CN109081740A - 一种含海藻酸的氮磷钾复合肥及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种含海藻酸的氮磷钾复合肥及其制备方法，所述含海藻酸的氮磷钾复合肥的制备方法，包括如下步骤：S1.将海藻预处理后进行消化反应，过滤后得到海藻消化滤液；所述消化反应的温度为50~60℃，时间为2~5 h；S2.将海藻消化滤液、氮肥、磷肥、钾肥和pH调节剂复混，得到混合液；S3.将混合液后处理，得到含海藻酸的氮磷钾复合肥。本发明为实现废弃海藻资源的高值化，以废弃海藻为主要原料，提供了一种含海藻酸的氮磷钾复合肥的制备方法。该制备方法是先将海藻于50℃~60℃消化2~5 h，然后与氮磷钾肥复混。所制备的含海藻酸的氮磷钾复合肥中海藻酸的含量较高，具有营养均衡、抗病增产、保肥增效、绿色无公害的优点，符合农业可持续发展要求的优质环保肥料。

Description

一种含海藻酸的氮磷钾复合肥及其制备方法

技术领域

本发明涉及肥料生产技术领域，更具体地，涉及一种含海藻酸的氮磷钾复合肥及其制备方法。

背景技术

海藻是在海洋中生长的低等光合植物，含有陆地植物所具有的营养元素，还含有钾、镁、碘、锌、钛、锰等微量元素，以及海藻酸、海藻甘露醇和海藻多糖等活性物质。

海藻种类繁多且生长迅速，并且海滨城市中含大量氮磷等营养元素的生活废水排入近海，加速了海藻的生长繁殖。目前，大量海藻在我国多处海岸带及沙滩均出现过季节性侵袭的情况，如近几年每年的1~3月份，广西北海多处海滩就遭到大量绿色海藻侵袭，严重时甚至绵延数公里。此类海藻大面积覆盖近海及海滩的情况也发生在我国的其它海滨地区，这会改变滨海地区的海岸带及沙滩原有环境，对其生态环境及旅游业产生了不良影响。同时，大量的废弃海藻严重造成了资源浪费。

因此，需要将海岸带及沙滩上的废弃海藻利用起来，实现废弃物海藻的高值化。

发明内容

本发明为克服上述现有技术所述的废弃海藻影响生态环境并造成资源浪费的缺陷，将废弃海藻利用起来，提供一种含海藻酸的氮磷钾复合肥的制备方法，该制备方法实现了废弃物海藻的高值化。由该制备方法所制得的含海藻酸的氮磷钾复合肥具有营养均衡、抗病增产、保肥增效、绿色无公害的优点。

本发明的另一目的在于提供一种含海藻酸的氮磷钾复合肥。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种含海藻酸的氮磷钾复合肥的制备方法，包括如下步骤：

S1. 将海藻预处理后进行消化反应，过滤后得到海藻消化滤液；所述消化反应的温度为50~60 ℃，时间为2~5 h；

S2. 将海藻消化滤液、氮肥、磷肥、钾肥和pH调节剂复混，得到混合液；

S3. 将混合液后处理，得到含海藻酸的氮磷钾复合肥。

本发明为实现废弃海藻资源的高值化，将大量的废弃海藻利用起来，提供了一种含海藻酸的氮磷钾复合肥的制备方法。该制备方法是先将海藻于50 ℃~60 ℃消化2~5 h，然后与氮磷钾肥复混。消化反应的温度过低或反应时间不够，导致消化剂不能充分溶解提取海藻中的海藻酸，使得产品中海藻酸的含量较低；但温度过高会导致海藻酸盐的热分解，使得糖苷键降解，从而降低了产品中海藻酸的含量；并且，温度过高也会降低海藻酸盐溶液的粘度，不利于后续的造粒工艺；当反应时间过长，产品中的海藻酸不会增加，反而会提高生产成本。

由该制备方法所制备的含海藻酸的氮磷钾复合肥中含有大量的海藻酸、海藻多糖等天然生物抗病物质及活性物质，还含有细胞***素、生长素等天然的植物生长调节物质，以及丰富的缓释物质及有机质，实现了保肥和增长肥效，促进土壤团粒结构的形成，改善土壤理化性质。此外，海藻酸是天然海藻的提取物，对环境无污染，避免了土壤酸化、土壤板结、重金属污染等问题。

优选地，步骤S1.中所述消化反应的温度为60 ℃，时间为5 h。

优选地，步骤S1.中所述消化反应中加入水的量是海藻的4~6倍。加入水的量越少，需要加入的氢氧化钾就越少，制备的产品中含钾量会低一些，但海藻消化滤液的浓度越高，制备的产品中海藻酸的含量越高；若加入水的量过少，由于溶解度的问题，使得可溶解的海藻酸盐总量过少，导致从单位重量海藻中提取的海藻酸总量较低，降低了生产效率。加入水的量越多，需要加入较多的氢氧化钾来调节pH，可溶解的钾盐就越多，使得产品中含钾的量增大；但加入的水过多，会导致海藻酸盐的浓度降低，最后产品中海藻酸的含量下降。更优选地，步骤S1.中所述消化反应中加入水的量是海藻的5倍。

优选地，步骤S1.中所述消化反应的消化剂为氢氧化钾。优选地，步骤S1.中所述消化反应的pH为8~9。在中性和酸性条件下，不能消化海藻生成可溶性海藻酸盐，且当pH小于6时，大部分海藻酸盐析出，无法通过过滤来分离海藻酸盐与其它不溶性杂质，只有少部分海藻酸盐溶解于过滤后的滤液中。但pH值太高，海藻酸盐会凝聚，同样不能通过过滤分离出来。

优选地，步骤S1.中所述海藻为马尾藻、小石花菜、鸡毛藻、叶蕨藻、总状蕨藻、长松藻、乳节藻、杉叶蕨藻、泡叶藻中的一种或几种。本发明的特色就是原料来源广泛，海岸带及沙滩的海藻都可以选用。回收大量的废弃海藻后，制备了一种含海藻酸的氮磷钾复合肥，实现了废弃物海藻的高值化，而且还原了滨海地区的海岸带及沙滩原有生态环境。

优选地，步骤S2.中所述氮肥为尿素、硫酸铵、碳酸氢铵、硝酸钾或硝酸铵中的一种或几种。在复混过程中，由于海藻消化滤液含碱性物质，铵态氮肥料容易和碱性物质反应导致氮元素的挥发损失，造成产品中氮元素降低，并且产生刺鼻的氨气污染环境；硝酸钾为易燃易爆物质，并且硝态氮过多，土壤淋失过快，肥效不长久，并污染地下水等。而尿素中的氮素形态与碳酸氢铵、硫酸铵等不同，它施入土壤后，虽然有一部分能直接被作物吸收，但大部分是通过脲酶作用，水解成为碳酸铵或碳酸氢铵后才为作物所利用。尿素的水解速度与温度有关，土温高，转化快，肥效较短；土温低，转化慢，但肥效较长。并且，尿素中除含氮素养分外，还含有二氧化碳，有助于作物的光合作用。因此，更优选地，所述氮肥为尿素。

优选地，步骤S2.中所述磷肥为磷酸一铵、过磷酸钙或钙镁磷肥中的一种或几种。过磷酸钙中含有铁、铝等杂质，吸湿后的水溶性磷酸盐与铁、铝离子结合，能转化变成难溶性的磷酸铁及磷酸铝，从而降低了肥效。钙镁磷肥是碱性肥料，如果与碳酸氢铵混用，会造成氨的挥发，降低了肥效，并含有一定的重金属等杂质。因此，更优选地，所述磷肥为磷酸一铵。

优选地，步骤S2.中所述钾肥为硫酸钾、硝酸钾、碳酸钾或氯化钾中的一种或几种。其中，硫酸钾的吸湿性小，不易结块，物理性状良好，施用方便，是很好的水溶性钾肥。并且，硫是对农作物生长十分有益的元素，在植物新陈代谢中具有多种作用，尤其是在氨基酸蛋白质的形成过程中起重要的作用，并对作物蛋白质、油脂、维生素以及葡萄糖合成影响较大。氮被植物吸收应以硫存在为前提，硫对土壤吸收磷酸盐起重要作用。因此，更优选地，所述钾肥为硫酸钾。

优选地，步骤S2.中所述pH调节剂为稀硫酸或稀盐酸。更优选地，所述pH调节剂为稀硫酸。优选地，所述稀硫酸的浓度为6%。

优选地，步骤S1.中所述预处理为清洗、烘干、粉碎。根据海藻在各地近海或海滩大面积繁殖的特点，定期定点回收海滩上或近海的海藻。将回收的海藻放入5 mm~20 mm大小筛孔的滚筒分离机中，并用高压喷水枪清洗，去除泥沙，分离出清洗干净的各类海藻。然后将清洗后的海藻放入烘干机中，在60 ℃~80 ℃下烘干至含水量≤15%；最后将烘干的海藻装入粉碎机中破碎，将海藻剪切粉碎成面积≤9 cm²大小的海藻碎片。

优选地，步骤S1.中所述过滤包括两次过滤。先利用纱布将消化反应后的水溶液进行一次过滤，再将一次过滤液装入微孔膜过滤罐中进行二次过滤，得到海藻消化滤液。海藻消化滤液将参与下一步的有机无机复混工艺，并可作为造粒工艺中的造粒粘结剂使用。第一次过滤是过滤出粗大的不溶解杂质，二次过滤是过滤出更细小的不溶解杂质，分两次过滤可以有效减少过滤时间，提高生产效率。

优选地，步骤S2.中所述复混的pH为6.5~7。肥料的pH值过高会造成养分损失，例如氮素以氨气放出；pH值过低则会出现不利于植物吸收、土壤酸化加剧、损害植物根系等问题。当pH小于6和大于11后，海藻酸盐的溶解度降低，会结晶或凝聚出来。

生产过程中，需要考虑的是：由于二次过滤液显碱性，碱性环境会造成尿素和磷酸一铵中的氮源损失。因此，在步骤S2.中所述复混过程中，先将二次过滤液先与钾肥混合，调节好pH为6.5~7后，再加入氮肥和磷肥，再调整pH到弱酸性范围6.5~7。

优选地，步骤S2.中所述复混的温度为55 ℃~65 ℃。温度过低，海藻酸盐和无机盐的溶解不够充分，原料间不能充分混合，并且使原料间混合均匀的耗时较长，生产含海藻酸的氮磷钾复合肥的效率低，肥料养分也会降低；温度过高，会导致氮素分解挥发损失，海藻酸盐不稳定出现降解，并会增加生产成本。

为了使有机物和无机物复混充分，复混时还需要以200 r/min的转速进行搅拌。优选地，步骤S2.中所述搅拌的时间为2~4 h。若搅拌时间不足，各种养分混合不均匀及反应不充分，导致复合肥杂质残留，盐分含量不均匀。若搅拌时间过长，会增加生产成本。

优选地，步骤S3.中所述后处理为浓缩、烘干、粉碎、造粒、再烘干。将混合液脱水浓缩至含水量小于80%，然后利用烘干机在60 ℃~80 ℃的条件下烘干至含水量≤15%；将烘干的含海藻酸的氮磷钾混合物放入粉碎机中粉碎，将其粉碎成直径大小≤5 mm的固体颗粒。将粉碎后的固体颗粒加入到圆盘造粒机中，并持续喷入上述过滤工艺中产生的二次过滤液，进行造粒。

优选地，步骤S3.中所述造粒后的肥料颗粒直径为3 mm~5 mm。将造粒完成的复合肥料颗粒在60 ℃~80 ℃下烘干至含水量5%~7.5%，然后放入电动筛分机进行筛分。将筛分出直径≤3 mm的肥料颗粒重复造粒，将筛分出直径≥5 mm的肥料颗粒重复破碎和造粒，直至80%以上的肥料颗粒直径为3 mm~5 mm。

优选地，步骤S3.中所述再烘干后的含水量不超过5%。将直径为3 mm~5 mm的肥料颗粒于60 ℃～80 ℃烘干至含水量≤5%。随机抽取烘干后的肥料样品，检测其海藻酸、氮（N）、磷（P₂O₅）、钾（K₂O）、硫（S）含量及含水量；将合格的含海藻酸的氮磷钾复合肥计量（50kg）装包入库。

本发明同时保护一种含海藻酸的氮磷钾复合肥，所述含海藻酸的氮磷钾复合肥包括如下重量份数的原料：

海藻消化滤液30~35份，尿素30~35份，磷酸一铵13~15份，硫酸钾13~15份，pH调节剂适量。

优选地，所述含海藻酸的氮磷钾复合肥包括如下重量份数的原料：

海藻消化滤液35份，尿素35份，磷酸一铵15份，硫酸钾15份，pH调节剂适量。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明为实现废弃海藻资源的高值化，以废弃海藻为主要原料，提供了一种含海藻酸的氮磷钾复合肥的制备方法。该制备方法是先将海藻于50 ℃~60 ℃消化2~5 h，然后与氮磷钾肥复混。所制备的含海藻酸的氮磷钾复合肥中海藻酸的含量较高，具有营养均衡、抗病增产、保肥增效、绿色无公害等众多优点，符合农业可持续发展要求的优质环保肥料。此外，通过回收大量的废弃海藻后，可以还原滨海地区的海岸带及沙滩原有生态环境。

附图说明

图1为含海藻酸的氮磷钾复合肥的工艺流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的描述，但本发明的实施方式不限于此。实施例中的原料均可通过市售得到；除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。

实施例1

一种含海藻酸的氮磷钾复合肥的制备方法，具体步骤如下：

（1）清洗分离海藻：回收海滩上或近海的海藻，将海藻放入5 mm~20 mm大小筛孔的滚筒分离机中，并用高压喷水枪清洗，去除泥沙，分离出清洗干净的各类海藻。

（2）烘干破碎海藻：将清洗后的海藻放入烘干机中，在60 ℃~80 ℃的条件下烘干至含水量为≤15%；然后将烘干的海藻装入粉碎机中破碎，将海藻剪切粉碎成面积为≤9cm²的碎片。

（3）消化反应：将粉碎的海藻碎片与清水按重量比1:5的比例放入反应釜中，加入氢氧化钾调节水溶液pH为8~9，不断充分搅拌，控制60 ℃温度条件下反应5小时，得到海藻消化液。

（4）过滤：先利用纱布将消化反应后的海藻消化液进行一次过滤，再将一次过滤液装入微孔膜过滤罐中进行二次过滤，得到海藻消化滤液，其将参与下一步的有机无机复混工艺，并可作为造粒工艺中的造粒粘结剂使用。

（5）有机无机复混：取35份（均按重量计）上述二次过滤液装入反应釜中，放入35份尿素，15份磷酸一铵，15份硫酸钾，并加入适量稀硫酸（6%）调节混合反应液的pH值为6.5~7，在55 ℃~65 ℃的条件下，以200 r/min的转速不断充分搅拌2~4小时，得有机无机混合液。

（6）浓缩烘干粉碎：将上述有机无机混合液脱水浓缩至含水量≤80%，然后利用烘干机在60 ℃~80 ℃的条件下烘干至含水量≤15%；将烘干的含海藻酸氮磷钾混合物放入粉碎机中粉碎，将其粉碎成直径大小为≤5 mm的固体颗粒。

（7）造粒：将上述粉碎后的固体颗粒加入到圆盘造粒机中，并持续喷入上述过滤工艺中产生的二次过滤液6份（可用水稀释），进行造粒。

（8）烘干筛分：将造粒完成的复合肥料颗粒烘干，并放入电动筛分机进行筛分。筛分出直径≤3 mm的肥料颗粒放回上述圆盘造粒机中重复造粒，对于直径≥5 mm的颗粒则放入上述粉碎机中重复破碎，然后重复造粒，直至80%以上的肥料颗粒直径为3 mm~5 mm。

（9）再烘干：将上述筛分出的直径为3 mm~5 mm的肥料颗粒放入温度为60 ℃~80℃的烘干机中，烘干至含水量为≤5%。

（10）检测包装：随机抽取烘干后的含海藻酸的氮磷钾复合肥，检测其海藻酸、氮（N）、磷（P₂O₅）、钾（K₂O）、硫（S）含量及含水量；将合格的海藻酸氮磷钾复合肥计量（50 kg）装包入库。

检测结果：本实施例制备的含海藻酸的氮磷钾复合肥，氮磷钾总养分（N + P₂O₅ +K₂O）重量含量为34%。其中，海藻酸为3.1%、N为17.5%、P₂O₅为7.5%、水溶性磷占有效磷百分率为80%、K₂O为9%、S 为4%，含水量为3%。

实施例2

本实施例与实施例1的区别在于，本实施例的步骤（3）中消化反应的温度为50 ℃，时间为2小时；

其他原料用量及操作步骤与实施例1一致。

检测结果：本实施例制备的含海藻酸的氮磷钾复合肥，氮磷钾总养分（N + P₂O₅ +K₂O）重量含量为32%。其中，海藻酸为1%、N为17%、P₂O₅为7%、水溶性磷占有效磷百分率为77%、K₂O为8%、S 为3%，含水量为4%。

实施例3

本实施例与实施例1的区别在于，本实施例的步骤（3）中加入4倍海藻重量的水；

其他原料用量及操作步骤与实施例1一致。

检测结果：本实施例制备的含海藻酸的氮磷钾复合肥，氮磷钾总养分（N + P₂O₅ +K₂O）重量含量为32%。其中，海藻酸为2.2%、N为16%、P₂O₅为7%、水溶性磷占有效磷百分率为79%、K₂O为9%、S 为4%，含水量为4%。

实施例4

本实施例与实施例1的区别在于，本实施例的步骤（3）中加入6倍海藻重量的水；

其他原料用量及操作步骤与实施例1一致。

检测结果：本实施例制备的含海藻酸的氮磷钾复合肥，氮磷钾总养分（N + P₂O₅ +K₂O）重量含量为33%。其中，海藻酸为1.7%、N为16%、P₂O₅为7%、水溶性磷占有效磷百分率为78%、K₂O为10%、S 为4%，含水量为5%。

实施例5

本实施例与实施例1的区别在于，本实施例的步骤（5）中二次过滤液为30份；

其他原料用量及操作步骤与实施例1一致。

检测结果：本实施例制备的含海藻酸的氮磷钾复合肥，氮磷钾总养分（N + P₂O₅ +K₂O）重量含量为34%。其中，海藻酸为1.1%、N为18%、P₂O₅为8%、水溶性磷占有效磷百分率为77%、K₂O为8%、S 为4%，含水量为3%。

实施例6

本实施例与实施例1的区别在于，本实施例的步骤（5）中二次过滤液为30份，尿素为30份；

其他原料用量及操作步骤与实施例1一致。

检测结果：本实施例制备的含海藻酸的氮磷钾复合肥，氮磷钾总养分（N + P₂O₅ +K₂O）重量含量为31%。其中，海藻酸为1.5%、N为14%、P₂O₅为8.5%、水溶性磷占有效磷百分率为77%、K₂O为8.5%、S 为4.5%，含水量为4%。

对比例1

本对比例与实施例1的区别在于，本对比例的步骤（3）中消化反应的温度为40 ℃，时间为2小时；

其他原料用量及操作步骤与实施例1一致。

检测结果：本实施例制备的含海藻酸的氮磷钾复合肥，氮磷钾总养分（N + P₂O₅ +K₂O）重量含量为33%。其中，海藻酸为0.5%、N为17%、P₂O₅为7%、水溶性磷占有效磷百分率为76%、K₂O为9%、S 为4%，含水量为4%。

由此可知，本发明通过控制消化反应的温度、时间以及加入水的量，所制备的含海藻酸的氮磷钾复合肥中海藻酸的含量均较高，氮磷钾总养分（N + P₂O₅ + K₂O）重量含量≥31%。其中，海藻酸≥1%、N≥14%、P₂O₅≥7%、水溶性磷占有效磷百分率≥77%、K₂O≥8%、S≥3%，含水量≤5%。该含海藻酸的氮磷钾复合肥符合国标GB 15063-2009对复合肥料的要求，也符合国家化工标准HG/T 5050-2016对海藻酸复合肥料的要求。

可见，本发明通过回收大量的废弃海藻，制备了一种含海藻酸的氮磷钾复合肥，实现了废弃海藻资源的高值化，还原了滨海地区的海岸带及沙滩原有生态环境。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种含海藻酸的氮磷钾复合肥的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1. 将海藻预处理后进行消化反应，过滤后得到海藻消化滤液；所述消化反应的温度为50~60 ℃，时间为2~5 h；

S2. 将海藻消化滤液、氮肥、磷肥、钾肥和pH调节剂复混，得到混合液；

S3. 将混合液后处理，得到含海藻酸的氮磷钾复合肥。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S1.中所述消化反应的温度为60℃，时间为5 h。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S1.中所述消化反应中加入水的量是海藻的4~6倍。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤S1.中所述消化反应中加入水的量是海藻的5倍。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S1.中所述海藻为马尾藻、小石花菜、鸡毛藻、叶蕨藻、总状蕨藻、长松藻、乳节藻、杉叶蕨藻或泡叶藻中的一种或几种。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S2.中所述复混的温度为55 ℃~65 ℃。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S2.中所述氮肥为尿素、硫酸铵、碳酸氢铵、硝酸钾或硝酸铵中的一种或几种。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S2.中所述磷肥为磷酸一铵、过磷酸钙或钙镁磷肥中的一种或几种。

9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S2.中所述钾肥为硫酸钾、硝酸钾、碳酸钾或氯化钾中的一种或几种。

10.一种含海藻酸的氮磷钾复合肥，其特征在于，包括如下重量份数的原料：

海藻消化滤液30~35份，尿素30~35份，磷酸一铵13~15份，硫酸钾13~15份，pH调节剂适量。