专利名称：肥料组合物的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种制备肥料组合物的方法以及由所述方法制得的肥料组合物，所述方法使用腐殖酸含量高的化石材料，特别是风化褐煤矿石。
风化褐煤为褐煤的一种氧化形式，用作有机材料(特别是腐殖酸和灰黄霉酸)来源已有一段时间了，风化褐煤用作处理土壤的添加剂，用于调节植物的生长。
US 4 698 090描述了一种制备用于调节植物生长的液体组合物的方法，其中于77-107℃、含水介质中，将风化褐煤矿石与有机螯合剂反应。所用的螯合剂为羟基酸(例如特别是葡糖酸、葡庚糖酸、酒石酸、丙醇二酸、半乳糖二酸、葡糖二酸、戊二酸和谷氨酸)的铵盐或金属盐或谷氨酰胺以及合成的有机螯合剂(例如EDTA)。
该反应完成后，所述方法任选通过加入氢氧化钠或氢氧化钾调节pH值，将液相分离用作肥料。
US 4 786 307描述了一种制备微量营养元素液体组合物的方法，其中在pH值大于2.5下，在羟基酸存在下，将风化褐煤矿石在水中的萃取物与由羟基酸盐组成的螯合剂的反应产物与微量营养元素金属的阳离子金属盐混合，随后向该反应混合物中加入无水氨，以将pH值调节为7.5-9。
本发明涉及一种制备肥料的改进的方法，所述肥料为液体形式或固体形式，具有改进的性能且应用范围宽广。
特别是，本发明涉及一种制备肥料组合物的方法，其特征在于所述方法包括以下步骤，将化石材料与葡糖酸在水中反应，随后向所述混合物中加入碱性试剂，直到pH值为碱性来萃取腐殖酸类物质，所述化石材料的腐殖化程度高且选自风化褐煤、褐煤、铁石棉和泥煤，所述碱性试剂优选为氢氧化钾或氢氧化铵，所述pH值优选大于9。
本发明还涉及一种肥料组合物，所述组合物可由上述的方法制得；所述肥料组合物包含葡糖酸与包含在所述化石材料中的腐殖酸和/或灰黄霉酸的反应产物，并用氢氧化铵或氢氧化钾萃取，在下文中这种组合物称为葡糖腐殖酸盐(glucohumate)络合物。
优选的腐殖化程度高的化石材料为风化褐煤，优选腐殖酸的含量大于80％重量。以下提到使用风化褐煤作为优选的材料，应领会的是还可使用上述的其他的化石材料。
在本发明方法的第一步中，将精细研磨的风化褐煤(例如筛分尺寸为50-300μm)在水中混合，水优选低钠和低硫含量的软化水或泉水；风化褐煤的用量通常占水重量的20-35％，在任何情况下该量要足以制得混合物或在搅拌下可保持的悬浮液。
随后将工业级的葡糖酸(通常为50％的葡糖酸水溶液)加至风化褐煤与水的混合物中，同时将该混合物轻微搅拌。
在葡糖酸存在下，在水中进行的第一步反应步骤优选在保持所述悬浮液的温度低于60℃，更优选为15-30℃下进行。葡糖酸的加入量(以50％重量的葡糖酸溶液计)通常占所用的风化褐煤或其他的化石材料重量的3-10％，使得由于葡糖酸的加入进一步酸化的悬浮液的pH值通常为2-3，优选小于2.5。
通常将采用该方法制得的混合物搅拌2-4小时，随后在温度优选为17-30℃下任选静置约6-12小时。
随后，向该混合物中加入碱性萃取剂，所述碱性萃取剂优选为氢氧化钾或氢氧化铵，用量通常使得pH值大于9，优选大于11。通常氢氧化钾的用量(以48-50％重量的氢氧化钾计)占所述风化褐煤重量的6-15％。
随后将该物料搅拌6-12小时，随后任选静置最高达24小时。
在第一个实施方案中，为了制得用作肥料的粒状产品，将采用该方法制得的产物干燥和造粒。
或者，进行过滤以分离液相，该液相可原样通过灌溉用于定域施肥。
在一个优选的实施方案中，可加入尿素以进一步改进所制得的肥料组合物的性能，制得在下文中称为尿素葡糖腐殖酸盐(ureaglucohumate)的产品。
在一个实施方案中，可在与氢氧化钾或氢氧化铵反应以保证腐殖酸类物质(腐殖酸、灰黄霉酸和腐殖酸类物质(humic matter))的萃取完成后加入尿素。
在这种情况下，向混合物料中加入占所用风化褐煤重量的10-60％的尿素，为了使脲氮(ureic nitrogen)与有机物料之间产生键合，将该物料搅拌3-6小时。随后，将产物输送至干燥和造粒车间。或者，采用该方法制得的物料可进一步用水稀释，水的用量要足以能制得可过滤的悬浮液，直到得到液体形式的制剂，该制剂可用于施用于叶片和通过灌溉用于定域施肥。
或者，尿素可加至通过过滤与氢氧化钾或氢氧化铵的反应产物所得到的液相中。
在这种情况下，尿素的用量通常占所述液相重量的20-60％，优选50-60％。
本发明的组合物还可包含其他常量营养元素和微量营养元素，优选在加料和完成与氢氧化铵或氢氧化钾的反应后，向所述混合物中加入其他的常量营养元素和微量营养元素。具体地讲，所述常量营养元素可包括-磷酸盐(多磷酸盐)；-钾盐(特别是碳酸盐)；-钙盐(特别是碳酸盐、磷酸盐)；-镁盐(特别是碳酸盐)。
所述微量营养元素可包括-锌化合物，例如氧化锌或有机锌盐；
-铁盐；-锰盐、铜盐、硼化合物、钼和钴化合物。
常量元素和微量元素的用量通常小于所述肥料组合物重量的15％。
此外，所述组合物可优选包含植物萃取物，例如特别是蓖麻籽和羽扇豆种子的萃取物，所述植物萃取物的用量通常不超过所述组合物重量的20％，优选含量为15-20％重量。
本发明的另一个特征涉及颗粒状吸收剂材料，所述吸收剂材料优选包含上述的微量营养元素和常量营养元素和/或上述的蓖麻和羽扇豆萃取物，通过向所述颗粒加入高吸水性聚合物将本发明的组合物转化为高保水的组合物，所述高吸水性聚合物的用量通常占所述组合物重量的10-50％，优选10-25％。
合适的高吸水性材料特别是包括淀粉水解产物和聚丙烯腈。
通过以下的实施例进一步说明本发明的方法和组合物。
实施例1-葡糖腐殖酸盐络合物在该实施例和以下的各实施例中，使用美国(North Dakota或NewMexico)的风化褐煤，该风化褐煤具有以下的平均分析值，用重量百分比表示
优选使用peg型研磨机，以8000-12000rpm的速度精细研磨该风化褐煤，将该精细研磨的风化褐煤加至旋转混合机(混凝土搅拌器型)中，随后加入水，直到产生轻微的“泥浆状”混合物；加入占该风化褐煤重量的5-8％的葡糖酸(浓度50％)，缓慢混合约2小时；于17-30℃下将全部物料静置约6-12小时；随后，加入占该混合物所用的风化褐煤重量的6-15％的浓度为48-50％的液体氢氧化钾，随后(根据温度)缓慢搅拌约6-12小时。
为了制得粒状天然有机肥料，将采用该方法制得的产物转移至旋转干燥和造粒车间。
或者，为了制得通过灌溉特别用于定域施肥的液体肥料组合物，未将制得的混合物转移至干燥和造粒车间，而是在用水适当地稀释后，在合适的离心机中过滤该相同的混合物。
实施例2采用实施例1的方法，使用浓度为28Bé的氢氧化铵代替氢氧化钾。
根据上述方法制得的特别是固体、粒状葡糖腐殖酸盐络合物为程序释放(programmed-release)肥料，用于提高农业土壤的肥沃程度，此外，用于净化已被化学品和/或毒性金属离子污染的土壤。
具体地讲，使用该肥料具有技术上的、农艺的和环境的优点，可总结如下1.对已被化学品(氯衍生物、溴衍生物等)、毒素、毒性金属离子污染的土壤的净化活性高，可改进土壤的物理特性、化学特性和生物特性；2.显著提高贫化的或不能轮种的土壤、砂土或高传导性(conductivity)的盐渍土壤的肥沃程度；3.释放存在于土壤中的所有的肥料元素，增加土壤的阳离子交换能力；4.向土壤中引入腐殖化程度高的有机物，该有机物易被植物吸收；
5.提高土壤的所有的生物化学活性；6.提高植物的叶绿素的光合作用；7.提高植物的耐应力性，该应力因不利的土壤气候因素所导致；8.提高种子的萌芽；9.显著地降低(最高达70％)土壤中使用的矿物质和化学肥料的用量；10.在常规的用于植物的营养技术中，完全不用向土壤中引入硝酸盐；11.显著地提高农作物的质量并增加产量；12.增加水果和蔬菜中的糖、维生素、无机盐和类胡萝卜素的含量；13.缩短植物的生长周期，从而缩短水果和植物的销售周期；14.提高植物对霉菌型和杀菌型寄生虫侵袭的自身防御阻挡；15.使土壤的耕作始终肥沃且多产；16.由于完全矿物化，完全不存在供给的有机物的发酵过程；17.由于制剂中存在葡糖酸，抗菌作用水平高；18.完全消除由于无机盐的浸出导致的地下水的污染；19.最大程度地保证水果和植物的生长，不受有毒元素和/或污染化学品的影响。
因此，根据待得到的上述的特征和优点使用该组合物。
实施例3-尿素葡糖腐殖酸盐将75升优选软化的水和20kg精细研磨的风化褐煤加入溶解装置中，随后缓慢搅拌下加入100cm3的硅氧烷消泡剂和4kg 50％重量的葡糖酸，(根据工作温度)将整个混合物搅拌约3-4小时。
一旦超过搅拌时间，向该物料中加入6kg薄片形式的氢氧化钾，将整个物料快速搅拌6小时。将该物料静置24小时，随后通过离心过滤将液相(胶体悬浮液)与固相分离。将部分液相(40kg)转移至配有搅拌器的第二个溶解装置中，以60kg液体脲氮(ureic nitrogen)的量向其中加入脲氮，该脲氮的滴度(titre)为30％。随后将采用该方法制得的产品放置在不透明的聚乙烯容器中待用。
制得的产品具有以下的最终的平均组成
上述方法的另一种可选的方法为向第一个溶解装置中的混合物料直接加入相同量的脲氮并缓慢搅拌3-6小时。
为了获得粒状肥料，随后将该产物输送至干燥和造粒车间。
具体地讲，使用上述的肥料组合物(尿素葡糖腐殖酸盐)能克服由于使用为最常用的含氮肥料的尿素所引起的缺点。
使用尿素最大的缺点在于该肥料在土壤中的持久性差，根据土壤的类型以及地面环境温度，持久性平均为15-20天的水平。尿素肥料的另一个不利特征为在例如高pH值、高温和高传导性的条件下，尿素肥料的高毒性可在植被中出现。
具体地讲，使用尿素葡糖腐殖酸盐有以下的技术上的和农艺的优点a.显著地提高土壤中脲氮的持久性，根据存在于制剂中的脲氮与葡糖腐殖物的比率，持久性可最高达4个月；b.完全消除尿素的植物毒性的风险；c.缓慢、持续且保护性地释放脲氮，不存在浸出的问题；d.使用该制剂后，显著降低了土壤中氨的释放；e.由于完全不存在因浸出和/或不利的土壤因素导致的流失，对于农作物中的氮，可减少施肥成分(最高达50％)；f.与技术条件、农艺条件或热环境条件无关，该制剂可用于所有形式的耕作，既广泛又深入地用于空旷的田地和保护耕作；g.可以对植物进行定域产物管理(成行耕作)；h.用于草坪、专门的花的培养、苗圃培养、盆栽植物；i.向植物中引入高腐殖化的矿物化的有机物；l.改进土壤的物理、化学和生物特性。
实施例3的液体尿素葡糖腐殖酸盐已用于以下用途-以10-15kg/1000m2的表面积、每8-10天对温室和田地进行灌溉施肥；和-以5-6kg/1000升水的量、每10-12天喷叶。
与未处理的农作物相比，在对种葫芦科植物、芹菜、生菜叶、萝卜和西红柿的蔬菜地进行的初级试验表明产量增加10-20％、质量改进10-25％、耐真菌侵袭提高20-25％。
实施例4-保水率高的葡糖腐殖酸盐采用实施例3的方法，在加入氢氧化钾且混合物已缓慢搅拌12小时后，向该“泥浆状”物料中加入其他营养元素(常量元素和微量元素)，其他的营养元素的用量不超过被处理物料的15％；随后向整个物料中加入15-20％的蓖麻籽和羽扇豆种子的萃取物。
随后，将该产物输送至干燥和造粒车间。在造粒车间的出口，在不存在空气的情况下，将采用该方法制得的颗粒转移至混合机中，向该混合机中加入占正处理的物料的15-25％的高吸水性物质(水解淀粉的衍生物)。
将该高吸水性物质固定于肥料颗粒的表面，随后真空包装以防止吸收周围的湿气。
应领会的是，在该实施例中所述其他营养元素以及蓖麻和羽扇豆的萃取物是任选的。
采用该方法制得的粒状组合物特别用作肥料，特别用于贫瘠地带的耕作。该组合物的显著的特征在于i.保水率高，水得自灌溉或周围的湿气，通常被根部体系吸收；ii.由于粒状肥料物质吸收存在的水，体积溶胀最高达其自身重量的150倍，因此显著降低了从土壤中浸出的现象；iii.植物的营养均衡，可连续地吸收包含在该制剂中的无机盐，通常以稳定的凝胶状的溶液被植物利用；iv.明显的土壤调节作用，由于土壤颗粒的超级换气性，改进了土壤的物理状态，增加了颗粒的质量；v.引入植物的新陈代谢作用必需的所有的营养元素；vi.消除移植幼小植物时的震扰；vii.显著地减少灌溉的频率；viii.可改善植物的根部体系发育；ix.除了引入具有高含量有机氮的蛋白质物质外，引入包含在蓖麻籽和羽扇豆种子中的植物来源的活性组分，对陆地昆虫和地下线虫还有强的抗御作用；x.显著减少向土壤中引入营养元素(N、P、K和低浓度元素)；由于包含在该颗粒中的营养元素保护在存在湿气下产生的凝胶状物料之中，因此不浸出；xi.由于单独的周围湿气(在夜间产生自这些土地)使得可系统地耕作各作物，因此可以在贫瘠的土地和沙漠区域或具有高传导性的土壤上耕作。
该肥料组合物颗粒通常的粒径为0.5mm-1cm，由于其中存在高吸水性凝胶状物质，可吸收至自身重量的150-200倍。
权利要求
1.一种制备肥料组合物的方法，其特征在于所述方法包括以下步骤a)在葡糖酸存在下，将腐殖化的化石材料在水中反应，所述化石材料选自风化褐煤、褐煤、铁石棉和泥煤；和b)随后向所述混合物中加入碱性试剂，所述碱性试剂的用量使得将pH值调节至碱性。
2.权利要求1的方法，其特征在于以50％重量的葡糖酸计的葡糖酸的用量占所述化石材料重量的3-10％。
3.权利要求1或2的方法，其特征在于所述碱性试剂为氢氧化钾或氢氧化铵。
4.权利要求1-3中任一项的方法，其特征在于所述碱性试剂为氢氧化钾，加入量占所述化石材料重量的6-15％，所述用量以48-50％重量的氢氧化钾计。
5.权利要求1-4中任一项的方法，其特征在于所述葡糖酸的加入量使得将pH值调节为小于3，优选小于2.5。
6.权利要求1-5中任一项的方法，其中步骤a)在不超过30℃的温度下进行。
7.权利要求1-6中任一项的方法，其中步骤a)在搅拌下持续2-4小时，随后任选静置6-12小时。
8.权利要求1-7中任一项的方法，其中步骤b)在搅拌下持续6-12小时，随后任选静置最高达24小时。
9.权利要求1-8中任一项的方法，其特征在于所述方法包括向步骤b)的产物中加入常量营养元素和微量营养元素。
10.权利要求9的方法，其特征在于所述方法包括加入占所述化石材料重量的10-60％的尿素。
11.权利要求9或10的方法，其特征在于所述方法包括加入植物萃取物，特别是蓖麻籽和羽扇豆种子的萃取物。
12.上述权利要求1-11中任一项的方法，其中为了制备颗粒形式的组合物，将得自步骤b)的产物干燥和造粒。
13.权利要求12的方法，其特征在于为了制备高保水的粒状组合物，将所述粒状组合物与高吸水性聚合物物质混合，所述高吸水性聚合物物质特别是水解淀粉的衍生物。
14.权利要求1-9中任一项的方法，其特征在于将得自步骤b)的产物过滤，以分离液相用作液体肥料。
15.权利要求14的方法，其特征在于向经过滤得到的液相中补加尿素，所述尿素的量占所述液相重量的20-60％。
16.上述权利要求1-15中任一项的方法，其特征在于所述化石材料为风化褐煤矿石。
17.液体形式的肥料组合物，所述组合物可采用权利要求1-11和14-16中任一项的方法制得。
18.粒状肥料组合物，所述组合物可采用权利要求1-13中任一项的方法制得。
19.权利要求18的粒状组合物的用途，所述用途为用作肥料，特别是用于促进植物的生长。
20.权利要求18的粒状组合物的用途，所述用途为用于提高农业土壤的肥沃程度或用于净化被化学品和/或毒性金属离子污染的土壤。
21.权利要求17的液体组合物的用途，所述用途为用于通过定域灌溉和/或喷叶施肥。
全文摘要
本发明涉及一种制备肥料组合物的方法，其特征在于所述方法包括以下步骤a)在葡糖酸存在下，将腐殖化的化石材料在水中反应，所述化石材料选自风化褐煤、褐煤、铁石棉和泥煤；和b)随后向所述混合物中加入碱性试剂，所述碱性试剂的用量使得将pH值调节至碱性。
文档编号C05G5/00GK1835899SQ200480023170
公开日2006年9月20日 申请日期2004年6月10日 优先权日2003年6月13日
发明者D·特伦兹奥 申请人:化学肥料公司