专利名称：增效水溶性肥料的制备方法
技术领域：
本发明属于肥料领域，特别涉及一种能够促进植物营养吸收的增效水溶性肥料的制备方法。
背景技术：
合理经济施肥，是作物增产增质的重要措施之一。近年来，有关专家指出我国化肥的使用量已经远远超过国际平均水平，现在施用量，以氮肥为例，已经是美国的3倍，是法国的1.5倍，是德国的1.6倍，在这种情况下，再加大氮肥使用量，就带来两个问题，一个是边际效益递减和产品品质下降。据中国农科院全国化肥网测定1952年-2002年，我国的化肥回报率由1 33下降到1 1，每年还以0.34%的速度下降，使用化肥增产却不增收的矛盾越来越突出。另一个是过量施肥造成严重的环境污染。现在江河湖海的污染一半以上来自农业，而不是来自于工业，其中河流中的氮污染70%来源于化肥。因此，提高肥料利用率，减少化肥流失，成为国内外关注的热门课题。水溶性肥料(Water Soluble Fertilizer，简称WSF)，是一种可以完全溶于水的多元复合肥料，它能迅速地溶解于水中，更容易被作物吸收，而且其吸收利用率相对较高，更为关键的是它可以应用于喷滴灌等设施农业，实现水肥一体化，达到省水省肥省工的效能。 一般而言，水溶性肥料可以含有作物生长所需要的全部营养元素，如N、P、K、Ca、Mg、S以及微量元素等。这样一来，人们完全可以根据作物生长所需要的营养需求特点来设计配方， 科学的配方不会造成肥料的浪费，使得其肥料利用率差不多是常规复合化学肥料的2-3倍 (在中国，普通复合肥的肥料利用率仅为30% -40% )0随着中国农业的集约化、规模化发展，水资源的进一步匮乏，已经有越来越多的政府部门、专家学者、技术推广、农业从业者认识到水溶性肥料和水溶性肥料产业的重要性。水溶性肥料，是符合更加环保、更加可持续发展的新一代肥料，也是中国肥料工业和产业未来的重点发展课题与项目。市售的按国家标准或企业标准制备的水溶性肥料，按照物理性质不同，可分为固体状水溶性肥料和液体状水溶性肥料。水溶性肥料作为一种易溶于水的多元复合肥料，对原材料的溶水性有很高的要求。另外，目前的水溶性肥料存在的缺点是在喷、滴灌系统中使用时，在水质较硬的情况下， 容易发生管线结垢和腐蚀，这些缺点制约了水溶性肥料的推广应用。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供促进植物营养吸收的增效水溶性肥料的制备方法。为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是增效水溶性肥料的制备方法为在按国家标准或企业标准生产的普通水溶性肥料中加入聚天冬氨酸或其盐，所述聚天冬氨酸或其盐在增效水溶性肥料中的质量百分含量为 0. 05 40. 0 %，聚天冬氨酸或其盐的分子量为2500 10000道尔顿；聚天冬氨酸盐为聚天冬氨酸的钠盐、钾盐、铵盐、锌盐、镁盐、钙盐其中一种或其混合盐；制备液体增效水溶性肥料时是将聚天冬氨酸或其盐的水溶液在搅拌的条件下加入到液体普通水溶性肥料中并混合均勻；制备固体增效水溶性肥料时是将聚天冬氨酸或其盐的水溶液利用喷雾干燥方式制成粉末，再与固体普通水溶性肥料混勻。本发明的改进在于所述聚天冬氨酸或其盐在增效水溶性肥料中的质量百分含量为 0. 12 0. 16%。本发明的固体增效水溶性肥料的制备方法为A、将经空气过滤器过滤后的空气，由送风机送入加热器进行加热，加热后的空气通入喷雾干燥器对喷雾干燥器进行预热，喷雾干燥器的进风温度为240 260°C，出风温度为 110 130°C ；B、将聚天冬氨酸或其盐的水溶液通过供料泵，以1400 1600kg/h的流速，经高速雾化器雾化后泵入预热后的喷雾干燥器中；C、收集喷雾干燥器出料口处的聚天冬氨酸或其盐的粉末；D、携带部分聚天冬氨酸或其盐的粉末的热空气经与喷雾干燥器出风口连接的旋风分离器气固分离后进入两级除尘设备排出，在旋风分离器出料口处再次收集聚天冬氨酸或其盐的粉末；E、将上述C、D处收集的聚天冬氨酸或其盐的粉末混合，所得聚天冬氨酸或其盐的粉末含水率为5.0 10. 0% ；F、将聚天冬氨酸或其盐的粉末与固体普通水溶性肥料搅拌混合均勻。由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步为在普通的水溶性肥料中加入聚天冬氨酸或其盐，能够促进农作物对土壤中氮、磷、 钾和微量元素的吸收，使农作物增产的同时，能够增强农作物的抗逆能力，改善农作物的品质，改良土壤结构。本发明的聚天冬氨酸或其盐的分子量在2500 10000道尔顿之间，能够提高水溶性肥料利用率，减少肥料的使用量，避免大量施肥对环境造成的污染，并可以节约农业生产成本。本发明的增效水溶性肥料中聚天冬氨酸或其盐的质量百分含量为0.05 40.0%，优选为0. 12 0. 16%，能够对水溶液中的无机盐和微量元素起到明显的增溶作用，从而能够降低水溶性肥料中不溶物的含量，避免使用过程中喷、滴灌系统的管路堵塞， 进一步增强了水溶性肥料的使用效果。采用上述比例的聚天冬氨酸或其盐，能够起到良好的阻垢缓蚀作用，在喷、滴灌系统中与水溶性肥料配合使用可避免管路的结垢，同时减少肥料对管路的腐蚀。本发明的增效水溶性肥料分为液体和固体两种，液体产品采用聚天冬氨酸或其盐的水溶液按优化的配比直接加入水溶性肥料的水溶液中，简化了肥料的干燥步骤，使用方便；固体产品采用聚天冬氨酸或其盐的水溶液经喷雾干燥制备成颗粒，再与市售的颗粒状水溶性肥料混合。喷雾干燥的工艺可以保证聚天冬氨酸或其盐的颗粒具有良好的水溶性， 从而使其在与水溶性肥料混合后，制备而成的增效肥料具有良好的水溶性，符合国家标准中关于水溶性肥料溶解性能的要求。本发明采用天冬氨酸聚合或进一步水解的工艺制备聚天冬氨酸或其盐的水溶液， 该工艺方法直接利用反应的水解产物，省略了产物的一般干燥工艺，能够避免聚天冬氨酸或其盐的在一般干燥过程中产生不溶物，影响最终产品的水溶性，并能够节约能源。喷雾干燥工艺采用1400 1600kg/h的流速、240 260°C的进风温度、110 130°C的出风温度，采用质量百分含量为30 60%聚天冬氨酸或其盐的水溶液，得到的聚天冬氨酸或其盐的粉末，含水率为5. 0 10. 0%，与市售普通水溶性肥料具有良好的相容性；如果含水量高于10%时，容易造成混合后的产品发生潮解，含水量低于5%时，容易造成混合后产品细粉过多，影响产品的外观和均勻性。采用上述方法制备的聚天冬氨酸或其盐的干燥产品，粉末粒度均勻细腻，具有良好的分散性和水溶性，与普通水溶性肥料混合后，符合国家标准关于水溶性肥料溶解性的规定。
图1是本发明的喷雾干燥工艺过程的示意图，其中1、送风机，2、加热器，3、供料泵，4、高速雾化器，5、喷雾干燥器，6、旋风分离器，7、两级除尘设备，8、储料罐，9、空气过滤器。
具体实施例方式下面结合具体实施方案对本发明做进一步详细说明聚天冬氨酸或其盐的水溶液制备方法如下由L-天冬氨酸和D，L-天冬氨酸聚合得到聚天冬氨酸，再将上述聚天冬氨酸进一步水解得到聚天冬氨酸盐的水溶液，其水解产物为聚天冬氨酸的钠盐、钾盐、铵盐、锌盐、镁盐、钙盐的其中一种或者两种以上的混合物， 聚天冬氨酸盐的分子量在2500 10000道尔顿之间。实施例1将市售普通水溶性肥料配制成水溶液，取按照前述方法制备的聚天冬氨酸，配制成质量百分含量为38%的水溶液，将聚天冬氨酸的水溶液和液体状的普通水溶性肥料加入到搅拌罐中，使聚天冬氨酸在增效水溶性肥料溶液中的质量百分含量为0. 12%，充分搅拌， 待原料完全溶解并混合均勻后，分装入库。实施例2将市售普通水溶性肥料配制成水溶液，取按照前述方法制备的质量百分含量为 30%的聚天冬氨酸盐的水溶液，将聚天冬氨酸盐的水溶液和液体状的普通水溶性肥料加入到搅拌罐中，使聚天冬氨酸盐在增效水溶性肥料溶液中的质量百分含量为40%，充分搅拌， 待原料完全溶解并混合均勻后，分装入库。实施例3将市售普通水溶性肥料配制成水溶液，取按照前述方法制备的质量百分含量为 60%的聚天冬氨酸盐的水溶液，将聚天冬氨酸盐的水溶液和液体状的普通水溶性肥料加入到搅拌罐中，使聚天冬氨酸盐在增效水溶性肥料溶液中的质量百分含量为0. 05%，充分搅拌，待原料完全溶解并混合均勻后，分装入库。实施例4将市售普通水溶性肥料配制成水溶液，取按照前述方法制备的质量百分含量为 43%的聚天冬氨酸盐的水溶液，将聚天冬氨酸盐的水溶液和普通水溶性肥料加入到搅拌罐中，使聚天冬氨酸盐在增效水溶性肥料溶液中的质量百分含量为0. 16%，充分搅拌，待原料完全溶解并混合均勻后，分装入库。实施例5将市售普通水溶性肥料配制成水溶液，取按照前述方法制备的质量百分含量为 38%的聚天冬氨酸盐的水溶液，将聚天冬氨酸盐的水溶液和液体状的普通水溶性肥料加入到搅拌罐中，使聚天冬氨酸盐在增效水溶性肥料溶液中的质量百分含量为0. 15%，充分搅拌，待原料完全溶解并混合均勻后，分装入库。实施例6聚天冬氨酸盐的水溶液的喷雾干燥工艺过程为将经空气过滤器过滤后的空气， 由送风机送入采用燃煤炉加热的加热器进行加热，加热后的空气通入喷雾干燥器对喷雾干燥器进行预热；设定喷雾干燥器的进风温度为240°C，出风温度为118°C，待温度稳定后，取预先储存在料液储槽中的按照前述方法制备的质量百分含量为45%的聚天冬氨酸盐的水溶液，将此聚天冬氨酸盐的水溶液通过供料泵以1450kg/h的流速，经高速雾化器泵入上述预热后的喷雾干燥器中，通过高速雾化器雾化后的液滴在喷雾干燥器中干燥成粉末，所得部分粉末经喷雾干燥器底部的出料口收集；剩余的热空气、另一部分粉末和粉尘经过喷雾干燥器侧壁的出风口通入旋风分离器进行气固分离，再次收集分离所得的聚天冬氨酸盐的固体粉末，将分离所得的气体和残余的粉尘通入分离器进行除尘，除尘后的气体通过引风机送入湿法除尘器，进行进一步除尘处理后排放。将喷涂干燥器和旋风分离器处收集的聚天冬氨酸盐的固体粉末进行混合，测定此粉末的含水率，含水率为7. 2%。将上述经喷雾干燥和旋风分离器收集的聚天冬氨酸盐的粉末与固体状的普通水溶性肥料在搅拌罐中混合，使聚天冬氨酸盐在增效水溶性肥料中的质量百分含量为 0. 13%，搅拌时间为20分钟，混勻后分装入库。实施例7聚天冬氨酸盐的水溶液的喷雾干燥工艺过程为将经空气过滤器过滤后的空气， 由送风机送入采用燃煤炉加热的加热器进行加热，加热后的空气通入喷雾干燥器对喷雾干燥器进行预热；设定喷雾干燥器的进风温度为255°C，出风温度为110°C，待温度稳定后，取预先储存在料液储槽中的按照前述方法制备的质量百分含量为40%的聚天冬氨酸盐的水溶液，将此聚天冬氨酸盐的水溶液通过供料泵以1600kg/h的流速，经高速雾化器泵入上述预热后的喷雾干燥器中，通过高速雾化器雾化后的液滴在喷雾干燥器中干燥成粉末，所得部分粉末经喷雾干燥器底部的出料口收集；剩余的热空气、另一部分粉末和粉尘经过喷雾干燥器侧壁的出风口通入旋风分离器进行气固分离，再次收集分离所得的聚天冬氨酸盐的固体粉末，将分离所得的气体和残余的粉尘通入分离器进行除尘，除尘后的气体通过引风机送入湿法除尘器，进行进一步除尘处理后排放。将喷涂干燥器和旋风分离器处收集的聚天冬氨酸盐的固体粉末进行混合，测定此粉末的含水率，含水率为9. 5%。将上述经喷雾干燥和旋风分离器收集的聚天冬氨酸盐的粉末与固体状的普通水溶性肥料在搅拌罐中混合，使聚天冬氨酸盐在增效水溶性肥料中的质量百分含量为 0. 14%，搅拌时间为30分钟，混勻后分装入库。实施例8聚天冬氨酸盐的水溶液的喷雾干燥工艺过程为将经空气过滤器过滤后的空气， 由送风机送入采用燃煤炉加热的加热器进行加热，加热后的空气通入喷雾干燥器对喷雾干燥器进行预热；设定喷雾干燥器的进风温度为260°C，出风温度为130°C，待温度稳定后，取预先储存在料液储槽中的按照前述方法制备的质量百分含量为50%的聚天冬氨酸盐的水溶液，将此聚天冬氨酸盐的水溶液通过供料泵以1400kg/h的流速，经高速雾化器泵入上述预热后的喷雾干燥器中，通过高速雾化器雾化后的液滴在喷雾干燥器中干燥成粉末，所得部分粉末经喷雾干燥器底部的出料口收集；剩余的热空气、另一部分粉末和粉尘经过喷雾干燥器侧壁的出风口通入旋风分离器进行气固分离，再次收集分离所得的聚天冬氨酸盐的固体粉末，将分离所得的气体和残余的粉尘通入分离器进行除尘，除尘后的气体通过引风机送入湿法除尘器，进行进一步除尘处理后排放。将喷涂干燥器和旋风分离器处收集的聚天冬氨酸盐的固体粉末进行混合，测定此粉末的含水率，含水率为5%。将上述经喷雾干燥和旋风分离器收集的聚天冬氨酸盐的粉末与固体状的普通水溶性肥料在搅拌罐中搅拌混合，使聚天冬氨酸盐在增效水溶性肥料中的质量百分含量为 0. 15%，搅拌时间为观分钟，混勻后分装入库。实施例9增效水溶性肥料的制备过程为取预先储存在料液储槽中的按照前述方法制备的质量百分含量为40%的聚天冬氨酸盐的水溶液，将聚天冬氨酸盐的水溶液和液体普通水溶性肥料加入到搅拌罐中，搅拌30min，得到聚天冬氨酸盐与液体普通水溶性肥料的混合溶液。经空气过滤器过滤后的空气，由送风机送入采用燃煤炉加热的加热器进行加热， 加热后的空气通入喷雾干燥器对喷雾干燥器进行预热；设定喷雾干燥器的进风温度为 260°C，出风温度为130°C，待温度稳定后，将经上述方法混合得到的聚天冬氨酸盐与普通水溶性肥料的混合溶液，通过供料泵以1500kg/h的流速，经高速雾化器泵入上述预热后的喷雾干燥器中，通过高速雾化器雾化后的液滴在喷雾干燥器中干燥成粉末，所得部分粉末经喷雾干燥器底部的出料口收集；剩余的热空气、另一部分粉末和粉尘经过喷雾干燥器侧壁的出风口通入旋风分离器进行气固分离，再次收集分离所得固体粉末，将分离所得的气体和残余的粉尘通入分离器进行除尘，除尘后的气体通过引风机送入湿法除尘器，进行进一步除尘处理后排放。将上述经喷雾干燥和旋风分离器处收集的粉末混合，得到含有聚天冬氨酸盐和普通水溶性肥料的粉末状的增效水溶性肥料，此增效水溶性肥料中，聚天冬氨酸盐的质量百分含量为0. 15%，增效水溶性肥料粉末的含水率为8. 0%。
权利要求
1.增效水溶性肥料的制备方法，其特征在于在按国家标准或企业标准生产的普通水溶性肥料中加入聚天冬氨酸或其盐，所述聚天冬氨酸或其盐在增效水溶性肥料中的质量百分含量为0. 05 40. 0%，聚天冬氨酸或其盐的分子量为2500 10000道尔顿；聚天冬氨酸盐为聚天冬氨酸的钠盐、钾盐、铵盐、锌盐、镁盐、钙盐其中一种或其混合盐；制备液体增效水溶性肥料时是将聚天冬氨酸或其盐的水溶液在搅拌的条件下加入到液体普通水溶性肥料中并混合均勻；制备固体增效水溶性肥料时是将聚天冬氨酸或其盐的水溶液利用喷雾干燥方式制成粉末，再与固体普通水溶性肥料混勻。
2.根据权利要求1所述的增效水溶性肥料的制备方法，其特征在于所述聚天冬氨酸或其盐在增效水溶性肥料中的质量百分含量为0. 12 0. 16%。
3.根据权利要求1所述的增效水溶性肥料的制备方法，其特征在于固体增效水溶性肥料的制备方法为，A、将经空气过滤器(9)过滤后的空气，由送风机(1)送入加热器( 进行加热，加热后的空气通入喷雾干燥器( 对喷雾干燥器进行预热，喷雾干燥器的进风温度为240 260°C，出风温度为110 130°C ；B、将聚天冬氨酸或其盐的水溶液通过供料泵( ，以1400 1600kg/h的流速，经高速雾化器(4)雾化后泵入预热后的喷雾干燥器中；C、收集喷雾干燥器出料口处的聚天冬氨酸或其盐的粉末；D、携带部分聚天冬氨酸或其盐的粉末的热空气经与喷雾干燥器出风口连接的旋风分离器(6)气固分离后进入两级除尘设备(7)排出，在旋风分离器(6)出料口处再次收集聚天冬氨酸或其盐的粉末；E、将上述C、D处收集的聚天冬氨酸或其盐的粉末混合，所得聚天冬氨酸或其盐的粉末含水率为5. 0 10. 0% ；F、将聚天冬氨酸或其盐的粉末与固体普通水溶性肥料搅拌混合均勻。
全文摘要
本发明公开了增效水溶性肥料的制备方法，它是在普通水溶性肥料中添加聚天冬氨酸或其盐，使聚天冬氨酸或其盐在增效水溶性肥料中的质量百分含量为0.05～40.0％，所述聚天冬氨酸或其盐的分子量为2500～10000道尔顿。本发明能够提高水溶性肥料的利用率，减少肥料的使用量，避免大量施肥造成的环境污染，并节约了农业生产的成本。
文档编号C05G3/00GK102267843SQ20111017567
公开日2011年12月7日 申请日期2011年6月27日 优先权日2011年6月27日
发明者李峰, 邢振平 申请人:石家庄开发区德赛化工有限公司