一种利用磷矿石和钾矿石制备磷钾复肥的工艺方法

文档序号:10526821阅读:840来源:国知局
一种利用磷矿石和钾矿石制备磷钾复肥的工艺方法
【专利摘要】本发明一种利用磷矿石和钾矿石制备磷钾复肥的工艺方法,属于肥料制备技术领域。本发明以中低品位磷矿石和非水溶性钾矿石为原料,添加一定质量的活化剂后,经微晶化研磨和改性,将磷钾矿石中的磷钾元素活化,使其养分有效性提高,满足作物需求。该产品为非水溶性磷钾肥,不易随水土流失,能补充土壤磷钾养分库,调节土壤酸碱度,增加土壤阳离子含量等特征,且能够作为绿色有机农业的磷钾专用肥。而且制备工艺流程简单、操作容易、效果好、投资少、无污染等。本发明为磷钾肥工业生产开辟了一条新的技术途径。
【专利说明】
一种利用磷矿石和钾矿石制备磷钾复肥的工艺方法
技术领域
[0001] 本发明属于肥料制备技术领域,涉及一种利用中低品位磷矿石和钾矿石制备非溶 性磷钾肥的工艺方法,特别是在添加活化剂的条件下用纯物理加工利用天然磷矿石和钾矿 石制备非溶性磷钾肥的肥料生产新工艺方法。
【背景技术】
[0002] 磷是植物生长发育的必需营养元素之一,在农业生产系统中起着不可替代的作 用。我国耕地中大约2/3缺磷,施用磷肥则成为农业丰产增收的重要手段。我国磷矿资源在 数量上相对丰富,但以中、低品位为主,选矿难度大,成本高,往往难以酸化制造化学磷肥。 因此,如何充分利用中低品位磷矿中的磷素,促进其释放,对于合理利用我国磷矿资源具有 重要的经济和社会意义。磷矿粉直接施用可以达到增产增收的目的,但由于普通磷矿粉中 的有效磷含量低,释放慢,仍需进一步活化来满足作物的生长需求。目前利用有机酸、生物 法、高表面活性矿物、微生物菌种、有机肥及堆肥等活化磷矿研究较多,并取得显著效果。
[0003] 钾肥是农业中大量使用的三大化学肥料之一,植物生产必不可少。近年来由于我 国钾肥价格持续上涨,而制造钾肥的钾盐资源匮乏,因而利用难溶性钾矿制造钾肥的研究 成为热点之一。我国难溶性钾矿储量大,种类多,分布广泛。常见难溶性含钾矿物多为钾铝 硅酸盐矿物,主要有钾长石、白榴石、霞石、明矾石,以及富含云母及水云母类粘土矿物的富 钾砂页岩、富钾正长岩、富钾火山岩、富钾板岩等。国内对难溶性钾矿制造钾肥的研究按照 提钾原理可分为:直接法、湿化学法、煅烧法、挥发法和微生物分解法。这些方法在实际生产 中存在能耗高,周期长,工艺路线复杂,因而不能应用于生产。
[0004] 以上所述工艺方法皆为利用磷矿石和钾矿石生产单一元素磷肥和钾肥,本专利用 磷矿石和钾矿石为原料,在活化剂的作用下,采用机械力激活的方法制备不溶性磷钾肥。不 溶性磷钾肥不易随水土流失,是一种缓释肥料,能够作为绿色有机农业的专用磷钾肥料,且 不易造成土壤板结,不对施肥地附近水域造成富营养化。
[0005] 本发明不同于《矿物肥料保水剂及其制备方法》(200910060543. 1)专利中提到的 利用钾矿粉、磷矿粉、活化促释剂、水溶性聚合单体、水、自由基聚合引发剂和交联剂原料经 混合、加热聚合、干燥、粉碎而制得矿物肥料保水剂的方法。
[0006] 本发明不同于《矿物质和中草药合成的多元双效复合肥及其制备方法》 (00124862. 6)专利中提到利用麦饭石粉、磷矿石粉、钾矿石粉、氮肥增效剂、稀土及中草药 明矾、苦参、川东子、北豆根、小通草、贯众、鹤虱子、甘草、百步草等矿物质粉碎至60目后, 按比例合成搅拌,制成粉剂和颗粒复合肥的方法。
[0007] 本发明不同于《一种磷钾复合化肥及其生产方法》(94110587. 3)专利中提到以普 通过磷酸钙的生产工艺为基础,按7 : 2 : 1配比加入磷矿石、钾矿石和莹石,经破碎,拌 合,制浆,与浓硫酸进行化学反应,熟化制取磷钾复合化肥的方法。
[0008] 本发明不同于《酒丢糟有机蛋白肥的生产方法》(200610200467. 6)专利中提到的 利用新鲜茅台酒丢糟或其它香型的白酒丢糟,骨粉或磷矿粉,天然钾矿粉,硫酸亚铁,硫酸 镁,氧化锌,根霉曲,面包酵母,混合,搅拌,堆积发酵,风干,粉碎再发酵,制成发酵菌剂制作 成酒丢糟有机蛋白肥料的方法。
[0009] 本发明不同于《生物钾矿肥及制造方法》(201110294129. 4)专利中提到的以难溶 性的含钾铝硅酸盐矿物、有机肥原料、磷矿粉、高温腐熟剂以及速效营养元素为原料,经粉 碎、筛分制得生物钾矿肥的方法。
[0010] 本发明不同于《一种有机肥料》(01145375. 3)专利中提到的用鸡粪、磷矿粉、海绿 石钾矿粉、农作物秸杆、米糠等天然的材料制取有机肥料的方法。
[0011] 本发明不同于《利用畜禽粪便生产优质活性生态有机原料的方法》 (201110254029. 9)专利中提到的在畜禽饲料中添加中草药,然后再把经过畜禽消化吸收后 排出的粪便添加由固氮菌群和钾矿粉和磷矿粉组成的添加剂,搅拌均匀后,进行厌氧发酵, 生产优质高效有机肥的活性生态畜禽粪便有机原料的方法。
[0012] 本发明不同于《盐碱土壤专用复合肥料及制造方法》(CN 89106609. 8)所提到的以 天然沸石、泥煤和含氮磷锌为原料的制取方法。
[0013] 利用国家知识产权局专利检索系统,检索了磷矿石和钾矿石制备磷钾肥的所有专 利,结果表明:所检索的所有专利均与本专利不尽相同。在世界知识产权组织提供的英文专 利检索系统中也未发现含钾矿物制备钾肥的相关专利。

【发明内容】

[0014] 本发明提供了一种非溶性磷钾肥的制备新工艺方法,本发明以中低品位磷矿石和 钾矿石为原料,添加一定量的活化剂后,利用机械力激活的方法对磷钾矿石进行改性,进而 促进磷钾矿粉中的磷钾元素的释放,满足作物的生长需求。
[0015] -种利用磷矿石和钾矿石制备非溶性磷钾肥的工艺方法,其具体步骤如下:
[0016] (1)用粉碎机分别将磷矿石和钾矿石破碎至粒度小于2cm ;
[0017] (2)将步骤⑴所得物料送入粉碎设备,粉碎至平均粒度80-120目;
[0018] (3)将步骤(2)所得磷矿粉和钾矿粉按照一定比例送入微晶化研磨设备,同时加 入活化剂,进行微晶化加工,活化其中的钾元素;控制研磨时间使得微晶化加工后的产物平 均粒度达到1500-一 2000目,得到非溶性钾肥;
[0019] (4)将步骤(3)所得研磨混合物在完成后或使用时加入解磷钾菌,其用量为矿粉 用量的千分之四至千分之十。
[0020] 步骤(1)所述粉碎机为颚式破碎机、锤式粉碎机或其他具有类似功能的粉碎设 备。
[0021] 步骤(2)所述粉碎设备为雷蒙磨、万能涡流磨或其他具有类似功能的粉碎设备和 循环分级设备。
[0022] 步骤(4)所述解磷钾菌为芽孢杆菌(Bacillus)、假单胞杆菌(Pseudomonas)、 欧文氏菌(Erwinia)、土壤杆菌(Agrobacterium)、固氮菌(Azotobacter)、娃酸盐细菌 (Bacillus mucilaginosus)等。
[0023] 所述磷矿石中P205含量在16% -30 %之间,所述钾矿石中K20含量在9% -20 %之 间。所述活化剂为磷酸铵、乳酸乙酯、聚丙乙酸盐或不饱和脂肪酸。所述一定比例为磷矿石 与钾矿石的质量比介于3 : 7至7 : 3之间,活化剂添加量为混合矿物质量的千分之一至 千分之五。
[0024] 本发明的有益效果为:本发明采用机械力激活法将磷矿石和钾矿石进行活化和改 性,促进产品中的磷钾元素及其他有益微量元素的释放,该产品具有缓释的特性,不易随水 土流失,能改善土壤的理化性质,调节土壤的酸碱度,增加土壤中阳离子的含量,且该产品 能够作为绿色有机农业的专用磷钾肥。该工艺流程短,操作容易,投资少,见效快等。该工 艺方法使磷矿石和钾矿石的利用率均达到100%,且无尾矿排出。本发明为中低品位磷矿和 非溶性钾矿的开发利用提供了 一条新的技术途径。
[0025] 应用试验
[0026] 试验1施用微晶磷钾肥对甜菜根产量和土壤养分的影响
[0027] A.材料与方法
[0028] 我们将利用本发明产品在北京市昌平区小汤山镇兴寿村辛庄草莓园德润屋有机 蔬菜大棚内进行应用试验,试验地土壤为褐土,种植作物为甜菜根。试验地为有机种植,原 来主要以普通农家肥为主要肥料,作物常表现生长不良。试验方案见表1,试验设置空白、磷 矿粉、钾矿粉、磷钾矿粉四个处理,其中磷矿粉按每亩施用量80kg (实物),钾矿粉按每亩施 用量100kg (实物),磷、钾矿粉均按一定比例加入功能性解磷解钾菌。磷钾矿粉均经过机械 微晶化,细度在800目以上。磷矿粉采自湖北荆州,含P205为25% ;钾矿粉采自安徽芜湖, K20含量为11.68%。所有矿粉以基肥施入。小区设置面积为4.5平方米,每个处理设置三 次重复,各小区管理措施相同。
[0029] 表1甜菜根种植方案
[0030]
[0031] B.试验结果
[0032] 表2是收获甜菜根的产量,可以看出,本发明产品较传统单施有机肥对照增产达 35. 6 %,去除生长开裂的产品,增产达25. 6 %。该有机蔬菜售价20元/kg,亩增效益达8000 元以上。施用磷钾矿物复肥能显著提高有机种植甜菜根的产量和效益。其原因为微晶磷钾 矿在微晶化过程磷钾元素得到活化,能供给蔬菜磷钾养分,而且磷钾矿石中所含的中微量 元素也得到活化,是作物营养更加均衡。
[0033] 表2施用微晶磷钾肥对甜菜根产量的影响
[0034]
[0035] 施用本发明产品能提高菜园土速效氮磷钾含量(见表2)。其中原因为施用微晶 磷、钾矿粉能直接提高土壤磷、钾含量,也可能能提高土壤固氮菌等微生物活性,从而提高 土壤碱解氮的水平。
[0036] 表3施用微晶磷钾肥对菜园土壤养分的影响
[0037]
[0038] 试验2施用微晶磷钾肥对夏甘薯产量和土壤养分的影响
[0039] A.材料与方法
[0040] 甘薯试验在山东省高密市密水乡李家村进行,土壤类型为壤质潮土。本试验为小 区试验,设空白、微晶磷肥、微晶钾肥、微晶磷钾复肥4处理,每处理设3个重复,每小区面积 为13. 2m2。磷矿粉按每亩施用量50kg(实物),钾矿粉按每亩施用量100kg(实物),磷、钾 矿粉均按一定比例加入功能性解磷解钾菌。磷钾矿粉均经过机械微晶化,细度在800目以 上。磷矿粉采自湖北荆州,含P205为25%;钾矿粉采自安徽芜湖,K20含量为11.68%。所 有矿粉以基肥施入。
[0041] 表4甘薯试验方案
[0042]
[0043] B.试验结果
[0044] 表5为试验产量,可以看出施用本发明产品可以提高甘薯的生物产量和经济产 量,其中全株产量较传统不施肥处理提高38. 1 %,鲜薯块较传统对照增产高达81. 2 %,并 提高了甘薯的经济系数,即薯块占整株生物体的比重。
[0045] 表5施用微晶磷钾肥的甘薯产量
[0046]
[0047] 表6是试验田各小区速效氮磷钾含量,可以看出施用微晶磷钾肥能提高甘薯收获 时土壤的速效养分水平,特别能显著提高薯田土壤的有效磷水平。
[0048] 表6甘薯收获时施用磷矿粉对甘薯田养分状况
[0049]

【附图说明】
[0050] 图1为本发明的工艺流程示意图。
【具体实施方式】
[0051] 下面的实施例可以使本专业技术人员更全面的理解本发明,但不以任何方式限制 本发明。
[0052] 实施例1
[0053] -种利用磷矿石和钾矿石制备非溶性磷钾肥的工艺方法,如图1,其具体步骤如 下:
[0054] (1)选用颚式破碎机分别将磷矿石和钾矿石破碎至粒度小于2cm ;
[0055] (2)将步骤(1)所得物料送入雷蒙磨,粉碎至平均粒度100目;
[0056] (3)将步骤(2)所得磷矿粉与钾矿粉按照1 : 1的比例送入双筒球磨机,同时加入 乳酸乙酯,乳酸乙酯占物料总质量的千分之一,进行微晶化加工,活化其中的磷、钾元素;控 制研磨时间使得微晶化加工后的产物平均粒度为800目,得到非溶性磷、钾肥;
[0057] (4)将步骤(3)所得产品进行包装备用。
[0058] 所述磷矿石中P205含量为18%,所述钾矿石中K 20含量为10%。
[0059] 实施例2
[0060] -种利用磷矿石和钾矿石制备非溶性磷钾肥的工艺方法,其具体步骤如下:
[0061] (1)选用锤式粉碎机分别将磷矿石和钾矿石破碎至粒度小于2cm ;
[0062] (2)将步骤⑴所得物料送入涡流磨,粉碎至平均粒度120目;
[0063] (3)将步骤⑵所得磷矿粉和钾矿粉按照2 : 3的比例给入双筒球磨机,同时加入 硬脂酸,硬脂酸占物料总质量的千分之一,进行微晶化加工,活化其中的磷、钾元素;控制研 磨时间使得微晶化加工后的产物平均粒度达到1〇〇〇目,得到非溶性磷钾肥;
[0064] (4)将步骤(3)所得产品进行包装备用。
[0065] 所述磷矿石中P205含量为21 %,所述钾矿石中K 20含量为9 %。
【主权项】
1. 一种利用磷矿石和钾矿石制备磷钾复肥的工艺方法,其特征在于:该方法步骤如 下: (1) 用粉碎机分别将磷矿石和钾矿石破碎至粒度小于2cm ; (2) 将步骤(1)所得物料分别送入粉碎设备,粉碎至平均粒径100目以上; (3) 将步骤(2)所得磷矿粉和钾矿粉按照一定比例送入微晶化研磨设备,同时加入活 化剂,进行微晶化研磨,控制研磨时间使得微晶化加工后的产物平均粒度达到1000目以 上,得到微晶磷钾复肥。 (4) 将步骤(3)所得研磨混合物在完成后或使用时加入解磷钾菌,其用量为矿粉用量 的千分之四至千分之十。2. 根据权利要求1所述的方法,其特征在于:步骤(1)所述的粉碎机为颚式破碎机或 锤式粉碎机。3. 根据权利要求1所述的方法,其特征在于:步骤(2)所述的粉碎设备为雷蒙磨或涡 流磨。4. 根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所述微晶化研磨设备为双筒球磨机。5. 根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所述磷矿石中P 205含量在16% -25%之 间,所述钾矿石中K2O含量在9 % -20 %之间。6. 根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所述活化剂为磷酸铵、乳酸乙酯、聚丙烯 酸盐或不饱和脂肪酸。7. 根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所述一定比例为磷矿石与钾矿石的质量 比介于3 : 7至7 : 3之间。8. 根据权利要求6所述的方法,其特征在于:所述活化剂的添加量占物料总质量的 1%0-5%0〇9. 根据权利1要求所述的方法,其特征在于步骤(4)所述解磷钾菌包括芽 孢杆菌(Bacillus)、假单胞杆菌(Pseudomonas)、欧文氏菌(Erwinia)、土壤杆菌 (Agrobacterium)、固氮菌(Azotobacter)、娃酸盐细菌(Bacillus mucilaginosus)等。
【文档编号】C05G3/04GK105884489SQ201410609186
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2014年11月4日
【发明人】盖东海, 杨玉芬, 何振全, 李万才, 张仙梅, 吕乐福, 姜涛, 邱家林, 杜玉凤
【申请人】山东滨州清大科技有限责任公司, 无锡清大绿丰科技发展有限公司, 长兴清华粉体及新材料工程中心有限公司
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