专利名称：一种磷石膏缓控复合肥的制作方法
技术领域：
本发明是一种磷石膏缓控复合肥，属农林牧副渔 领域。
2背景技术：
化肥是速效肥料，在现代农业中起着重要作用。 但尿素等氮肥，易溶于水，在土壤中流失较大，浪费较多，传统化肥 养分有效利用率低，长期使用不仅造成肥料养分的大量流失，造成化 肥生产过程中煤、电、天然气等社会资、源的大量浪费，更为严重的， 长期大量施用传统化肥导致了地下水硝酸盐含量提高，湖泊水体富营 养化和大气温室效应日益严重等恶果，使人类的生活质量与生存环境 受到严重挑战。
1947年，美国的Rohner和wood提出用尿素与甲醛反应生成亚 甲基脲作为迟效性肥料，通过有机合成形成肥料中的高分子氮化物， 其释放率远小于速溶肥料于土壤中的释放率，获得了第一项迟效性肥 料的专利。美国、日本及西欧各国。先后将这种肥料用于谷类栽培试 验中。随后，迟效肥料获得了较大的发展，成为了系列化的"缓控释 肥"，并形成了产业化，现被广泛使用。
缓控释肥，顾名思义，可延缓，控制肥料养分释放，即根据作物 需求释放养分，以提高肥料率，它包括两种类型 一是合成有机氨氮 肥，包括脲甲醛、脲乙醛；二是包膜肥料，如硫衣尿素，缓效无机氮 肥，长效碳铵等。
脲甲醛是上述以尿素为基本原料，加以一定的甲醛经催化剂催化 合成的一系列直链化合物，又称为脲醛树脂，简称UF。现已广泛应用于草地、树木上。目前，脲醛树脂在全球产量巨大，现主要作为人
造板材的胶粘剂，中国年产量100万吨左右，美国年产量75万吨左 右。
包膜长效肥料是在速效氮肥的颗粒上涂一层惰性物质，为石蜡、 硫磺、树脂、聚乙烯、沥青、油脂等，通过表层惰性物质中微小孔洞， 实现缓慢释放和控制释放养分的目的。
但是，长效氮肥成本较高， 一直被称为"贵族肥料"。因为成本 高于普通肥料，目前一般只能用于高经济价值的作物，为高尔夫草皮、 园艺和盒栽植物，苗圃、蔬菜、水果等。尚不能广泛应用于大田作物。
磷石膏是工业湿法磷酸生产废料。生产一吨磷酸要排放5吨磷石 膏。工业湿法磷酸是磷肥生产的原料，磷肥是农业生产中不可缺少的 肥料。磷石膏排放在许多国家都有，现在磷石膏每年全球总排放量在 2亿吨以上。中国大多数省份都有磷工业，多集中在云南、贵州、湖 北、四川、湖南等磷矿资源丰富的磷工业基地。现在我国磷肥生产已 经跃居全球第一，国内磷石膏和排放量将突破了 3000万吨，已为中 国天然石膏开采量的三倍以上。
2006年7月，中国国家环保总局已将磷石膏列为"危险固体废 弃物"。在重视环保的今天，很多国家都比较重视对磷石膏的开发利 用。全球将磷石膏主要利用于建材方面，涉及农业方面利用的技术不 多，主要有
磷石膏生产碳酸铵联产水泥，但工艺复杂，耗能高。 作为土壤改良剂。由于南方雨水较多，土壤中硫元素流失，所以土壤对植物的硫的供应水平低，上世纪70、 80年代，中国科学院昆 明生态研究所专家发现云南省江川县的稻田土壤硫元素偏低，施以磷 石膏后，稻谷产量明显增长。云南农民发现磷石膏对农作物有一定肥 效，将磷石膏施于山地农作物，作为缓释低效肥料。北方雨水相对较 少，地表水蒸发严重，盐碱地多，磷石膏也用于盐碱地的改良。 目前，全世界磷石膏利用率小于4%。
本申请人在磷石膏利用方面十多年来进行了大量科研，之前在建 筑材料领域申请了三项利用磷石膏专利，其申请号分别是 一种仿木 材料031269540 (己受权)； 一种磷石膏复合材料2007100656025， 一 种磷石膏陶瓷材料，2007f00^3力.4在"一种仿木材料"的发明专利中， 申请人:提出以磷石膏与脲醛树脂混合反应形成一种机械强度好的新 型建筑材料。
发明内容
本发明是一种磷石膏缓控复合肥，其特征是利 用磷石膏与尿素组合或磷石膏与脲醛树脂组合经加工形成。
①利用磷石膏与尿素混合，如果磷石膏是二水磷石膏，需先将磷 石膏煅烧成半小磷石膏，将尿素和水按所需比例配制为尿素溶液，再 以尿素溶液与半水磷石膏按所需比例混合，然后经造粒，固化，干燥 形成。尿素和水、磷石膏组合比例，按肥料所需含氮量及肥料缓控需 要因素而选择。理论上半水石膏水化需要17%左右的水(质量份)。 原理石膏具有一个特性，二水石膏经过110"15(TC煅烧可形成
半水石膏CaS04.2H20 110~歐> CaS04.丄仏0+1丄H20，而半水石膏遇
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水后，在常温下又会水化为二水石膏，并快速凝固，CaS04.丄H20+1丄H20—CaS04. 2H20。磷石膏具有石膏的特性。石膏微溶于水，易吸湿。
浇注成型的石膏空隙率在40%以上。
尿素水洛液可以使半水磷石膏水化，凝固成为固体材料，并还会 增加磷石裔凝固的强度。尿素溶液与半水磷石膏混合后，半水磷石膏 水化，吸收了尿素水溶液中的水，形成结晶，失水后的尿素被包容在 磷石膏的晶体空隙和细微通道之中。造粒后的这种磷石膏混合肥料，
结构为多微孔体，施于土壤中，在土壤中矿物质、水和植物根系的作 用下从表面开始缓慢溶融分解，随之释放了尿素。磷石膏的煅烧程度， 水化程度和颗粒度可以控制肥效的释放过程。
②利用磷石育与脲醛树脂混合。前面已经提到的现有技术中用作 迟效性肥料的脲醛树脂形态是脲醛树脂的粉料或颗粒，是用脲醛树脂 溶液经喷雾、造粒、干燥而成。本发明则直接利用脲醛树脂溶液，与 二水磷石膏或半水磷石膏制成粉料或混合后造粒、干燥形成。脲醛树 脂配制过程中尿素与甲醛的摩尔比，按肥料所需氮含量及缓控需要选 择。脲醛树脂与磷石膏的组合比例也按含氮量和缓控需要选择。
原理脲醛树脂本身是一种迟效肥料。本申请人在以前申请的专 利中已经提出磷石膏是一种混合物，磷石膏中PH值为1.5—4，为 酸性环境，这种酸性环境和磷石膏中的一些如磷酸铝等成分，可以使 脲醛树脂在常温下快速固化。脲醛树脂为水溶性树脂，固含量为通常 的50~65%，脲醛树脂中的水份也可以使半水磷石膏在常温下快速固 化。石裔与脲醛树膽可以固化成为机械强度很好的材料。脲整树脂对
石膏的增强、学术界有两种观点 一是石膏与脲醛树脂发生了化学反应；另一种观点认为脲醛树脂填塞了石膏晶体间的空隙和细微孔道。 磷石膏与脲醛树脂形成的材料为多微孔体结构。
申请人在处理磷石膏与脲醛树脂形成的复合材料生产废料中发 现，这种废料会在植物根系、微生物、土壤和水的共同作用下缓慢分 解，并对植物有很好的肥效，而且这种肥效是一种综合性的肥效。因 为在这种肥料中，除了脲醛树脂是一种公认的肥料外，从肥料学的理 论分析，磷石膏本身也是肥料。
磷石膏准确地说是一种成分较复杂的混合物，除含有柳％的
CaS04外，还会有20%的杂质，其中含有游离磷酸和硫酸，磷酸一钙、
磷酸二钙、氟磷酸盐、钾、钠盐，未分解的磷矿山粉和有机质，除此
之外还会有「205, AL203，MgO， ZnO等多种金属元素。其中石膏是植物
通用的中量肥料，磷化物、硫化物、磷化物、钾盐及金属盐都是植物
生长不可获缺的元素。
云南磷肥厂磷石膏主要组分 组分 Ca0 S03 Fe205A1203 总P 总F
含量 29.0 41.5 0.070.105 2.0 0.304
磷石膏与脲醛树脂形成的复合肥料，还可以有效地控制肥效的释 放过程，可供控制的技术环节是尿素与甲醛的摩尔比，脲醛树脂的 縮合程度，脲醛树脂与磷石膏的比例。磷石膏不煅烧及煅烧程度，掌 握好环节，就可以使之成为"让庄稼想吃才吃"的肥料，而以上提及 的技术环节，是制备脲醛树脂成熟石膏粉的普通技术。
本发明的磷石膏缓控复合肥除以上固有组分外，如果需要，还可 以磷石膏固化成型或以脲醛树脂与磷石膏共同固化成型作为载体，加入其他肥料成分。
磷石膏缓控复合肥的性能肥效全面，并可控制肥料的释放过程， 生产工艺简单易行，节能耗，成本低。
磷石膏缓控释肥可以大量消耗工业废料，实现减排目的，以保护 环境。人口膨胀、资源短缺、环境恶化是当今可持续发展三大问题， 我国以世界上不足10%的耕地，养活了世界上20%以上的人口，也消
耗了占世界30%以上化肥，单位面积耕地化肥使用量更是达到世界平 均水平的3倍多。我国过度依赖化肥促进农业发展带来的问题现在显 得越来越突出粮食产出和化肥收入之间产投比下降，肥料利用率低，
石油和磷矿等化肥资源逐渐紧缺。中国是农业大国，在农业发展中如 何有效提高化肥使用率，节约使用自然资源和生产要素是中国面对的 重要问题。磷石膏缓控复合肥料为解决上述问题找到了一条科学、简 易、有效的新途径。
从磷石膏缓控复合肥的组分就可以看出其中肥料成分比较全 面，可以广泛使用于植物。由于它是一种酸性肥料，并具有缓控性能， 所以可重点施于碱土及风化程度高、淋溶作用强、有机质含量低的土 壤，而这种有效硫含量低的土壤在受强淋溶作用影响的地区普遍存 在，如我国的南方地区。也可重点施于我国北方盐碱地，盐碱地存在 硫盐积累的现象，虽然含硫量较高，但也含有较高的镁粒子浓度，对 植物生长有不利影响，所以需要施石膏以产生钙离子等，当植物周围 钙离子浓度增加时，由于钙对镁的拮抗作用，镁离子就不容易进入根 内。还可重点施于砂质土壤和多年生植物，如草地、树木等。对耐酸性植物如杜鹃、茶树、菠萝等更为合适，另外对十字花科植物，如油
菜、四季萝卜、芥菜、大蒜；豆科植物，如花生、菜豆，草烟、棉花 也有较好的效果。对于酸性土壤和不耐酸的植物如紫花苜蓿、甜菜、 柑橘、番茄等，则可配合石灰等碱性物质实施。
前面已经提到，磷石膏与脲醛树脂形成的材料是一种机械强度好 的建筑材料，同时也是一种缓控复合肥料。因此可将磷石膏与脲醛树 脂形成的材料制作成培育植物的容器，如花盆、花瓶等。这种容器本 身可以缓慢分解为植物提供养分，破损的容器粉碎后即可作为肥料。
4、具体实施例子。
① 配制脲醛树脂，配制方法为脲醛树脂传统工艺。甲醛/尿素的 摩尔比为1.2，尿素在配制过程中分三次加入。
② 煅烧磷石膏粉，选用新的磷石膏，煅烧脱水温度135'C。
③ 磷石膏与脲醛树脂容量比例为2: 1。
操作A、磷石膏与脲醛树脂搅拌均匀，制成2mm左右大小颗粒， 固化、干燥备用。
B、选云南玉溪市山地种植的辣椒和向日葵作肥效对比试验。各 选5株，试验组将上述缓控肥在移苗时施于根部土壤中。对比组不施。 苗株成活后，施一次尿素，试验组和对比组最终吃氮量相等，其他管 理相同。
结果试验组向日葵平均开化时间提前5天，高度增加10cm， 籽盘直径大2cm。辣椒对比组结果平均每株32个，试验组结果平均 每株39个，证明有明显增产效果。
权利要求
1、一种磷石膏缓控复合肥，其特征在于磷石膏与尿素水溶液或脲醛树脂混合，经制粉或造粒、固化、干燥形成。
2、 上述权利要求1所述之磷石膏缓控复合肥其特征在于根据需 要可添加其他肥料成分。
3、 上述权利要求l， 2任意一项所述之磷石膏缓控复合肥，其组分比例可根据肥料性能和控制肥效释放过程的需要选择配方。
4、 上述权利要求l, 2任意一项所述磷石膏缓控复合肥中与尿素 水溶液混合的磷石膏需要用半水磷石膏(CaS04JH20)，而与脲醛树 脂混合的磷石膏可以是半水磷石膏或2水磷石膏(CaSo4.2H20)。
5、 上述权利要求l， 2任意一项所述之磷石膏与脲醛树脂形成的 材料，可以制作既可为植物提供肥效，又可以培育植物的容器。
全文摘要
本发明是一种磷石膏缓控复合肥。磷石膏是一种排放量巨大的化工业废料，这种缓控复合肥主要由磷石膏和尿素或脲醛树脂经加工而成，也可按需要添加其他传统肥料成分。这种肥料肥效全面，并可根据植物需要控制肥效释放过程，提高肥料的有效利用率，可广泛用于植物栽培，尤其适合于砂质土壤，缺硫土壤和多年生植物及盐碱地。对十字花科、豆科作物及烟草、棉花等也较为适合，这种肥料生产工艺简单、耗能少、成本低，可作为大田肥料使用，对节能减排、环境保护有重要意义。
文档编号C05G1/00GK101434495SQ20071006637
公开日2009年5月20日 申请日期2007年11月13日 优先权日2007年11月13日
发明者任兆磊 申请人:任兆磊