一种大量元素水溶肥及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属复合肥料生产技术领域，涉及一种大量元素全水溶肥生产方法。
【背景技术】
[0002]水溶性肥料的制取工艺有物理混配和化学合成两种；一是物理混配，即将尿素、硫酸铵、磷酸一铵、氯化钾等原料肥，通过粉碎机、搅拌机等机械设备，按照相应配方直接混配而成。这类水溶性肥料工艺简单，生产成本低，市场上价格便宜；物理混配的水溶性肥料产品杂质多，粒度、色泽等参差不齐，溶解性较差，极易吸潮结块，技术含量很低。二是化学合成，即将原料在一定温度、酸碱度等控制条件下，经过溶解、除杂、合成、浓缩等一系列特定的化学反应及工艺过程，最终结晶分离得到全水溶的肥料产品。化学反应合成的水溶肥相对于简单物理混配的产品，具有外观好、颜色粒度均匀的特点，可以真正确保100 %水溶，速溶性和吸收率更好，产品酸碱度也更容易控制，更适合于喷灌、滴灌等“水肥一体化”灌溉设施。化学合成的水溶性肥料营养元素含量高，营养更加均衡合理，提高了肥料吸收利用率。
[0003]当前的水溶性肥料价格居高不下，使实施节水灌溉农户难以接受，只得选用价格相对较便宜的水溶性的尿素、氯化钾等单质化产品自行混配，带来利用率低、污染环境等弊端。
[0004]同时，中国发明专利公开号CN 102701824A公开了一种大量元素水溶肥的生产方法，该方法属于化学合成。该方法是以湿法磷酸与氨中和、过滤，然后加入硝铵、硝酸钾、氯化钾，经过浓缩结晶、干燥而得到大量的元素水溶肥，但是植物对该水溶肥的利用率不是很高，且生产工艺比较复杂，成本高，而且生产过程中产生的废液、废气污染环境。
[0005]中国发明专利公开号CN 102649657A公开了一种大量兀素水溶肥的生产方法，该方法采用自制的螯合剂处理粗磷酸，然后将处理后的水溶性磷肥与水溶性氮肥、水溶性钾肥混合造粒，经烘干、冷却得到大量元素水溶肥，但是自制的螯合剂在环境中难以被作物吸收，且不易分解，易造成对环境污染。
[0006]中国发明专利公开号CN 103641574A公开了一种化学合成大量元素水溶肥的生产方法，该方法以农用磷铵、农用氯化钾及尿素为主要原料，通过氢键结合等方式，经烘干、冷却制造化学组成稳定的全水溶性肥料；但滤渣转化工艺复杂，磷转化率低，且存在安全隐患；另外通过氢键结合的物质结晶率低，氯离子含量高；此外，尿素与强氧化剂反应会造成废气、废液，污染环境。
【发明内容】
[0007]本发明针对目前水溶肥料存在养分单一、易板结、溶解性差、杂质或沉淀物多，化学安全性和稳定性差等问题。为了克服这些缺点，本发明采用磷铵、氯化钾及氮源为主要原料，在水溶液中进行液相反应，采用多级结晶过滤制备得到目标产物，然后添加展着剂和渗透剂，添加类营养物质类螯合的中微量元素；同时利用小分子有机酸转化水不溶性磷，提高磷利用率，转化后的残渣直接作为肥料辅料，实现资源的循环利用。
[0008]为达到上述目的，本发明采用了下述技术方案:
[0009]—种大量元素水溶肥，按重量百分比计，原料包括以下组分:
[0010]磷铵:30%?70%
[0011]氯化钾:25%?55%
[0012]小分子有机酸:0?5%
[0013]氮源:20%?40%
[0014]中微量元素类营养物质螯(络)合物:0?5%
[0015]展着剂:0?3%
[0016]渗透剂:0?3%
[0017]优选的，按重量百分比计，原料包括以下组分:
[0018]磷铵:40%?60%
[0019]氯化钾:25%?45%
[0020]小分子有机酸:O?4 %
[0021]氮源:25%?35%
[0022]中微量元素类营养物质螯(络)合物:0?3%
[0023]展着剂:0?2%
[0024]渗透剂:0?2%
[0025]优选的，按重量百分比计，原料包括以下组分:
[0026]磷铵:45%?55%
[0027]氯化钾:25%?35%
[0028]小分子有机酸:O?3 %
[0029]氮源:28%?33%
[0030]中微量元素类营养物质螯(络)合物:0?2%
[0031]展着剂:0?1%
[0032]渗透剂:O?I %
[0033]优选的，所述磷铵为农用磷铵，所述氯化钾为农用氯化钾，所述小分子有机酸选自草酸、琥珀酸、苹果酸、马来酸、乳酸、柠檬酸、没食子酸、水杨酸、富马酸、安息香酸的一种或几种；所述小分子有机酸与中微量元素类营养物质螯(络)合物混合后，作为添加剂。
[0034]所述氮源选自尿素、硫酸铵、硝酸钾、磷酸铵、硫酸钾、磷酸二氢钾、磷酸一氢钾、氨水、磷酸、硫酸、硝酸、碳酸氢铵、硝酸铵；所述中微量元素类营养物质螯(络)合物选自以类营养物质螯(络)合锌、锰、铁、铜或钙；所述展着剂选自聚山梨酯系列表面剂；所述渗透剂为两性离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂的一种或几种。
[0035]优选的，所述类营养物质选自核黄素、黄酮、维生素、多肽、海藻多糖类、甲壳素衍生物的一种或几种。
[0036]本发明还提供了所述大量元素水溶肥的制备方法包括以下步骤:
[0037](I)将磷铵和氯化钾溶于水，并调节PH至7.0± 1，形成饱和溶液并过滤，标记为滤液I ;
[0038](2)往滤液I中加入氯化钾，调节PH至3-5，析出晶体并过滤，标记为滤液2，所述结晶物为水溶肥半成品；
[0039](3)将氮源添加到所述步骤(2)所得的水溶肥半成品中，结晶并过滤，所得滤液标记为滤液5 ;将所得结晶物干燥，并与中微量元素类营养物质螯(络)合物、展着剂、渗透剂混合得大量元素水溶肥。优选的，所述滤液5返回到含氮原料/助剂的反应体系中，循环利用；
[0040]优选的，在所述滤液2中加入磷铵，并调节PH至7.0± 1，结晶并过滤得氯基肥料，单独包装销售，所得滤液标记为滤液3，并将滤液3返回磷铵和氯化钾体系中；
[0041]进一步优选的，在滤液中加入农用磷铵后，在15_40°C下加入氨水调pH = 7.0，冷却结晶，并在10-30°C下过滤；干燥得氯基肥料。
[0042]优选的，将所述步骤(I)中过滤所得滤渣转入渣转化系统，并加入柠檬酸溶液进行浸提并过滤，标记为滤液4，并将滤液4返回磷铵和氯化钾体系中；
[0043]进一步优选的，进行浸提加入的柠檬酸溶液的浓度为5_50g/L，并进行过滤，所得滤液4返回到农用磷铵/农用氯化钾溶解槽内，滤渣作为肥料辅料备用。更进一步优选的，进行浸提加入的柠檬酸溶液的浓度为20-30g/L ；
[0044]优选的，所述步骤⑴中采用碱调节PH值，在15_25°C时形成有部分滤渣共存的饱和溶液，并在15-25°C下过滤，滤渣返回渣转化系统，所述步骤(2)中加入氯化钾后加热至70-95 °C，采用酸调节PH值后，搅拌，此时析出的晶体在50-60 °C下趁热过滤；
[0045]优选的，所述步骤(2)中加入氯化钾后加热和采用酸调节PH值后，搅拌；
[0046]优选的，步骤(I)所使用的磷铵与在步骤(2)中所得滤液中加入的磷铵的重量比为(1-3):1 ;步骤(I)所使用的氯化钾与步骤(2)所使用的氯化钾的重量比为(2-5):1。
[0047]与现有技术相比，本发明具有如下有益效果:
[0048](I)本发明采用磷铵、氯化钾及氮源为主要原料，在水溶液中进行液相反应，采用多级结晶过滤制备得到目标产物，然后添加展着剂和渗透剂后肥料分散性好、吸收快，提高了各种养分吸收利用率；同时添加了类营养物质螯合的中微量元素，使得大量元素水溶肥吸收利用率更高，且不含激素，无残留，成本低；另外还利用小分子有机酸转化水不溶性磷，提高磷利用率，转化后的残渣直接作为肥料辅料，实现资源的循环利用。
[0049](2)本发明通过控制反应条件，使用磷铵、氯化钾经过滤后进行充分的化学反应，采用分级结晶，即首先通过结晶得到水溶肥半成品，简化工艺流程，同时提高目标产物结晶率，可控制氯离子含量在3 %以内。
[0050](3)滤渣综合利用，选用小分子有机酸进行处理，将滤渣中水不溶性磷转化成水溶性磷，磷转化率高、价格低廉、工艺简单安全，残渣作为肥料的一种辅料循环应用，即造粒循环再利用，无须额外进行处理。
[0051](4)添加类营养物质可以固相螯合中微量元素，成本低、提高作物吸收率，营养安全，无环境污染。
[0052](5)本发明全水溶，水不溶物含量彡0.5%、不板结、溶解速度快、外观均匀，且为无氯产品；添加不同的氮源，制备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(络)合物，采用类营养物质固相螯合中微量元素，成本低、作物吸收快、改善作物品质，营养安全、无环境污染。
【附图说明】
[0053]图1为工艺流程图。
【具体实施方式】
[0054]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明，但本发明要求保护的范围并不局限于实施例表达的范围。
[0055]实施例1
[0056]①在80L水里加入42.5kg农用磷钱和13.5kg农用氯化钾，再加入液氨调pH值为
7.0，在20°C时形成有部分滤渣共存的饱和溶液，并在20°C下过滤，得到滤液I和9.7kg滤渣I ;
[0057]②在滤液I中加入18.7kg农用氯化钾并加热至80°C，再加入4mol/L磷酸调pH =3，搅拌此时析出的晶体在50°C下趁热过滤，得到水溶肥半成品结晶物(重量45kg，N% =4.22% ^ P2O5^= 51.71%^K20%= 32.34%^ Cl%= 1.26% )与滤液 2，
[0058]③往滤液2中加入36.2kg农用磷铵，再20 °C下加入液氨调pH = 7.0，7.2kg滤渣返回渣转化系统，滤液冷却结晶，与20°C下过滤，此滤液称为滤液3。于80°C下干燥，得氯基肥料，单独包装销售。
[0059]④上述所得16.9kg滤渣I输入渣转化系统，加入150L浓度为20g/L的柠檬酸溶液进行浸提，过滤，滤液4返回到农用磷铵/农用氯化钾溶解槽内，6.7kg残渣作为肥料辅料备用;
[0060]⑤添加尿素与强氧化剂反应产物48.7kg(N%= 37.2% )，ΚΝ03(Ν%= 13.8%,K20%= 45.6% )19.1kg到水溶肥半成品，