专利名称：一种原生磷肥及其加工方法
技术领域：
本发明涉及利用磷矿直接加工成具有一定有效磷含量的磷肥，具体的说是一种原生磷肥及其加工方法。
背景技术：
我国磷矿资源储量较大，但分布相对集中，在这些磷矿资源中，中、低品位磷矿占总资源量的80%以上，而磷肥生产所用原料主要为P2O5含量> 28%的高品位磷矿，这种高品位矿的储量仅占总量的8%左右。国土资源部已把磷矿列为2010年不能满足国民经济需要的矿种之一。因此开发磷矿资源高效利用技术就成为一项紧迫的战略任务。我国的磷肥品种在相当长的时期内，90%是低浓度的过磷酸钙和钙镁磷肥，但这些磷肥的加工是一个耗能的过程，生产I吨过磷酸钙需要耗O. 35-0. 4吨硫酸，生产I吨钙镁磷肥需要耗O. 4吨煤炭，同时也会造成环境污染。磷矿粉直接利用可以减少污染，并且节省能源，还具有加工简单，价格低廉等优点。经过机械活化对于活性高的磷矿粉可以采用直·接施用的方法，其肥效甚至可以和水溶性磷肥相当。对于大量不适于直接施用的中、低品位磷矿粉，应采用各种积极的措施来提高磷矿粉的肥效。所以多年来人们一直在探索提高磷矿粉直接施用效果的方法，通常可以分为物理方法、化学方法和生物方法。目前研究较多的是机械化学法和活化磷矿粉法。国林涛等在棕壤上研究发现，超微细磷矿粉显著增加了土壤中有效磷含量，有效磷可提高2 7倍。植株的磷利用率提高16. 12%，促进了玉米幼苗生长。魏建民选用褐煤腐植酸活化低品位磷矿粉，生成腐植酸磷肥，研究结果表明风化煤可明显改善磷肥的表观物性，有效P5O2的转化率可提高5%，荞麦的千粒重增加17% 37. 3%，具有较好的经济效益。邱慧珍等用木质素对磷矿粉进行活化，结果显示活化的磷矿粉可提高玉米苗根系生物量，比磷矿粉直接施用增加30. 74%，为水溶性磷肥的115. 86%。穆环珍、廖宗文等以造纸废液中回收的木质素为主要原料，研制的增效磷酸二铵，使土壤有效磷含量提高10% 20%，冬小麦、夏玉米产量分别提高18. 5%和14. 36%。但这些方法存在一些问题，即磷矿粉超微细粉碎粒径小到一定程度时，释磷量增加则不明显，同时目前对磷矿粉的研究多集中于提高磷矿粉的有效磷含量上，但对磷矿粉的长效供给特点重视不够。
发明内容
本发明主要是为了提高中、低品位磷矿粉的肥效，提供一种原生磷肥及其加工方法。为实现上述目的，本发明采用的技术方案为—种原生磷肥将活化材料导入粉碎过程中或粉碎后的超微细磷矿粉中，得到原生磷肥；所述磷矿粉和活化材料按重量份数计，磷矿粉活化材料=60-97 3-40ο将活化材料导入粉碎过程中或粉碎后的超微细磷矿粉中，使活化材料替代磷矿粉晶格中的通道离子，能够将部分磷矿粉晶格固定的磷释放，得到原生磷肥。
所述活化材料腐植酸、腐植酸钠、造纸废液干燥物、(NH4)2SO4和NaCl、KC1、K2S04中的一种或几种。所述造纸废液干燥物为经酸法或碱法造纸废液干燥物，即木质素，木质素Na及半纤维素混合物。所述各种物料的加入比例为腐植酸5-20份；腐植酸钠3-13份；造纸废液干燥物
6-25 份；(NH4)2S043-15 份；NaCl 3-15 份；KC1 3-15 份;K2S043_21 份。所述磷矿石为变质型磷矿石和沉积型磷矿石。所述白云型磷矿超细粉碎时应添加花岗岩粉，花岗岩粉添加比例为磷矿粉重量的3%-8% (花岗岩粉细度应40-60目)。原生磷肥的制备方法通过机械化学法将活化材料导入振动球磨机粉碎过程中或粉碎后的超微细磷矿粉中，使活化材料替代磷矿粉晶格中的通道离子，能够将部分磷矿粉晶格固定的磷释放，得到原生磷肥。所述振动球磨机中加工粉碎5. 0-120min，粉碎后使磷矿粉粒经在O. I-IOOym之间，加工时应力达到O. 1-2. Oo T0所述振动球磨机中粉碎后使磷矿·粉中粒经彡50 μ m的磷矿粉占总量的60% 85%，加工时应力达到L 7 σ T。本发明具有以下优点I.采用本发明方法得到肥料可提高磷矿粉有效性，本发明可以使磷矿粉中的水溶性磷含量提高7 12倍，使枸溶性磷达到总磷量的47 % 81 %，能够满足作物整个生育期对磷养分的需要。2.延长肥效期，采用本发明方法能够减少磷肥的固定，使原生磷肥中磷的释放与作物生长达到协调一致，延长了肥效期。3.有利于土壤有效磷的维持和提高，利用本发明所生产的原生磷肥施入土壤后，可使土壤有效磷提高18% —57%，使土壤长时期保持高水平磷。4.不会对环境造成不良影响，本发明应用了纯天然材料，所涉及的机械加工工艺和活化技术过程中也不会产生任何有害物质，不存在环境污染问题。5.工艺简单、成本低本发明在应用过程中不需要额外的装置，工艺简单，适宜工业化生产，成本低见效快。6.本发明通过机械加工使磷矿的晶体、结构遭到破坏，将活化剂在固态状态下融入到矿物晶格中，替代结构中的磷而使有效磷量得到提高的一种原生磷肥，其不经过化学反应及煅烧熔融，只通过机械活化与活化剂活化相结合，使得磷肥有效性强，在酸性土壤及水田中效率更高；具有缓效功能，后效期长。7.本发明通过超微细加工技术，减小磷矿粉的粒经，破坏磷矿石的晶格结构，提高磷矿粉的有效性，以超微细磷矿粉作为一级原料，结合磷素活化技术，对磷矿粉进一步活化，更有利于超微细磷矿粉中磷的释放。该技术使原生磷肥投入生产成为可能。
图I是流程具体实施例方式本发明是采用机械化学方法制备超微细磷矿粉，加工过程中或加工后导入活化材料腐植酸、腐植酸钠、造纸废液干提取物、(NH4)2SO4, NaCl、KCl、K2SO4等，使磷矿粉的晶格遭到破坏，部分原本被晶格固定的磷可以释放出来，变为有效态。
活化材料的成分及来源为腐植酸(HA)中含总腐植酸量> 40%, pH值< 7. O ；腐殖酸钠纯度为> 85 % ;木质素，木质素Na及半纤维为酸法和碱法造纸废液干燥物。(NH4)2SO4, NaCl、KCl、K2SO4为通道替代离子材料，是化学试剂(工业级)。实施例I选用含25%P205的中品位磷矿经过初碎后，将其投加到雷蒙球磨机磨到60目(粉碎到60目的颗粒占总量的85% )矿粉，而后按磷矿粉与腐植酸(含有效成分45% )的活化剂按重量份数计80 20的比例混合，混合后放到振动球磨机下磨制10分钟，加工时振动强度为2级，应力为I. 6 σΤ，使混合物细度达到10μπι(粉碎到IOym的颗粒占成品总量85% )，加工后冷却包装成成品，所形成的广品朽1橡酸溶性憐为10. 1%，总憐量为20.7%。实施例2
选用磷矿石的含磷量为29.6%，为变质型磷矿，产地湖北宜昌，经过初级粉碎后用雷蒙球机制成80目(占总量85% )矿粉，而后按磷矿粉与(NH4)2SO4的活化剂按重量份数计95 5的比例混合，混合后进入到行星球磨磨中加工，加工强度为二级，加工时间为lOmin，形成的含氮磷肥料细度为5-10 μ m的比例达到总量的85%以上，有效磷(柠檬酸溶性磷)21. 4%,占总磷量71. 4%，含氮I. 0%，该产品为氮磷复合肥料。实施例3用含P20521 %的沉积型磷矿石，经过初级破碎后，投入到雷蒙球磨机中加工成60目(占总量85%)矿粉，而后按磷矿粉与KCl的活化剂按重量份数计90 10的比例混合，混合后放到振动球磨机上进行机械活化加工，加工时间为15min，振动强度为二级，形成的原生磷肥细度为5 μ m的粉粒占总量的80%，有效磷(柠檬酸溶性)14. 6%，占总磷量的69.5%。该肥料含钾量5%，为O : 19 5型磷钾复混肥。实施例4选用宜昌磷矿石，总磷量为31%，经过初级粉碎后形成60目的备用矿粉，而后按磷矿粉与活化剂K2SO4按重量份数计80 20的比例混合，混合后进行超细加工，应用的应力为I. 7 σΤ，加工时间15min，加工后形成的活化肥加入腐植酸(200目)，其重量分数比为95 5，混合后堆放20天，最后形成的产品为细度5-10μπι的粒经粉粒占85%以上，总磷量23.6%,有效磷量15.3%，有效钾含量为9.5%，并含有一定数量有机质。实施例5矿石为贵州产含白云岩的磷矿石，含Ρ20528%，，经过初级破碎后，用雷蒙球磨机中加工成80目(占总量85% )矿粉，而后按磷矿粉与KC1、花岗岩粉(60目)等活化剂重量份数为85 10 5的比例混合，混合后放到振动球磨机上进行机械活化加工，加工时间15min，最后产品粒经为5-10 μ m(占总量85%以上)，总磷量23.8%，有效磷量15.0%，有效钾含量为5.0%。应用例I将上述实施例2的原生磷肥用于土壤中种植油菜，用量为每亩地有效磷3kg，与不施磷和施用3公斤有效磷的过磷酸钙比。第一茬油菜比不施增产8. 1%，产量达到5. 3kg/m2(对照4. 9kg/m2),比过磷酸I丐(5. 87kg/m2)减产10. 7% ;第二巷油菜不施磷、施入实施例2原生磷肥、施入过磷酸韩的产量分别为4. 8kg/m2、5. 9kg/m2、5. 4kg/m2,施入实施例2原生磷肥产量比不施磷增产22. 9%，比过磷酸钙增产9. 3%。
权利要求
1.一种原生磷肥，其特征在于将活化材料导入粉碎过程中或粉碎后的超微细磷矿粉中，得到原生磷肥；所述磷矿粉和活化材料按重量份数计，磷矿粉活化材料=60-97 3-40。
2.按权利要求I所述的原生磷肥，其特征在于将活化材料导入粉碎过程中或粉碎后的超微细磷矿粉中，使活化材料替代磷矿粉晶格中的通道离子，能够将部分磷矿粉晶格固定的磷释放，得到原生磷肥。
3.按权利要求I所述的原生磷肥，其特征在于所述活化材料腐植酸、腐植酸钠、造纸废液干燥物、(NH4) 2S04和NaCl、KCl、K2SO4中的一种或几种。
4.按权利要求3所述的原生磷肥，其特征在于所述造纸废液干燥物为经酸法或碱法造纸废液干燥物，即木质素，木质素Na及半纤维素混合物。
5.按权利要求3所述的原生磷肥，其特征在于所述各种物料的加入比例为腐植酸5-20份；腐植酸钠3-13份；造纸废液干燥物6-25份；(NH4) 2S043_15份；NaCl 3-15份；KC13-15 份；K2SO4 3-21 份。
6.按权利要求I或2所述的原生磷肥，其特征在于所述磷矿石为变质型磷矿石和沉积型磷矿石。
7.按权利要求6所述的原生磷肥，其特征在于所述白云型磷矿超细粉碎时应添加花岗岩粉，花岗岩粉添加比例为磷矿粉重量的3% -8%。
8.—种权利要求I所述的原生磷肥的制备方法，其特征在于通过机械化学法将活化材料导入振动球磨机粉碎过程中或粉碎后的超微细磷矿粉中，使活化材料替代磷矿粉晶格中的通道离子，能够将部分磷矿粉晶格固定的磷释放，得到原生磷肥。
9.权利要求8所述的原生磷肥的制备方法，其特征在于所述振动球磨机中加工粉碎5.0-120min，粉碎后使磷矿粉粒经在O. 1-100 μ m之间，加工时应力达到O. 1-2. O σ T0
10.权利要求9所述的原生磷肥的制备方法，其特征在于所述振动球磨机中粉碎后使磷矿粉中粒经彡50 μ m的磷矿粉占总量的60% 85%，加工时应力达到I. 7 σ T。
全文摘要
本发明涉及利用磷矿直接加工成具有一定有效磷含量的磷肥，具体的说是一种原生磷肥及其加工方法。将活化材料导入粉碎过程中或粉碎后的超微细磷矿粉中，得到原生磷肥；所述磷矿粉和活化材料按重量份数计，磷矿粉∶活化材料＝60-97∶3-40，本发明通过超微细加工技术，减小磷矿粉的粒径，破坏磷矿石的晶格结构，提高磷矿粉的有效性，以超微细磷矿粉作为一级原料，结合磷素活化技术，对磷矿粉进一步活化，更有利于超微细磷矿粉中磷的释放。该技术使原生磷肥投入生产成为可能。
文档编号C05G1/00GK102951941SQ20111024048
公开日2013年3月6日 申请日期2011年8月19日 优先权日2011年8月19日
发明者石元亮, 徐亚东 申请人:石元亮, 徐亚东