缓释和速释肥料组合物及其制备方法_3

文档序号:9692464阅读:来源:国知局
于15%重量的鸟粪石时,提供较低的莴苣产量。接下来的温室试验发现,与用 磷酸二氢铵施肥的对照试验相比,施用含15重量%鸟粪石的肥料产量高1.7%。
[0065] 在温室研究中,一个实验是施用含鸟粪石粒料和MAP颗粒共混物的肥料。对照实验 是施用含鸟粪石微粒和磷酸氢二铵(DAP)颗粒的肥料。发现,鸟粪石-MAP混合物的产量比鸟 粪石-DAP混合物高15.9%。两种情况下,磷酸盐总量和以鸟粪石形式提供的磷酸盐量都是 相同的。
[0066]在大田种植莴苣试验中,将本文所述的肥料,其包含由鸟粪石与MAP以不同比例联 合造粒得到的丸粒,以801bs P2〇5/英亩当量的施用率施用。土壤是沙壤土。为了对照,将实 验用含25重量%鸟粪石的共混肥料施肥,其中,鸟粪石和MAP以分开的颗粒提供。大田试验 发现含15重量%鸟粪石的肥料和含25重量%鸟粪石的肥料表现相当,比共混肥料的产量高 29.9%〇
[0067] 这些试验发现,相对于可比较的水溶性磷酸盐和缓释磷酸盐以单独分开的颗粒提 供的共混肥料,联合造粒产品(也就是每个颗粒中具有水溶性和缓释P的均质产品)在缓释P 更低含量下,更有效。
[0068] 本文所述肥料的一个应用是用于种植马铃薯或其它类似的植物。在块茎形成初 期,将这种肥料以足以提供所需水平的水溶性磷酸盐的量施用,诱导形成许多马铃薯。然 后,在季节后期马铃薯的膨胀期,相同肥料能提供充足的缓释磷酸盐以供那些许多小马铃 薯长大。这能改善马铃薯的产量和品级。作为对照,根据目前常规的农业实践,施用含全都 为水溶性形式的磷酸盐的肥料,可以导致萌发大量的马铃薯,然后,在季节后期,由于可利 用的磷酸盐非最佳的低浓度,因而马铃薯生长缓慢。马铃薯保持太小(或是较小价值的小尺 寸品级)。
[0069] 像颗粒10的颗粒可以很多方式制备。下面是一些用于生产肥料颗粒的非限制性示 例方法。任意的这些方法可用于制造像上述颗粒10的肥料颗粒。在优选的实施方式中,肥料 颗粒包括小微粒的鸟粪石。方法的不同之处在于对鸟粪石微粒进行加工以生产肥料颗粒的 方式。
[0070] 图2说明了根据一个示例实施方式的工艺20。工艺20包括化学造粒。在工艺20中, 可通过累积形成颗粒。在工艺20中,鸟粪石22被粉末化,例如通过在适合的磨机23中破碎或 研磨(除非鸟粪石22已经是合适的小微粒的形式)。通过氨24和水溶性磷酸盐25,例如磷酸 或其它本领域技术人员已知的可溶磷酸盐,反应得到液相物质26。该反应在合适的反应器 中进行,如合适的槽式预中和器或管式反应器。
[0071] 将粉末化的鸟粪石22和液相物质26引入造粒机28。这可以通过在反应器27中将粉 末化的鸟粪石22和液相物质26混合形成浆料,然后将浆料引入造粒机28实现。鸟粪石22的 细料也可以直接从磨机23引入造粒机28或通过再循环路径引入,其中例如鸟粪石22可以与 干燥的再循环物质(例如包括干燥的再循环产物和/或破碎的过大尺寸物质和/或过小尺寸 物质)混合。在一些实施方式中,在引入造粒机28前,可以用搅拌磨(pug mill)或其它机械 混合装置预混干燥的固体(如鸟粪石)和液体。其中将鸟粪石22以细料直接引入造粒机28的 情况,在一些实施方式中,鸟粪石微粒22的尺寸为直径约1_或更小。在其它实施方式中,鸟 粪石微粒22的尺寸为直径小于100μπι。
[0072] 任选地,向造粒机28加入粘结剂以增加颗粒强度和粘着性。木质素磺酸钙、淀粉或 糖蜜粘结剂可以用于帮助改善造粒。MAP也可以用作粘结剂。
[0073]在一些实施方式中,进入造粒机28的物质的鸟粪石含量最高为25重量% (如1%-25% )。在一些实施方式中,进入造粒机28的物质的鸟粪石含量在约12-约28重量%的范围。 在一些实施方式中,由在鸟粪石中的磷酸盐提供的进入造粒机28的物质中的总磷酸盐比例 在6-18%的范围(在一些实施方式中为7-15 % )。优选地,进入造粒机28的物质的鸟粪石含 量是这样的比例,使得颗粒10保持粘着性并且具有足够的鸟粪石以使产品在经济上有吸引 力。鸟粪石微粒22可以细料注入造粒设备的再循环料流或者以浆料注入造粒机28。输入造 粒机28的固体和液体原料的特定组成取决于肥料的具体配方,所述肥料根据下述非穷举性 变量生产,包括:1)所需的营养成分的比率,2)营养成分可溶性需求,3)反应热,4)限制鸟粪 石热分解的温度限制,5)pH,以及6)工艺设备和装置限制。
[0074]造粒机2 8可以例如包括滚筒造粒机、流化床、搅拌磨、管式反应器或 Spherodizer?。可选地,可以向造粒机28中输入蒸汽、水、洗涤液和/或额外的氨和酸,以 便优化每一个具体配方的造粒性能。
[0075]除了磷,通过工艺20生产的颗粒产品还可以包含水溶性形式的氮,其为肥料中的 大量营养成分。在一个实施方式中,产品中的氮来自MAP和DAP,它们都以氨的形式含水溶性 氮。
[0076]通过工艺20生产的颗粒产品还可以包括镁、其它大量营养成分。在一个实施方式 中,产品中的镁来自输入造粒机28的鸟粪石22的热分解。在一些实施方式中,导致鸟粪石22 分解的产品床的温度范围为55°C至75°C。
[0077] 将由造粒机28输出的颗粒干燥和在29中筛分,得到产品尺寸的物质。将产品冷却、 包膜以减少结块。可以将尺寸不在所需范围内的(过大和/或过小)的颗粒破碎,并返回到造 粒机28中。这种过大或过小的颗粒可以帮助吸收造粒机28中过量的湿气以控制产品的尺 寸。
[0078] 在一个实施方式中,在29中使用筛将颗粒产品过筛以进行尺寸分离。在其它实施 方式中,颗粒产品通过重量分离。
[0079]图3说明了根据另一个示例实施方式的工艺30,其通过蒸汽/水造粒生产肥料颗 粒。在工艺30中,蒸汽和/或水37加入到造粒机34,提供造粒所需的所有或大部分的流体。
[0080]在工艺30中,将鸟粪石32粉末化,例如,通过在适合的磨机33中破碎或研磨(除非 鸟粪石32已经是合适的小微粒形式)。提供以含水量最高25重量%的浆料形式的鸟粪石32 是方便的。在一个实施方式中,鸟粪石32微粒的直径最高1_。在其它实施方式中,鸟粪石32 微粒的直径最高100μπι。将鸟粪石32与其它粉末化的原料33(如一种或多种水溶性含磷物 质,其它营养成分,粘结剂35(如MAP,木质素磺酸钙,淀粉或糖蜜等))配比并输入造粒机34 中。物质可以一起或以两个或多个单独料流进入造粒机34。任选地,将可任选地包括一种或 多种液体的原料在输入造粒机34之前预混,例如在搅拌磨或类似设备中(未显示)。鸟粪石 32还可以通过再循环途径加加入造粒机34中(再循环途径可以输送例如再循环的干燥产品 和/或破碎的过大尺寸物质和/或过小尺寸物质)。
[0081 ]造粒机34可包括,例如转鼓、搅拌磨或圆盘造粒机。在造粒机34中引入足以使干燥 原料聚集成具有所需尺寸和特性的颗粒的量的蒸汽和/或水37。
[0082]将颗粒在干燥机36中干燥,在筛38上或其它尺寸选择机中筛分以将产品尺寸的颗 粒与过大或过小尺寸颗粒分离。将过大或过小尺寸的颗粒破碎并再循环到造粒机34中。在 一个实施方式中,颗粒在筛38上以重量筛分。作为再循环工艺的一部分,产品尺寸的物质也 可以再循环和再引入造粒机34以吸收造粒机中过量的水分,并控制产品尺寸。如果需要,可 以将产品冷却并包膜以减少结块。
[0083]图4是表示根据另一个示例实施方式的工艺40的工艺图,其中由干燥的原料通过 压缩形成肥料颗粒。
[0084]在工艺40中,将待引入均质肥料产品颗粒中的细微的、非颗粒状鸟粪石42源、水溶 性含磷物质43和任何其它营养成分在混合机44中配比并彻底混合。有利地,鸟粪石42微粒 的尺寸为约100μπι或更小(约SGN10或更小)。有利地,水溶性含磷物质微粒的尺寸为约100μπι 或更小(约SGN10或更小)。任选地,合适的物质(如本文示例)可以作为粘结剂41加入到混合 物中,以增强产品的性能。为达到希望的营养成分比例,希望其它肥料成分,水溶性和缓释 组分的混合物,产品特征和/或微量营养成分可以任选地加入到混合物中。
[0085] 通过合适的压机45将混合物压制成致密形式。例如,在一个实施方式中,混合物通 过施加机械力形成致密的硬片,在一些实施方式中,其厚度大约2-3cm。压机45可包括,例 如,多个反向转动的水平反向辑(horizontally-opposed rollers)。然后将混合物在通过 两辊之间时进行压缩。
[0086]然后将所得肥料的片以控制方式破碎,例如用破碎机47,以产生较小的颗粒。然后 将破碎的物质在筛上或其它尺寸选择机48中筛分,以得到所需产品尺寸范围的颗粒。在一 些实施方式中,尺寸选择机48通过重量选择颗粒。可以将过大或过小颗粒破碎并返回到压 机45。
[0087] 通常,通过压缩制备的颗粒肥料的颗粒形状与由上述讨论的其它造粒方式制成的 颗粒相比更不规则。
[0088] 本文所述的任意方法制备的颗粒根据所需的应用要求含有鸟粪石(1-99重量% ) 和可溶性磷(99-1重量%)。在一些实施方式中,颗粒包括12-28重量%范围的鸟粪石。在一 些实施方式中,由鸟粪石中的磷酸盐提供的颗粒中总磷酸盐比例在6%_18%范围(在一些 实施方式中为7%-15%)。在一些实施方式中,基本上所有的磷酸盐残余物都是可溶性磷形 式。
[0089] 可以由上述任意生产工艺生产的类似于颗粒10的产品颗粒,可以不同的方式对植 物施肥。例如,通过将产品颗粒置于土壤表面以下,产品颗粒可作为带状肥料(banded fertil
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