缓释和速释肥料组合物及其制备方法
【专利说明】
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求2013年6月14日提交的美国申请No.61/835476的优先权。对美国目的 而言，本申请要求2013年6月14日提交的名称为缓释和速释肥料组合物及其制备方法的美 国申请No. 61/835476在35U. S. C. §119下的权益，其对于所有目通过参考并入本文。
技术领域
[0003] 本发明涉及用于植物的肥料。本发明的一些实施方式提供缓释和速释营养成分的 颗粒肥料。本发明的一些实施方式提供制备肥料颗粒的方法。
【背景技术】
[0004] 植物的生长和健康依靠多种营养成分。特别是三种营养成分是肥料的常规组分： 氮(N)，磷(P)和钾(K)。肥料还可以含有其它活性物质，包括大量营养成分，如镁(Mg)、钙 (Ca)、硫⑶，微量营养成分，如硼(B)、氯(C1)、铜(Cu)、铁(Fe)、锰(Mn)、钼(Mo)、锌(Zn)和镍 (Ni)，杀虫剂，除草剂等。
[0005] 很多肥料组合物的问题在于缺乏植物对于肥料中的营养成分源的持久并且同时 的可利用性差。通常，水溶性组分迅速渗入土壤，并且可能通过沥滤、流失或与土壤矿物质 化学结合而损失。水不溶性组分可以更长的时间规模释放。
[0006] 肥料中的营养成分和其它活性物质的可利用性和保持性还会受其它因素影响。例 如，土壤的pH水平和水硬度影响磷的生物利用度，因为磷在碱性土壤中被钙并且在酸性土 壤中被铝或铁螯合而形成非水溶性沉淀。用硬水灌溉是另一个会限制肥料递送磷的效果的 因素，因为硬水具有高钙含量。磷释故速度较低的肥料(缓释肥料)能给植物提供更好的机 会摄取该营养成分。营养成分摄取的改善增加营养成分利用效率并减少生长季植物最佳生 长所需的肥料量。此外，通过减少使用的肥料量和增加营养成分的摄取效率，可以使用更少 的肥料，并且可以减少对环境的影响。
[0007] 文献中描述了多种控释或缓释肥料。这些包括:Agrotain?，Environmentally Smart Nitrogen(ESNTM)，OsmocoteTM，NutricoteTM，and Polyon?。
[0008] 另一个重要问题是肥料的成本。希望由低成本原料生产肥料。鸟粪石是一种能作 为废水处理过程的副产物得到的物质。从废水获得鸟粪石例如在美国专利No. 7622047和 8444861中描述。鸟粪石具有式MgNH4P04 · 6H2〇,并且也称为磷酸铵镁。由于其在水中的低溶 解性，鸟粪石的缓释性可以在生长季提供持续磷源。磷的缓释还使磷被土传阳离子的螯合 最小化，因为只有存在吸收磷的植物根时，磷才能通过溶解而可利用；因此，通过减少磷在 土壤中的存在时间，减少被土传阳离子螯合的量。此外，鸟粪石中镁的存在减轻了关于在碱 性土壤中生长或用硬水灌溉的植物摄取无效磷的问题。因此，鸟粪石是一种可用于肥料生 产的丰富的可再生的水不溶性磷源。
[0009] 涉及肥料的专利公开包括：
[0010] #US20060230798公开了一种肥料物质，其包含磷酸盐肥料和称为红泥的铝土矿 精炼渣磷酸盐粘合剂。
[0011] #US20130104612描述了一种磷酸盐肥料化合物，其由不溶性磷源，优选磷酸盐 矿，在提取自有机物的配合化合物的存在下制备，特别是在腐殖质的存在下生成有机基-钙-磷酸盐配合物。
[0012] #US8262765公开了生产控释肥料的方法，其包括在氨基酸发酵副产物溶液中有 意形成磷酸铵镁。
[0013] #US20100326151公开了一种团聚肥料产品，其包括营养成分和惰性固体，惰性固 体来自源物质如粪便或污水。
[0014] #US20110314882公开了一种丸粒或颗粒形式的肥料组合物，其包含掺合吸水聚 合物的有机肥料。
[0015] #W02012020427公开了一种包含水不溶、稀酸可溶的聚磷酸盐组合物的肥料。
[0016] #W02012053907公开了一种混合释放速率肥料组合物，其包含酸化的磷酸盐以及 缓释钴和速释钴源。
[0017] 存在能够在即时和持续基础上都提供植物营养成分的肥料，特别是磷的需要。
[0018] 发明概述
[0019] 本发明具有多个方面。一方面提供一种肥料，其包含宏观上均匀的颗粒中包含多 种营养成分源。该肥料可以包括由鸟粪石小微粒混合速释含磷物质的小微粒制成的颗粒。 微粒用或者不用单独的粘结物质而在颗粒中结合在一起。
[0020] 另一方面提供一种颗粒肥料，其包含具有至少SGN100尺寸的颗粒。该颗粒包含尺 寸为约SGN10或更小的鸟粪石微粒和尺寸为约SGN10或更小的水溶性含磷物质微粒。鸟粪石 微粒含颗粒中总磷酸盐的6%至18% (在一些实施方式中为7%至17%，或8%至16%)。
[0021 ]在一些实施方式中，水溶性含磷物质在水溶液中是酸性的。例如，水溶性含磷物质 的饱和溶液的pH值为5.5或更低。在一些实施方式中，水溶性含磷物质包括选自过磷酸盐、 重过磷酸盐、磷酸二氢铵及其混合物的物质。在一些实施方式中，肥料颗粒主要由鸟粪石和 水溶性含磷物质组成。在一些实施方式中，鸟粪石微粒在±7%的范围内均匀分布在颗粒 中。
[0022] 在一些实施方式中，鸟粪石微粒和水溶性含磷物质的微粒暴露在颗粒的外表面。 鸟粪石微粒和水溶性含磷物质的微粒可均匀分布在颗粒的外表面。
[0023] 在一些实施方式中，颗粒具有12-28重量％的鸟粪石含量。在一些实施方式中，颗 粒中基本上所有磷酸盐都以鸟粪石或水溶性含磷物质的形式。在一些实施方式中，水溶性 含磷物质为磷酸二氢铵。
[0024] 根据这方面的肥料可任选地包括粘结剂，其可以例如，包括磷酸二氢铵，木质素磺 酸钙，淀粉或糖蜜。
[0025] -个示例的实施方式提供一种包含主要由鸟粪石和磷酸二氢铵组成的颗粒的肥 料。
[0026] 本发明的另一方面提供本文所述肥料的用途，其用于种植任何广泛范围的植物。 例如，用于种植块茎植物，如马铃薯，或多叶植物，如莴苣的用途。
[0027] 另一方面提供一种颗粒肥料，其具有均匀分散在颗粒中的包含鸟粪石和相对速释 的含磷物质的混合物的颗粒。颗粒的非鸟粪石级分可以包括水溶性磷源，例如来自磷酸、过 磷酸盐(SSP)、富过磷酸盐(DSP)、重过磷酸盐(TSP-Ca(H2P〇4)2 · H20)、磷酸二氢铵(MAP)、磷 酸氢二铵(DAP)或磷酸氢钙。根据本发明这些方面的肥料，可任选地包括其它营养成分，如， 额外的氮、钾、硫源，或任意的有利于植物生长或健康的营养成分或微量营养成分和/或其 它活性物质，如杀虫剂，选择性除草剂等。
[0028] 根据不同实施方式的肥料颗粒包含不同比例的缓释和速释磷。具有不同比例的缓 释和速释磷的实施方式可以根据目标植物的磷需求而用于不同应用。一些优选的实施方式 包括12-28重量％的鸟奠石。
[0029] 本发明的其它方面提供制备颗粒肥料的方法。该方法包括将含鸟粪石细料和水溶 性含磷物质的混合物进行造粒。方法的不同方面在于引入水溶性含磷物质的方式不同。在 一个示例实施方式中，水溶性含磷物质具有液相，并且在液相中与鸟粪石细料结合，以形成 浆料，在造粒机中将浆料进行加工产生颗粒。可以加入其它植物营养成分源产生具有多种 组成的均匀颗粒。
[0030] 另一个示例实施方式利用水和/或蒸汽和/或粘结剂以生产包含所需比例的鸟粪 石和水溶性含磷物质的浆料，在造粒机中将浆料进行加工产生颗粒。
[0031] 另一个示例实施方式将小微粒或水溶性含磷物质和干鸟粪石粉末预混。将混合物 压缩产生致密形式，如片。然后将致密形式破碎以产生均匀的肥料颗粒。
[0032] 其它方面和示例实施方式在附图中说明和/或以下说明书中描述。
【附图说明】
[0033]【附图说明】本发明的非限制性示例实施方式。
[0034]图1展示了根据一个示例实施实施方式的肥料颗粒的截面图。
[0035]图1A是图1肥料颗粒的1A部分的进一步放大图。
[0036]图1B是根据另一个实施方式的肥料颗粒部分的放大图。
[0037] 图2表示制备肥料颗粒的第一个示例方法的操作流程图。
[0038] 图3表示制备肥料颗粒的第二个示例方法的操作流程图。
[0039]图4表示制备肥料颗粒的第三个示例方法的操作流程图。 具体实施方案
[0040] 贯穿以下说明书列出了具体详情，以便为本领域技术人员提供更透彻的理解。然 而，公知要素可能没有详细显示或描述，以免不必要的模糊公开的内容。下述本发明的实施 例的说明不是穷举的或意欲将体系限定为任意示例实施方案的精确形式。因此，认为说明 书和附图是示例性的，而非限制性意义。
[0041] 图1是一个示例肥料颗粒10的放大截面。图1A是颗粒10的1A部分的进一步放大图。 图1B是根据另一个实施方式的颗粒10的一部分的放大图。在图1A中可以最好看出，颗粒10 包含鸟粪石小微粒12与水溶性含磷物质14的小微粒均匀混合。水溶性含磷物质14优选是在 溶于水时释放的磷能有效地被植物吸收(例如WH 2P04，HP(V2离子的形式)的物质。在一些 实施方式中，水溶性含磷物质14是磷酸二氢铵(MAP)、磷酸氢二铵(DAP)，两者的组合，或其 它鉴于目前公开的本领域技术人员已知的合适的磷酸盐。
[0042] 本申请人发现，当鸟粪石微粒12在酸性环境下时，磷