CN106278724A

CN106278724A - 一种全复合生物有机水溶肥及其制备方法

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Publication number: CN106278724A
Application number: CN201610664693.3A
Authority: CN
Inventors: 彭凌云; 尹家勇; 王运初
Original assignee: SICHUAN YINGFENG INDUSTRY Co Ltd
Current assignee: SICHUAN YINGFENG INDUSTRY Co Ltd
Priority date: 2016-08-15
Filing date: 2016-08-15
Publication date: 2017-01-04

Abstract

本发明公开了一种全复合生物有机水溶肥及其制备方法，本发明生物有机水溶肥是包括以下重量份原材料化学复合反应而成的：150‑160份磷酸，20‑30份氨气，15‑25份磷酸二氢钾，5‑10份硫酸钾，20‑30份硝酸钾，25‑35份硫酸铵，15‑20份尿素，50‑60份酵母源有机原料、0.5‑1.5份的生物菌肥、0.5‑1.5份的调理剂TP‑Z；该水溶肥养分均匀，成本低廉，水溶性好、肥效高、肥料利用率高；本发明工艺步骤简单，过程容易控制，制备得到的产品质量稳定；本发明全复合生物有机水溶肥及其制备方法，有利于水溶肥的工业化和商业化生产，也有利于水溶肥的广泛推广应用。

Description

一种全复合生物有机水溶肥及其制备方法

技术领域

本发明涉及水溶肥领域，特别涉及一种全复合生物有机水溶肥及其制备方法。

背景技术

水溶性肥料（Water Soluble Fertilizer）是一种能够完全溶解于水的多元素复合型肥料，相对于传统的固体颗粒复合肥和缓释肥，水溶肥具有速溶、吸收率高、见效快、无残渣、施用方便等显著优点，另外，水溶肥可溶于水中，通过水肥一体化的滴灌施肥、喷施施肥达到节水、节肥、省工的目的。因此，水溶肥在高效农业领域的应用逐步得到普及。

目前国内市场上销售的大部分生物水溶肥均是直接将水溶性好的工业磷酸一铵、磷酸二氢钾、硫酸钾、尿素、硫酸铵、硝酸钾、生物菌剂等基础原料，粉碎后按一定比例进行机械混合后制得的水溶肥产品，虽然具有生产方法简单，成本低廉的优点，但也存在诸多缺陷：由于是直接采用机械复配混合而成，且使用的原料颗粒也大小不一，从而造成其产品存在养份不均匀，质量不稳定，在运输过程中易分级的缺点；同时，由于产品为易溶解的小分子盐，在水溶肥溶解后直接生成粒子半径很小的离子，而半径越小的离子越不容易被土壤拦截，从而造成水溶肥在土壤中也更容易渗漏、流失，为此造成养分损失，不但造成肥效减弱，而且会对地下水造成污染；另外，水溶肥由于溶解快，溶解后生成大量金属离子和酸根离子，容易造成盐类浓度过高的危害，从而影响植物根系对养分的吸收。

各水溶肥生产企业为规避以上缺陷，制备得到肥效更好，质量更稳定的水溶肥产品，研究采用大量可溶性有机生物原材料或通过络合反应等方法来增大水溶肥的分子量，进而减少水溶肥溶解后的流失量，保证肥效，但由于可溶性有机生物原材料来源少、成本高，而络合反应的反应条件苛刻，过程复杂且不易控制，从而造成水溶肥的生产成本高昂、产量低，产品质量控制困难，不利于水溶肥的工业化和商业化生产，也不利于水溶肥的广泛推广应用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足，提供一种全复合生物有机水溶肥及其制备方法。本发明生物有机水溶肥是利用有机原料中的氨基酸和羧基、羟基等活性基团和含氧官能团与无机盐中的阳离子进行充分的化学反应后，再与生物菌肥复合反应而成，该水溶肥养分均匀，成本低廉，水溶性好、肥效高、肥料利用率高；本发明通过对全复合生物有机水溶肥的生产工艺和条件的优化，使工艺步骤更简单，过程更容易控制，制备得到的产品质量更稳定；本发明全复合生物有机水溶肥及其制备方法，有利于水溶肥的工业化和商业化生产，也有利于水溶肥的广泛推广应用。

为了实现上述发明目的，本发明提供了一种全复合生物有机水溶肥，包括以下重量份原材料化学复合反应而成的：150-160份磷酸，20-30份氨气，15-25份磷酸二氢钾，5-10份硫酸钾，20-30份硝酸钾，25-35份硫酸铵，15-20份尿素，50-60份酵母源有机原料、0.5-1.5份的生物菌肥、0.5-1.5份的调理剂TP-Z。

一种全复合生物有机水溶肥，是由有机原料中的氨基酸和羧基、羟基等活性基团和含氧官能团，与无机盐中的阳离子进行经化学复合后再与生物菌肥复合反应而成的大分子复合水溶肥料，氮、磷、钾总含量≥42%，有机质≥3%，有效活菌数（cfu）≥0.2×10⁹个/g，具有养分均匀，成本低廉，水溶性好、肥效高、肥料利用率高的优点。

上述一种全复合生物有机水溶肥，其中所述的磷酸优选湿法磷酸，湿法磷酸来源广泛，成本低廉，能节约原材料成本；用量为150-160份，用量过多，会造成复合水溶肥显较强酸性，不利于植物对养分的吸收；用量过少，会造成复合水溶肥中磷含量过低，复合水溶肥中氮磷钾含量配比失衡，不利于植物生长。

上述一种全复合生物有机水溶肥，其中所述的氨气的作用是中和磷酸，提供氮元素，用量为20-30份，用量过多，会造成复合水溶肥显较强碱性，不利于植物对养分的吸收；用量过少，会造成复合水溶肥中氮含量过低，复合水溶肥中氮磷钾含量配比失衡，不利于植物生长。

上述一种全复合生物有机水溶肥，其中所述的尿素是化学复合反应原料，用量为15-20份，用量过多，成本增加；用量过少，复合水溶肥中氮含量低，总养分含量降低。

上述一种全复合生物有机水溶肥，其中所述的酵母源有机原料是由生物材料经发酵、过滤制得的有机原料，不仅含有多种活性官能团，能促进复合反应的进行，还具有改良土壤结构、培肥地力、改善作物品质、提高肥料利用率的作用。

上述一种全复合生物有机水溶肥，其中所述的生物菌肥是一种以微生物的生命活动导致作物得到特定肥料效应的一种肥料制品；优选的，所述生物菌肥为含有枯草芽孢杆菌的肥料，且枯草芽孢杆菌有效活菌数≥2×10⁷个/g，枯草芽孢杆菌的代谢产物中含有多种活性基团，有利于促进原材料的复合反应，且具有抑制病原菌的生长，提高作物生长刺激素的水平，从而促进作物生长的作用。

上述一种全复合生物有机水溶肥，其中所述的调理剂TP-Z的作用是引发、催化作用，能活化各原料中基团活性，激发和促进化学复合反应的进行；所述调理剂为质量百分数为10-20%的pH=4-6的烷基酰胺类物质的水溶液；用量为0.5-1.5份，用量过多，化学复合反应过快，反应过于激烈，不利于反应程度的控制，且生成的复合水溶肥水溶速度慢，不利于水溶肥的施用；用量过少，化学复合反应速度慢，反应不彻底，水溶肥肥效低，肥料利用率低。

优选的，上述一种全复合生物有机水溶肥，包括以下重量份原材料化学复合反应而成的：154份磷酸，24份氨气，20份磷酸二氢钾，8份硫酸钾，24份硝酸钾，30份硫酸铵，17份尿素，54份酵母源有机原料、1.0份的生物菌肥、1.0份的调理剂TP-Z。

为了实现上述发明目的，进一步的额，本发明提供了一种全复合生物有机水溶肥的制备方法，包括以下步骤：

1、母液制备：将磷酸与氨气反应，除杂后得到母液；

2、复合反应：将步骤1得到的母液与磷酸二氢钾，硫酸钾，硝酸钾，硫酸铵，尿素，酵母源有机原料进行第一次复合反应，形成共融体复合料浆，再与生物菌肥、调理剂TP-Z进行第二次复合反应，生成成品复合浆料；

3、干燥：将步骤2得到的成品复合料浆进行喷雾干燥，得到全复合生物有机水溶肥。

一种全复合生物有机水溶肥的制备方法，先利用酵母有机原料含有的活性基团和含氧官能团与无机盐中的阳离子进行第一次化学复合生成大分子有机物盐，再与生物菌肥在调理剂TP-Z的催化作用下进行第二次复合反应，从而生成大分子的全复合生物有机水溶肥，并对生产工艺和条件进行优化，促进化学复合反应的进行，且工艺步骤简单，过程易控制，制备得到的全复合生物有机水溶肥产品质量稳定、颗粒大小均匀。

上述一种全复合生物有机水溶肥的制备方法，其中步骤2中第一次复合反应的条件为105-115℃的温度、0.6-0.8MPa的压力，在该温度和压力条件下，才能使各原材料快速进行化学复合，从而生成大分子的全复合生物有机水溶肥；优选的，步骤2中第一次复合反应的条件为110℃的温度、0.7MPa的压力。

上述一种全复合生物有机水溶肥的制备方法，其中步骤2中第一次复合反应的终点为共融体复合料浆的密度为1.55-1.65g/l；优选的，共融体复合料浆的密度为1.60g/l。

上述一种全复合生物有机水溶肥的制备方法，其中步骤2中第二次复合反应的条件为110-120℃的温度、0.5MPa的压力；优选的，步骤2中第二次复合反应的条件为115℃的温度。

上述一种全复合生物有机水溶肥的制备方法，其中步骤2中第二次复合反应的终点为成品复合浆料的密度为1.45-1.55g/l；优选的，所述成品复合浆料的密度为1.50g/l。

上述一种全复合生物有机水溶肥的制备方法，其中步骤2选择在复合喷射反应器中进行复合反应，喷射反应器能精确控制和调节高温、高压的反应条件，并进行充分的化学复合反应，反应过程容易控制，反应产物质量稳定，反应速度快，反应连续性高。

上述一种全复合生物有机水溶肥的制备方法，其中步骤3中喷雾干燥时温度为450-500℃，干燥温度对复合水溶肥的颗粒大小和水溶性具有一定影响，在此温度条件下进行干燥，得到的复合水溶肥颗粒均匀，大小合适，水溶速度快；优选的，喷雾干燥时温度为470℃。

上述一种全复合生物有机水溶肥的制备方法，其中步骤3中，全复合生物有机水溶肥的颗粒直径为1-5mm，颗粒直径太大，水溶速度慢，不利于肥料的使用，颗粒直径太小，喷雾干燥时温度高、压力大，对设备的要求高，能源消耗大，生产成本增加。

上述一种全复合生物有机水溶肥的制备方法，其中步骤3选择逆式气流悬浮喷雾干燥器进行喷雾干燥，逆式气流悬浮喷雾干燥器喷雾干燥速度快，能耗低，颗粒直径可调且均匀性好。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1、本发明生物有机水溶肥由多种常规无机盐肥料与酵母有机原料、生物菌肥经两次化学复合而成的大分子复合水溶肥料，氮、磷、钾总含量≥42%，有机质≥3%,有效活菌数（cfu）≥0.2×10⁹个/g，具有养分均匀，成本低廉，水溶性好、肥效高、肥料利用率高的优点。

2、本发明制备方法先利用酵母有机原料含有的活性基团和含氧官能团与无机盐中的阳离子进行第一次化学复合生成大分子有机物盐，再与生物菌肥在调理剂TP-Z的催化作用下进行第二次复合反应，从而生成大分子的全复合生物有机水溶肥，工艺步骤简单，过程易控制，制备得到的全复合生物有机水溶肥产品质量稳定、颗粒大小均匀。

具体实施方式

下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

实施例1

一种全复合生物有机水溶肥，其原材料重量份为：154份磷酸，24份氨气，20份磷酸二氢钾，8份硫酸钾，24份硝酸钾，30份硫酸铵，17份尿素，54份酵母源有机原料、1.0份的生物菌肥、1.0份的调理剂TP-Z。

上述一种全复合生物有机水溶肥，由以下制备方法化学复合反应而成，具体步骤为：

1、母液制备：将磷酸与氨气进行中和反应，除去熔液中杂质后得到母液；

2、复合反应：将步骤1得到的母液与磷酸二氢钾，硫酸钾，硝酸钾，硫酸铵，尿素，酵母源有机原料在高密度物料复合喷射反应器中，在110℃的温度、0.7MPa的压力条件下进行第一次复合反应，得到密度为1.60g/l的共融体复合料浆，再与生物菌肥、调理剂TP-Z在高密度物料复合喷射反应器中，在115℃的温度、0.6MPa的压力条件下，进行第二次复合反应，得到密度为1.50g/l的成品复合浆料；

3、干燥：将步骤1得到的成品复合料浆用逆式气流悬浮喷雾干燥器在470℃的温度条件下进行喷雾干燥，并控制颗粒直径为3mm，从而制备得到全复合生物有机水溶肥。

将上述制备得到的生物水溶肥进行性能检测，并进行施用实验，对实验结果进行记录。

实施例2

一种全复合生物有机水溶肥，其原材料重量份为：150份磷酸，20份氨气，25份磷酸二氢钾，5份硫酸钾，30份硝酸钾，35份硫酸铵，15份尿素，50份酵母源有机原料、0.5份的生物菌肥、1.5份的调理剂TP-Z。

2、复合反应：将步骤1得到的母液与磷酸二氢钾，硫酸钾，硝酸钾，硫酸铵，尿素，酵母源有机原料在高密度物料复合喷射反应器中，在115℃的温度、0.8MPa的压力条件下进行第一次化学复合反应，得到密度为1.55g/l的共融体复合料浆，再与生物菌肥、调理剂TP-Z在高密度物料复合喷射反应器中，在110℃的温度、0.6MPa的压力条件下，进行第二次复合反应，得到密度为1.45g/l的成品复合浆料；

3、干燥：将步骤1得到的成品复合料浆用逆式气流悬浮喷雾干燥器在450℃的温度压力条件下进行喷雾干燥，并控制颗粒直径为1mm，从而制备得到全复合生物有机水溶肥。

实施例3

一种全复合生物有机水溶肥，其原材料重量份为：160份磷酸，30份氨气，15份磷酸二氢钾，10份硫酸钾，20份硝酸钾，25份硫酸铵，20份尿素，60份酵母源有机原料、1.5份的生物菌肥、1.5份的调理剂TP-Z。

2、复合反应：将步骤1得到的母液与磷酸二氢钾，硫酸钾，硝酸钾，硫酸铵，尿素，酵母源有机原料在高密度物料复合喷射反应器中，在105℃的温度、0.7MPa的压力条件下进行第一次化学复合反应，得到密度为1.65g/l的共融体复合料浆，再与生物菌肥、调理剂TP-Z在高密度物料复合喷射反应器中，在120℃的温度、0.6MPa的压力条件下，进行第二次复合反应，得到密度为1.55g/l的成品复合浆料；

3、干燥：将步骤1得到的成品复合料浆用逆式气流悬浮喷雾干燥器在500℃的温度条件下进行喷雾干燥，并控制颗粒直径为5mm，从而制备得到全复合生物有机水溶肥。

实施例4

一种全复合生物有机水溶肥，其原材料重量份为：155份磷酸，25份氨气，18份磷酸二氢钾，8份硫酸钾，28份硝酸钾，32份硫酸铵，20份尿素，58份酵母源有机原料、1.2份的生物菌肥、0.8份的调理剂TP-Z。

2、复合反应：将步骤1得到的母液与磷酸二氢钾，硫酸钾，硝酸钾，硫酸铵，尿素，酵母源有机原料在110℃的温度、0.7MPa的压力条件下进行第一次化学复合反应，得到密度为1.60g/l的共融体复合料浆，再与生物菌肥、调理剂TP-Z在118℃的温度、0.6MPa的压力条件下，进行第二次复合反应，得到密度为1.50g/l的成品复合浆料；

3、干燥：将步骤1得到的成品复合料浆在480℃的温度条件下进行喷雾干燥，并控制颗粒直径为2mm，从而制备得到全复合生物有机水溶肥。

对比例1

一种水溶肥，其原材料重量份为：154份磷酸，24份氨气，20份磷酸二氢钾，8份硫酸钾，24份硝酸钾，30份硫酸铵，17份尿素，54份酵母源有机原料、1.0份的生物菌肥。

上述一种水溶肥，通过以下制备方法进行制备，具体步骤为：

2、复合反应：将步骤1得到的母液与磷酸二氢钾，硫酸钾，硝酸钾，硫酸铵，尿素，酵母源有机原料在高密度物料复合喷射反应器中，在110℃的温度、0.7MPa的压力条件下充分进行第一次反应，得到共融体料浆，再与生物菌肥在高密度物料复合喷射反应器中，在115℃的温度、0.6MPa的压力条件下，充分进行第二次反应，生成成品浆料；

3、干燥：将步骤1得到的成品复合料浆用逆式气流悬浮喷雾干燥器在470℃的温度条件下进行喷雾干燥，并控制颗粒直径为3mm，从而制备得到水溶肥。

将上述制备得到的水溶肥进行性能检测，并进行施用实验，对实验结果进行记录。

对比例2

一种全复合生物有机水溶肥，其原材料重量份为：154份磷酸，24份氨气，20份磷酸二氢钾，8份硫酸钾，24份硝酸钾，30份硫酸铵，17份尿素，54份酵母源有机原料、1.0份的调理剂TP-Z。

上述一种水溶肥，由以下制备方法化学复合反应而成，具体步骤为：

2、复合反应：将步骤1得到的母液与磷酸二氢钾，硫酸钾，硝酸钾，硫酸铵，尿素，酵母源有机原料在高密度物料复合喷射反应器中，在110℃的温度、0.7MPa的压力条件下进行第一次化学复合反应，得到密度为1.60g/l的共融体复合料浆，再与调理剂TP-Z在高密度物料复合喷射反应器中，在115℃的温度、0.6MPa的压力条件下，充分进行第二次复合反应，生成成品复合浆料；

对比例3

一种水溶肥，其原材料重量份为：154份磷酸，24份氨气，20份磷酸二氢钾，8份硫酸钾，24份硝酸钾，30份硫酸铵，17份尿素，54份酵母源有机原料、1.0份的生物菌肥、1.0份的调理剂TP-Z。

上述一种水溶肥，通过以下制备方法进行制备而成，具体步骤为：

2、复合反应：将步骤1得到的母液与磷酸二氢钾，硫酸钾，硝酸钾，硫酸铵，尿素，酵母源有机原料、生物菌肥、调理剂TP-Z在高密度物料复合喷射反应器中，在115℃的温度、0.6MPa的压力条件下，直接进行复合反应，得到密度为1.50g/l的成品复合浆料；

3、干燥：将步骤1得到的成品复合料浆用逆式气流悬浮喷雾干燥器在470℃的温度条件下进行喷雾干燥，并控制颗粒直径为3mm，从而制备得到复合水溶肥。

将上述实施例1-4和对比例1-3所制备得到的水溶肥进行性能检测，检测结果如下：

编号	产品性状	氮磷钾总含量（%）	枯草芽孢杆菌活菌数（个/g）	5%水溶液完全溶解最小时间（s）
					实施例1	均匀颗粒	≥42	≥0.25×10⁹个/g	65
实施例2	均匀颗粒	≥42	≥0.23×10⁹个/g	69
					实施例3	均匀颗粒	≥42	≥0.22×10⁹个/g	67
实施例4	均匀颗粒	≥42	≥0.24×10⁹个/g	68
					对比例1	大小不一颗粒	≥42	≤0.2×10⁹个/g	169
对比例2	均匀颗粒	≥42	0	76
					对比例3	均匀颗粒	≥42	≤2×10⁷个/g	198

将上述实施例1-4和对比例1-3所制备得到的水溶肥用于种植葡萄、黄瓜、水稻、生菜实验，在施用方法和用量完全一样的情况下，对产量进行统计，结果如下：

编号	葡萄（kg/亩）	黄瓜（kg/亩）	水稻（kg/亩）	生菜（kg/亩）
					实施例1	4330	19800	810	4880
实施例2	4280	19550	795	4760
					实施例3	4230	19680	805	4870
实施例4	4310	19430	785	4730
					对比例1	3460	15840	620	3950
对比例2	3680	17800	710	4290
					对比例3	3290	15200	615	3740

根据上述实施例1-4和对比例1-3所制备得到的水溶肥的实验数据可知，实施例1-4采用本发明制备得到的全复合生物有机水溶肥，具有溶解速度快、肥效高，肥料利用率高的优点，尤其是实施例1为最优方案；而对比例1由于没有使用调理剂TP-Z，反应后不能得到全复合生物有机水溶肥，得到的肥料为多种原料的简单复合-混合物，因而，喷雾干燥时同种物质集聚，造成颗粒大小不一，虽然溶解速度较快，但在使用过程中，肥料利用率低，养分易流失，造成农作物产量明显降低；对比例2中由于没有使用生物菌肥，无法得到生物复合肥，得到的复合肥料不含有生物菌，在使用过程中，肥料利用率低，肥效差，土壤容易板结，造成农作物产量显著降低；对比例3中将所有原材料一次直接复合，造成复合反应过渡，复合肥分子量过大，活菌数减少，溶解性降低，且不利于农作物的吸收，造成肥料水溶性降低、利用率降低，肥效减弱，因而，农作物的产量也明显降低。

Claims

1.一种全复合生物有机水溶肥，其特征在于，包括以下重量份原材料化学复合反应而成的：150-160份磷酸，20-30份氨气，15-25份磷酸二氢钾，5-10份硫酸钾，20-30份硝酸钾，25-35份硫酸铵，15-20份尿素，50-60份酵母源有机原料、0.5-1.5份的生物菌肥、0.5-1.5份的调理剂TP-Z。

2.根据权利要求1所述的水溶肥，其特征在于，所述调理剂TP-Z为质量百分数为10-20%的pH=4-6的烷基酰胺类物质的水溶液。

3.根据权利要求1所述的水溶肥，其特征在于，所述生物菌肥为含有枯草芽孢杆菌活菌数≥2×10⁷个/g的肥料。

4.根据权利要求1所述的水溶肥，其特征在于，包括以下重量份原材料化学复合反应而成的：154份磷酸，24份氨气，20份磷酸二氢钾，8份硫酸钾，24份硝酸钾，30份硫酸铵，17份尿素，54份酵母源有机原料、1.0份的生物菌肥、1.0份的调理剂TP-Z。

5.一种权利要求1所述全复合生物有机水溶肥的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）母液制备：将磷酸预处理后与氨气反应，除杂后得到母液；

(2)复合反应：将步骤1得到的母液与磷酸二氢钾，硫酸钾，硝酸钾，硫酸铵，尿素，酵母源有机原料进行第一次复合反应，形成共融体复合料浆，再与生物菌肥、调理剂TP-Z进行第二次复合反应，生成成品复合浆料；

(3)干燥：将步骤2得到的共融体复合料浆进行喷雾干燥，得到全复合生物有机水溶肥。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤2中第一次复合反应的温度为105-115℃的温度、压力为0.6-0.8MPa。

7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤2中共融体复合料浆的密度为1.55-1.65g/l。

8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤2中第二次复合反应的温度110-120℃的温度、压力为0.5MPa。

9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤2中成品复合浆料的密度为1.45-1.55g/l。

10.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤3中喷雾干燥的温度为450-500℃。