专利名称：碱性土壤专用水溶肥料及其制备方法
碱性土壤专用水溶肥料及其制备方法技术领域
本发明属于肥料技术领域，尤其涉及碱性土壤专用水溶肥料及其制备方法，特别是一种适合喷滴灌使用的强酸性氮磷肥。
背景技术：
水溶肥料是一种完全溶于水的多元复合肥料，通常它可以含有作物生长所需要的全部营养元素，如N、P、K大量营养元素，Ca、Mg、S中量营养元素以及铜、铁、锌、硼等微量元素。人们完全可以根据作物生长所需要的营养需求特点来设计水溶肥料配方，其肥料利用率差不多是常规复合化学肥料的2-3倍。其次它能迅速地溶解于水中，易被作物高效吸收， 肥效快，更为关键的是它可以应用于具有喷滴灌等设施的农业，实现水肥一体化，达到省水省肥省工的效能。水溶肥料通常用水溶解或稀释后用于滴灌施肥、叶面施肥、无土栽培、浸种蘸根等，是符合更加环保、更加可持续发展的新一代肥料，也是中国肥料工业和产业重点发展课题与项目。
目前，水溶肥的主要营养元素N、P、K常来源于工业级磷酸一铵、工业级磷酸二氢钾、磷酸脲、硝酸钾等水溶性产品。虽然这些水溶性肥料水不溶物较低，能很好的为干旱地区或干旱季节作物提供大量营养元素，实现水肥一体化，广受农民喜欢。但是，含P元素的磷酸一铵、磷酸二氢钾、磷酸脲复合肥通常需采用净化磷酸或热法磷酸为原料才能生产出水不溶物较低的水溶肥，其工艺成本较高，不被企业大量生产。而采用湿法磷酸为原料，因其杂质高，工艺操作复杂，与氨反应产出的农业级磷酸一铵肥料，水不溶物通常在10-15 %， 用于喷滴灌系统，会赌赛喷头或管道。且生产中的母液处理困难，也难于实现工业化大规模连续生产。
另外，现有含N、P、K营养元素的水溶复合肥中大部分酸性较弱，如硝酸钾水溶液PH为7. 0，磷酸二氢钾和磷酸一铵水溶液pH值为4. 5，这些呈弱酸性或中性的水溶肥很难适应我国新疆等干旱区域的碱性土壤。
1 %硫酸脲水溶液pH值为1，虽是一种强酸性水溶氮硫复合肥，施用于碱性土壤将会产生十分显著的效果，但因其较强吸湿性，不便于储存运输，限制了它在肥料领域中的应用。
综上所述，目前迫切需要一种低成本、能连续大规模生产且方便储存、运输的强酸性水溶肥，为我国新疆等西北干旱盐碱地区作物提供肥源。发明内容
本发明目的在于提供一种低成本，且方便储存、运输的碱性土壤专用水溶肥料，为我国新疆等西北干旱盐碱地区作物提供肥源，能改良碱性土壤。
本发明的技术方案本发明以低成本的湿法磷酸和具有强吸潮性的硫酸脲为原料，生产一种PH低，水不溶物低，且产品不易吸潮，具有很好的流动性，方便储存、运输及施用的新型水溶复合肥料。本发明通过如下方式得以实现
磷酸一铵(NH4H2PO4)、硫酸脲(CO (NH2) 2. H2SO4)和水混合复配成浆料，然后喷雾干燥，冷却、筛分即得产品。其中磷酸一铵与硫酸脲的重量配比为磷酸一铵50-95份硫酸脲5-50份。优选的方案是磷酸一铵与硫酸脲的重量配比为磷酸一铵80-95份硫酸脲 5-20 份。
通过本发明上述方法所得产品为磷酸一铵(NH4H2PO4)、硫酸脲(CO(NH2)2. H2SO4)的复合物，其游离水低于2%，优选低于1.5%。
优选的方案吸湿性低于17wt%，水不溶物低于1.5Wt%，pH低于3.0，可用于碱性土壤的喷滴灌系统；更进一步优选的方案，湿性为10. 0 12. 9wt%，游离水含量0. 9 1. 3wt%，水不溶物 1. 35 1. 5wt%, pH 2. 5 3. 0。
作为本发明优选的方案，在湿法磷酸中缓慢通氨气，同时开启搅拌，控制pH在 4. 2-4. 6之间，停止通入氨气，制备而得的磷酸一铵料浆直接使用，所得最终产品水不溶物含量更低。所述湿法磷酸最好经过脱氟处理。
作为本发明优选的方案，采用浓度88-98%的硫酸中缓慢加入尿素，同时冷却搅拌，控制PH在1左右，制备而得的硫酸脲浆料直接使用。
进一步地，本发明还提供了碱性土壤专用水溶肥料的制备方法，其特征在于经过以下步骤由磷酸一铵、硫酸脲加水混合成浆料后喷雾干燥，冷却、筛分得到。本发明可以将磷酸一铵、硫酸脲与水分别制成浆料，然后混合后喷雾干燥，冷却、筛分。也可以采用其它方法得到磷酸一铵与硫酸脲混合的浆料。
作为优选的方案，所述复配成的浆料是由以下方法得到
(1)在湿法磷酸中缓慢通氨气，同时开启搅拌，pH在4. 2-4. 6时停止通入氨气，制备而得磷酸一铵料浆；
(2)采用浓度88-98wt%的硫酸，边搅拌边加尿素，同时控制反应罐中的料浆温度小于100°C，PH达到0. 9-1. 1时停止加入尿素，制备而得硫酸脲浆料；
(3)将第(1)步和第( 步制备而得的浆料按照重量比，磷酸一铵50-95份硫酸脲5-50份的比例混合而得，控制料浆比重1. 2-1. 5kg/L，优选料浆比重1. 33-1. 43kg/L。
本发明方法中，喷雾干燥的温度影响最终产品的游离水含量，温度过低会造成喷雾后的产品游离水过多，为泥浆状物料，温度过高会造成产品分解变质。
作为优选的方案是喷雾塔进塔空气温度为150-350 °C，出塔冷空气温度 65-150°C。出塔冷空气温度可以通过控制喷雾物料的进料量控制。进一步优选的方案是 进塔空气温度180-250°C，出塔空气温度70-100°C。
用于喷雾干燥的浆料的固含量会影响料浆喷雾时的流动性和喷雾能耗，本领域技术人员知道采用什么样浆料固含量。本发明可以控制料浆的比重控制在1. 2-1. ^g/L，优选 1. 33-1. 43kg/L 之间。
采用本发明方法制得的产品为流动性良好粉末状的水溶肥产品磷酸一铵与硫酸脲复合物。
本发明的有益效果
(1)本发明只需将肥料磷酸一铵与硫酸脲混合复配后的料浆进行喷雾、冷却即得到酸性水溶肥产品，且肥料磷酸一铵原料采用湿法磷酸制备，因此本发明工艺流程简单、经济、操作方便，能实现工业化大规模连续生产。
(2)以湿法磷酸为原料生产的肥料磷酸一铵中含有Fe、Mg、Al、Ca等杂质离子的磷酸盐沉淀，这些沉淀使肥料磷酸一铵水不溶物通常在10-15%，用于喷滴灌系统，会赌赛喷头或管道。本发明将具有强酸性的硫酸脲与肥料磷酸一铵复配喷雾后制得产品，提高了肥料磷酸一铵的酸度，产品PH值在1. 5 3. 0之间；同时在该酸度值下，肥料磷酸一铵中的狗、Mg、Al、Ca等离子的磷酸盐沉淀变成了可溶性盐，不仅增加了肥料产品的中微量营养元素，还使产品的水不溶物在0. 5-1. 5wt%之间，因此本发明的强酸性氮磷水溶肥不仅能改良碱性土壤，为碱性土壤作物提供养分，还能很好适应干旱地区或干旱季节的滴灌喷施系统， 实现水肥一体化，达到省水、省肥、省工的效果。
(3)硫酸脲本身是一种能适应喷滴灌系统的强酸性氮硫水溶肥，但因其强吸湿性， 不便于储存运输，很难直接用于肥料领域。本发明将具有化学稳定性和较小吸湿性的磷酸一铵与硫酸脲混合复配，降低了硫酸脲吸湿率，不仅使混合复配制得的本发明产品吸湿性低，方便储存运输，同时还将硫酸脲这一具有强吸潮性氮硫复合肥很好的应用于肥料领域。
图1为本发明生产工艺流程图。 具体实施例
本发明以低成本的湿法磷酸和具有强吸潮性的硫酸脲为原料，生产一种pH低，水不溶物低，且产品不易吸潮，具有很好的流动性，方便储存、运输及施用的新型水溶复合肥料。本发明通过如下方式得以实现
磷酸一铵(NH4H2PO4)、硫酸脲(CO (NH2) 2. H2SO4)和水混合复配成浆料，然后喷雾干燥，冷却、筛分即得产品。其中磷酸一铵与硫酸脲的重量配比为磷酸一铵50-95份硫酸脲5-50份。优选的方案是磷酸一铵与硫酸脲的重量配比为磷酸一铵80-95份硫酸脲 5-20 份。
在本发明中，硫酸脲的用量不超过50wt%，如果过多，产品吸湿性大大增加，不方便储存运输；当然也不能过低，低于5%产品水不溶物和pH值较高，不适应干旱地区喷滴灌施肥系统。
通过本发明上述方法所得产品为磷酸一铵(NH4H2PO4)、硫酸脲(CO(NH2)2. H2SO4)的复合物，其游离水低于2%，优选低于1.5%。
本发明方法中，喷雾干燥的温度影响最终产品的游离水含量，温度过低会造成喷雾后的产品游离水过多，为泥浆状物料，温度过高会造成产品分解变质。
作为优选的方案是喷雾塔进塔空气温度为150-350 °C，出塔冷空气温度 65-150°C。出塔冷空气温度可以通过控制喷雾物料的进料量控制。进一步优选的方案是 进塔空气温度180-250°C，出塔空气温度70-100°C。
用于喷雾干燥的浆料的固含量会影响料浆喷雾时的流动性和喷雾能耗，本领域技术人员知道采用什么样浆料固含量。本发明可以控制料浆的比重控制在1.2-1. ^g/L，优选 1. 33-1. 43kg/L 之间。
本发明中，磷酸一铵可以采用市售农业级产品。
当然，本发明在具体实施例时，在湿法磷酸中缓慢通氨气，同时开启搅拌，控制pH在4. 2-4. 6之间，停止通入氨气，制备而得的磷酸一铵料浆直接使用，所得产品水不溶物含量更低。所述湿法磷酸最好经过脱氟处理。
本发明中，硫酸脲可以采用市售农业级产品，也可以采用浓度88-98%的硫酸中缓慢加入尿素，同时冷却搅拌，控制pH在1左右，制备而得的浆料直接使用。
以下实施例中吸湿性的测试方法按标准GB 4066. 1-2004检测。
水不溶物按大量元素水溶肥NY-1107-2010的方法测试。
游离水按GB/T10209. 3的方法测试。
实施例1
具体操作步骤如下
(1)在加入了 98%硫酸的第一反应釜中缓慢加入尿素，开启搅拌，同时边加尿素边移走反应放出的反应热，控制反应罐中的料浆温度小于100°c，控制PH值在1左右，停止加入尿素，得到第一原料硫酸脲料浆；
(2)在加入了脱氟湿法磷酸的第二反应釜中缓慢通入氨气，同时开启搅拌，控制 PH值在4. 2-4. 6之间时，停止通入氨气，得到第二原料磷酸一铵料浆；
(3)将第(1)步和第( 步制备的原料按重量比磷酸一铵40份硫酸脲60份的比例混合复配，控制料浆比重1. 33-1. 43kg/L之间，然后输入到喷雾塔喷雾干燥，控制塔进出热空气温度为进塔空气温度180°C，出塔空气温度70°C ；得到干燥酸性水溶肥半成品；
(4)出塔物料经沸腾冷却、筛分即得产品。所得产品指标见表1。
实施例2
本发明具体操作步骤如下
(1)在加入了 88wt%硫酸的第一反应釜中缓慢加入尿素，开启搅拌，同时边加尿素边移走反应放出的反应热，控制反应罐中的料浆温度小于100°c，控制PH值在1左右时， 停止加入尿素，得到第一原料硫酸脲料浆；
(2)在加入了脱氟湿法磷酸的第二反应釜中缓慢通入氨气，同时开启搅拌，控制 pH值在4. 2-4. 6之间时，停止通入氨气，得到第二原料磷酸一铵料浆；
(3)将第(1)步和第( 步制备的原料按重量比磷酸一铵50份硫酸脲50份的比例混合复配，控制料浆比重1. 33-1. 43kg/L之间，然后输入到喷雾塔喷雾干燥，控制塔进出热空气温度为进塔空气温度150°C，出塔空气温度65°C ；得到干燥酸性水溶肥半成品；
(4)出塔物料经沸腾冷却、筛分即得产品。所得产品指标见表1。
实施例3
本发明具体操作步骤如下
(1)在加入了 98%硫酸的第一反应釜中缓慢加入尿素，开启搅拌，同时边加尿素边移走反应放出的反应热，控制反应罐中的料浆温度小于100°c，控制PH值在1左右，停止加入尿素，得到第一原料硫酸脲料浆；
(2)在加入了脱氟湿法磷酸的第二反应釜中缓慢通入氨气，同时开启搅拌，控制 PH值在4. 2-4. 6之间时，停止通入氨气，得到第二原料磷酸一铵料浆；
(3)将第(1)步和第( 步制备的原料按重量比磷酸一铵75份硫酸脲25份的比例混合复配，控制料浆比重1. 33-1. 43kg/L之间，然后输入到喷雾塔喷雾干燥，控制塔进出热空气温度为进塔空气温度180°C，出塔空气温度70°C ；得到干燥酸性水溶肥半成品；
(4)出塔物料经沸腾冷却、筛分即得产品。所得产品指标见表1。
实施例4
本发明具体操作步骤如下
(1)在加入了 90%硫酸的第一反应釜中缓慢加入尿素，开启搅拌，同时边加尿素边移走反应放出的反应热，控制反应罐中的料浆温度小于100°c，控制PH值在1左右，停止加入尿素，得到第一原料硫酸脲料浆；
(2)在加入了脱氟湿法磷酸的第二反应釜中缓慢通入氨气，同时开启搅拌，控制 PH值在4. 2-4. 6之间时，停止通入氨气，得到第二原料磷酸一铵料浆；
(3)将第(1)步和第( 步制备的原料按重量比磷酸一铵80份硫酸脲20份的比例混合复配，控制料浆比重1. 33-1. 43kg/L之间，然后输入到喷雾塔喷雾干燥，控制塔进出热空气温度为进塔空气温度250°C，出塔空气温度100°C，得到干燥酸性水溶肥半成品；
(4)出塔物料经沸腾冷却、筛分即得产品。所得产品指标见表1。
实施例5
本发明具体操作步骤如下
(1)在加入了 98%硫酸的第一反应釜中缓慢加入尿素，开启搅拌，同时边加尿素边移走反应放出的反应热，控制反应罐中的料浆温度小于100°c，控制料浆PH值在1左右， 停止加入尿素，得到第一原料硫酸脲料浆；
(2)在加入了脱氟湿法磷酸的第二反应釜中缓慢通入氨气，同时开启搅拌，待PH 值在4. 2-4. 6之间时，停止通入氨气，得到第二原料磷酸一铵料浆；
(3)将第⑴步和第⑵步制备的原料按重量比磷酸一铵95份硫酸脲5份的比例混合复配，控制料浆比重1. 33-1. 43kg/L之间，然后输入到喷雾塔喷雾干燥，控制塔进出热空气温度为进塔空气温度350°C，出塔空气温度150°C，得到干燥酸性水溶肥半成品；
(4)出塔物料经沸腾冷却、筛分即得产品。所得产品指标见表1。
实施例6
本发明具体操作步骤如下
(1)在加入了 98%硫酸的第一反应釜中缓慢加入尿素，开启搅拌，同时边加尿素边移走反应放出的反应热，控制反应罐中的料浆温度小于100°C，控制pH值在1左右，停止加入尿素，得到第一原料硫酸脲料浆；
(2)在加入了脱氟湿法磷酸的第二反应釜中缓慢通入氨气，同时开启搅拌，控制 PH值在4. 2-4. 6之间时，停止通入氨气，得到第二原料磷酸一铵料浆；
(3)将第(1)步和第( 步制备的原料按重量比磷酸一铵97份硫酸脲3份的比例混合复配，控制料浆比重1. 33-1. 43kg/L之间，然后输入到喷雾塔喷雾干燥，控制塔进出热空气温度为进塔空气温度180°C，出塔空气温度70°C ；得到干燥酸性水溶肥半成品；
(4)出塔物料经沸腾冷却、筛分即得产品。所得产品指标见表1。
对比例1
制备方法基本同实施例1，不同之处在于反应原料中未加入硫酸脲，即省去了实施例1中第(1)步骤及第C3)步骤中未加入硫酸脲，将100%的磷酸一铵料浆直接按照实施例 1的喷雾条件进行喷雾、冷却、筛分得到产品。所得产品指标见表1。
对比例2
在加入了 98%硫酸的第一反应釜中缓慢加入尿素，开启搅拌，同时边加尿素边移走反应放出的反应热，控制反应罐中的料浆温度小于100°c，控制料浆PH值在1左右，停止加入尿素，得到硫酸脲浆料；直接按照实施例1的喷雾条件进行喷雾、冷却、筛分得到产品。 所得产品指标见表1。
表 权利要求
1.碱性土壤专用水溶肥料，其特征在于它由磷酸一铵、硫酸脲组成，其中磷酸一铵与硫酸脲的重量配比为磷酸一铵50-95份硫酸脲5-50份。
2.根据权利要求1所述的碱性土壤专用水溶肥料，其特征在于磷酸一铵与硫酸脲的重量配比为磷酸一铵80-95份硫酸脲5-20份。
3.根据权利要求1或2所述的碱性土壤专用水溶肥料，其特征在于它是由磷酸一铵、 硫酸脲和水混合复配成浆料，然后喷雾干燥，冷却、筛分而得，其游离水低于2%,优选低于 1. 5%。
4.根据权利要求3所述的碱性土壤专用水溶肥料，其特征在于吸湿性低于17wt%，水不溶物低于1.5wt%，pH低于3.0 ；优选的是吸湿性为10. 0 12. 9wt%，游离水含量0. 9 1. 3wt%，水不溶物1. 35 1. 5wt%, ρΗ 2. 5 3. 0。
5.根据权利要求4所述的碱性土壤专用水溶肥料，其特征在于所述磷酸一铵是在湿法磷酸中缓慢通氨气，同时开启搅拌，PH在4. 2-4. 6之间时停止通入氨气，制备而得的磷酸一铵料浆直接使用。
6.根据权利要求5所述的碱性土壤专用水溶肥料，其特征在于所述湿法磷酸是脱氟湿法磷酸。
7.根据权利要求1-6任一项所述的碱性土壤专用水溶肥料，其特征在于所述硫酸脲是采用浓度88-98wt %的硫酸，边搅拌边加尿素，同时控制反应罐中的料浆温度小于 100°C，ρΗ达到0. 9-1. 1时停止加入尿素，制备而得的硫酸脲浆料直接使用。
8.权利要求1所述的碱性土壤专用水溶肥料的制备方法，其特征在于经过以下步骤 由磷酸一铵、硫酸脲加水混合成浆料后喷雾干燥，冷却、筛分得到。
9.根据权利要求8所述碱性土壤专用水溶肥料的制备方法，其特征在于所述复配成的浆料是由以下方法得到(1)在湿法磷酸中缓慢通氨气，同时开启搅拌，PH在4.2-4. 6时停止通入氨气，制备而得磷酸一铵料浆；(2)采用浓度88-98wt%的硫酸，边搅拌边加尿素，同时控制反应罐中的料浆温度小于 IOO0C, ρΗ达到0. 9-1. 1时停止加入尿素，制备而得硫酸脲浆料；(3)将第(1)步和第( 步制备而得的浆料按照重量比，磷酸一铵50-95份硫酸脲 5-50份的比例混合而得，控制料浆比重1. 2-1. 5kg/L，优选料浆比重1. 33-1. 43kg/L。
10.根据权利要求8或9所述碱性土壤专用水溶肥料的制备方法，其特征在于喷雾干燥时，喷雾塔进塔空气温度为150-350°C，出塔冷空气温度65-150°C ；优选的是进塔空气温度180-250°C，出塔空气温度70-100°C。
全文摘要
本发明涉及碱性土壤专用水溶肥料及其制备方法，特别是一种适合喷滴灌使用的强酸性氮磷肥，属于肥料技术领域。本发明目的在于提供一种低成本，且方便储存、运输的碱性土壤专用水溶肥料，为我国新疆等西北干旱盐碱地区作物提供肥源，既能适应干旱地区喷滴灌系统，又能改良碱性土壤。本发明的技术方案它是由磷酸一铵、硫酸脲和水混合复配成浆料，然后喷雾干燥，冷却、筛分得到，其中磷酸一铵与硫酸脲的重量配比为磷酸一铵50-95份∶硫酸脲5-50份。本发明制得的产品吸湿性低，方便储存运输，同时还将硫酸脲这一具有强吸潮性氮硫复合肥很好的应用于肥料领域，工艺流程简单、经济、操作方便，能实现工业化大规模连续生产。
文档编号C05G1/00GK102503626SQ201110310210
公开日2012年6月20日 申请日期2011年10月13日 优先权日2011年10月13日
发明者唐文军, 张海波, 李进, 王佳才, 邹建 申请人:贵州川恒化工有限责任公司