一种生产硫酸氢钾的新工艺及其在硫基复合肥中的应用的制作方法
【专利摘要】本发明属于农业肥料【技术领域】，公开了一种生产硫酸氢钾的新工艺，该工艺使用了成本较低的国产白钾，制备的产品氯离子含量较低。本发明还公开了一种硫基复合肥的制备工艺。本发明制备的复合肥有效利用了农作物废弃物，并且使用了微生物发酵技术，保水固氮效果较佳、肥效更加持久、肥料施用量大大降低，同时节能环保，实现了变废为宝。
【专利说明】一种生产硫酸氢钾的新工艺及其在硫基复合肥中的应用
[0001]
【技术领域】
[0002]本发明属于肥料生产领域，具体涉及一种生产硫酸氢钾的新工艺及其在硫基复合肥中的应用。
[0003]
【背景技术】 [0004]“国家十二五规划纲要”把粮食安全、生态文明建设、节能减排等一系列问题都列为规划中，肥料作为“粮食中的粮食”在这一规划的实施中起着举足轻重的作用。2011年中央一号文件更注重于节水，在节水、提高肥料利用率方面，适用于滴灌、喷灌肥料更符合市场需求。市场水溶肥多为物理掺混法二次加工，相对浪费人力、物力，而且混合不均匀，肥效不稳定。
[0005]我国肥料的发展和应用历程，是从农家肥到使用无机肥为主要阶段，因农家肥污染源多，运输量大，在操作上费时费力并且效果不是特别明显；而无机肥成份单一，利用率较低，而且往往会造成土壤板结和伴随水土流失污染水源，影响生态环境。早前农业使用的肥料主要有(NH2)2CCK (NH4)2SO4, NH4HCO3^ NH4CU (NH4)2HP04、NH4H2P04、NH4NO3 过磷酸钙、硝酸磷肥以及含氮磷钾的无机复合肥等。对于生长期较长的作物，后期追肥也是关键。底肥除外，追肥一般都采用NH4HC03、NH4C1、(NH2)2CO^NH4NO3等，这些均属于无机肥料，并且NH4HC03、NH4Cl, (NH4)2SO4 ,NH4NO3等都属于铵态氮肥范畴，可被作物直接吸收，但因其挥发快、利用率低、植物吸收收和影响环境等弊端，不仅仅增加生产成本，而且极易导致水资源环境恶化。(NH2) 2C0属于酰铵态氮肥，所含氮素需经尿素细菌分泌的尿酶分解转化为铵态氮后，才能够被植物吸收，其利用率一般在30~40%，它有肥效利用率低、易挥发、污染环境、沉淀、烧苗烧叶和土壤板结等弊端。近年来，出现了一些复混肥以及生物有机肥，其提高了粮食产量，并且肥效持续时间提高，对环境的破坏力降低；例如中国专利CN102503650公开了一种氨基酸螯合肥，该螯合肥通过添加螯合氨基酸和微量元素，提高了肥效，但是该技术存在原料成本较高，需要添加多种微量元素和氨基酸，一般企业无法承受高成本，导致不能大规模工业化生产。
[0006]国内生产硫基复合肥所用的硫酸氢钾中间原料，主要是采用进口红色氯化钾和浓硫酸在反应槽中反应。国内10年前建设硫基复合肥装置时，由于对红钾的需求量不大，进口红钾价格与国产白钾差别较小，而红钾的优势在于含水分低(W(H2O)0.2% 一0.5%),呈粒状、K2O含量高((K2O) 60%~61% )、质量稳定，在反应槽与硫酸反应时，状态较为稳定，硫酸氢钾溢流也较稳定，操作方便，所以国内硫基复合肥装置一直使用进口红钾生产硫基复合肥。随着硫基复合肥装置越来越多，对进口红钾需求量快速增加。根据有关统计资料，每吨进口红钾与国产白钾价格差大约为I 00元左右。为了降低成本，有必要以国产白钾代替进口红钾生产硫基复合肥。但是使用国产氯化钾中存在以下问题:1、57%(Κ20含量)氯化钾水分含量高，有时在使用过程中料浆表面漂浮一层物料需要加水溶解，混酸含水量增加，一方面造成复肥烘干负荷大，另一方面料浆含水量增加，氯化氢易溶于料桨中，料桨中Cr含量提高，产品中Cr含量也会相应提高。国产氯化钾水份高，黏度大，输送难度大，投料不稳定，造成复肥成品质量不稳定。使用过程溢流不稳定，造成成品钾含量波动。2、60%(K2O含量)在使用中反应槽冒汽、混酸密度波动大、溢流不稳定、爆沸现象等。
[0007]
【发明内容】
[0008]本发明是针对现有技术肥料生产技术的缺陷，提出的一种生产硫酸氢钾的新工艺，该工艺使用了国内白钾，成本大大降低，并且氯离子含量低。本发明还提供了一种硫基复合肥及其制备工艺，该复合肥有效利用农作物废弃物，并且使用了微生物发酵技术，保水固氮效果较佳、肥效更加持久、肥料施用量大大降低，同时节能环保，实现了变废为宝。
[0009]为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案:
一种生产硫酸氢钾的新工艺，其包括如下步骤:
氯化钾原料经计量后用螺旋输送机与98%浓硫酸同步加入到反应器中；98%浓硫酸和氯化钾的摩尔比为1.1:1 ;在加料的同时，向反应器中通入蒸汽，蒸汽的压力0.6Mpa，蒸汽温度105°C ;连续地往反应器中加入氯化钾与硫酸，不停搅拌，一边混合一边反应，反应过程中生成的氯化氢气体被尾气风 机抽出送往盐酸吸收工序，硫酸氢钾溶液流至混酸槽备用。
[0010]本发明还提供了一种硫基复合肥的制备工艺，其包括如下步骤:
氯化钾原料经计量后用螺旋输送机与98%浓硫酸同步加入到反应器中，其中，98%浓硫酸和氯化钾的摩尔比为1.1:1 ;在加料的同时，向反应器中通入蒸汽，蒸汽的压力0.6Mpa，蒸汽温度105°C ;连续地往反应器中加入氯化钾与98%浓硫酸，不停搅拌，一边混合一边反应，在反应过程中生成的氯化氢气体被尾气风机抽出送往盐酸吸收工序，硫酸氢钾溶液流至混酸槽中与磷酸混合，二者质量比为2:3，经搅拌桨搅拌均匀得到混酸，随后将混酸用泵打入到造粒滚筒中，同时喷入液氨进行造粒和烘干，冷却至室温，然后喷洒有机助剂，搅拌机搅拌均匀，低温干燥即得；其中，混酸、液氨、以及有机助剂的质量比例为10:3:1 ；
上述有机助剂的制备步骤如下:将小麦秸杆晒干，然后用粉碎机粉碎成秸杆粉，投入到发酵罐中，随后往发酵罐中添加豆柏、麸皮和100°C的水，搅拌均匀，待降低至30°C时，添加复合菌液，100转/分钟搅拌条件下，发酵48小时，得到发酵液；其中，秸杆粉、豆柏、麸皮、水以及混合菌液的质量比为10:3:3:50:1 ;所述复合菌液由巨大芽孢杆菌液、地衣芽孢杆菌液、哈茨木霉菌液以及圆褐固氮菌液按照1:1:1:1的体积比例混合，四种菌液的浓度均为 I X IO8 个/ml。
[0011]注，上述步骤中用到的菌种是本领域的常规菌种，本领域技术人员可以根据其常规培养方法获得其菌液。本发明所述菌种均可以从美国模式培养物集存库(ATCC)等商业途径购买得到。
[0012]本发明取得的有益效果主要包括如下几点:
本发明工艺使用了国内白钾，成本大大降低，并且制备的硫酸氢钾氯离子含量低。本发明制备的复合肥有效利用了农作物废弃物，并且使用了微生物发酵技术，保水固氮效果较佳、肥效更加持久、肥料施用量大大降低，大大节省了肥料生产的成本。本发明选择的多种微生物采用合理配比，通过共生增殖关系，形成了一个复杂而稳定的微生态系统，有效地固氮保肥，提高了肥效；本发明制备方法具备流程短、能耗低、环保无污染等优点，适合大规模工业化生产。
[0013]【具体实施方式】
[0014]以下将采用具体实施例的方式对本发明进行详尽的描述，但是不应该理解为对本发明的限制。
[0015]实施例1
一种生产硫酸氢钾的新工艺，其包括如下步骤:
氯化钾原料(国产白钾，含水重量份数在1-2%)输送到氯化钾料斗内，经计量后用螺旋输送机与98%浓硫酸同步加入到反应器中；98%浓硫酸和氯化钾的摩尔比为1.1:1。在加料的同时，向反应器中通入蒸汽，以满足转化反应时的温度要求，蒸汽的压力0.6Mpa，蒸汽温度105°C，持续加热时间为5-10分钟。连续地往反应器中加入氯化钾与硫酸，不停搅拌，一边混合一边反应，达到一定量后从溢流口流出至后段反应槽，在反应槽中继续反应生成硫酸氢钾溶液。在反应过程中生成的氯化氢气体被尾气风机抽出送往盐酸吸收工序，合格的硫酸氢钾溶液流至混酸槽中与磷酸混合，二者质量比为2:3，经搅拌桨搅拌均匀得到符合工艺要求的混酸，供复合肥工段使用。
[0016]实施例2
一种硫基复合肥的制备工 艺，其包括如下步骤:
氯化钾原料(国产白钾，含水量在1-2%)输送到氯化钾料斗内，经计量后用螺旋输送机与硫酸同步加入到反应器中；98%浓硫酸和氯化钾的摩尔比为1.1:1。在加料的同时，向反应器中通入蒸汽，以满足转化反应时的温度要求，蒸汽的压力0.6Mpa，蒸汽温度105°C，持续加热时间为5-10分钟。连续地往反应器中加入氯化钾与硫酸，不停搅拌，一边混合一边反应，达到一定量后从溢流口流出至后段反应槽，在后段反应槽中继续反应生成硫酸氢钾溶液。在反应过程中生成的氯化氢气体被尾气风机抽出送往盐酸吸收工序，合格的硫酸氢钾溶液流至混酸槽中与磷酸混合，二者质量比为2:3，经搅拌桨搅拌均匀得到符合工艺要求的混酸，制得的混酸用泵打入到造粒滚筒中，同时喷入液氨进行造粒和烘干，然后添加有机助剂，搅拌机搅拌均匀，即得；其中，混酸、液氨、以及有机助剂的质量比例为10:3:1。
[0017]有机助剂的制备步骤如下:将小麦秸杆晒干，然后用粉碎机粉碎成秸杆粉，投入到发酵罐中，随后往发酵罐中添加豆柏、麸皮和100°C的水，搅拌均匀，待降低至30°C时，添加复合菌液，100转/分钟搅拌条件下，发酵48小时，得到发酵液；其中，秸杆粉、豆柏、麸皮、水以及混合菌液的质量比为10:3:3:50:1 ;所述复合菌液由巨大芽孢杆菌液(ATCC15450)、地衣芽孢杆菌液(ATCC14580)、哈茨木霉菌液(ATCC20873)以及圆褐固氮菌液(ATCC4412)按照I:1:1:1的体积比例混合，四种菌液的浓度均为IX IO8个/ml。
[0018]实施例3
实施例2制备的复合肥的肥效试验:
1.以小麦为试验农作物:
对照组:制备方法同实施例2，区别在于不添加有机助剂；实验组:实施例2制备的肥料。
[0019]实验方法:选自兰陵县经济开发区试验田种植冬小麦，两组肥料分别处理的试验田面积均10亩地，对照组使用量均为40kg/亩，实验组为30kg/亩，种植条件完全相同，具备可比性。同时收获小麦，测定小麦亩产量以及增产率；同时检测小麦穗粒数、千粒重以及亩产量。具体实验结果:参照表1。
[0020]表 I
【权利要求】
1.一种生产硫酸氢钾的新工艺，其包括如下步骤: 氯化钾经计量后用螺旋输送机与98%浓硫酸同步加入到反应器中；98%浓硫酸和氯化钾的摩尔比为1.1:1 ;在加料的同时，向反应器中通入蒸汽，蒸汽的压力0.6Mpa，蒸汽温度105°C ;连续地往反应器中加入氯化钾与硫酸，不停搅拌，一边混合一边反应，反应过程中生成的氯化氢气体被尾气风机抽出送往盐酸吸收工序，硫酸氢钾溶液流至混酸槽备用。
2.一种硫基复合肥的制备工艺，其包括如下步骤: 氯化钾原料经计量后用螺旋输送机与98%浓硫酸同步加入到反应器中，其中，98%浓硫酸和氯化钾的摩尔比为1.1:1 ;在加料的同时，向反应器中通入蒸汽，蒸汽的压力0.6Mpa，蒸汽温度105°C ;连续地往反应器中加入氯化钾与98%浓硫酸，不停搅拌，一边混合一边反应，在反应过程中生成的氯化氢气体被尾气风机抽出送往盐酸吸收工序，硫酸氢钾溶液流至混酸槽中与磷酸混合，二者质量比为2:3，经搅拌桨搅拌均匀得到混酸，随后将混酸用泵打入到造粒滚筒中，同时喷入液氨进行造粒和烘干，冷却至室温，然后喷洒有机助剂，搅拌机搅拌均匀，低温干燥即得；其中，混酸、液氨、以及有机助剂的质量比例为10:3:1 ； 所述有机助剂的制备步骤如下:将小麦秸杆晒干，然后用粉碎机粉碎成秸杆粉，投入到发酵罐中，随后往发酵罐中添加豆柏、麸皮和100°C的水，搅拌均匀，待降低至30°C时，添加复合菌液，100转/分钟搅拌条件下，发酵48小时，得到发酵液；其中，秸杆粉、豆柏、麸皮、水以及混合菌液的质量比为10:3:3:50:1 ;所述复合菌液由巨大芽孢杆菌液、地衣芽孢杆菌液、哈茨木霉菌液以及圆褐固氮菌液按照1:1:1:1的体积比例混合，四种菌液的浓度均为 I X IO8 个/ml。
3.按照权利要求2所述工艺制备的复合肥。
【文档编号】C05G1/00GK104003425SQ201410251853
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年6月9日 优先权日:2014年6月9日
【发明者】刘天福, 李秉政, 张文星, 刘卫平 申请人:山东红日阿康化工股份有限公司