一种用于制备肥料的方法
【专利说明】一种用于制备肥料的方法 发明领域
[0001] 本发明提供了一种用于制备富含微量营养素的磷酸盐基肥料的方法。
[0002] 发明背景
[0003] 微量营养素包括锌、硼、铜、铁、氯、钼和锰，其是植物生长所必需的，但只需要非常 小的量。可将微量营养素掺入肥料配方中，但存在许多与微量营养素的有效掺入相关的挑 战。将微量营养素掺入肥料堆中会导致微量营养素的溶解度低，使得其一旦施用于土壤时 不容易被植物利用。涂布微量营养素到肥料上会通过磨损而导致微量营养素损失。掺混肥 料是由混合在一种或多种肥料中的小部分微量营养素小球或颗粒组成，这会导致微量营养 素的空间分布差，使得施用到土壤的微量营养素不均匀。
[0004] 美国6322607解决了为土壤或植物提供相对有效的锌吸收而提供富含锌的肥料 的问题。它公开了用于制备富含锌的磷酸铵肥料的方法，其中固体磷酸铵和锌源如氧化锌 或硫酸锌共同造粒。根据建议，该方法避免或最大限度地减少了磷酸铵基质和锌源之间的 反应，从而提供了其中锌更容易被土壤和植物吸收利用的共同颗粒。
[0005] 本发明人设法提供一种用于制备富含微量营养素的磷酸盐基肥料的方法，其中所 述微量营养素易于被植物利用。
[0006] 发明概述
[0007] 因此，本发明提供了一种用于制备富含微量营养素的磷酸盐基肥料的方法，其包 括以下步骤：
[0008] (a)制备包含磷酸和/或磷酸盐岩的水性肥料混合物；和
[0009] (b)任选地在造粒装置中对所述肥料混合物进行造粒；
[0010] 其中在步骤（a)或步骤（b)中测定并控制所述肥料混合物的pH，使得pH保持在预 定范围内；
[0011] 且其中在步骤（a)或步骤（b)中加入微量营养素源。
[0012] 本发明人惊奇地发现，通过控制pH使得pH保持在预定范围内，可以确保该微量营 养素基本上以水溶性形式存在于肥料中。在现有技术的方法中，本领域技术人员已设法最 大限度地减少微量营养素源和其他肥料成分的反应，但本发明人已发现甚至当在肥料组分 的反应过程中存在微量营养素时，可以控制甚至促进微量营养素的溶解度。所得肥料中微 量营养素以基本上可用于植物的形式存在，因此对于给定的微量营养素浓度，该肥料可以 为每单位质量的肥料提供更高浓度的水溶性微量营养素，或者本领域技术人员可以减少肥 料中的微量营养素含量并仍为植物提供有效量的微量营养素。微量营养素分布在整个肥料 中，并且通过磨损没有损失微量营养素。
【附图说明】
[0013] 图1示出了氨和磷酸的滴定曲线以及锌在富含锌的磷酸一铵中的水溶解度值。
[0014] 图2示出了氨、磷酸和硫酸的滴定曲线以及锌在富含锌的磷酸一铵中的水溶解度 值。
[0015] 图3示出了pH和锌在富含锌的磷酸一铵肥料中的水溶解度之间的关系。
[0016] 发明详述
[0017] 本发明的方法包括制备包含磷酸和/或磷酸盐岩的水性肥料混合物的步骤。在本 发明的优选实施方案中，磷酸盐基肥料是磷酸铵肥料（例如磷酸一铵或磷酸二铵），且步骤 (a)是制备包含磷酸和氨的水性肥料混合物的步骤。在本发明的另一个实施方案中，磷酸盐 基肥料是重过磷酸妈（triplesuperphosphate)，且步骤（a)是制备包含磷酸和磷酸盐岩 的水性肥料混合物的步骤。在又一个本发明的实施方案中，磷酸盐基肥料是单过磷酸钙，且 步骤（a)是制备包含磷酸盐岩和硫酸的水性肥料混合物的步骤。
[0018] 当磷酸盐基肥料是磷酸铵基肥料时，选择氨和磷酸的量以提供优选的肥料配方， 但也可以作为控制pH值的一种手段而变化。N:P摩尔比是指每摩尔磷酸的氨的摩尔数，其 适宜地为0. 9至1的范围内以确保磷酸少量未氨化（underammoniated)。
[0019] 磷酸的强度优选为5_60wt%P205，更优选为10_50wt%P205。氨优选以无水氨提 供。
[0020] 肥料混合物是水性的。可将水加入到肥料混合物中或在其它成分（例如磷酸）内 可有足够的水。
[0021] 在一个优选的实施方案中，肥料混合物还包含单质硫。单质硫可以单质硫颗粒的 衆料或者以恪融硫加入。单质硫的量优选在l_12wt%的范围内，其中重量百分比是单质硫 的重量除以肥料产品的总重量。
[0022] 肥料混合物可以进一步包含硫酸。硫酸的量优选在l_5wt%的范围内，其中重量百 分比是硫酸的重量除以肥料产品的总重量。硫酸的量可以作为控制pH值的一种手段而变 化。
[0023] 步骤（a)优选在预中和器、十字管反应器、搅拌机或梳式混合器中实施。肥料组分 的反应通常放热并导致剧烈混合，使得不需要进一步的搅拌。在十字管反应器中的停留时 间优选仅为几秒，例如1-5秒。在预中和器中的停留时间可能更长，例如30-60分钟。
[0024] 步骤（a)的产物是水性浆料。在本发明的方法的一个优选实施方案中，该方法包 括步骤（b)，即在造粒装置中对步骤（a)的产物进行造粒。
[0025] 术语"造粒装置"用来描述用于形成肥料产品的颗粒的装置。常用的造粒机描述 于Perry'sChemicalEngineers'Handbook，第 20 章（1997)。优选的造粒机是鼓式造粒 机或盘式造粒机。优选地，该混合物被栗送并分布在鼓式造粒机中材料的滚动床上。任选 地，水和蒸汽可以供应到造粒机以根据需要控制造粒过程的温度。任选地，回收的肥料颗粒 可被添加到造粒装置。回收的肥料颗粒中添加造粒和成核剂。它们获自最终肥料产品。适 宜地，它们具有小的粒径（所谓的不符合规格的细粉）。
[0026] 造粒后的肥料优选在干燥装置中进行干燥。在一个优选的实施方案中，肥料在干 燥装置中风干，从而避免了需要额外的干燥设备。可选地，使用其中通过湿固体和热气体之 间的直接接触来完成用于干燥的热传递的干燥装置，从而能够进行更快地干燥步骤。典型 地，干燥装置是旋转干燥器。
[0027] 优选地，肥料颗粒根据其尺寸在分选装置中进行分选，以实现更均匀的尺寸分布。 通常，过大的颗粒被粉碎并返回至分选装置，而过小的颗粒作为所谓的不符合规格的细粉 被返回至造粒机。肥料颗粒的优选的尺寸范围为1. 5-5. 0毫米，更优选2-4毫米，以颗粒的 平均直径表示。使用落入此范围内的颗粒在将该颗粒施用至土壤后更可能使土壤中肥料成 分的分布更均匀。
[0028] 在步骤（a)或步骤（b)中加入微量营养素源。微量营养素源可以作为单独的成分 添加，或者可以作为不同成分的混合物中的一种成分添加。
[0029] 在本发明的一个优选实施方案中，微量营养素是锌。如果微量营养素是锌，则微量 营养素源优选是氧化锌或硫酸锌。令人惊奇的是，本发明人已发现，锌在肥料产品中的溶解 度不是由锌在锌源中的溶解度决定的；不溶性和可溶性锌化合物同样适合用作锌源。本发 明人已发现，硫酸锌可容易地被替换为更致密、更便宜的氧化锌，而且仍然得到具有与使用 硫酸锌获得的水溶解度相同的肥料。
[0030] 在本发明一个替代的实施方案中，微量营养素是铜或硼。铜的合适来源包括氧化 铜和硫酸铜。硼的合适来源包括硼酸、硼酸钠和硼酸钙。
[0031] 微量营养素的量优选在〇.〇5_5wt%的范围内，其中重量百分比是元素微量营养素 的重量除以肥料产品的总重量。当微量营养素是锌时，锌的优选量优选在〇.5-2wt%的范围 内。
[0032] 在步骤（a)或步骤（b)中测定并控制肥料混合物的pH，使得pH保持在预定范围 内。优选地，测定步骤（b)的造粒产物的pH。造粒产物的pH的测定适宜地使用如欧洲标 准EN13037中描述的用于固体肥料pH测定的标准方法进行。实质上，将造粒产物分散在 水中（如有必要，在研磨机中研磨造粒产物），并且使用pH计测定所得悬浮液的pH。可选 地，通常在步骤（a)中可以联机测定pH。步骤（a)中pH的测定可以使用pH计进行。
[0033] 可以通过改变步骤（a)和/或步骤（b)中酸和碱性反应物的量来控制pH。这些反 应物可以是将要形成肥料的化合物（如磷酸、氨、硫酸），和/或可以是单独加入以控制pH 的补充酸和碱。
[0034] 根据待掺入的微量营养素选择预定的pH范围。本领域技术人员可通过进行肥料 成分和微量营养素的滴定来确定预定的pH范围，例如对于磷酸铵肥料，通过进行磷酸、铵 和微量营养素的滴定来确定预定的pH范围。在这种滴定中，将氨逐渐加入到磷酸和微量营 养素的混合物中。在各种pH值下进行采样并测定微量营养素的溶解度。可以通过不同的 方法测定溶解度，包括EUROPEANRE⑶LATION(EC)第2003/2003号（EC肥料）中描述的那 些或由肥料和磷酸盐化学协会（AFPC)描述的那些。
[0035] 当微量营养素是锌，预定的pH范围优选为3-4. 5