专利名称：缓型铵型化肥及其制备方法
技术领域：
本发明属新型缓型铵型化肥及其制备技术，采用分散方法制备各类分子筛型缓型铵型化肥。
目前，用于农作物的铵型化肥的一个主要问题是铵型化肥在农田中的分解问题。也就是说，在农田中铵型化肥没有用于农作物的生长而直接分解掉了。下表列出了几类铵型化肥的分解温度，可以看出，常用的化学肥料如尿素、碳酸氢铵、碳铵、硝铵和硫铵的分解温度均较低
铵盐低的分解温度使其利用率很低，在农业生产中，通常有百分之七八十的化学肥料都分解了，而被农作物吸收的仅有百分之二三十。同时，化肥虽然对农作物生长起促进作用，但长期使用也使土壤板结，破坏土壤结构。
本发明试制新型缓型铵型化肥，以达到减缓铵肥的分解速率，使铵肥缓慢地被农作物吸收，提高化肥利用效率的目的，并且对土地有保墒作用。
本发明依据的原理是活性组分在一种载体表面上的有序聚集和分散。在一定条件下，活性组分会以一种特殊的形式存在，即单分子层(monolayer)或次单分子层(submonolayer)。形成这种单分子层的方法即所谓的单层分散。载体包括无机氧化物(如Al2O3和SiO2)以及分子筛，而活性物质大多是无机盐。
本发明制备缓型铵型化肥是在分子水平上将各类铵型化肥如尿素、碳酸氢铵、硝铵和硫铵的分子组装到具有大比表面积的分子筛材料中去，由于铵型化肥分子与分子筛的相互作用，铵型化肥分子可以较稳定地存在于分子筛的孔道中。这样，铵型化肥分子可以较缓慢地从分子筛的孔道中移动到农作物附近，给农作物连续不断地施肥，减少铵型化肥在农田中的分解。
本发明的缓型铵型化肥，其结构由铵型化肥分子组装于分子筛材料中构成。所说的铵型化肥，包括尿素、碳酸氢铵、硝酸铵、硫酸铵、碳酸铵和磷酸二氢铵。所说的分子筛，可以是人工合成的硅铝分子筛、磷铝分子筛，如X型分子筛、Y型分子筛、ZSM-5型分子筛、Beta型分子筛、丝光沸石、APO-5型分子筛和APO-11型分子筛等；也可以是天然产的沸石矿物土。天然产沸石矿物土中沸石含量在50～95％。
我们已制备出多种与分子筛复合的缓型铵型化肥。包括尿素—分子筛型、碳酸氢铵—分子筛型、硝酸铵—分子筛型、硫酸铵—分子筛型、碳酸铵—分子筛型和磷酸二氢铵—分子筛型。其中铵型化肥与分子筛材料的重量比为1∶(19.0～1.5)。即在本发明的缓型铵型化肥中，分子筛重量为60～95％，铵型化肥的重量为5～40％。
新型缓型铵型化肥的制备过程是以铵型化肥和分子筛材料为原料，混合均匀后，再放置超过12小时以利于分散完全。测定混合物的XRD谱图，并与铵盐和分子筛的谱图相比较。对比发现简单混合后的谱图中具有分子筛和铵盐两者的特征谱峰，而混合均匀并放置后铵盐的特征峰消失，只留下分子筛的谱峰，说明铵盐分散于分子筛孔道中。用元素分析法可知分子筛中含氮量大大提高。
铵型化肥和分子筛材料的原料比例，按不同铵肥和不同分子筛材料而有所不同。但铵型化肥分散到分子筛的孔道中最好能达到饱和分散量。本发明的实施例给出一些铵型化肥在不同分子筛材料中的饱和分散量。
铵盐在分子筛孔道中的饱和分散量主要受分子筛的比表面积的影响，同时也与铵盐的种类相关，不同的分子筛和不同种的铵盐分散量存在一些差别。例如Y型沸石的比表面积较大，通常分散的效果较好。人工合成的分子筛比天然的沸石矿物土分散效果好。实验还表明碳酸氢铵、硝铵的分散量在相同条件下比尿素或磷酸二氢铵的分散效果好。
为证明铵盐从沸石内扩散出来，我们取上述铵盐—分子筛型化肥用水浸泡一定时间，再烘干，用元素分析法测试剩余物的含氮量。发现浸泡后的样品含氮量较浸泡前大大降低，证明铵盐大部分已经扩散出去了。
本发明制备的缓型铵型化肥不仅不易分解，而且对农田还有保墒作用。由于实际应用中的分子筛价格较高，本发明中还采用了一种廉价的天然产沸石矿物土来代替人工合成的分子筛材料。铵盐的分散量与天然沸石矿物土中分子筛的含量相关，含沸石成份较多的天然矿物土更利于铵盐的分散。
为了更具体地说明本发明的产品—缓型铵型化肥及其制备方法，下面列举几个实施例。
实施例1尿素—分子筛型化肥及其制备方法一分别取1，1.5，2，3，4克尿素和合成的X型分子筛10克相混合，用研钵研磨数分钟至混合均匀。放置超过12小时，测试简单混合后和混合研磨后的混合物的XRD谱图。经测试，2克尿素与分子筛混合研磨后混合物的XRD谱图中仍存在尿素的特征谱峰，而1.5克尿素与X型分子筛混合研磨后混合物的XRD谱中未出现尿素的谱峰，可知尿素分散入X型分子筛的饱和含量为1.5～2克。尿素—分子筛型化肥中二者重量比为1∶(6.66～5.00)。实施例2尿素—分子筛型化肥及其制备方法二分别取0.5，1，1.5，2，3克尿素和天然沸石矿物土(含分子筛65～70％)10克相混合，用研钵研磨数分钟至混合均匀。放置超过12小时，测试简单混合后和混合研磨后混合物的XRD谱图。经测试，当取1克尿素与天然沸石矿物土混合研磨后混合物的XRD谱图中仍存在尿素的特征谱峰，而0.5克尿素与天然沸石矿物土混合研磨后混合物的XRD谱中未出现尿素的谱峰，可知尿素分散入天然沸石矿物土的饱和含量为0.5～1克。尿素—分子筛型化肥中二者重量比为1∶(20～10)。实施例3碳酸氢铵—分子筛型化肥及其制备方法一分别取1，1.5，2，3，3.5，4克碳酸氢铵和合成的Y型分子筛10克相混合，用研钵研磨数分钟至混合均匀。放置超过12小时，测试简单混合后和混合研磨后混合物的XRD谱图。经测试，当取3.5克碳酸氢铵与Y型分子筛混合研磨后混合物的XRD谱图中仍存在碳酸氢铵的特征谱峰，而3克碳酸氢铵和Y型分子筛混合研磨后混合物的XRD谱中未出现碳酸氢铵的谱峰，可知碳酸氢铵分散入Y型分子筛的饱和含量为3～3.5克。碳酸氢铵—分子筛型化肥中二者重量比为1∶(3.33～2.85)。实施例4碳酸氢铵—分子筛型化肥及其制备方法二分别取1，1.5，2，3，4克碳酸氢铵和天然沸石矿物土(含分子筛55～60％)10克混合，用研钵研磨数分钟至混合均匀。放置超过12小时，测试简单混合后和混合研磨后混合物的XRD谱图。经测试，当取2克碳酸氢铵与天然沸石矿物土混合研磨后混合物的XRD谱图中仍存在碳酸氢铵的特征谱峰，而1.5克碳酸氢铵和天然沸石矿物土混合研磨后混合物的XRD谱中未出现碳酸氢铵的谱峰，可知碳酸氢铵分散入天然沸石矿物土的饱和含量为1.5～2克。碳酸氢铵—分子筛型化肥中二者重量比为1∶(6.66～5.00)。实施例5碳酸氢铵—分子筛型化肥及其制备方法三分别取1，1.5，2，2.5，3，4克碳酸氢铵和合成的丝光沸石10克相混合，用研钵研磨数分钟至混合均匀。放置超过12小时，测试简单混合后和混合研磨后的混合物的XRD谱图。经测试，3克碳酸氢铵与分子筛混合研磨后混合物的XRD谱图中仍存在碳酸氢铵的特征谱峰，而2.5克碳酸氢铵与丝光沸石混合研磨后混合物的XRD谱中未出现碳酸氢铵的谱峰，可知碳酸氢铵分散入丝光沸石的饱和含量为2.5～3克。碳酸氢铵—分子筛型化肥中二者重量比为1∶(4.00～3.33)。实施例6硝酸铵—分子筛型化肥及其制备方法一分别取1，2，3，3.5，4克硝酸铵和合成的Y型分子筛10克相混合，用研钵研磨数分钟至混合均匀。放置超过12小时，测试简单混合后和混合研磨后混合物的XRD谱图。经测试，当取4克硝酸铵与分子筛混合研磨后混合物的XRD谱图中仍存在硝酸铵的特征谱峰，而3.5克硝酸铵和Y型分子筛混合研磨后混合物的XRD谱中未出现硝酸铵的谱峰，可知硝酸铵分散入Y型分子筛的饱和含量为3.5～4克。硝酸铵—分子筛型化肥中二者重量比为1∶(2.85～2.50)。实施例7硝酸铵—分子筛型化肥及其制备方法二分别取1，2，2.5，3，4克硝酸铵和天然沸石矿物土(含分子筛65～70％)10克相混合，用研钵研磨数分钟至混合均匀。放置超过12小时，测试简单混合后和混合研磨后混合物的XRD谱图。经测试，当取3克硝酸铵与天然沸石矿物土混合研磨后混合物的XRD谱图中仍存在硝酸铵的特征谱峰，而2.5克硝酸铵和天然沸石矿物土混合研磨后混合物的XRD谱中未出现尿素的谱峰，可知硝酸铵分散入天然沸石矿物土的饱和含量为2.5～3克。硝酸铵—分子筛型化肥中二者重量比为1∶(4.00～3.33)。实施例8硫酸铵—分子筛型化肥及其制备方法一分别取1，2，2.5，3，4克硫酸铵和合成的Y型分子筛10克相混合，用研钵研磨数分钟至混合均匀。放置超过12小时，测试简单混合后和混合研磨后混合物的XRD谱图。经测试，当取3克硫酸铵与分子筛混合研磨后混合物的XRD谱图中仍存在硫酸铵的特征谱峰，而2.5克硫酸铵和Y型分子筛混合研磨后混合物的XRD谱中未出现硫酸铵的谱峰，可知硫酸铵分散入Y型分子筛的饱和含量为2.5～3克。硫酸铵—分子筛型化肥中二者重量比为1∶(4.00～3.33)。实施例9硫酸铵—分子筛型化肥及其制备方法二分别取1，1.5，2，3，4克硫酸铵和天然沸石矿物土(含分子筛75～90％)10克相混合，用研钵研磨数分钟至混合均匀。放置超过12小时，测试简单混合后和混合研磨后的混合物的XRD谱图。经测试，当取2克硫酸铵与天然沸石矿物土混合研磨后混合物的XRD谱图中仍存在硫酸铵的特征谱峰，而1.5克硫酸铵和天然沸石矿物土混合研磨后混合物的XRD谱中未出现硫酸铵的谱峰，可知硫酸铵分散入天然沸石矿物土的饱和含量为1.5～2克。硫酸铵—分子筛型化肥中二者重量比为1∶(6.66～5.00)。实施例10碳酸铵—分子筛型化肥及其制备方法一分别取1，1.5，2，2.5，3，4克碳酸铵和合成的ZSM-5型分子筛10克相混合，用研钵研磨数分钟至混合均匀。放置超过12小时，测试简单混合后和混合研磨后的混合物的XRD谱图。经测试，3克碳酸铵与分子筛混合研磨后混合物的XRD谱图中仍存在碳酸铵的特征谱峰，而2.5克碳酸铵与ZSM-5型分子筛混合研磨后混合物的XRD谱中未出现碳酸铵的谱峰，可知碳酸铵分散入ZSM-5型分子筛的饱和含量为2.5～3克。碳酸铵—分子筛型化肥中二者重量比为1∶(4.00～3.33)。实施例11碳酸铵—分子筛型化肥及其制备方法二分别取1，1.5，2，2.5，3，4克碳酸铵和合成的Beta型分子筛10克相混合，用研钵研磨数分钟至混合均匀。放置超过12小时，测试简单混合后和混合研磨后的混合物的XRD谱图。经测试，2.5克碳酸铵与分子筛混合研磨后混合物的XRD谱图中仍存在碳酸铵的特征谱峰，而2克碳酸铵与Beta型分子筛混合研磨后混合物的XRD谱中未出现碳酸铵的谱峰，可知碳酸铵分散入Beta型分子筛的饱和含量为2～2.5克。碳酸铵—分子筛型化肥中二者重量比为1∶(5.00～4.00)。实施例12磷酸二氢铵—分子筛型化肥及其制备方法一分别取1，1.5，2，2.5，3，4克磷酸二氢铵和合成的APO-5型磷铝沸石10克相混合，用研钵研磨数分钟至混合均匀。放置超过12小时，测试简单混合后和混合研磨后的混合物的XRD谱图。经测试，2.5克磷酸二氢铵与分子筛混合研磨后混合物的XRD谱图中仍存在磷酸二氢铵的特征谱峰，而2克磷酸二氢铵与APO-5型分子筛混合研磨后混合物的XRD谱中未出现磷酸二氢铵的谱峰，可知磷酸二氢铵分散入APO-5型分子筛的饱和含量为2～2.5克。磷酸二氢铵—分子筛型化肥中二者重量比为1∶(5.00～4.00)。实施例13磷酸二氢铵—分子筛型化肥及其制备方法二分别取1，1.5，2，3，4克磷酸二氢铵和合成的APO-11型磷铝沸石10克相混合，用研钵研磨数分钟至混合均匀。放置超过12小时，测试简单混合后和混合研磨后的混合物的XRD谱图。经测试，1.5克磷酸二氢铵与分子筛混合研磨后混合物的XRD谱图中仍存在磷酸二氢铵的特征谱峰，而2克磷酸二氢铵与APO-11型分子筛混合研磨后混合物的XRD谱中未出现磷酸二氢铵的谱峰，可知磷酸二氢铵分散入APO-11型分子筛的饱和含量为1.5～2克。磷酸二氢铵—分子筛型化肥中二者重量比为1∶(6.66～5.00)。
权利要求
1.一种缓型铵型化肥，其特征在于，其结构是由铵型化肥分子组装于分子筛材料中构成；铵型化肥与分子筛材料的重量比为1∶(19.0～1.5)。
2.按照权利要求1所述的缓型铵型化肥，其特征在于，所说的分子筛材料是人工合成的硅铝分子筛或磷铝分子筛。
3.按照权利要求1所述的缓型铵型化肥，其特征在于，所说的分子筛材料是天然产沸石矿物土，其中含分子筛量在55～95％。
4.一种权利要求1的缓型铵型化肥的制备方法，其特征在于，以铵型化肥和分子筛材料为原料，混合均匀后，再放置12小时以上，使铵型化肥分散到分子筛孔道中。
5.按照权利要求4所述的缓型铵型化肥的制备方法，其特征在于铵型化肥分散到分子筛的孔道中达到饱和分散量。
全文摘要
本发明为一种新型缓型铵型化肥及其制备技术。其结构由铵型化肥分子组装于分子筛材料中构成。其中分子筛可选用天然产沸石矿物土。其制备方法是将各种易分解的铵型化学肥料与分子筛混合均匀,再放置自然分散。铵肥进入分子筛孔道后,铵肥分子与分子筛相互作用可稳定存在于分子筛孔道中,施入土壤后铵肥又可以缓慢释放出来,提高化肥对农作物的使用率;同时对农田还有保墒作用;由于制备方法简单、原料廉价,而适于生产。
文档编号C05G3/00GK1247180SQ9912121
公开日2000年3月15日 申请日期1999年9月30日 优先权日1999年9月30日
发明者肖丰收, 于沂, 邸岩, 梁俊梅 申请人:吉林大学