一种利用高温熔融制备的水溶肥料及其制备方法和应用与流程

本发明涉及肥料领域，尤其涉及一种利用高温熔融制备的水溶肥料及其制备方法和应用。
背景技术：
：随着国家双减行动的大力实施和现代农业持续发展的要求，传统无机肥料已经越来越不能满足农业生产的需要，尤其是随着水肥一体化技术的推广和喷灌、滴灌等设施农业建设面积的逐渐扩大，水溶肥料的研究和应用已经逐渐成为目前农业种植的发展趋势。由于水溶肥料和水肥一体化技术在中国仍然处于推广阶段，所以水溶肥料的生产和应用并不成熟，目前国内水溶肥料的发展存在以下几个问题：1、生产技术落后，大部分企业仅仅是将无机原料进行简单混配，产品经产出现潮解、板结、杂质多、水溶性差等现象；2、配方设计较为盲目，许多水溶肥料并没有根据土壤养分情况和作物需肥特点设计配方，只盲目追求高养分配比，出现养分流失和浪费；3、推广难度大，水溶肥料原料选择范围较窄，需要水溶性好的高端原料，导致产品成本较高，又因为设施农业在中国的发展较晚，对水溶肥料的需求较小，高价格和低需求造成水溶肥料推广难度大。技术实现要素：本发明的目的在于针对现有技术的不足而提供一种利用高温熔融制备的水溶肥料及其制备方法和应用，采用这种生产工艺可以使用常规化学原料进行水溶肥料的生产，减少生产成本，同时原料经熔融、过滤后无杂质，经高温喷粉后制得的水溶肥料成品避免了不同原料直接混配造成的潮解、板结等问题，并大大提高了产品水溶性，是适应现代农业发展和水肥一体化建设的新型高效水溶肥料，在技术创新性和产品适用性等方面都大大优于常规水溶肥料。为达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现。一种利用高温熔融制备的水溶肥料的制备方法，它包括以下步骤：步骤1，原料计量，根据水溶肥的制备配方，选取肥料行业常规使用的化学原料；所述肥料行业常规使用的化学原料为尿素、硝酸钾、硝酸铵、硝铵磷、磷酸一铵、磷酸二铵、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、氯化钾、氯化钙、硼砂、硫酸钾、硫酸镁、硫酸锌、硫酸锰、硫酸铵、碳酸钾、硅酸钾、钼酸铵中的任意一种或多种；步骤2，物料混合熔融，将步骤1中计量的所有原料置于熔融槽，加入水，使原料的水份含量(质量百分比)为5％-10％，采用蛇形盘管间壁加热，加热介质为蒸汽，蒸汽温度为180-200℃，加热时间为10-15min，使原料温度为140-160℃，然后将原料流转到熔融缓冲槽中，采用蛇形盘管间壁加热方式，使用蒸汽加热，蒸汽温度为180-200℃，加热时间为5-15min，使原料的温度为160-170℃，全部熔融，即可；步骤3，过滤，将步骤2中熔融的原料进行过滤，采用y型过滤器进行过滤，使原料料浆中的不溶物含量(质量百分比)＜2％；步骤4，喷雾干燥，将步骤3过滤得到的滤液通过料浆泵转送至喷雾干燥塔，通入干燥的空气，使温度下降到80℃以下，料浆的压力控制＞6kg，采用闪蒸工艺使料浆喷雾干燥形成细微颗粒，细微颗粒粒径≥100目的含量(个数百分比)≥95％；步骤5，成品包装，采用旋风收尘器将步骤4中喷雾干燥过程中产生的尾气进行排空，形成的固体粉末状成品进行计量包装，即得到水溶肥料成品。一种利用高温熔融制备的水溶肥料的制备方法制备的水溶肥料。一种利用高温熔融制备的水溶肥料的制备方法制备的水溶肥料，应用在农业种植的肥料中。本发明的附图说明图1为本发明制备方法的工艺流程示意图。具体实施方式下面结合实施例对本发明做进一步说明，但不局限于说明书上的内容。一种利用高温熔融制备的水溶肥料的制备方法，包括以下步骤：(1)原料计量(以质量计)采用单质肥料及复合肥料作为生产原料，包括但不限于尿素、硝酸钾、硫酸钾、磷酸一铵、磷酸二铵、氯化钾、磷酸二氢钾、硝铵磷、硝酸铵、硼砂、硫酸镁、硫酸锌、硫酸锰等本行业内常规使用的化学原料，按照养分需求和原料配伍特性进行配方设计，将原料进行分别计量，用于水溶肥料产品生产。(2)物料混合熔融将步骤(1)中计量的所有原料置于熔融槽，加入水，使原料的水份含量在5％-10％之间，再用蒸汽采用蛇形盘管间壁加热，将温度控制在140-160℃，促使所有原料初步熔融混合，蒸汽温度为180-200，加热10-15min，使原料温度上升至140-160℃之间，即可，并将此过程中形成的冷凝水排出。将初步熔融混合的原料流转到熔融缓冲槽中，继续使用蒸汽采用蛇形盘管间壁加热，控制物料反应温度在160-170℃之间，蒸汽温度为180-200，加热5-15min，促使初步熔融的原料进一步熔融至原料全部熔融，即可，并将此过程中形成的冷凝水排出。(3)过滤将熔融原料采用y型过滤器进行过滤，进行过滤，去除原料中的机械杂质及水不溶物，保证料浆具有较高的水溶性，水不溶物控制在2％以下。(4)喷雾干燥将步骤(3)过滤得到的滤液通过料浆泵转送至喷雾干燥塔，通入干燥清洁的空气，使温度下降到80℃以下，采用闪蒸工艺使料浆喷雾干燥形成细微颗粒，喷雾干燥过程中通过空气的通入，使料浆的压力控制在6kg以上，通过旋转喷头，使料浆瞬间雾化形成细微颗粒，95％以上的颗粒粒径控制在100目以上。(5)成品包装采用旋风收尘器将喷雾干燥过程中产生的尾气进行排空，形成的固体粉末状成品进行计量包装，即得到水溶肥料成品。下面以具体实施例来说明。实施例1：配方为20-15-20水溶肥料的生产(1)原料计量采用磷酸一铵3份，磷酸二氢钾25份，硝酸钾24份，硝酸铵18份，尿素23份，氯化钾2份，硼砂1份，氯化钙3份，硫酸锌1份进行水溶肥料的生产(原料配比均为重量比)，将原料进行分别计量，用于水溶肥料产品生产。(2)物料混合熔融将步骤(1)中计量的所有原料置于熔融槽，加入水，使原料的水份含量在5％-10％之间，再用蒸汽采用蛇形盘管间壁加热，将温度控制在140-160℃，促使所有原料初步熔融混合，并将此过程中形成的冷凝水排出。将初步熔融混合的原料流转到熔融缓冲槽中，继续使用蒸汽采用蛇形盘管间壁加热，控制反应温度在160-170℃之间，促使初步熔融的原料进一步熔融，并将此过程中形成的冷凝水排出。(3)过滤将熔融原料进行过滤，去除原料中的机械杂质及水不溶物，保证料浆具有较高的水溶性，水不溶物控制在2％以下。(4)喷雾干燥将步骤(3)过滤得到的滤液通过料浆泵转送至喷雾干燥塔，通入干燥清洁的空气，使温度下降到80℃以下，采用闪蒸工艺使料浆喷雾干燥形成细微颗粒，95％以上的颗粒粒径控制在100目以上。(5)成品包装采用旋风收尘器将喷雾干燥过程中产生的尾气进行排空，形成的固体粉末状成品进行计量包装，即得到配方为20-15-20的水溶肥料成品。实施例1：配方为10-12-28水溶肥料的生产(1)原料计量采用磷酸一铵22份，磷酸二铵2.5份，硫酸钾30.5份，硫酸锌1.3份，氯化钾3.2份，硝酸钾25.3份，硝铵磷13份，硼砂1.2份，硫酸锌1份进行水溶肥料的生产(原料配比均为重量比)，将原料进行分别计量，用于水溶肥料产品生产。(2)物料混合熔融将步骤(1)中计量的所有原料置于熔融槽，加入水，使原料的水份含量在5％-10％之间，再用蒸汽采用蛇形盘管间壁加热，将温度控制在140-160℃，促使所有原料初步熔融混合，并将此过程中形成的冷凝水排出。将初步熔融混合的原料流转到熔融缓冲槽中，继续使用蒸汽采用蛇形盘管间壁加热，控制反应温度在160-170℃之间，促使初步熔融的原料进一步熔融，并将此过程中形成的冷凝水排出。(3)过滤将熔融原料进行过滤，去除原料中的机械杂质及水不溶物，保证料浆具有较高的水溶性，水不溶物控制在2％以下。(4)喷雾干燥将步骤(3)过滤得到的滤液通过料浆泵转送至喷雾干燥塔，通入干燥清洁的空气，使温度下降到80℃以下，采用闪蒸工艺使料浆喷雾干燥形成细微颗粒，95％以上的颗粒粒径控制在100目以上。(5)成品包装采用旋风收尘器将喷雾干燥过程中产生的尾气进行排空，形成的固体粉末状成品进行计量包装，即得到配方为10-12-28的水溶肥料成品。本发明的生防功能有机肥田间运用效果：实施例1的运用效果：大量元素水溶肥料在大棚蔬菜上的应用效果2018年在大棚蔬菜上进行了云南云叶化肥股份有限公司生产的大量元素水溶肥料的对比试验。通过田间对比试验数据的收集整理分析，探索喷施大量元素水溶肥料对大棚蔬菜生长发育及产量的影响，为肥料登记和推广应用提供数据支撑和参考依据。1、时间与地点1.1试验时间：2018年11月-12月。1.2试验地点：云南省昆明市嵩明县杨桥乡太平龙村杨华家蔬菜种植基地。2、材料与方法2.1供试肥料市售22-8-12水溶肥、15-15-15复混肥、16-6-8有机-无机复混肥、17-17-17大量元素水溶肥以及云南云叶化肥股份有限公司生产的20-15-20大量元素水溶肥。2.2供试作物意大利生菜。2.3试验设计试验地蔬菜为大棚种植，种植作物为意大利生菜，试验设置9个棚，每个棚1亩地，每个处理各种植1个棚，各三次重复，各处理同时种植进行对比试验，除肥料的种类施用不同外，其他措施一致。肥料施用情况如下表1：表1各处理的基肥和追肥时间和施肥量2.4试验过程记录10月23日移栽，因大棚土壤含水量较高，11月1日进行第一次追肥，调查各处理移栽18d后的田间农艺性状，包括株高和冠幅；11月15日第二次追肥，11月29日采收，总生育期38d。未发生明显病虫害，同田对比统计100颗生菜，具体发生率见下表2：表2各处理病虫害发生情况处理病虫害发生率ck2％a1％b2％观察作物长势，叶片颜色、性状、新叶长势；观测植株抗逆性；采收后计算产值产量。3、试验结果与分析3.1移栽18天时各处理农艺性状在生菜移栽18天时测量一次对比试验各处理中生菜的株高和冠幅，每处理随机测量20株，以此观察生菜的生长速度和长势。具体见表3：表3生菜移栽18天后各处理平均株高和冠幅处理株高(cm)冠幅(cm)ck10.46±1.85b20.66±1.88aba11.40±1.73ab23.12±1.56abb12.61±1.35a26.58±1.14a注：同一列中均值±标准差标以小写字母的值表示在p＝0.05水平上差异显著(duncan法)，字母相同差异不显著，字母不同差异显著。下同。由表3可以看出：生菜移栽18天时对比试验中平均株高最高的是处理b的12.61cm，与处理ck差异达到显著水平，处理a与处理b和处理ck差异都未达到显著水平；平均冠幅最大的是处理b的26.58cm，与处理ck和处理a差异都未达到显著水平，标准差最小，长势最为整齐。整体来说，处理ck长势最不好，处理b最好，处理a居中。3.2采收时各处理农艺性状表4采收时各处理农艺性状处理株高(cm)冠幅(cm)ck23.14±1.69a28.04±2.31aa24.24±1.61a28.32±2.24ab24.38±1.44a29.31±2.14a由表4可以看出：采收时对比试验中平均株高最高的是处理b，平均株高为24.38cm，最低的是处理ck，平均株高为23.14cm；冠幅最大的是处理b的29.31cm，最小的是处理ck，平均冠幅为28.04cm。这和移栽18天时测量的数据基本一致。整体来说处理b从平均株高、冠幅、整齐度都明显高于其他处理。3.3各处理产量产值表5各处理产量产值处理平均单株重量(kg)产量(吨/亩)产值(元/亩)ck0.340±0.0812b2.894015.00a0.345±0.0671ab3.074756.00b0.358±0.0613a3.224968.00由表5各处理产值产量统计结果可以看出：对比试验中平均单株重量和亩产最高的是处理b，平均单株重量为0.358kg，平均亩产3.22吨，其中平均单株重量处理b与处理ck差异达到显著水平；平均单株重量、亩产量、亩产值最低的是处理ck，平均单株重量是0.340kg，平均亩产2.89吨，平均亩产值4015.00元。3.4各处理的施肥成本和收入表6各处理的经济效益处理产值(元/亩)施肥成本(元/亩)纯收入(元/亩)ck4015.00580.003435.00a4756.00570.004186.00b4968.00600.004368.00综合考虑产值、施肥成本和纯收入可以看出，对比试验中肥料成本最高的是处理b，其次是处理ck，最低的是处理a；收益最好的是处理b，每亩纯收入4368.00元。综合田间表现和产量产值可以得出结论：该试验地大棚常规施肥肥料利用率低，产量产值未达到最优，且肥料选用不当，加剧土壤的酸化进程，且土壤有机质降低，应注意有机养分的补充。有机-无机复混肥料能提高土壤中有机质的含量，但是肥效当季利用率低，导致产量产值低，采收结束后土壤中养分供应能力强，下季蔬菜应适当减少肥料用量。大量元素水溶肥20-15-20对大棚生菜的产质量有明显的改善，对肥料的利用率有显著的提升。4试验结论及施肥建议(1)综合长势、产量、产值来看，处理b效果最好，长势整齐，亩产量高；处理a次之，处理ck效果最不好，产量最低。处理a产量低与处理b的原因可能是16-6-8有机-无机复混肥料肥效当季利用率低，肥效没有单纯的无机肥快，但是肥效较长，下季作物可以适当减少施肥量，且该肥料是含氯有机-无机复混肥，生菜是忌氯作物，可能对生菜的生长产生一定的影响。(2)结合试验结果和嵩明蔬菜种植的土壤基本情况对嵩明生菜种植的推荐施肥有两个合理的方案，：移栽前每亩施用有机-无机复混肥100kg，移栽后10天和25天每亩分别追施20-15-20水溶肥20kg。上述施肥方案2017年在嵩明生菜上的试验效果都明显优于当地常规施肥和常规大量元素水溶肥，在实际中应根据土壤肥力情况增减有机-无机复混肥的用量，根据生菜的长势确定追肥的时间和用量。实施例2的运用效果：大量元素水溶肥料在烟草上的应用效果以“减工降本、提质增效”为目标，切实提升烟叶精益生产管理水平，探索合理的水肥一体化生产方式，结合烟草需肥规律设计专用水溶肥料，充分考虑大理弥渡县烤烟种植的现状，采用示范的方式对烟草的水肥一体化技术进行示范。一、材料与方法1、试验示范地点试验示范安排在弥渡县寅街镇瓦哲村内进行，选择肥力中等，肥力分布均匀，光照及排灌条件良好的地块。海拔2117.1m,25.228830°n、100.477587°e。前作物为豌豆和蚕豆，试验烟田常年种植烤烟。2、供试品种：寅街镇瓦哲村为红花大金元。3、供试材料：供试肥料：云叶股份提供烟草专用复混肥料(n-p2o5-k2o＝10-10-24)，硫酸钾(k2o≥50％)，水溶肥料(n-p2o5-k2o＝10-12-28)，全水溶硫酸钾(k2o≥52％)。4、试验面积：示范区面积50亩。5、试验设计在寅街镇瓦哲村采用小面积示范的方式设置示范区，不设重复，示范区采用水肥一体化技术，示范面积50亩，以当地常规施肥为对照。瓦哲村供试品种为红花大金元，施肥情况见表7。示范区和对照区除肥料施用不同之外，其它生产措施一致，按照当地优质烟生产技术进行管理。表7瓦哲村施肥情况6、示范区施肥方法：采用田间管道滴灌及水肥一体化技术，移栽时交足定根水。每次施肥之前先滴清水，观察根系周围湿润之后滴肥料水，最后再滴清水，以清洗管道。结合土壤墒情调整水份的补充量。气温高的时候施肥应该选在早上10时之前或下午4时以后，避免在阳光强射下施肥或雨天施肥。避免在土壤过湿时滴肥而影响滴灌施肥效果，应采用起高垄，开沟排水等方法降低土壤湿度。7、田间管理：大田管理工作按云南优质烟生产技术规范进行，做到统一移栽时间、统一田间管理、统一病虫害防治、统一成熟采烤。8、试验过程：8.1育苗：2017年3月15日育苗，育苗方法为漂浮育苗，苗龄40天。8.2整地移栽：试验地在2017年4月20日开始整地理墒，行距为110cm，在4月25日开始移栽，株距为50cm。移栽方式为膜下移栽。移栽结束4月48日。8.3农事操作：试验烟苗在2017年4月20日整地理墒，在4月25日开始移栽，各个示范区肥料施用按照试验设计内容来具体施肥。总共滴灌过8次，5月7日第一次滴灌10-12-28水溶肥4kg/亩，5月14日第二次滴灌10-12-28水溶肥4kg/亩，5月22日第三次滴灌10-12-28水溶肥4kg/亩，6月4日第四次滴灌10-12-28水溶肥4kg/亩，6月11日第五次滴灌10-12-28水溶肥4kg/亩，6月18日第六次滴灌10-12-28水溶肥4kg/亩，在6月25日第七次滴灌水溶性硫酸钾0-0-52一次，在7月2日第八次滴灌水溶性硫酸钾0-0-52一次。8.4接膜中耕培土：5月29日至6月3日，人工除草，接膜进行第一次中耕小培土，6月15日至6月20日，人工除草，进行第二次中耕培土，具体操作为理墒培土。8.5防病虫害农药施用情况：具体农药施用情况如表8。表8农药使用情况8.6封顶打叉：6月29日，开始封顶，初花打顶；7月8日人工涂芽。8.7采收：在7月27日开始采收。二、调查项目及方法1、“水肥一体化”对烟株农艺现状的影响：示范区和对照区按照“s”型选择有代表性的烟株15株，叶面长和宽选用全部叶片测量的方式，其余指标严格执行yc/t142-2010调查农艺性状(株高、有效叶数、最大叶长和宽)，探讨不同施肥模式对烟株农艺性状的影响。表9农艺现状调查表从农艺性状的调查结果来看团棵期示范区比对照区早生快发优势不明显。田间长势来看示范区略比对照区长势整齐，且发育比较适中。从旺长期农艺性状的调查结果来看株高、单株叶片数、叶片长、宽示范区比对照区长势优势比较明显；茎围、节距来看示范区比对照区长势不明显。田间长势来看示范区略比对照区的长势整齐，且发育比较适中。从现蕾期农艺性状的调查结果来看示范区不对照区长势不明显。田间长势来看示范区略比对对照区的长势整齐，且发育比较适中。从采烤前期农艺性状的调查结果来看示范区比对照区长势优势比较明显。田间长势来看示范区略比对照区的长势整齐，且发育比较适中。2、“水肥一体化”对烟株抗逆性和病虫害差异表10病虫害调查由表10可以看出，处理示范区在团棵期时烟青虫发病率最高，花叶病发病率次之，黑胫病发病率最低；旺长期时烟青虫发病率最高，花叶病发病率次之，黑胫病发病率最低；现蕾期时烟青虫发病率最高，其次是花叶病和赤星病，黑胫病发病率最低；采烤前期时花叶病发病率最高，其次是烟青虫和赤星病，黑胫病发病率最低。对照区在团棵期时花叶病发病率最高，烟青虫和黑胫病发病率最低；旺长期时花叶病和黑胫病发病率最高，其次是烟青虫发病率最低；现蕾期时花叶病发病率最高，其次是黑胫病和烟青虫，赤星病发病率最低；采烤前期时花叶病发病率最高，其次是赤星病，黑胫病和烟青虫发病率最低。3、“水肥一体化”对烟草经济性状的差异表11烟叶亩产值量统计表由表11可以看出，示范区的均价、亩产量、亩产值、上等烟比例、上中等烟比例都略高于对照区。4、“水肥一体化”和常规施肥用工性状的差异表12每亩用工情况调查表由表12可以看出，示范区生育期的用工数明显比对照区生育期的用工数要少，节约用工费560元。5、植烟土壤的影响表13各处理采烤后土壤主要化学成分含量从表13的情况来看，示范区土壤中氮、磷、钾比对照区土壤中氮、磷、钾得到烤烟有效的吸收。6、烟草内在质量的差异表14各处理初烤烟烟叶主要化学成分含量初烤烟叶主要化学成分的检测结果如表14，上部烟叶示范区的总糖和还原糖比对照区明显高；中部烟叶对照区的总糖和还原糖比示范区明显高；下部烟示范区的总糖和还原糖比对照区明显高。上、中、下部烟叶总氮、烟碱、氧化钾和水溶性氯适中，而淀粉示范区明显高于对照区。总体来看对照区的协调性和示范区的协调性差异不明显。表15各处理初烤烟烟叶主要外观质量测评表上部烟叶：示范区从颜色、成熟度、叶片结构、身份、油分、色度、长度、残伤，外观质量都表现的最好；对照区的叶片结构紧密、色度中等，外观质量表现稍差。中部烟叶：对照区从颜色、成熟度、叶片结构、身份、油分、色度、长度、残伤，外观质量都表现的最好；示范区的成熟度尚熟、油分稍有，外观质量表现稍差。下部烟叶：示范区和对照区从颜色、成熟度、叶片结构、身份、油分、色度、长度、残伤，外观质量差异不明显。三、总结和讨论农艺性状调查结果表明，水肥一体化比常规施肥长势优势比较明显，田间长势来看水肥一体化比常规施肥的长势整齐，且发育比较适中。前期水肥一体化水溶肥肥效快，烟株长势比较明显，后期，因雨水充足，常规施肥肥效慢慢起效，长势也慢慢赶上示范区。病虫害调查结果表明，因今年雨季来的早，特别是6、7、8月份降雨量特别大，在高温高湿的情况下导致各个处理发病率都很高，特别是普通花叶病发病率最高，烟青虫和赤星病发病率次之，黑胫病发病率最低。总体表现“水肥一体化”要比常规施肥的抗性略强。经济性状调查结果表明，“水肥一体化”的经济性状比对照区的经济性状略好。用工情况调查结果表明，“水肥一体化”用工数和用工费都低于常规施肥的用工数和用工费，每亩能节约用工费560元。土壤含量的检测结果表明，水溶肥料要比常规复混肥料更好的得到烤烟的吸收。烟草内在质量检测结果表明，施用水溶肥料和常规复混肥料总糖、还原糖、总氮、烟碱、氧化钾和水溶性氯六项指标无显著差异，淀粉含量差异达到显著水平，外观质量无显著差异。显然，本发明的上述实施方式仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。当前第1页12