專利名稱：一種磷酸銨鋅緩釋肥的合成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)、化工技術(shù)和肥料領(lǐng)域，具體來說涉及一種高效緩溶微肥磷酸銨鋅的合成方法。
背景技術(shù)：
鋅是植物必需的微量元素之一，是植物生長發(fā)育過程中多種酶的活化劑，植物缺鋅會導(dǎo)致植株生長緩慢，葉片小，且容易發(fā)生病害，從而影響作物品質(zhì)和產(chǎn)量。我國有些地區(qū)土壤缺鋅嚴(yán)重，尤其常見于鹽堿土和冷性土壤。磷酸銨鋅是一種緩溶性的肥料，是同時(shí)含有N和P的鋅肥，施于土壤后其養(yǎng)分緩慢釋放出來，與其它鋅肥(硫酸鋅、氯化鋅)相比，其肥效好，肥料利用率高。除此之外，一般鋅肥和磷肥同施后易形成磷酸鋅沉淀，降低磷肥和鋅肥的肥效，而磷酸銨鋅則可以在很大程度上解決這一問題，是一種極具發(fā)展前景的新型緩釋肥料。有關(guān)于磷酸銨鋅合成方面的文獻(xiàn)報(bào)道，有采用氧化鋅、磷酸和氨水在90°C條件下進(jìn)行合成，或采用磷銨、硫酸鋅和氨水90°C下進(jìn)行合成，但此條件下合成需要較高的溫度，反應(yīng)時(shí)間較長，操作不便，且生成磷酸銨鋅的純度不是很高。有文獻(xiàn)用鋅鹽、銨鹽、雪硅鈣石和含磷廢水在PH8.0-8.5合成磷酸銨鋅，此條件下磷與鋅極易結(jié)合形成磷酸鋅沉淀，且此PH條件下銨鹽容易轉(zhuǎn)化成氨氣揮發(fā)，生成的產(chǎn)物中主要為磷酸鈣和磷酸鋅，很難生成磷酸銨鋅。也有報(bào)道在磷銨生產(chǎn)工藝中加入硫酸鋅合成“磷銨鋅肥”，但此條件下也容易生成磷酸鋅沉淀，從而降低肥效，合成的產(chǎn)品主要是磷銨和磷酸鋅的混合物，磷酸鋅溶解性很差，基本上不能被作物利用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述方法的不足，提供一種工藝條件簡單、易于操作、成本低、效果好、原料轉(zhuǎn)化率高 的磷酸銨鋅緩釋肥料的合成方法。本發(fā)明需要解決的主要技術(shù)問題是通過以下方案實(shí)現(xiàn)的:一種磷酸銨鋅緩釋肥的合成方法，其特征在于包括以下步驟:(I)在銨鹽和鋅鹽的混合溶液中加入氫氧化鈉來調(diào)節(jié)pH在7.0-7.5之間，其中銨鹽與鋅鹽的摩爾比例為1.5-2.0 ；(2)在步驟(I)的混合溶液中，按照摩爾比P =Zn = 1:1加入含磷溶液，并控制pH在7.0-7.5之間，常溫下反應(yīng)20-60min ；(3)反應(yīng)結(jié)束后進(jìn)行固液分離，50_70°C條件下烘干沉淀，得磷酸銨鋅結(jié)晶。分離出的含氨氮清液可循環(huán)使用。所述的鋅鹽為硫酸鋅、氯化鋅或硝酸鋅，所述的含磷溶液為磷酸溶液、磷酸鹽溶液或者預(yù)處理后的工業(yè)含磷廢水，調(diào)節(jié)pH用氫氧化鈉、鹽酸或硫酸進(jìn)行調(diào)節(jié)。磷酸銨鋅合成反應(yīng)的離子方程式為:Zn2+ + NH:+ PO廣=ZnNH4PO4 I
Zn2+ + NH4.+ HPO廣=ZnNH4PO4 I + H+Zn2+ + NH:+ H2PO4- = ZnNH4PO4 I + 2H+本發(fā)明在常溫下即可進(jìn)行，且合成效率高，產(chǎn)品的純度較高，易于操作，能耗較低，P和Zn原料轉(zhuǎn)化率接近100%，反應(yīng)后清液中的氨氮可用于下一輪合成中，或者濃縮結(jié)晶為另外一種肥料(硫酸銨、硝酸銨或氯化銨)。與之前高溫合成等技術(shù)相比，體現(xiàn)出了極大的優(yōu)越性。除此之外，本發(fā)明中的原料均可利用工業(yè)廢棄物如廢水代替。P源可以用高濃度的工業(yè)含磷廢水，如處理后的磷石膏渣場含磷廢水等，我國磷石膏累積堆積量已超過I億噸，磷石膏廢水的儲量很大，廉價(jià)的P源十分豐富，經(jīng)過適當(dāng)?shù)念A(yù)處理之后可以直接作為P源。N源可以用合成氨工業(yè)排放的含氨氮廢水，Zn源可以利用工業(yè)含鋅廢水如電鍍廢水等。以上廉價(jià)原料的選擇可以在很大程度上降低生產(chǎn)成本，同時(shí)達(dá)到回收廢水中有用物質(zhì)的目的，保護(hù)了環(huán)境，符合國家的產(chǎn)業(yè)政策，一舉多得。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。實(shí)施例1用ZnSO4配制Zn2+摩爾濃度為0.1 mol/L,配制氯化銨溶液的摩爾濃度為0.15mol/L ,用 H3PO4 配制 P043_ 摩爾濃度為 0.1 mol/L ；(I)分別取摩爾濃度為0.15 mol/L的氯化銨溶液5.0 L和Zn2+摩爾濃度為0.1mol/L的ZnSO4溶液5.0 L混合，混合溶液中加入氫氧化鈉來調(diào)節(jié)pH在7.0 ;(2)在步驟(I) 的混合液中，按照摩爾比P:Zn = 1:1加入5.0 L的P043_摩爾濃度為0.1 mol/L的H3PO4溶液，并用氫氧化鈉控制合成體系pH在7.0，常溫下反應(yīng)20min ;(3)反應(yīng)結(jié)束后進(jìn)行固液分離，60°C條件下烘干沉淀，得磷酸銨鋅結(jié)晶。合成的磷酸銨鋅產(chǎn)品中P含量為17.29%，N含量為7.62%，Zn含量為36.01%，產(chǎn)品中各元素摩爾比Zn:N:P = 1.03: 1.00: 1.01 ;合成后的清液中 P 含量為 8.74X 1(T4 mol/L，Zn 含量為4.08 X Kr5 mol/L，兩者轉(zhuǎn)化率接近100%。NH4+為0.015 mol/L，可直接作為N源進(jìn)行下一輪磷酸銨鋅的合成，或者將清液濃縮得到硫酸銨晶體，硫酸銨是一種氮肥，也是一種重要的硫肥。實(shí)施例2用ZnCl2配制Zn2+摩爾濃度為0.5 mol/L,配制氯化銨摩爾濃度為1.0 mol/L,用NaH2PO4 配制 H2PO4 _ 摩爾濃度為 0.5 mol/L ；(I)分別取摩爾濃度為1.0 mol/L的氯化銨溶液10.0 L和Zn2+摩爾濃度為0.5mol/L的ZnCl2溶液10.0 L混合，混合溶液中加入氫氧化鈉來調(diào)節(jié)pH在7.5 ;(2)在步驟(I)的混合液中，按照摩爾比P:Zn = 1:1加入10.0 L的H2PO4 _摩爾濃度為0.5 mol/L的NaH2PO4溶液，并用氫氧化鈉和鹽酸控制合成體系的pH在7.5，常溫下反應(yīng)30min ；(3)反應(yīng)結(jié)束后進(jìn)行固液分離，50°C條件下烘干沉淀，得磷酸銨鋅結(jié)晶。合成的磷酸銨鋅產(chǎn)品中P含量為17.52%，N含量為7.91%，Zn含量為35.87%，產(chǎn)品中各元素摩爾比Zn:N:P = 1.00: 1.02: 1.03 ;合成后的清液中 P 含量為 1.39X 1(T5 mol/L, Zn 含量為1.64 X IO^4 mol/L，NH4+為0.14 mol/L，可直接作為N源進(jìn)行下一輪磷酸銨鋅的合成，或者將清液濃縮得到氯化銨晶體，也是一種重要的硫肥。實(shí)施例3用Zn (NO3) 2配制Zn2+摩爾濃度為1.5 mol/L,配制氯化銨摩爾濃度為2.5mol/L,用Na2HPO4 配制 HPO42-摩爾濃度為 1.5 mol/L ；(I)分別取摩爾濃度為2.5 mol/L的氯化銨溶液10.0 L和Zn2+摩爾濃度為1.5mol/L的Zn (NO3) 2溶液10.0 L混合，混合溶液中加入氫氧化鈉來調(diào)節(jié)pH在7.3 ;(2)在步驟(I)的混合液中，按照摩爾比P:Zn = 1:1加入10.0 L的HPO4 2_摩爾濃度為1.5 mol/L的Na2HPO4溶液中，并用氫氧化鈉和硫酸控制pH在7.3，常溫下反應(yīng)60min ；(3)反應(yīng)結(jié)束后進(jìn)行固液分離，60°C條件下烘干沉淀，得磷酸銨鋅結(jié)晶。合成的磷酸銨鋅產(chǎn)品中P含量為17.83%，N含量為7.43%，Zn含量為37.15%，產(chǎn)品中各元素摩爾比Zn:N:P = 1.06: 1.00: 1.08 ;合成后的清液中 P 含量為 9.68X 1(T7 mol/L, Zn 含量為
2.56X 1(T3 mol/L, NH4+ 為 0.30 mol/L。實(shí)施例4采用含磷石膏渣場廢水作為P源，經(jīng)過前處理除氟、鈣、硅等雜質(zhì)后，處理后的P含量0.1 mol/L, pH為7.34，用ZnSO4配制Zn2+摩爾濃度為0.1 mol/L,配制氯化銨摩爾濃度為 0.2 mol/L ；(I)分別取摩爾濃度為0.2 mol/L的氯化銨溶液5.0 L和Zn2+摩爾濃度為0.1mol/L的ZnSO4溶液5.0 L混 合，混合溶液中加入氫氧化鈉來調(diào)節(jié)pH在7.5 ;(2)在步驟(I)的混合液中，按照摩爾比P: Zn = 1:1加入5.0 L的P含量為
0.1 mol/L含磷石膏渣場處理后的廢水，并用氫氧化鈉和鹽酸控制合成體系的pH為7.5，常溫下反應(yīng)30min ；(3)反應(yīng)結(jié)束后進(jìn)行固液分離，70°C條件下烘干沉淀，得磷酸銨鋅結(jié)晶。合成的磷酸銨鋅產(chǎn)品中P含量為18.26%，N含量為7.43%，Zn含量為37.82%，產(chǎn)品中各元素摩爾比Zn:N:P = 1.09: 1.00: 1.11 ;合成后的清液中 P 為 2.42X1(T5 mol/L，Zn含量為 9.53Χ1(Γ4mol/L, NH4+ 為 0.025 mol/L。
權(quán)利要求
1.一種磷酸銨鋅緩釋肥的合成方法，其特征在于包括以下步驟: (1)在銨鹽和鋅鹽的混合溶液中加入氫氧化鈉來調(diào)節(jié)pH在7.0-7.5之間，其中銨鹽與鋅鹽的摩爾比例為1.5-2.0 ;(2)在步驟(I)的混合溶液中，按照摩爾比P=Zn = 1:1加入含磷溶液，并控制pH在7.0-7.5之間，常溫下反應(yīng)20-60min ； (3)反應(yīng)結(jié)束后進(jìn)行固液分離，50-70°C條件下烘干沉淀，得磷酸銨鋅結(jié)晶。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磷酸銨鋅緩釋肥的合成方法，其特征在于:所述的鋅鹽為硫酸鋅、氯化鋅或硝酸鋅。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磷酸銨鋅緩釋肥的合成方法，其特征在于:所述的含磷溶液為磷酸溶液、磷酸鹽溶液或者預(yù)處理后的工業(yè)含磷廢水。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磷酸銨鋅緩釋肥的合成方法，其特征在于:調(diào)節(jié)pH用氫氧化鈉、鹽酸或硫酸進(jìn)行調(diào)節(jié)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種磷酸銨鋅緩釋肥的合成方法，其特征在于包括以下步驟(1) 在銨鹽和鋅鹽的混合溶液中加入氫氧化鈉來調(diào)節(jié)pH在7.0-7.5之間，其中銨鹽與鋅鹽的摩爾比例為1.5-2.0；(2) 在步驟(1)的混合溶液中，按照摩爾比P Zn = 1 : 1加入含磷溶液，并控制pH在7.0-7.5之間，常溫下反應(yīng)20-60min；(3) 反應(yīng)結(jié)束后進(jìn)行固液分離，50-70℃條件下烘干沉淀，得磷酸銨鋅結(jié)晶。本發(fā)明具有工藝條件簡單、易于操作、成本低、效果好、原料轉(zhuǎn)化率高的磷酸銨鋅緩釋肥料的合成方法。
文檔編號C05C3/00GK103224416SQ20131016435
公開日2013年7月31日 申請日期2013年5月7日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月7日
發(fā)明者王瑞, 王仁宗, 潘春翔, 柴源 申請人:湖北富邦科技股份有限公司