾，所得濾液4返回到農用磷銨/農用氯化鉀溶解槽內，濾渣作為肥料輔料備用。更進一步優選的，進行浸提加入的檸檬酸溶液的濃度為20-30g/L ；
[0044]優選的，所述步驟⑴中采用堿調節PH值，在15_25°C時形成有部分濾渣共存的飽和溶液，并在15-25°C下過濾，濾渣返回渣轉化系統，所述步驟(2)中加入氯化鉀后加熱至70-95 °C，采用酸調節PH值后，攪拌，此時析出的晶體在50-60 °C下趁熱過濾；
[0045]優選的，所述步驟(2)中加入氯化鉀后加熱和采用酸調節PH值后，攪拌；
[0046]優選的，步驟(I)所使用的磷銨與在步驟(2)中所得濾液中加入的磷銨的重量比為(1-3):1 ;步驟(I)所使用的氯化鉀與步驟(2)所使用的氯化鉀的重量比為(2-5):1。
[0047]與現有技術相比，本發明具有如下有益效果:
[0048](I)本發明采用磷銨、氯化鉀及氮源為主要原料，在水溶液中進行液相反應，采用多級結晶過濾制備得到目標產物，然后添加展著劑和滲透劑后肥料分散性好、吸收快，提高了各種養分吸收利用率；同時添加了類營養物質螯合的中微量元素，使得大量元素水溶肥吸收利用率更高，且不含激素，無殘留，成本低；另外還利用小分子有機酸轉化水不溶性磷，提高磷利用率，轉化后的殘渣直接作為肥料輔料，實現資源的循環利用。
[0049](2)本發明通過控制反應條件，使用磷銨、氯化鉀經過濾后進行充分的化學反應，采用分級結晶，即首先通過結晶得到水溶肥半成品，簡化工藝流程，同時提高目標產物結晶率，可控制氯離子含量在3 %以內。
[0050](3)濾渣綜合利用，選用小分子有機酸進行處理，將濾渣中水不溶性磷轉化成水溶性磷，磷轉化率高、價格低廉、工藝簡單安全，殘渣作為肥料的一種輔料循環應用，即造粒循環再利用，無須額外進行處理。
[0051](4)添加類營養物質可以固相螯合中微量元素，成本低、提高作物吸收率，營養安全，無環境污染。
[0052](5)本發明全水溶，水不溶物含量彡0.5%、不板結、溶解速度快、外觀均勻，且為無氯產品；添加不同的氮源，制備出不同配方的大量元素水溶肥；添加了中微量元素氨基酸螯(絡)合物，采用類營養物質固相螯合中微量元素，成本低、作物吸收快、改善作物品質，營養安全、無環境污染。
【附圖說明】
[0053]圖1為工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0054]為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合實施例，對本發明進行進一步詳細說明，但本發明要求保護的范圍并不局限于實施例表達的范圍。
[0055]實施例1
[0056]①在80L水里加入42.5kg農用磷錢和13.5kg農用氯化鉀，再加入液氨調pH值為
7.0，在20°C時形成有部分濾渣共存的飽和溶液，并在20°C下過濾，得到濾液I和9.7kg濾渣I ;
[0057]②在濾液I中加入18.7kg農用氯化鉀并加熱至80°C，再加入4mol/L磷酸調pH =3，攪拌此時析出的晶體在50°C下趁熱過濾，得到水溶肥半成品結晶物(重量45kg，N% =4.22% ^ P2O5^= 51.71%^K20%= 32.34%^ Cl%= 1.26% )與濾液 2，
[0058]③往濾液2中加入36.2kg農用磷銨，再20 °C下加入液氨調pH = 7.0，7.2kg濾渣返回渣轉化系統，濾液冷卻結晶，與20°C下過濾，此濾液稱為濾液3。于80°C下干燥，得氯基肥料，單獨包裝銷售。
[0059]④上述所得16.9kg濾渣I輸入渣轉化系統，加入150L濃度為20g/L的檸檬酸溶液進行浸提，過濾，濾液4返回到農用磷銨/農用氯化鉀溶解槽內，6.7kg殘渣作為肥料輔料備用;
[0060]⑤添加尿素與強氧化劑反應產物48.7kg(N%= 37.2% )，ΚΝ03(Ν%= 13.8%,K20%= 45.6% )19.1kg到水溶肥半成品，