一种澳洲坚果专用富钙镁枸溶性磷肥的制备方法与流程

1.本发明涉及澳洲坚果用肥料技术领域，尤其涉及一种澳洲坚果专用富钙镁枸溶性磷肥的制备方法。


背景技术：

2.枸溶性磷是指不能直接溶于水，但能溶于柠檬酸等弱酸溶液的一种有效磷。用作肥料直接施用于土壤时，大部分磷不能被常规作物吸收利用，但对于澳洲坚果这些特殊作物来说，枸溶性磷恰恰是这些作物根系能够吸收利用的，同时可以很好的保护作物根系，更有利于作物根系的生长与营养的吸收。
3.农学上常用的枸溶性磷肥主要是钙镁磷肥，是由磷矿与含镁、含硅的矿石在高温下(大于1400℃)熔融，熔融体经水淬急冷形成的一种玻璃态物质，再经过后续处理工艺，制成肥料，高温反应耗能高。
4.澳洲坚果属于山龙眼目山龙眼科澳洲坚果属，原产于澳大利亚的昆士兰与新南威尔士的亚热带雨林，隶属于山龙眼科澳洲坚果属，是一种高大的常绿乔木。其果实含油量大于72％，是世界上最有营养价值的坚果之一。澳洲坚果被发现至今已经被多个国家引种并产业化种植，中国是世界上种植面积最大的国家。
5.云南省由于其特殊的气候条件成为中国主要的澳洲坚果种植区域，近年发展非常迅速，目前种植面积约为330万亩，占全国90％以上，也是重点打造的高原特色农业中的重要部分，但是由于产业尚属于起步阶段，产量低、效益差、栽培技术水平较低，特别是肥料施用管理技术不合理等问题尤为突出。与其它植物不同，澳洲坚果植株的干物质积累与营养规律具有特殊性。澳洲坚果拥有一种特殊的根系-排根，排根是低磷诱导形成的，像毛刷子一样由大量有限生长的小侧根形成的根簇，可分泌大量柠檬酸高效活化根际土壤中的枸溶性磷，提高植物对土壤磷资源的吸收利用效率，而过量的可溶性磷供应，会使澳洲坚果植株发生磷过量吸收，造成磷毒害。因此当施用过量的可溶性磷肥，不仅经济成本投入高、浪费严重，还会造成澳洲坚果的排根生长受到极大抑制，影响植株的正常生长，进而影响果实的产量和品质。
6.发明专利cn1326808c公开了一种长效枸溶性磷肥，以天然磷灰石为主要原料，辅以绿泥石和血粉，经物理粉碎混合加工的肥料，含n 3.5～7.0％、p2o5 5～10％、k2o 2～5％、cao 25～40％、mgo 3～7％，具有肥效长、安全无公害的优点，可广泛应用于农作物及经济作物的种植领域。此发明仅仅是以天然磷灰石为原料，物理粉碎加工后制备的初级肥料，这种肥料的特点是成本低，肥效持久，但是其磷含量只有5％～10％，属于低磷含量的磷肥产品，并不能为澳洲坚果复合肥产品提供足量的磷养分。
7.发明专利cn110436980a公开了一种澳洲坚果专用复合肥及其套餐肥和施肥方法，复合肥包括重量比为(18-21.5)：(3.6-4.3)：(15-17.2)的n、p2o5和k2o组分，且n、p2o5和k2o的总养分含量为36.6-43％，该套餐肥的磷源由钙镁磷肥或者磷酸二氢铵提供，钙镁磷肥生产时能耗高，磷酸二氢铵是水溶性磷肥，对澳洲坚果的排根有毒害作用，这两种磷肥并
不是最佳的磷源选择。
8.我国磷矿资源总量虽然比较丰富，多是不可直接利用的中低品位磷矿，首先经过浮选等处理工艺提高磷矿的品位，再进行后续产品的生产，这样不仅存在磷矿有效资源的部分浪费，还会污染环境。如果将中低品位磷矿直接粉碎成磷矿粉作磷肥直接使用，磷矿粉中难溶性磷、钙、镁等元素不能被作物直接吸收，从而造成资源利用率低下。采用常温条件下，利用渣酸与低品位磷矿的化学反应，可以活化低品位磷矿，提高磷矿的资源利用效率。晋宁磷矿中低品位磷矿堆存场中的磷矿主要指标如下：
9.名称p2o5caomgosio2fe2o3al2o3晋宁高硅堆存矿18.2729.402.3235.601.693.15
10.综上所述，现有市场需要为中低品位磷矿、湿法磷酸副产渣酸提供一个解决的方法，并且能够有效的利用在澳洲坚果种植当中。


技术实现要素：

11.本发明提供一种澳洲坚果专用富钙镁枸溶性磷肥的制备方法。
12.本发明的方案是：
13.一种澳洲坚果专用富钙镁枸溶性磷肥的制备方法，包括下列步骤：
14.1)将湿法磷酸淤渣酸与100-200目细度的低品位磷矿按质量比1～1.5：1混合后，在80～90℃条件下进行45～60min活化反应，得到枸溶性磷占比40～60％的混合料浆；
15.2)将步骤1)得到的混合料浆放置在45℃的恒温条件下熟化8～12h后取出，破碎得熟化物料，加入其质量分数20％～40％的转化剂与其混合，得到枸溶性磷混合物料；
16.3)常温反应2-5h后烘干，破碎得富钙镁枸溶性磷肥产品。
17.作为优选的技术方案，所述低品位磷矿为选自磷矿堆存场中的堆存矿；该矿因硅、镁含量高，难以通过浮选提高磷矿品位，资源化利用难度大。
18.作为优选的技术方案，所述转化剂包括碱性物料，所述碱性物料为质量分数50％的苦土湿粉、质量分数50％生石灰湿粉、黄磷渣与钙镁磷肥其中的一种或多种混合物。所述苦土湿粉中氧化镁含量65-85％；所述生石灰湿粉中氧化钙含量85-95％。
19.作为优选的技术方案，所述碱性物料为苦土湿粉、生石灰湿粉其中的一种或者多种混合物。
20.以苦土湿粉为例，转化反应机理如下：
21.mgo+2h3po4→
mg(h2po4)2·
h2o
ꢀꢀꢀ
(1)
22.mgo+ca(h2po4)2·
h2o
→
mghpo4·
h2o+cahpo4·
h2o
ꢀꢀꢀ
(2)
23.mgo+mg(h2po4)2·
h2o
→
2mghpo4·
h2o
ꢀꢀꢀ
(3)
24.mgo+2mghpo4·
h2o
→
mg3(po4)2+3h2o
ꢀꢀꢀ
(4)
25.氧化镁和氧化钙均是碱性氧化物，能够从h2po
4-中夺得一个氢离子生成hpo
42-，从而实现水溶性磷向枸溶性磷的转化。
26.上述一种澳洲坚果专用富钙镁枸溶性磷肥的制备方法，枸溶性磷的转化率最低可达70％，最高可达90％。
27.作为优选的技术方案，还包括步骤4)混料装袋，将得到的富钙镁枸溶性磷肥产品与添加料、补充剂混合均匀，得到澳洲坚果专用富钙镁枸溶性磷肥。
28.作为优选的技术方案，所述添加料包括腐熟有机肥、尿素、钾肥、黄腐酸、磷酸二铵与改性竹纤维其中的一种或多种混合物。
29.所述添加料包括腐熟有机肥、尿素、钾肥、黄腐酸、磷酸二铵与改性竹纤维，其投料比为20～30:10～15:3～8:10～20:5～9:3～4。
30.作为优选的技术方案，所述补充剂包括硅藻土、em菌剂、甘蔗渣、有机硒、乳酸菌与芽孢杆菌。
31.所述补充剂包括硅藻土、em菌剂、甘蔗渣、有机硒、乳酸菌与芽孢杆菌，其投料比为25～35:2～6:10～15：0.1～1:0.5～1:0.2～0.5。
32.由于采用了上述技术方案一种澳洲坚果专用富钙镁枸溶性磷肥的制备方法，包括下列步骤：1)将湿法磷酸淤渣酸与100-200目细度的低品位磷矿按质量比1～1.5：1混合后，在80～90℃条件下进行45～60min活化反应，得到枸溶性磷占比40～60％的混合料浆；2)将步骤1)得到的混合料浆放置在45℃的恒温条件下熟化8～12h后取出，破碎得熟化物料，加入其质量分数20％～40％的转化剂与其混合，得到枸溶性磷混合物料；3)常温反应2-5h后烘干，破碎得富钙镁枸溶性磷肥产品。
33.本发明的优点：
34.1、本发明使用难以浮选利用的低品位磷矿和湿法磷酸淤渣酸为主要原料活化反应制备高枸溶性磷含量的混合料浆，再利用转化剂制备高枸溶性富钙镁磷肥产品，该产品含有效磷24-37％、氧化钙10-30％、氧化镁14-30％、枸溶性磷占比50-100％，是更加适合澳洲坚果排根的富钙镁磷肥，可以直接施用，安全性高，肥效更优；也可以作为澳洲坚果复合肥或者套餐肥的磷源；同时增加了低品位磷矿和淤渣酸固废资源化利用的新途径；
35.2、本发明活化反应温度80-90℃，熟化温度45℃，转化反应在常温条件下进行，比钙镁磷肥的能耗低，比有毒害澳洲坚果排根风险的水溶性磷酸一铵更加适合排根作物澳洲坚果，突破了现有技术的局限性，首次大胆的通过转化剂将水溶性磷逆向反应制备了高枸溶性磷肥产品，为绿色智能肥料的制备提供了新的原料来源；
36.3、本发明利用渣酸活化低品位磷矿，控制活化反应过程，制备适用于排根作物澳洲坚果的高枸溶性富钙镁磷肥产品的方法。本发明在常温条件下，以低品位磷矿为主要原料，湿法磷酸副产渣磷酸、富含中量元素的物料等为辅料，创制符合澳洲坚果生产需要的专用枸溶性磷肥，减少了能耗，节约了资源；
37.4、本发明先通过化学途径将低品位磷矿进行活化，提高低品位磷矿的有效磷含量，渣酸和低品位磷矿发生化学反应，生成水溶性磷、枸溶性磷都存在的混合料浆，再利用转化剂的作用，控制化学可逆反应，促进反应朝着生成枸溶性磷的方向进行，从而实现水溶性磷向枸溶性磷的转化；
38.5、本发明依据澳洲坚果自身需磷的特性，结合中、微量元素因缺补缺的策略，既可以最大限度的发挥作物自身的磷活化吸收潜力，为中低品位磷矿、湿法磷酸副产渣酸高效利用；
39.6、本发明将低品位磷矿和渣酸转化为化学肥料时，能够根治低品位磷矿和渣酸难以利用的问题，使其变废为宝，又是提高资源综合利用的有些途径，对保证农业发展及及磷化工可持续发展具有重要的现实意义。本发明流程短，能耗低，原料来源广，产品质量可靠。
具体实施方式
40.为了弥补以上不足，本发明提供了一种澳洲坚果专用富钙镁枸溶性磷肥的制备方法以解决上述背景技术中的问题。
41.一种澳洲坚果专用富钙镁枸溶性磷肥的制备方法，包括下列步骤：
42.1)将湿法磷酸淤渣酸与100-200目细度的低品位磷矿按质量比1～1.5：1混合后，在80～90℃条件下进行45～60min活化反应，得到枸溶性磷占比40～60％的混合料浆；
43.2)将步骤1)得到的混合料浆放置在45℃的恒温条件下熟化8～12h后取出，破碎得熟化物料，加入其质量分数20％～40％的转化剂与其混合，得到枸溶性磷混合物料；
44.3)常温反应2-5h后烘干，破碎得富钙镁枸溶性磷肥产品。
45.所述低品位磷矿为选自磷矿堆存场中的堆存矿；该矿因硅、镁含量高，难以通过浮选提高磷矿品位，资源化利用难度大。
46.所述转化剂包括碱性物料，所述碱性物料为质量分数50％的苦土湿粉、质量分数50％生石灰湿粉、黄磷渣与钙镁磷肥其中的一种或多种混合物。所述苦土湿粉中氧化镁含量65-85％；所述生石灰湿粉中氧化钙含量85-95％。
47.所述碱性物料为苦土湿粉、生石灰湿粉其中的一种或者多种混合物。
48.以苦土湿粉为例，转化反应机理如下：
49.mgo+2h3po4→
mg(h2po4)2·
h2o
ꢀꢀꢀ
(1)
50.mgo+ca(h2po4)2·
h2o
→
mghpo4·
h2o+cahpo4·
h2o
ꢀꢀꢀ
(2)
51.mgo+mg(h2po4)2·
h2o
→
2mghpo4·
h2o
ꢀꢀꢀ
(3)
52.mgo+2mghpo4·
h2o
→
mg3(po4)2+3h2o
ꢀꢀꢀ
(4)
53.氧化镁和氧化钙均是碱性氧化物，能够从h2po
4-中夺得一个氢离子生成hpo
42-，从而实现水溶性磷向枸溶性磷的转化。
54.上述一种澳洲坚果专用富钙镁枸溶性磷肥的制备方法，枸溶性磷的转化率最低可达70％，最高可达90％。
55.还包括步骤4)混料装袋，将得到的富钙镁枸溶性磷肥产品与添加料、补充剂混合均匀，得到澳洲坚果专用富钙镁枸溶性磷肥。
56.所述添加料包括腐熟有机肥、尿素、钾肥、黄腐酸、磷酸二铵与改性竹纤维其中的一种或多种混合物。
57.所述补充剂包括硅藻土、em菌剂、甘蔗渣、有机硒、乳酸菌与芽孢杆菌。
58.为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
59.实施例1
60.1、湿法磷酸淤渣酸与100-200目细度的低品位磷矿按质量比1：1混合后于80℃条件下进行45min活化反应，得到枸溶性磷占比60％的混合料浆。
61.2、将步骤1得到的混合料浆放置在45℃的恒温条件下熟化8h后取出，破碎得熟化物料，加入其质量分数20％的转化剂苦土湿粉与其混匀，得到枸溶性磷混合物料，常温反应2h后烘干，破碎得的富钙镁枸溶性磷肥产品1#。
62.实施例2
63.1、湿法磷酸淤渣酸与100-200目细度的低品位磷矿按质量比1.5：1混合后于90℃
条件下进行60min活化反应，得到枸溶性磷占比40％的混合料浆。
64.2、将步骤1得到的混合料浆放置在45℃的恒温条件下熟化12h后取出，破碎得熟化物料，加入其质量分数40％的转化剂苦土湿粉与其混匀，得到枸溶性磷混合物料，常温反应5h后烘干，破碎得的富钙镁枸溶性磷肥产品2#。
65.实施例3
66.1、湿法磷酸淤渣酸与100-200目细度的低品位磷矿按质量比1：1混合后于80℃条件下进行45min活化反应，得到枸溶性磷占比50％的混合料浆。
67.2、将步骤1得到的混合料浆放置在45℃的恒温条件下熟化10h后取出，破碎得熟化物料，加入其质量分数30％的转化剂苦土湿粉与其混匀，得到枸溶性磷混合物料，常温反应2h后烘干，破碎得的富钙镁枸溶性磷肥产品3#。
68.实施例4
69.1、湿法磷酸淤渣酸与100-200目细度的低品位磷矿按质量比1.5：1混合后于90℃条件下进行60min活化反应，得到枸溶性磷占比45％的混合料浆。
70.2、将步骤1得到的混合料浆放置在45℃的恒温条件下熟化12h后取出，破碎得熟化物料，加入其质量分数20％的转化剂苦土湿粉、质量分数20％的转化剂生石灰湿粉混匀，得到枸溶性磷混合物料，常温反应5h后烘干，破碎得的富钙镁枸溶性磷肥产品2#。
71.实施例5
72.1、将湿法磷酸淤渣酸与100-200目细度的低品位磷矿按质量比1：1混合后，在80～90℃条件下进行45～60min活化反应，得到枸溶性磷占比60％的混合料浆；
73.2)将步骤1)得到的混合料浆放置在45℃的恒温条件下熟化8～12h后取出，破碎得熟化物料，加入其质量分数20％的转化剂与其混合，得到枸溶性磷混合物料；常温反应2h后烘干，破碎得富钙镁枸溶性磷肥产品。
74.3)混料装袋，将得到的富钙镁枸溶性磷肥产品与添加料、补充剂混合均匀，得到澳洲坚果专用富钙镁枸溶性磷肥。
75.所述添加料包括腐熟有机肥、尿素、钾肥、黄腐酸、磷酸二铵与改性竹纤维，其投料比为20:10:3:10:5:3。
76.所述补充剂包括硅藻土、em菌剂、甘蔗渣、有机硒、乳酸菌与芽孢杆菌，其投料比为25:2:10：0.1:0.5:0.2。
77.实施例6
78.1)将湿法磷酸淤渣酸与100-200目细度的低品位磷矿按质量比1～1.5：1混合后，在80～90℃条件下进行45～60min活化反应，得到枸溶性磷占比40～60％的混合料浆；
79.2)将步骤1)得到的混合料浆放置在45℃的恒温条件下熟化8～12h后取出，破碎得熟化物料，加入其质量分数20％～40％的转化剂与其混合，得到枸溶性磷混合物料；常温反应2-5h后烘干，破碎得富钙镁枸溶性磷肥产品。
80.3)混料装袋，将得到的富钙镁枸溶性磷肥产品与添加料、补充剂混合均匀，得到澳洲坚果专用富钙镁枸溶性磷肥。
81.所述添加料包括腐熟有机肥、尿素、钾肥、黄腐酸、磷酸二铵与改性竹纤维，其投料比为30:15:8:20:9:4。
82.所述补充剂包括硅藻土、em菌剂、甘蔗渣、有机硒、乳酸菌与芽孢杆菌，其投料比为
35:6:15：1:1:0.5。
83.实施例7
84.1)将湿法磷酸淤渣酸与100-200目细度的低品位磷矿按质量比1～1.5：1混合后，在80～90℃条件下进行45～60min活化反应，得到枸溶性磷占比40～60％的混合料浆；
85.2)将步骤1)得到的混合料浆放置在45℃的恒温条件下熟化8～12h后取出，破碎得熟化物料，加入其质量分数20％～40％的转化剂与其混合，得到枸溶性磷混合物料；
86.3)混料装袋，将得到的富钙镁枸溶性磷肥产品与添加料、补充剂混合均匀，得到澳洲坚果专用富钙镁枸溶性磷肥。
87.所述添加料包括腐熟有机肥、尿素、钾肥、黄腐酸、磷酸二铵与改性竹纤维，其投料比为25:12:4:15:6:3。
88.所述补充剂包括硅藻土、em菌剂、甘蔗渣、有机硒、乳酸菌与芽孢杆菌，其投料比为30:5:11：0.3:0.7:0.3。
89.对比例1
90.1、湿法磷酸淤渣酸与100-200目细度的低品位磷矿按质量比1：1混合后于80℃条件下进行45min活化反应，得到枸溶性磷占比60％的混合料浆。
91.2、将步骤1得到的混合料浆放置在45℃的恒温条件下熟化8h后取出，破碎得枸溶性磷肥产品1#。
92.对比例2
93.1、湿法磷酸淤渣酸与100-200目细度的低品位磷矿按质量比1.5：1混合后于90℃条件下进行60min活化反应，得到枸溶性磷占比40％的混合料浆。
94.2、将步骤1得到的混合料浆放置在45℃的恒温条件下熟化12h后取出，破碎得枸溶性磷肥产品2#。
95.对比例3
96.1、湿法磷酸淤渣酸与100-200目细度的低品位磷矿按质量比1：1混合后于80℃条件下进行45min活化反应，得到枸溶性磷占比50％的混合料浆。
97.2、将步骤1得到的混合料浆放置在45℃的恒温条件下熟化10h后取出，破碎得枸溶性磷肥产品3#。
98.对比例4
99.1、湿法磷酸淤渣酸与100-200目细度的低品位磷矿按质量比1.5：1混合后于90℃条件下进行60min活化反应，得到枸溶性磷占比45％的混合料浆。
100.2、将步骤1得到的混合料浆放置在45℃的恒温条件下熟化12h后取出，破碎得熟化物料，加入其质量分数40％的转化剂氧化钙湿粉与其混匀，得到枸溶性磷混合物料，常温反应5h后烘干，破碎得的富钙镁枸溶性磷肥产品4#。
101.将上述实施案例1-4和对比案例1-4得到的物料进行试验检测分析，分析数据如下：
[0102][0103][0104]
与对比案例1-4相比，实施案例1-4均添加了碱性氧化物作转化剂加以处理，从上述分析得到的数据分析可知，实验案例1-4中枸溶性磷占有效磷的比例均比对比案例1-4的要高，因此，可以得出转化剂可使部分水溶性磷转化为枸溶性磷，根据添加转化剂的种类和用量的不同，将水溶性磷转化为枸溶性磷的转化率也不相同，最高转化率可达99％以上。对比实施案例1和实施案例2，添加12％的苦土比添加10％的转化效果要好，而实施案例3和实施案例4相比，添加27.5％的氧化钙比添加18％的转化效果更好，由此可知，在一定范围内，添加的转化剂越多，其转化率越高。将实施案例1-2和实施案例3-4相比，实施案例3-4的转化率比实施案例1-2的要高，可以得出选用合适的转化剂能大大提高转化效率。
[0105]
对比实施例5—肥效验证盆栽试验
[0106]
为探究本发明的澳洲坚果专用的富钙镁磷肥和常规施肥对澳洲坚果的生长促进效果，采用盆栽试验方法进行效果验证，采用的品种为南亚3号欧洲坚果，每个处理8盆，取平均值验证效果。采用水溶性map(12-61-0)作为常规施肥的磷源为对照实验，才用本发明实施例3制备的富钙镁磷肥作为磷源，验证本发明的有益效果。其余氮钾钙镁营养元素源均采用尿素和硫酸钾提供，常规施肥中钙镁营养元素分贝由氧化镁和氧化钙提供，和实施例平衡即可。每盆盆栽用土3.35kg，施入300mg n/kg、50mg p/kg、100mg k/kg土壤。即对比例常规施肥每盆施入0.38gmap；实施例澳洲坚果专用肥施入实施例3制备的富钙镁磷肥0.64g。坚果幼苗4-5片叶，移栽5天后开始，每隔一个月观测一次坚果苗生长情况，观测指标包括株高(游标卡尺或量尺测量)、展开叶片数(目测数数)、冠幅(量尺)，连续观测6个月，测量数据如下：
[0107][0108]
在第6次监测数据取完后，每盆澳洲坚果脱土后处理叶片和根系，以及鲜重，茎粗、鲜重、叶面积、叶周长、叶片长以及叶片宽的数据如下：
[0109][0110]
本发明富钙镁磷肥处理对比常规施肥，第6次监测数据和第1次监测数据相比株高、叶片数和冠幅的增长率均有显著效果；脱土后澳洲坚果肥处理对比常规施肥处理，在茎粗、鲜重、叶面积、叶周长、叶片长以及叶片宽均有显著效果；综上所述，本发明的澳洲坚果专用的富钙镁磷肥在促进澳洲坚果生长方面具有显著效果。理论上作物的营养生长良好，后期结果后坚果的产量也相对较高。
[0111]
本发明制备排根作物澳洲坚果的专用肥，根据作物特性精准施肥，既能提高这些作物的产量、带动经济发展，又能缓解因过量施用水溶性磷肥造成的环境污染状况，具有非常大的意义。
[0112]
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。