专利名称：节酸高效磷肥生产方法
技术领域：
本发明属于肥料制造领域。
过磷酸钙是我国普遍使用的重要磷肥品种，由硫酸与磷矿粉反应制得。过磷酸钙及其它磷肥，包括磷铵、重钙、硝酸磷肥、钙镁磷肥等的一个最大的缺点是施入土壤后易被固定成缓效或无效磷，对作物的有效性不高。一般当季节利用率仅20％左右。如何改进磷肥生产工艺，降低成本，提高磷肥有效性一直是农业科技工作的热点。国内外对部分酸化磷肥(也称为节酸磷肥)的研究已有多年，但因种种问题，未能广泛应用。本发明针对这些问题经多年研究，在节酸磷肥生产中加入有机无机活化剂获得了明显的效果，在对新磷肥的成键和结构特点研究的基础上发明了生产节酸高效磷肥的工艺方法。
本发明的目的在于通过活化剂的运用改进现有磷肥生产工艺，生产出成本低，抗土壤固定能力强，生物有效性高，经济效益好，而且对环境友好的新型高效磷肥。
本发明包括磷矿石的粉碎、研磨、混合、硫酸酸化、化成与熟化等过程。本方法特点在节酸磷肥生产过程中加入活化剂，活化剂的加入依据设备和原料条件有两种加入方式，一、在磷矿粉研磨前加入有机或无机活化剂于磷矿粉中，混匀后再加适量液体于研磨机中研磨至浆状，在研磨过程中活化剂与磷矿粉充分接触并活化磷矿。于浆状物中加入硫酸进行酸化，硫酸加入量是制过磷酸钙所需硫酸用量的10-90％，酸化后的浆料在化成室化成为鲜肥，鲜肥经熟化仓库堆放熟化3-5天即成为产品；二、在磷矿粉经制过磷酸钙所需硫酸用量的10-90％硫酸酸化后在化成或熟化过程中加入有机或无机活化剂，活化鲜肥在熟化仓库堆放3-5天即成为产品。
所说的无机活化剂为沸石、膨润土、蛭石、铵化沸石、铵化膨润土、铵化蛭石、酸化沸石、酸化膨润土、酸化蛭石。其中沸石、膨润土、蛭石是天然无机矿物；铵化沸石、铵化膨润土、铵化蛭石分别是沸石、膨润土、蛭石的铵饱和物；酸化沸石、酸化膨润土、酸化蛭石分别是沸石、膨润土、蛭石的酸饱和物。
所说的有机活化剂是木质素(包括碱木素和木素磺酸盐)、味精废液、酒精废液，木质素(包括碱木素和木素磺酸盐)是一种商品，味精废液是味精厂废液浓缩制得，酒精废液是味精厂废液浓缩制得。在加入有机或无机活化剂活化磷矿粉生产节酸高效磷肥时可选用上述有机或无机活化剂中的其中一种或多种，在加入多种活化剂时，活化剂总加入量不能超过其中一种应加入量的最大值，活化剂的加入量沸石加入量占磷矿粉的5-35％(重量)、膨润土加入量占磷矿粉的5-35％(重量)、蛭石加入量占磷矿粉的5-35％(重量)、铵化沸石加入量占磷矿粉的3-35％(重量)、铵化膨润土加入量占磷矿粉的3-35％(重量)、铵化蛭石加入量占磷矿粉的3-35％(重量)、酸化沸石加入量占磷矿粉的5-35％(重量)、酸化膨润土加入量占磷矿粉的5-35％(重量)、酸化蛭石加入量占磷矿粉的5-35％(重量)木质素加入量占磷矿粉的5-35％(重量)、味精废液加入占磷矿粉的15-75％(重量)、酒精废液加入占磷矿粉的15-75％(重量)。
活化剂比例依不同品种的磷矿粉其有效磷及全磷含量作适度调整，全磷量为25-33％(P2O5％)，有效磷为4-8％(P2O5％)的磷矿粉，如中国开阳磷矿粉，活化剂可选用上述活化剂中的一种，其加入量为沸石加入量占磷矿粉的8-20％(重量)、膨润土加入量占磷矿粉的8-20％(重量)、蛭石加入量占磷矿粉的8-20％(重量)、铵化沸石加入量占磷矿粉的5-15％(重量)、铵化膨润土加入量占磷矿粉的5-15％(重量)、铵化蛭石加入量占磷矿粉的5-15％(重量)、酸化沸石加入量占磷矿粉的5-15％(重量)、酸化膨润土加入量占磷矿粉的5-15％(重量)、酸化蛭石加入量占磷矿粉的5-15％(重量)木质素加入量占磷矿粉的10-30％(重量)、味精废液加入占磷矿粉的15-50％(重量)、酒精废液加入占磷矿粉的15-50％(重量)。
对于全磷量为22-30％(P2O5％)，有效磷小于2％(P2O5％)的磷矿粉如中国昆阳磷矿粉，活化剂可选用上述活化剂中的一种，其加入量为沸石加入量占磷矿粉的10-25％(重量)、膨润土加入量占磷矿粉的10-25％(重量)、蛭石加入量占磷矿粉的10-25％(重量)、铵化沸石加入量占磷矿粉的15-30％(重量)、铵化膨润土加入量占磷矿粉的15-30％(重量)、铵化蛭石加入量占磷矿粉的15-30％(重量)、酸化沸石加入量占磷矿粉的15-20％(重量)、酸化膨润土加入量占磷矿粉的15-30％(重量)、酸化蛭石加入量占磷矿粉的15-30％(重量)木质素加入量占磷矿粉的15-30％(重量)、味精废液加入占磷矿粉的20-65％(重量)、酒精废液加入占磷矿粉的20-65％(重量)。
活化剂对磷矿粉进行活化后，加入硫酸进行酸化，硫酸的加入量也根据磷矿粉及活化剂种类不同而有异。我们知道，在过磷酸钙生产过程中，硫酸用量是根据磷矿粉化学组成推算得出，如对磷矿组成(干基)如表1所示的磷矿，生产过磷酸钙，其硫酸(100％)用量为磷矿的63.72％(重量)。即100吨表1所示的磷矿，生产过磷酸钙需用硫酸(100％)为63.72吨。
表1某种磷矿组成
如表1所示的磷矿，用本发明节酸高效磷肥生产技术生产节酸高效磷肥，其硫酸(100％)的用量为63.72吨的5-80％，即为3-5吨硫酸。
本发明实施过程依据设备和原料条件可采取下述两种过程中一种一、将磷矿石粉碎过80-200目筛，于磷矿粉中按比例加入上述活化剂的其中一种或多种，混合均匀后，加入适量液体放进球磨机内研磨成浆，放置1-24hr使磷矿粉活化。经活化后的磷矿粉按上述的比例加入硫酸于混合器中搅拌并将浆料于化成室中化成为鲜肥，将鲜肥送入熟化仓库熟化3-5天即成产品；二、将磷矿石粉碎过80-200目筛，在磷矿粉中按上述的比例加入硫酸于混合器中搅拌并将浆料于化成室中化成为鲜肥，在化成或熟化过程中加入上述活化剂的其中一种或多种，混合均匀后在熟化仓库熟化3-5天即成产品。
本发明在磷矿粉中加入的无机活化剂沸石、膨润土、蛭石等具有较大的离子交换能力，对磷矿粉有明显的活化效果。加入有机活化剂木质素、味精废、液酒精废液自身结构上含有大量的羟基、羧基和胺基等活性基团，对磷矿粉中磷有活性化作用。
本产品的质量检测1.结构分析用X射线衍射技术测定其晶体结构，用红外光谱分析其成键情况。
2.化学分析用钼兰比色法测定其水溶性磷和有效磷的含量。
3.土壤中抗固定能力测定在400g土壤中加入0.5g节酸高效磷肥，加入适量的水使土壤保持田间持水量的水分状况培养2-5天，然后加入800ml水震荡6hr，过滤，测滤液中磷含量及过滤后土壤中有效磷和水溶性磷含量。按上述步骤对CK(普通过磷酸钙或钙镁磷肥)进行测定，比较两者抗固磷力。与CK比较，滤液中磷含量和土壤中有效磷、水溶性磷含量较高。
本产品特性及其评价标准新型节酸高效磷肥总的肥效特征是抗土壤固定能力强，生物有效性高。经试验，在南方红壤玉米上，在等量施肥条件下，新型节酸高效磷肥比普通磷肥增产10-35％，且明显提高玉米地上部分吸磷量。
新型节酸高效磷肥的化学分析结果表明，与过磷酸钙相比其有效性磷中水溶性磷比例下降(通常下降5-20％)。在结构分析中，X射线特征峰中Ca(H2PO4)2.2H2O出现的谱峰比过磷酸钙较少，其晶体的结晶度也相对较差；而CaHPO4.2H2O的特征峰数不变，结晶度略有降低。Ca(H2PO4)2.2H2O和CaHPO4.2H2O结晶度的降低是新型高效磷肥有效性提高在结构分析中的直接表现。此外，在进行抗土壤固定力比较中，新型节酸高效磷肥抗固定能力优于普通过磷酸钙。本发明的优点1.为低品位磷矿粉的工业化大规模多渠道高效利用开辟了新的技术途径，使原来无工业利用价值或价值不大的低品位磷矿的工业利用价值大大提高；2.节省过磷酸钙生产过程的硫酸用量和设备投资，因而明显降低磷肥生产成本；
3.新磷肥产品抗土壤固定能力强，利用率高，肥效好，且可增产并明显改善作物品质，明显减少淋溶损失，有助于防治水体的富营养化，具有明显的环境效益；4.该发明投资少，无需特殊专用设备，有利于现有磷肥厂利用，且运行成本低。
实施例用表2所示的磷矿100吨，生产高效节酸磷肥的生产过程
表21.将磷矿粉碎，过80-200目；2.加入沸石活化剂8-20吨，与磷矿粉混匀，加少量液体，在球磨机中研磨成浆状；3.将料浆转入混合器中加入10-25吨硫酸酸化；4.酸化料浆在化成室化成为鲜肥；5.鲜肥转入熟化仓库堆放熟化3-5天即成为产品。
权利要求
1.节酸高效磷肥生产技术包括磷矿石的粉碎、研磨、混合、化成与熟化等过程，其特征在于在磷矿粉中加入活化剂，混匀后加入适量液体于研磨至浆状，于浆状物中加入制过磷酸钙所需硫酸量的10-90％硫酸置于混合器中进行酸化，将酸化处理后的料浆移至化成室化成为鲜肥，将鲜肥移至熟化仓库熟化成产品；或在磷矿粉中加入制过磷酸钙所需硫酸量的10-90％硫酸置于混合器中进行酸化，将酸化处理后的料浆移至化成室化成为鲜肥，将鲜肥移至熟化仓库熟化，在化成或熟化过程中加入活化剂，经活化的鲜肥在熟化仓库熟化成产品。
2.根据权利要求1所说的节酸高效磷肥生产方法，其特征在于所说的无机活化剂是沸石、膨润土、蛭石、铵化沸石、铵化膨润土、铵化蛭石、酸化沸石、酸化膨润土、酸化蛭石，有机活化剂是木质素(包括碱木素和木素磺酸盐)、味精废液、酒精废液。
3.根据权利要求1所说节酸高效磷肥生产方法，其特征在于活化剂可以选用一种，也可以选用多种，在加入多种活化剂时，活化剂总加入量不能超过其中一种应加入量的最大值。
4.根据权利要求1所说的节酸高效磷肥生产方法，其特征在于活化剂的加入量占磷矿粉重量分别为沸石活化剂，加入量占磷矿粉的5-35％(重量)；膨润土活化剂，加入量占磷矿粉的5-35％(重量)；蛭石活化剂，加入量占磷矿粉的5-35％(重量)；铵化沸石活化剂，加入量占磷矿粉的3-35％(重量)；铵化膨润土活化剂，加入量占磷矿粉的3-35％(重量)；铵化蛭石活化剂，加入量占磷矿粉的3-35％(重量)；酸化沸石活化剂，加入量占磷矿粉的5-35％(重量)；酸化膨润土活化剂，加入量占磷矿粉的5-35％(重量)；酸化蛭石活化剂，加入量占磷矿粉的5-35％(重量)；木质素活化剂，加入量占磷矿粉的5-35％(重量)；味精废液活化剂，加入量占磷矿粉的35-75％(重量)；酒精废液活化剂，加入量占磷矿粉的35-75％(重量)。
5.根据权利要求1所说的节酸高效磷肥生产方法，其特征在于对于全磷量为25-33％(P2O5％)，有效磷为4-8％(P2O5％)的磷矿粉，如中国开阳磷矿粉生产节酸高效磷肥，活化剂可选用沸石，加入量占磷矿粉的8-20％(重量)、或选用膨润土，加入量占磷矿粉的8-20％(重量)、或选用蛭石，加入量占磷矿粉的8-20％(重量)、或选用铵化沸石，加入量占磷矿粉的5-15％(重量)、或选用铵化膨润土，加入量占磷矿粉的5-15％(重量)、或选用铵化蛭石，加入量占磷矿粉的5-15％(重量)、或选用酸化沸石，加入量占磷矿粉的5-15％(重量)、或选用酸化膨润土，加入量占磷矿粉的5-15％(重量)、或选用酸化蛭石，加入量占磷矿粉的5-15％(重量)、或选用木质素，加入量占磷矿粉的10-30％(重量)、或选用味精废液加入占磷矿粉的15-50％(重量)、或选用酒精废液加入占磷矿粉的15-50％(重量)，在酸化时，所需浓硫酸量为生产过磷酸钙硫酸用量的15-50％。
6.据权利要求1所说的节酸高效磷肥生产方法，其特征在于对于全磷量为22-30％(P2O5％)，有效磷小于2％(P2O5％)的磷矿粉，如中国昆阳磷矿粉生产节酸磷肥，活化剂可选用沸石，加入量占磷矿粉的10-25％(重量)、或选用膨润土，加入量占磷矿粉的10-25％(重量)、或选用蛭石，加入量占磷矿粉的10-25％(重量)、或选用铵化沸石，加入量占磷矿粉的15-30％(重量)、或选用铵化膨润土，加入量占磷矿粉的15-30％(重量)、或选用铵化蛭石，加入量占磷矿粉的15-30％(重量)、或选用酸化沸石，加入量占磷矿粉的15-20％(重量)、或选用酸化膨润土，加入量占磷矿粉的15-30％(重量)、或选用酸化蛭石，加入量占磷矿粉的15-30％(重量)、或选用木质素，加入量占磷矿粉的15-30％(重量)、或选用味精废液，加入占磷矿粉的20-65％(重量)、或选用酒精废液，加入占磷矿粉的20-65％(重量)，在酸化时，所需浓硫酸量为生产过磷酸钙硫酸用量的25-75％。
全文摘要
节酸高效磷肥制备方法。应用有机、无机活化剂在一定的工艺条件下按一定比例加入磷矿粉中能显著提高磷的有效性。磷矿粉——特别是中、低品位磷矿粉通过活化和部分酸化制得的节酸高效磷肥肥效与过磷酸钙相当或略优。其生产与过磷酸钙相比可节省20—90%的硫酸用量。其生产设备在过磷酸钙生产设备基础上不必作大的改动,有利于现有过磷酸钙生产厂家利用现有设备加工生产。
文档编号C05B1/00GK1275548SQ0011717
公开日2000年12月6日 申请日期2000年6月14日 优先权日2000年6月14日
发明者廖宗文, 毛小云, 王德汉, 吴平霄 申请人:华南农业大学