专利名称：一种磷酸铵锌缓释肥的合成方法
技术领域：
本发明涉及农业、化工技术和肥料领域，具体来说涉及一种高效缓溶微肥磷酸铵锌的合成方法。
背景技术：
锌是植物必需的微量元素之一，是植物生长发育过程中多种酶的活化剂，植物缺锌会导致植株生长缓慢，叶片小，且容易发生病害，从而影响作物品质和产量。我国有些地区土壤缺锌严重，尤其常见于盐碱土和冷性土壤。磷酸铵锌是一种缓溶性的肥料，是同时含有N和P的锌肥，施于土壤后其养分缓慢释放出来，与其它锌肥(硫酸锌、氯化锌)相比，其肥效好，肥料利用率高。除此之外，一般锌肥和磷肥同施后易形成磷酸锌沉淀，降低磷肥和锌肥的肥效，而磷酸铵锌则可以在很大程度上解决这一问题，是一种极具发展前景的新型缓释肥料。有关于磷酸铵锌合成方面的文献报道，有采用氧化锌、磷酸和氨水在90°C条件下进行合成，或采用磷铵、硫酸锌和氨水90°C下进行合成，但此条件下合成需要较高的温度，反应时间较长，操作不便，且生成磷酸铵锌的纯度不是很高。有文献用锌盐、铵盐、雪硅钙石和含磷废水在PH8.0-8.5合成磷酸铵锌，此条件下磷与锌极易结合形成磷酸锌沉淀，且此PH条件下铵盐容易转化成氨气挥发，生成的产物中主要为磷酸钙和磷酸锌，很难生成磷酸铵锌。也有报道在磷铵生产工艺中加入硫酸锌合成“磷铵锌肥”，但此条件下也容易生成磷酸锌沉淀，从而降低肥效，合成的产品主要是磷铵和磷酸锌的混合物，磷酸锌溶解性很差，基本上不能被作物利用。
发明内容
本发明的目的在于克服上述方法的不足，提供一种工艺条件简单、易于操作、成本低、效果好、原料转化率高 的磷酸铵锌缓释肥料的合成方法。本发明需要解决的主要技术问题是通过以下方案实现的:一种磷酸铵锌缓释肥的合成方法，其特征在于包括以下步骤:(I)在铵盐和锌盐的混合溶液中加入氢氧化钠来调节pH在7.0-7.5之间，其中铵盐与锌盐的摩尔比例为1.5-2.0 ；(2)在步骤(I)的混合溶液中，按照摩尔比P =Zn = 1:1加入含磷溶液，并控制pH在7.0-7.5之间，常温下反应20-60min ；(3)反应结束后进行固液分离，50_70°C条件下烘干沉淀，得磷酸铵锌结晶。分离出的含氨氮清液可循环使用。所述的锌盐为硫酸锌、氯化锌或硝酸锌，所述的含磷溶液为磷酸溶液、磷酸盐溶液或者预处理后的工业含磷废水，调节pH用氢氧化钠、盐酸或硫酸进行调节。磷酸铵锌合成反应的离子方程式为:Zn2+ + NH:+ PO广=ZnNH4PO4 I
Zn2+ + NH4.+ HPO广=ZnNH4PO4 I + H+Zn2+ + NH:+ H2PO4- = ZnNH4PO4 I + 2H+本发明在常温下即可进行，且合成效率高，产品的纯度较高，易于操作，能耗较低，P和Zn原料转化率接近100%，反应后清液中的氨氮可用于下一轮合成中，或者浓缩结晶为另外一种肥料(硫酸铵、硝酸铵或氯化铵)。与之前高温合成等技术相比，体现出了极大的优越性。除此之外，本发明中的原料均可利用工业废弃物如废水代替。P源可以用高浓度的工业含磷废水，如处理后的磷石膏渣场含磷废水等，我国磷石膏累积堆积量已超过I亿吨，磷石膏废水的储量很大，廉价的P源十分丰富，经过适当的预处理之后可以直接作为P源。N源可以用合成氨工业排放的含氨氮废水，Zn源可以利用工业含锌废水如电镀废水等。以上廉价原料的选择可以在很大程度上降低生产成本，同时达到回收废水中有用物质的目的，保护了环境，符合国家的产业政策，一举多得。
具体实施例方式以下结合实施例对本发明作进一步描述。实施例1用ZnSO4配制Zn2+摩尔浓度为0.1 mol/L,配制氯化铵溶液的摩尔浓度为0.15mol/L ,用 H3PO4 配制 P043_ 摩尔浓度为 0.1 mol/L ；(I)分别取摩尔浓度为0.15 mol/L的氯化铵溶液5.0 L和Zn2+摩尔浓度为0.1mol/L的ZnSO4溶液5.0 L混合，混合溶液中加入氢氧化钠来调节pH在7.0 ;(2)在步骤(I) 的混合液中，按照摩尔比P:Zn = 1:1加入5.0 L的P043_摩尔浓度为0.1 mol/L的H3PO4溶液，并用氢氧化钠控制合成体系pH在7.0，常温下反应20min ;(3)反应结束后进行固液分离，60°C条件下烘干沉淀，得磷酸铵锌结晶。合成的磷酸铵锌产品中P含量为17.29%，N含量为7.62%，Zn含量为36.01%，产品中各元素摩尔比Zn:N:P = 1.03: 1.00: 1.01 ;合成后的清液中 P 含量为 8.74X 1(T4 mol/L，Zn 含量为4.08 X Kr5 mol/L，两者转化率接近100%。NH4+为0.015 mol/L，可直接作为N源进行下一轮磷酸铵锌的合成，或者将清液浓缩得到硫酸铵晶体，硫酸铵是一种氮肥，也是一种重要的硫肥。实施例2用ZnCl2配制Zn2+摩尔浓度为0.5 mol/L,配制氯化铵摩尔浓度为1.0 mol/L,用NaH2PO4 配制 H2PO4 _ 摩尔浓度为 0.5 mol/L ；(I)分别取摩尔浓度为1.0 mol/L的氯化铵溶液10.0 L和Zn2+摩尔浓度为0.5mol/L的ZnCl2溶液10.0 L混合，混合溶液中加入氢氧化钠来调节pH在7.5 ;(2)在步骤(I)的混合液中，按照摩尔比P:Zn = 1:1加入10.0 L的H2PO4 _摩尔浓度为0.5 mol/L的NaH2PO4溶液，并用氢氧化钠和盐酸控制合成体系的pH在7.5，常温下反应30min ；(3)反应结束后进行固液分离，50°C条件下烘干沉淀，得磷酸铵锌结晶。合成的磷酸铵锌产品中P含量为17.52%，N含量为7.91%，Zn含量为35.87%，产品中各元素摩尔比Zn:N:P = 1.00: 1.02: 1.03 ;合成后的清液中 P 含量为 1.39X 1(T5 mol/L, Zn 含量为1.64 X IO^4 mol/L，NH4+为0.14 mol/L，可直接作为N源进行下一轮磷酸铵锌的合成，或者将清液浓缩得到氯化铵晶体，也是一种重要的硫肥。实施例3用Zn (NO3) 2配制Zn2+摩尔浓度为1.5 mol/L,配制氯化铵摩尔浓度为2.5mol/L,用Na2HPO4 配制 HPO42-摩尔浓度为 1.5 mol/L ；(I)分别取摩尔浓度为2.5 mol/L的氯化铵溶液10.0 L和Zn2+摩尔浓度为1.5mol/L的Zn (NO3) 2溶液10.0 L混合，混合溶液中加入氢氧化钠来调节pH在7.3 ;(2)在步骤(I)的混合液中，按照摩尔比P:Zn = 1:1加入10.0 L的HPO4 2_摩尔浓度为1.5 mol/L的Na2HPO4溶液中，并用氢氧化钠和硫酸控制pH在7.3，常温下反应60min ；(3)反应结束后进行固液分离，60°C条件下烘干沉淀，得磷酸铵锌结晶。合成的磷酸铵锌产品中P含量为17.83%，N含量为7.43%，Zn含量为37.15%，产品中各元素摩尔比Zn:N:P = 1.06: 1.00: 1.08 ;合成后的清液中 P 含量为 9.68X 1(T7 mol/L, Zn 含量为
2.56X 1(T3 mol/L, NH4+ 为 0.30 mol/L。实施例4采用含磷石膏渣场废水作为P源，经过前处理除氟、钙、硅等杂质后，处理后的P含量0.1 mol/L, pH为7.34，用ZnSO4配制Zn2+摩尔浓度为0.1 mol/L,配制氯化铵摩尔浓度为 0.2 mol/L ；(I)分别取摩尔浓度为0.2 mol/L的氯化铵溶液5.0 L和Zn2+摩尔浓度为0.1mol/L的ZnSO4溶液5.0 L混 合，混合溶液中加入氢氧化钠来调节pH在7.5 ;(2)在步骤(I)的混合液中，按照摩尔比P: Zn = 1:1加入5.0 L的P含量为
0.1 mol/L含磷石膏渣场处理后的废水，并用氢氧化钠和盐酸控制合成体系的pH为7.5，常温下反应30min ；(3)反应结束后进行固液分离，70°C条件下烘干沉淀，得磷酸铵锌结晶。合成的磷酸铵锌产品中P含量为18.26%，N含量为7.43%，Zn含量为37.82%，产品中各元素摩尔比Zn:N:P = 1.09: 1.00: 1.11 ;合成后的清液中 P 为 2.42X1(T5 mol/L，Zn含量为 9.53Χ1(Γ4mol/L, NH4+ 为 0.025 mol/L。
权利要求
1.一种磷酸铵锌缓释肥的合成方法，其特征在于包括以下步骤: (1)在铵盐和锌盐的混合溶液中加入氢氧化钠来调节pH在7.0-7.5之间，其中铵盐与锌盐的摩尔比例为1.5-2.0 ;(2)在步骤(I)的混合溶液中，按照摩尔比P=Zn = 1:1加入含磷溶液，并控制pH在7.0-7.5之间，常温下反应20-60min ； (3)反应结束后进行固液分离，50-70°C条件下烘干沉淀，得磷酸铵锌结晶。
2.根据权利要求1所述的磷酸铵锌缓释肥的合成方法，其特征在于:所述的锌盐为硫酸锌、氯化锌或硝酸锌。
3.根据权利要求1所述的磷酸铵锌缓释肥的合成方法，其特征在于:所述的含磷溶液为磷酸溶液、磷酸盐溶液或者预处理后的工业含磷废水。
4.根据权利要求1所述的磷酸铵锌缓释肥的合成方法，其特征在于:调节pH用氢氧化钠、盐酸或硫酸进行调节。
全文摘要
本发明涉及一种磷酸铵锌缓释肥的合成方法，其特征在于包括以下步骤(1) 在铵盐和锌盐的混合溶液中加入氢氧化钠来调节pH在7.0-7.5之间，其中铵盐与锌盐的摩尔比例为1.5-2.0；(2) 在步骤(1)的混合溶液中，按照摩尔比P Zn = 1 : 1加入含磷溶液，并控制pH在7.0-7.5之间，常温下反应20-60min；(3) 反应结束后进行固液分离，50-70℃条件下烘干沉淀，得磷酸铵锌结晶。本发明具有工艺条件简单、易于操作、成本低、效果好、原料转化率高的磷酸铵锌缓释肥料的合成方法。
文档编号C05C3/00GK103224416SQ20131016435
公开日2013年7月31日 申请日期2013年5月7日 优先权日2013年5月7日
发明者王瑞, 王仁宗, 潘春翔, 柴源 申请人:湖北富邦科技股份有限公司