專利名稱：一種提高磷素利用率的有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)混肥料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于復(fù)混肥料領(lǐng)域，具體涉及一種以礦物為基料的復(fù)混肥料。
背景技術(shù)：
磷是植物重要的必需營(yíng)養(yǎng)元素。我國(guó)有74%的耕地土壤缺磷。磷肥的當(dāng)季利用率一般只有10%_20%，不僅造成了直接的經(jīng)濟(jì)損失，而且對(duì)人們賴以生存的環(huán)境產(chǎn)生了不良后果。造成土壤磷素利用率較低的原因，主要是由于化學(xué)沉淀作用和專性吸附兩個(gè)方面造成的，化學(xué)沉淀是指磷與土壤中的Fe3+、Al3+、Ca2+等離子形成難溶性化合物；專性吸附是指磷酸根陰離子作為配位體與土壤膠體發(fā)生配位體交換，以共價(jià)鍵或配位鍵結(jié)合在膠體表面。這兩種反應(yīng)均使磷素固定并積累在土壤中而不易被植物吸收利用，探討提高土壤固定態(tài)磷的有效性已越來越受到人們的重視。從20世紀(jì)60年代開始，美國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家就著手研究和改進(jìn)化肥的制造技術(shù)，力求從改變化肥本身特性來提高肥料的利用率。有機(jī)酸絡(luò)合技術(shù)，磷素活化劑技術(shù)均取得了一定的成果，例如 K.kafkai 等(KAFKAFI U, BAR—YOSEF，R.R, etal, Soil.Se1.Soc.Am.J., 1988,52:1585—1589)發(fā)現(xiàn)有機(jī)陰離子可在土壤礦物表面形成穩(wěn)定的結(jié)合物來減少磷的吸附；Weir 等(WEIR C C，SOPER R T.,Can.J.Soil Sci, 1963，43:393 - 398)發(fā)現(xiàn)腐殖酸鐵(鋁)的螯合物可牢固吸附無(wú)機(jī)磷，而這些被吸附的無(wú)機(jī)磷對(duì)植物的有效性和未被吸附的無(wú)機(jī)磷是一樣的。但是沒有提出工業(yè)制備的方案。國(guó)內(nèi)，相關(guān)研究如陸文龍等(陸文龍，曹一平，張福鎖，應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，1999，10 (3):379— 382)研究表明，各種來源的有機(jī)絡(luò)合物(如腐殖質(zhì)和簡(jiǎn)單有機(jī)酸)有明顯抑制土壤對(duì)水溶性磷酸鹽的固定作用，且這些物質(zhì)本身具有酸性或含有酸性基團(tuán)，有較強(qiáng)的溶解難溶性磷的能力。章永松等研究 表明，草酸和乙酸對(duì)鈣磷溶解作用較好，多數(shù)有機(jī)酸對(duì)磷的溶解作用也不錯(cuò)，而檸檬酸對(duì)Fe-P的溶磷效果最好(章永松，林咸永，羅安程等，植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，1998，4 (2):145—150)。另外，腐植酸對(duì)磷肥增效作用的研究已有30多年的歷史，并已得到肯定的結(jié)論。此外，在磷素活化劑方面，穆環(huán)珍等(《環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備》2001年，2 (3):26-30)以造紙廢液中回收的木質(zhì)素為主要原料對(duì)高溶磷肥改性，研制的增效磷酸二銨在水中溶解平衡時(shí)間延緩I倍，在14周觀察期間土壤有效磷含量提高10%-20%。本領(lǐng)域的研究對(duì)于有機(jī)絡(luò)合物促進(jìn)土壤磷活化，減少磷固定和提高磷利用率方面的研究有上述一些結(jié)果，但如何綜合各個(gè)因素，制備性能全面的肥料，沒有給出具體技術(shù)方案。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)本領(lǐng)域存在的不足之處，本發(fā)明提出一種提高磷素利用率的有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)混肥料，利用有機(jī)物質(zhì)與無(wú)機(jī)磷結(jié)合，通過一系列理化反應(yīng)合成了新型的有機(jī)結(jié)合態(tài)磷肥，并利用改性腐植酸、沸石粉、檸檬酸銨等磷素活化劑的改變膠體電荷作用、競(jìng)爭(zhēng)和減少土壤磷的吸附位點(diǎn)、酸溶解等作用，有效地降低土壤對(duì)磷的固定，同時(shí)添加了具有保水功能和土壤調(diào)理作用的聚谷氨酸，保證土壤微環(huán)境的水溶液狀態(tài)，利于磷素移動(dòng)性和轉(zhuǎn)移，提高磷素利用率，減少磷肥的施用量。本發(fā)明的另一目的是提出制備所述有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)混肥料的方法。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明上述目的的技術(shù)方案為:一種提高磷素利用率的有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)混肥料，包括以下重量份的成分:有機(jī)結(jié)合態(tài)磷肥4.0-5.0份、尿素2.0-3.0份、硫酸鉀1.8-2.5份、改性腐殖酸0.6-0.8份、沸石粉0.4-0.5份、檸檬酸銨溶液0.08-0.15份、聚谷氨酸溶液0.03-0.07份。優(yōu)選地，包括以下重量份的成分:有機(jī)結(jié)合態(tài)磷肥有機(jī)結(jié)合態(tài)磷肥4.0-4.5、尿素2.0-2.4份、硫酸鉀2.0-2.2份、改性腐殖酸0.6-0.7份、沸石粉0.45份、檸檬酸銨溶液
0.08-0.1份、聚谷氨酸溶液0.05-0.07份。制備本發(fā)明所述的有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)混肥料的方法，包括步驟:I)分別取重量份的磷酸一銨溶液15-25份、糠醛渣2-5份和酵母渣2_5份，混合，在80-16(TC條件下反應(yīng)30-60min，得到液態(tài)混合物，然后再添加和所得液態(tài)混合物等重量的酵母渣，烘干，制得有機(jī)結(jié)合態(tài)磷肥；2)將風(fēng)化煤或褐煤在溫度70-110°C下流態(tài)化沸騰50_100min，同時(shí)噴灑硝酸溶液，沸騰時(shí)持續(xù)噴灑。所述硝酸溶液與風(fēng)化煤或褐煤的質(zhì)量比為0.5-0.9:1，制得改性腐植酸；3)將有機(jī)結(jié)合態(tài)磷肥、尿素、硫酸鉀、改性腐殖酸、沸石粉按比例混合，攪拌均勻并造粒，噴灑檸檬酸銨和聚谷 氨酸。其中，所述步驟I)中的磷酸一銨溶液為質(zhì)量濃度18-35%的磷酸一銨水溶液；所述烘干制得的有機(jī)結(jié)合態(tài)磷肥的水分< 20%。步驟I)中反應(yīng)至棕色固體粉狀全部融化，物料轉(zhuǎn)為黑色液體為止。向獲得的液體中，按照重量比1:1的比例添加發(fā)酵酵母渣，并充分?jǐn)嚢杈鶆?，?0-100 °C下，烘干至水分< 20%,獲得固態(tài)有機(jī)結(jié)合態(tài)磷肥，經(jīng)檢測(cè)，其中有效磷的含量為 20.5%-25.7%ο其中，所述步驟2)中的風(fēng)化煤或褐煤中有機(jī)質(zhì)含量以干基計(jì)> 75% ;所述硝酸溶液的質(zhì)量濃度為10-18%。其中，所述步驟3)中造粒后進(jìn)行干燥，干燥的溫度為120-150°C，然后冷卻到40-60°C，在此溫度下噴灑檸檬酸銨溶液和聚谷氨酸溶液。噴灑時(shí)將檸檬酸銨和聚谷氨酸配制為溶液，檸檬酸銨溶液濃度為25-35%，聚谷氨酸溶液濃度為8-15% (均為質(zhì)量百分比濃度)。本發(fā)明的有益效果在于:(I)將無(wú)機(jī)態(tài)磷以磷酸根離子的形態(tài)結(jié)合到有機(jī)分子結(jié)構(gòu)上，使之成為有機(jī)架構(gòu)的一部分，降低磷酸根離子在土壤中的固定。(2)對(duì)腐植酸進(jìn)行改性，增加腐植酸活性官能團(tuán)的數(shù)量，并添加沸石粉和檸檬酸銨兩種磷素活化劑，強(qiáng)化其磷素活化的效果。(3)添加保水劑聚谷氨酸，提高土壤的保水性、透水性和透氣性，增強(qiáng)磷素在土壤中的移動(dòng)性，還可改善土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)。


圖1為本發(fā)明制備有機(jī)結(jié)合態(tài)磷肥的制備工藝流程圖。圖2為改性腐殖酸的制備工藝流程圖；圖3為有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)混肥料的制備工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1:有機(jī)結(jié)合態(tài)磷肥的制備按照?qǐng)D1的流程。取40kg磷酸一銨溶于IOOkg水中，至完全溶解為止。取3.0kg糠醛渣和3.0kg發(fā)酵酵母渣，合并混勻，添加18kg磷酸一銨溶液，置于反應(yīng)釜，1500C的條件，恒溫反應(yīng)40min，至黃色固體粉狀全部融化。向獲得的液體有機(jī)結(jié)合態(tài)磷肥中，按照重量比1:1的比例添加發(fā)酵酵母渣(購(gòu)買廠家:湖北宜昌匯豐肥業(yè)有限公司，產(chǎn)品指標(biāo):有機(jī)質(zhì)^ 50%，水分< 30%)，并充分?jǐn)嚢杈鶆?，?0°C下，烘干至水分18%，獲得固態(tài)有機(jī)結(jié)合態(tài)磷月巴，經(jīng)檢測(cè)，有效磷的含量為22.7%。實(shí)施例2:改性腐殖酸的制備按照?qǐng)D2的流程，將有機(jī)質(zhì)含量(以干基計(jì))為75%的風(fēng)化煤置于流化床反應(yīng)釜內(nèi)，利用熱空氣使風(fēng)化煤或褐煤沸騰，噴灑15wt%稀硝酸，噴灑比例為風(fēng)化煤:稀硝酸=1:0.6,在90°C的溫度下，反應(yīng)80min。實(shí)施例3:提高磷素利用率 的有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)混肥料的制備制備流程參見圖3。(I)取40kg磷酸一銨溶于IOOkg水中，至完全溶解為止。取3.0kg糠醛渣和
3.0kg發(fā)酵酵母渣，合并混勻，添加18kg磷酸一銨溶液，置于反應(yīng)釜，1400C的條件，恒溫反應(yīng)60min，至黃色固體粉狀全部融化。此條件下制備的有機(jī)結(jié)合態(tài)磷中有效磷(P2O5)的含量最高，達(dá)到12.2%。向獲得的液體中，按照重量比1:1的比例添加發(fā)酵酵母渣，并充分?jǐn)嚢杈鶆?，?0°C下，烘干至水分17%，獲得固態(tài)有機(jī)結(jié)合態(tài)磷肥，經(jīng)檢測(cè)，有效磷的含量為25.7%。
(2 )將有機(jī)質(zhì)含量(以干基計(jì))為79%的褐煤置于流化床反應(yīng)釜內(nèi)，利用熱空氣使褐煤沸騰，噴灑15%稀硝酸，噴灑比例為褐煤:稀硝酸=1:0.6，在90°C的溫度內(nèi)，反應(yīng)80min。(3)將有機(jī)結(jié)合態(tài)磷肥、尿素、硫酸鉀、改性腐殖酸、沸石粉按照4.5:2.2:2.1:
0.6:0.45的質(zhì)量比例攪拌均勻并造粒，在140°C的溫度下干燥后，冷卻至50°C，按照質(zhì)量比例0.1和0.05噴灑30%檸檬酸銨和15%聚谷氨酸溶液。經(jīng)檢測(cè)，產(chǎn)品中有效磷含量為10.8%。實(shí)施例4:(I)取35kg磷酸一銨溶于IOOkg水中，至完全溶解為止。取2.0kg糠醛渣和5.0kg發(fā)酵酵母渣，合并混勻，添加16kg磷酸一銨溶液，置于反應(yīng)釜，1500C的條件，恒溫反應(yīng)50min。向獲得的液體中，按照重量比1:1的比例添加發(fā)酵酵母渣，并充分?jǐn)嚢杈鶆?，?0°C下，烘干1.8h，獲得水分為15%的固態(tài)有機(jī)結(jié)合態(tài)磷肥，經(jīng)檢測(cè)，有效磷的含量為24.6%。(2)將風(fēng)化煤置于反應(yīng)釜內(nèi)，利用熱空氣使風(fēng)化煤沸騰，噴灑14%稀硝酸，噴灑比例為風(fēng)化煤:稀硝酸=1:0.55，在90°C的溫度內(nèi)，反應(yīng)70min。(3)將有機(jī)結(jié)合態(tài)磷肥、尿素、硫酸鉀、改性腐殖酸、沸石粉按照4.3:2.4:2.0:
0.7:0.45的比例攪拌均勻并造粒，在150°C的條件下干燥后，冷卻至40°C，按照質(zhì)量比例
0.08和0.07噴灑30%檸檬酸銨溶液和10%聚谷氨酸溶液。
經(jīng)檢測(cè)，產(chǎn)品中有效磷含量為10.3%。實(shí)驗(yàn)例I磷素的擴(kuò)散試驗(yàn)利用實(shí)施例3和4制得的有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)混肥料，進(jìn)行磷素?cái)U(kuò)散實(shí)驗(yàn)。取煙臺(tái)棲霞觀里鎮(zhèn)紅土壤(0-20cm的表層土)，去除雜物后風(fēng)干磨碎并過Imm篩，經(jīng)檢測(cè)，其有效磷含量為15mg/kg，將過篩的土置于長(zhǎng)10cm，厚度5cm，高度15cm的容器中，樣品處理為:實(shí)施例3產(chǎn)品(P2O5為10.8%)、實(shí)施例4產(chǎn)品(P2O5為10.3%)、磷酸一銨(P2O5為44%)、過磷酸鈣(P2O5為15%)，按照2g有效磷稱取各樣品，分別為:實(shí)施例3產(chǎn)品18.5g、實(shí)施例4產(chǎn)品19.4g、磷酸一銨4.5g、過磷酸鈣13g，每個(gè)處理三組平行。緩緩加入蒸餾水，使土樣含水量達(dá)到飽和。將肥料樣品均勻地撒在土面上，所有處理均25°C下連續(xù)恒溫恒濕培養(yǎng)15天。結(jié)果如表1:表I不同磷肥的擴(kuò)散實(shí)驗(yàn)
權(quán)利要求
1.一種提高磷素利用率的有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)混肥料，其特征在于，包括以下重量份的成分:有機(jī)結(jié)合態(tài)磷肥4.0-5.0份、尿素2.0-3.0份、硫酸鉀1.8-2.5份、改性腐殖酸0.6-0.8份、沸石粉0.4-0.5份、檸檬酸銨溶液0.08-0.15份、聚谷氨酸溶液0.03-0.07份。
2.如權(quán)利要求1所述的有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)混肥料，其特征在于，包括以下重量份的成分:有機(jī)結(jié)合態(tài)磷肥4.0-4.5、尿素2.0-2.4份、硫酸鉀2.0-2.2份、改性腐殖酸0.6-0.7份、沸石粉0.45份、檸檬酸銨溶液0.08-0.1份、聚谷氨酸溶液0.05-0.07份。
3.制備權(quán)利要求1所述的有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)混肥料的方法，其特征在于，包括步驟: O分別取重量份的磷酸一銨溶液15-25份、糠醛渣2-5份和酵母渣2-5份，混合，在80-160°C溫度下反應(yīng)30-60min，得到液態(tài)混合物，然后再添加和所得液態(tài)混合物等重量的酵母渣，烘干，制得有機(jī)結(jié)合態(tài)磷肥； 2)將風(fēng)化煤或褐煤在溫度70-110°C下流態(tài)化沸騰50-100min，同時(shí)噴灑硝酸溶液，所述硝酸溶液與風(fēng)化煤或褐煤的質(zhì)量比為0.5-0.9:1，制得改性腐植酸； 3)將有機(jī)結(jié)合態(tài)磷肥、尿素、硫酸鉀、改性腐殖酸、沸石粉按比例混合，攪拌均勻并造粒，噴灑檸檬酸銨溶液和聚谷氨酸溶液。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述步驟I)中的磷酸一銨溶液為質(zhì)量濃度18-35%的磷酸一銨水溶液。
5.如權(quán)利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述步驟I)中烘干的溫度為70-100°C，烘干制得的有機(jī)結(jié)合態(tài)磷肥的水分< 20%。
6.如權(quán)利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述步驟2)中的風(fēng)化煤或褐煤中有機(jī)質(zhì)含量以干基計(jì)> 75% ;所述硝酸溶液的質(zhì)量濃度為10-18%。
7.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述步驟3)中造粒后還包括在120-150°C下干燥的過程，然后冷卻到40-60°C，在此溫度下噴灑檸檬酸銨溶液和聚谷氨酸溶液。
8.如權(quán)利要求1-3任一所述的方法,其特征在于，所述朽1檬酸銨溶液濃度為25-35%,聚谷氨酸溶液濃度為8-15%。
全文摘要
本發(fā)明提出一種提高磷素利用率的有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)混肥料，其包括以下重量份的成分有機(jī)結(jié)合態(tài)磷肥4.0-5.0份、尿素2.0-3.0份、硫酸鉀1.8-2.5份、改性腐殖酸0.6-0.8份、沸石粉0.4-0.5份、檸檬酸銨溶液0.08-0.15份、聚谷氨酸溶液0.03-0.07份。本發(fā)明提出的復(fù)混肥料，將無(wú)機(jī)態(tài)磷以磷酸根離子的形態(tài)結(jié)合到有機(jī)分子結(jié)構(gòu)上，降低磷酸根離子在土壤中的固定；通過對(duì)腐植酸進(jìn)行改性，增加腐植酸活性官能團(tuán)的數(shù)量，并添加沸石粉和檸檬酸銨兩種磷素活化劑，強(qiáng)化其磷素活化的效果；添加保水劑聚谷氨酸，提高土壤的保水性、透水性和透氣性，增強(qiáng)磷素在土壤中的移動(dòng)性，還可改善土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)。
文檔編號(hào)C05G3/04GK103204748SQ20131015055
公開日2013年7月17日 申請(qǐng)日期2013年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月26日
發(fā)明者蘇群, 孫磊, 劉平平, 劉寶德 申請(qǐng)人:山東寶源生物有限公司