化学合成水溶性肥料及其生产方法与应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及水溶性肥料领域。更具体地说，本发明涉及一种化学合成水溶性肥料 及其生产方法与应用。
【背景技术】
[0002] 目前，我国以低级原料生产的混配肥料的市场正在逐渐萎缩，以水溶性复合肥料 为代表的新型肥料市场正在迅速扩大。大量元素水溶肥料的制造方法，无论是国外的工艺 技术或是国内的工艺技术，包括"湿法磷酸"的净化工艺技术、硝酸磷肥的生产工艺技术和 磷酸铵盐溶解再结晶分离的技术等，普遍存在可溶性磷酸盐的生产工序多、流程长、投资 大、能耗高，导致水溶肥料的生产成本高等突出的问题。市场上目前销售的水溶性肥料，基 本上都是以各种单一的水溶性原料如尿素、磷酸一铵、磷酸二氢钾、硝酸钾、硫酸钾和氯化 钾等等，按照一定比例混配制成。这样的肥料具有一些严重缺点，如酸度偏大、不适合蔬菜 大棚和南方果蔬经作区偏酸性土质施用、理化性质不稳定、混配不均、容易吸潮、容易板结、 水溶性和吸收效果比较差等。中国专利CN103641574A介绍了一种化学合成水溶肥料的生 产方法，但是该方法存在配方单一，生产成本高，氯化钾脱氯不完全;使用农用磷酸铵，杂质 多，水不溶物偏高等问题。因此，如何降低水溶肥料的制造成本、缩短制造时间、简化工艺程 序，降低水不溶物含量是当前大量元素水溶肥料领域急需解决的技术难题。
【发明内容】
[0003]本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。
[0004]本发明还有一个目的是提供一种化学合成水溶性肥料，该肥料酸度适宜，具有良 好的结晶状态，组成稳定均匀，不易板结和受潮，全水溶，易吸收，肥料利用率高，增效效果 显著。
[0005]本发明还有一个目的是提供一种化学合成水溶性肥料的生产方法，该方法投资 少，生产工序少，生产周期短，生产成本低。
[0006]本发明还有一个目的是提供一种适用于酸性或偏酸性土壤、设施大棚施用的化学 合成水溶性肥料。
[0007]为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种化学合成水溶性肥料的 生产方法，包括如下步骤：
[0008] 步骤一、将占原料总重量的10-55%的磷酸二氢铵和/或磷酸二氢钾加入溶化槽 中，加入适量的水使磷酸二氢铵和/或磷酸二氢钾的含水量为20-35%，并将其加热至90-1 〇〇°C，精滤，得磷肥料浆和第一滤渣；
[0009]步骤二、将所述磷肥料浆栗入第一反应釜中，加入占原料总重量的8-55%的氮肥， 加热使第一反应釜的温度保持在90-100°C，反应l_2h，得磷氮料浆，所述氮肥为尿素、尿素 硝铵溶液和硝铵磷肥中的一种或几种；
[0010]步骤三、将占原料总重量的10-45 %的钾肥，0.2-3%的微量元素和0.2-2%的螯合 剂加入第二反应釜中，加入适量的水使钾肥、微量元素和螯合剂混合物的含水量为25-35 %，加热使第二反应釜的温度保持在80-90°C，充分搅拌，得钾肥料浆，其中，
[0011] 所述钾肥为磷酸二氢钾、氯化钾、硫酸钾和硝酸钾中的一种或几种，
[0012] 所述微量元素为四水八硼酸钠、硼酸、七水硫酸锌、一水硫酸锰、钼酸铵、五水硫酸 铜和E：DTA-铁中的两种或两种以上，
[0013] 所述螯合剂为柠檬酸钠和乙二胺四乙酸二钠中的一种或两种；
[0014]步骤四、将第一反应釜中的所述磷氮料浆栗入第二反应釜中，并与所述钾肥料浆 充分搅拌混合，于80_90°C下反应l_2h，得基础料浆；
[0015]步骤五、将所述基础料浆栗入第三反应釜中，加入占原料总重量的0.2-1.5%的氢 氧化钾，调节所述基础料浆的pH值至6.5-7.0，精滤，得中性料浆和第二滤渣；
[0016]步骤六、将所述中性料浆栗入第四反应釜中，减压浓缩，得浓缩溶液；
[0017] 步骤七、将所述浓缩溶液栗入冷却系统，冷却结晶后，采用离心机进行固液分离， 得滤液和晶体，并将所述晶体用流化床烘干，使其含水量在〇. 5 %以下，再将干燥后的所述 晶体经筛分、计量包装等工序，即得所述化学合成水溶性肥料成品。
[0018]本发明中的磷酸二氢铵和/或磷酸二氢钾、氮肥和钾肥均以纯养分计;磷酸二氢铵 和磷酸二氢钾均为工业级，含量为99-99.5% ;尿素硝铵溶液中氮含量为32%。
[0019]本发明中的各反应均是在常压条件下进行，本发明中使用的水均为符合国家标准 的去离子水。
[0020] 优选的是，所述的化学合成水溶性肥料的生产方法，还包括，在所述步骤七中，向 所述晶体中加入占原料总重量的1-2.5%的第一辅料，混匀后，再用流化床烘干，所述第一 辅料由3重量份的聚谷氨酸和10重量份的聚乙二醇4000组成。
[0021] 优选的是，所述的化学合成水溶性肥料的生产方法，还包括，在所述步骤七中，向 所述晶体中加入占原料总重量的0.5-1.5%的第二辅料，混匀后，再用流化床烘干，所述第 二辅料由15重量份的硫酸锌、3重量份的无光触媒和0.1重量份的纳米银组成。
[0022] 优选的是，所述的化学合成水溶性肥料的生产方法，还包括，在所述步骤四中，将 第一反应釜中的所述磷氮料浆栗入第二反应釜中后，开启第二反应釜中的超声波装置进行 超声波处理，所述超声波处理条件为:超声功率400-450W，超声时间10-12min。
[0023]优选的是，所述的化学合成水溶性肥料的生产方法，还包括，将所述第一滤渣和所 述第二滤渣合并，干燥后用于生产普通复混肥料;将所述滤液栗入母液槽中临时贮存，计量 后栗入第二反应釜中，循环利用。
[0024]优选的是，所述的化学合成水溶性肥料的生产方法，所述步骤二中，所述氮肥为尿 素。
[0025]优选的是，所述的化学合成水溶性肥料的生产方法，所述步骤三中，所述钾肥为硝 酸钾。
[0026]优选的是，所述的化学合成水溶性肥料的生产方法，所述步骤三中，所述微量元素 为四水八硼酸钠和七水硫酸锌。
[0027] -种化学合成水溶性肥料的生产方法制备的化学合成水溶性肥料。
[0028] -种化学合成水溶性肥料的应用，所述化学合成水溶性肥料适用于酸性土壤、偏 酸性土壤和设施大棚的滴灌、冲施。
[0029]本发明至少包括以下有益效果：
[0030]第一、本发明的化学合成水溶性肥料选用各种单一的氮肥、磷肥、钾肥或者复合肥 和微量元素为原料，在氢键结合和螯合剂等共同作用下，通过降低冰点冷却结晶作用，出现 共结晶现象，形成一种复盐或者配合物，并通过调节PH、多级过滤、离心分离等工序，使本发 明水溶性肥料的pH值近中性、易吸收，利用率高，且水不溶物极少、不吸潮不结块、外观商品 性能大大提尚；
[0031]第二、本发明所生产的化学合成水溶性肥料，水不溶物（残渣）含量可以达到< 0.5%，显著优于大量元素水溶肥料行业标准(NY1107-2010)规定的< 5.0%的标准，理化性 质稳定，能够更好地适应滴灌施肥等农业设施的需要，更好地满足水肥一体化的要求； [0032]第三、与国内外目前采用将"湿法磷酸"通过净化，达到纯度较高的工业级磷酸 (H3P〇4)作为大量元素水溶肥料的磷素生产原料，或采用硝酸萃取磷矿生产硝酸磷肥作为大 量元素水溶肥料的技术比较，本发明的生产方法减少了生产工序、工艺流程简单，具有投资 少，能耗低、生产更安全、环保无污染和操作方便等显著优势，可实现工业化大规模连续生 产；
[0033]第四、与国内目前销售的简易复混的水溶肥料相比，本发明的水溶性肥料通过将 单一的磷肥、氮肥、钾肥或者复合肥和微量元素，通过氢键或络合作用相互结合，使其商品 性状更好，理化性质更稳定，不吸潮、不结块，易吸收，电导率适宜，有利于作物生长，肥料利 用率更高;且本发明的水溶性肥料酸度适宜，pH-般在6.5-7，适宜南方经作区酸性土壤和 北方果蔬区偏酸性土壤，特别是设施大棚的滴灌、冲施，施用后不会造成土壤酸化、板结，有 利于提高土壤中有益菌的活力，可促进作物根系的生长发育和对养分吸收利用，以达到增 产目的；
[0034]第五、本发明的生产方法可实现废渣和废液的综合利用，有利于降低生产成本和 保护环境；
[0035]第六、通过向所述晶体中加入一定比例的聚谷氨酸和聚乙二醇，可使本发明的水 溶性肥料在施用后具有一定的保水、缓释能力，提高肥效；
[0036]第七、通过向所述晶体中加入硫酸锌、无光触媒和纳米银，可使本发明的水溶性肥 料在施用后具有一定的杀灭土壤中病原菌的能力，从而使作物健康生产；
[0037]第八、通过增加超声波处理，可使磷氮料浆与钾肥料浆充分混合，促进磷肥、氮肥 和钾肥通过氢键或络合作用相互结合反应，提高氮磷钾肥的合成率，从而使本发明水溶性 肥料的商品性状更好，理化性质更稳定。
[0038]本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本 发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
【附图说明】
[0039]图1为本发明的化学合成水溶性肥料的工艺流程示意图。
【具体实施方式】
[0040]下面结合实施例和附图对本发明做进一步的详细说明，以令