專(zhuān)利名稱：肥料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及肥料組合物和對(duì)土壤進(jìn)行施肥的方法。
背景技術(shù)：
磷對(duì)于所有植物群和動(dòng)物群來(lái)說(shuō)是一種基本的微量元素，由于從農(nóng)田中產(chǎn)出農(nóng)產(chǎn)品而除去磷的速度可以比自然氣候和相關(guān)過(guò)程對(duì)其進(jìn)行的補(bǔ)充更快，通常需要施用人造磷酸鹽肥料以保持農(nóng)業(yè)生產(chǎn)率。在大田農(nóng)業(yè)(broadacre agriculture)中應(yīng)用最普遍的磷酸鹽肥料是過(guò)磷酸鈣。然而，存在一些與對(duì)牧場(chǎng)施用磷酸鹽肥料相關(guān)的問(wèn)題，而最嚴(yán)重的問(wèn)題包括微溶的磷酸鹽肥料從農(nóng)田流失到臨近的水路里。對(duì)于許多農(nóng)田區(qū)，已經(jīng)顯示出施用在牧場(chǎng)上的磷中的40％至60％作為過(guò)磷酸鈣可以在降雨時(shí)流失到附近的水路中；確切的流失速度由土壤類(lèi)型、土地坡度、土壤有機(jī)物狀況、土壤礦物學(xué)等決定。磷經(jīng)排水網(wǎng)從農(nóng)用土地到附近水路的擴(kuò)散，使大田農(nóng)業(yè)成為小溪與河流中最大的非點(diǎn)源磷污染之一。這種流失是農(nóng)民主要的經(jīng)濟(jì)損失，并且引起能夠?qū)е滤参镞^(guò)度生長(zhǎng)從而最終導(dǎo)致水路富營(yíng)養(yǎng)化的不良環(huán)境影響。在實(shí)踐中，如果頂肥(top dressing)過(guò)程中施用在農(nóng)田上的磷的50％流失到附近的水路中，農(nóng)民實(shí)質(zhì)上要為達(dá)到其種植要求所需的肥料支付不存在磷流失時(shí)所支付的價(jià)錢(qián)的兩倍。
因此，存在一種開(kāi)發(fā)使磷從大田農(nóng)用土地中的流失最小化同時(shí)保持所用磷酸鹽的植物可利用性的組合物和施用策略的明確需求。這種組合物和施用策略將充分地改善農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)和流出農(nóng)田的水路的水質(zhì)。
本發(fā)明人驚奇地發(fā)現(xiàn)，如果將至少部分反應(yīng)以使其反應(yīng)pH小于10.5的鋁土礦精煉殘?jiān)?bauxite refinery residue)(其被稱為紅泥)與磷酸鹽肥料一起在土壤中施用，能夠充分地減少用磷酸鹽肥料處理過(guò)的土壤中水溶性磷酸鹽的流失，同時(shí)不損失所施用的磷酸鹽的肥效。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)第一實(shí)施方式，本發(fā)明提供了一種肥料組合物，其中含有該肥料組合物總重量95wt.％至1wt.％的磷酸鹽肥料，以及該肥料組合物總重量5wt.％至99wt.％的磷酸鹽結(jié)合物質(zhì)，其中磷酸鹽結(jié)合物質(zhì)選自至少部分與鈣和/或鎂離子反應(yīng)的鋁土礦精煉殘?jiān)?其被稱為紅泥)、通過(guò)加入酸至少已經(jīng)部分中和的紅泥、通過(guò)用二氧化碳進(jìn)行處理至少已經(jīng)部分中和的紅泥和通過(guò)加入含有鈣和/或鎂的一種或多種礦物至少已經(jīng)部分中和的紅泥，當(dāng)與其重量5倍的水相混和時(shí)，該磷酸鹽結(jié)合物質(zhì)的反應(yīng)pH小于10.5。
含有鈣和/或鎂的一種或多種礦物的一個(gè)例子可以是石膏。
根據(jù)第二實(shí)施方式，本發(fā)明提供了一種制備肥料組合物的方法，所述方法包括將磷酸鹽肥料與磷酸鹽結(jié)合物質(zhì)均勻混和，其中磷酸鹽結(jié)合物質(zhì)選自至少部分與含有鈣離子和鎂離子中至少一種的礦物反應(yīng)的紅泥、通過(guò)加入酸至少已經(jīng)部分中和的紅泥、通過(guò)用二氧化碳進(jìn)行處理至少已經(jīng)部分中和的紅泥、以及通過(guò)加入至少一種含有鈣離子和鎂離子中至少一種的礦物至少已經(jīng)部分中和的紅泥，當(dāng)與其重量5倍的水相混和時(shí)，該磷酸鹽結(jié)合物質(zhì)的反應(yīng)pH小于10.5。
根據(jù)第三實(shí)施方式，本發(fā)明提供了一種對(duì)土壤進(jìn)行施肥的方法，包括對(duì)土壤施用施肥量的磷酸鹽肥料和一定量的磷酸鹽結(jié)合物質(zhì)，其中磷酸鹽肥料的量為磷酸鹽肥料和磷酸鹽結(jié)合物質(zhì)總重量的95wt.％至1wt.％，而磷酸鹽結(jié)合物質(zhì)的量為磷酸鹽肥料和磷酸鹽結(jié)合物質(zhì)的總重量的5wt.％至99wt.％，而且其中磷酸鹽結(jié)合物質(zhì)選自至少部分與鈣和/或鎂離子反應(yīng)的鋁土礦精煉殘?jiān)?其被稱為紅泥)、通過(guò)加入酸至少已經(jīng)部分中和的紅泥、通過(guò)用二氧化碳進(jìn)行處理至少已經(jīng)部分中和的紅泥、以及通過(guò)加入含有鈣和/或鎂的一種或多種礦物(例如石膏)至少已經(jīng)部分中和的紅泥，當(dāng)與其重量5倍的水相混和時(shí)，該磷酸鹽結(jié)合物質(zhì)的反應(yīng)pH小于10.5。
本發(fā)明人驚奇地發(fā)現(xiàn)盡管本發(fā)明的方法和組合物包括磷酸鹽肥料和磷酸鹽結(jié)合物質(zhì)一起使用，然而在本發(fā)明的方法中，例如當(dāng)本發(fā)明的組合物施用于土壤時(shí)，即使磷酸鹽被充分地束縛，其對(duì)植物保持足夠的磷酸鹽肥料可用性而使其保持肥效，從而基本上防止了其被降雨從土壤中浸出，或至少略微減低了其從土壤中被浸出的能力。


在附圖中，圖1是顯示了與僅含有過(guò)磷酸鈣的球粒相比，與依據(jù)本發(fā)明含有各種組合物的球粒相接觸的水溶液中磷濃度在65天中變化的圖。
圖2是顯示了與僅含有過(guò)磷酸鈣的球粒相比，當(dāng)遭受連續(xù)的模擬降雨時(shí)，依據(jù)本發(fā)明含有各種組合物的球粒中磷累積流失的圖。
具體實(shí)施例方式
在本發(fā)明的肥料組合物和方法中，磷酸鹽肥料是本領(lǐng)域公知的用于對(duì)土壤進(jìn)行施肥的任意含磷酸鹽物質(zhì)。這種磷酸鹽肥料的例子包括普通過(guò)磷酸鈣、二過(guò)磷酸鈣、三過(guò)磷酸鈣、磷酸二氫銨、磷酸氫二銨、多聚磷酸銨、氮磷酸鹽(nitric phosphate)、鳥(niǎo)糞石和磷酸鹽巖。常用的磷酸鹽肥料是普通過(guò)磷酸鈣或三過(guò)磷酸鈣或磷酸氫二銨。
優(yōu)選磷酸鹽結(jié)合物質(zhì)是從鋁土礦精煉操作中得到的紅泥，其至少部分與鈣和/或鎂離子反應(yīng)，當(dāng)與其重量5倍的水相混和時(shí)，其反應(yīng)pH小于10.5。更優(yōu)選當(dāng)與其重量5倍的水相混和時(shí)，反應(yīng)pH小于選自大約10、大約9.5、大約9、大約8.5和大約8的值。這種物質(zhì)在本文中稱為“處理過(guò)的紅泥”。當(dāng)與其重量5倍的水相混和時(shí)，處理過(guò)的紅泥的反應(yīng)pH可以在大約8至10.5之間，或者在大約8.5至10之間，或者在大約8.5至9.5之間，或者在大約9至10之間，或者在大約9.5至10之間，或者在大約9至9.5之間，而且可以是大約10.5、10、9.5、9、8.5或8。
可以制備如本文所定義的處理過(guò)的紅泥的一種方法是使紅泥與鈣和/或鎂離子進(jìn)行反應(yīng)，如國(guó)際專(zhuān)利申請(qǐng)PCT/AU03/00865號(hào)和國(guó)際專(zhuān)利申請(qǐng)PCT/AU01/01383號(hào)所說(shuō)明的(其內(nèi)容整體引入作為參考)。另一種可以制備處理過(guò)的紅泥的方法是使紅泥與足夠量的海水進(jìn)行反應(yīng)以使紅泥的反應(yīng)pH降低到小于10.5。例如，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)如果未處理紅泥的pH為大約13.5而堿度為大約20,000mg/L，加入大約5體積的世界平均海水(world average seawater)將使pH降到9.0至9.5之間，而堿度降低到大約300mg/L。
如國(guó)際專(zhuān)利申請(qǐng)PCT/AU03/00865號(hào)和國(guó)際專(zhuān)利申請(qǐng)PCT/AU01/01383號(hào)中所指出的，用于使紅泥與鈣和/或鎂離子進(jìn)行反應(yīng)的方法可以包括將紅泥與含有基本量和處理量的鈣離子以及基本量和處理量的鎂離子的處理水溶液相混和，混合時(shí)間足以使1重量份的紅泥與5重量份的蒸餾水或去離子水相混和時(shí)，紅泥的反應(yīng)pH小于10.5。鈣離子和鎂離子的基本量分別是處理溶液和紅泥總體積中每升8毫摩爾和12毫摩爾；鈣離子的處理量為紅泥總堿度中每摩爾中至少25毫摩爾，表達(dá)為碳酸鈣當(dāng)量堿度，而鎂離子的處理量為紅泥總堿度中每摩爾中至少400毫摩爾，表達(dá)為碳酸鎂當(dāng)量堿度。合適的鈣離子源或鎂離子源包括任意可溶或部分可溶的鈣鹽或鎂鹽，例如鈣和鎂的鹽酸鹽、硫酸鹽或硝酸鹽。如國(guó)際專(zhuān)利申請(qǐng)PCT/AU03/00865號(hào)和國(guó)際專(zhuān)利申請(qǐng)PCT/AU01/01383號(hào)中所指出的，鈣源和鎂源的例子包括硬地下鹽水、天然鹽水(例如蒸發(fā)濃縮的海水、來(lái)自鹽礦或鹽湖鹽水的鹽鹵鹽水)、含鹽廢水(例如來(lái)自脫鹽車(chē)間)、以及通過(guò)溶解氯化鈣和氯化鎂而制成的溶液。然而，鈣離子源和/或鎂離子源不限于這些例子。
可以制備處理過(guò)的紅泥的又一個(gè)方法包括以下的步驟(a)使紅泥與堿土金屬(通常為鈣或鎂或二者的混合物)的水溶性鹽相接觸，從而使紅泥的pH和堿度中的至少一種降低；以及(b)使紅泥與酸相接觸，從而使紅泥的pH降低到小于10.5。
任選地，該方法可進(jìn)一步在步驟(a)之后和步驟(b)之前包括從紅泥中分離液相的步驟。
在該方法的步驟(a)中，紅泥的pH通常被降低到大約8.5至10、或者大約8.5至9.5、或者大約9至10、或者大約9.5至10，優(yōu)選被降低到大約9至9.5，而且可以被降低到選自大約10.5、大約10、大約9.5、大約9、大約8.5和大約8的值。
在該方法的步驟(a)中，紅泥的總堿度(表達(dá)為碳酸鈣堿度)可以被降低到大約200mg/L至1000mg/L、或者大約200mg/L至900mg/L、或者大約200mg/L至800mg/L、或者大約200mg/L至700mg/L、或者大約200mg/L至600mg/L、或者大約200mg/L至500mg/L、或者大約200mg/L至400mg/L、或者大約200mg/L至300mg/L、或者大約300mg/L至1000mg/L、或者大約400mg/L至1000mg/L、或者大約500mg/L至1000mg/L、或者大約600mg/L至1000mg/L、或者大約700mg/L至1000mg/L、或者大約800mg/L至1000mg/L、或者大約900mg/L至1000mg/L，優(yōu)選低于300mg/L，而且可以被降低到低于選自大約1000mg/L、大約900mg/L、大約800mg/L、大約700mg/L、大約600mg/L、大約500mg/L、大約400mg/L、大約300mg/L和大約200mg/L的值，或者可以被降低至選自大約1000、大約950、大約900、大約850、大約800、大約750、大約700、大約650、大約600、大約550、大約500、大約450、大約400、大約350、大約300、大約250和大約200mg/L的值。
在該方法的步驟(b)中，pH值通常被降低到低于大約9.5，優(yōu)選低于大約9.0，而且可以被降低到選自大約9.5、大約9.25、大約9.0、大約8.75、大約8.5、大約8.25和大約8的值，而優(yōu)選總堿度(表達(dá)為碳酸鈣當(dāng)量堿度)被降低到低于選自大約200mg/L、大約150mg/L和大約100mg/L的值，而且可以被降低到選自大約200、大約175、大約150、大約125、大約100、大約75和大約50mg/L的值。
如國(guó)際專(zhuān)利申請(qǐng)PCT/AU03/00865號(hào)和國(guó)際專(zhuān)利申請(qǐng)PCT/AU01/01383號(hào)中所指出的，本文所定義的處理過(guò)的紅泥是由礦物的復(fù)合混合物所組成的干的紅色固體，這些礦物通常包括富赤鐵礦(abundanthematite)、勃姆石、三水鋁石、方鈉石、石英和鈣霞石、小文石(minoraragonite)、水鎂石、方解石、水鋁石、水鐵礦、石膏、水鋁鈣石、水滑石、p-鋁水方解石(aluminohydrocalcite)和氫氧鈣石，以及少量低溶解度的微量礦物。其具有高的酸中和能力(2.5-7.5摩爾酸/千克處理過(guò)的紅泥)和非常高的微量金屬捕獲能力(大于1000毫當(dāng)量金屬/千克處理過(guò)的紅泥)；其也具有高的捕獲和結(jié)合磷酸鹽及其它化學(xué)物質(zhì)的能力。處理過(guò)的紅泥能夠被制成各種形式進(jìn)行生產(chǎn)以適應(yīng)個(gè)體應(yīng)用(例如淤漿、粉末、球粒等)，但是盡管其具有高的酸中和能力，其土壤反應(yīng)pH均接近中性(低于10.5，通常在8.2和8.6之間)。處理過(guò)的紅泥的土壤反應(yīng)pH非常接近中性，并且其TCLP(毒性特性流失過(guò)程(ToxicityCharacteristic Leaching Procedure))值非常低，以致于其無(wú)需得到專(zhuān)門(mén)許可證就能夠運(yùn)輸和使用。
優(yōu)選的磷酸鹽結(jié)合物質(zhì)是商品名為Bauxsol，可從澳大利亞昆士蘭州神仙灣(Sanctuary Cove)的Virotec國(guó)際有限公司獲得的處理過(guò)的紅泥。
然而，由前述可以意識(shí)到，本發(fā)明中肥料組合物和方法中所使用的磷酸鹽結(jié)合物質(zhì)不限于此處所定義的處理過(guò)的紅泥，其也可以是通過(guò)用酸進(jìn)行處理至少已經(jīng)部分中和的紅泥；通過(guò)用二氧化碳進(jìn)行處理至少已經(jīng)部分中和的紅泥；或者通過(guò)加入含有鈣和/或鎂的一種或多種礦物(如石膏)至少已經(jīng)部分中和的紅泥。也可以方便地使用二氧化碳進(jìn)行處理而使紅泥至少部分中和，這是通過(guò)使二氧化碳在紅泥的含水懸浮液中起泡或者通過(guò)在壓力下將二氧化碳注入這種懸浮液中，直到紅泥的反應(yīng)pH被降低到低于選自大約10.5、大約10.0、大約9.5和大約9.0的值，或者直到紅泥的反應(yīng)pH值為選自大約10.5、大約10.0、大約9.5、大約9.0和大約8.5的值而進(jìn)行的。
在本發(fā)明的組合物和方法中使用處理過(guò)的紅泥的一個(gè)特別的好處是處理過(guò)的紅泥的微量金屬結(jié)合能力將使植物對(duì)微量金屬的吸收降低。這個(gè)效果在可能使用被金屬污染的磷酸鹽肥料時(shí)尤其重要。很多磷酸鹽肥料含有非常大量的潛在有害的微量元素(比如鉻和鈾)，而這些肥料在農(nóng)田中的長(zhǎng)期使用已經(jīng)導(dǎo)致對(duì)農(nóng)作物產(chǎn)生污染，使農(nóng)作物不適于人類(lèi)的消耗。在最壞的情況下，已經(jīng)必須禁止在長(zhǎng)期使用富含金屬的磷酸鹽肥料的農(nóng)田中生產(chǎn)人類(lèi)消耗的農(nóng)作物。向這種農(nóng)田中加入處理過(guò)的紅泥將極大地使植物對(duì)微量金屬的吸收降低，而合適的肥料施用量能夠允許重新開(kāi)始生產(chǎn)人類(lèi)消耗的農(nóng)作物。
在本發(fā)明的組合物中，可以改變磷酸鹽肥料和磷酸鹽結(jié)合物質(zhì)的相對(duì)量以適應(yīng)具體應(yīng)用的需要。該組合物包含5wt.％到99wt.％的磷酸鹽結(jié)合物質(zhì)和95wt.％到1wt.％的磷酸鹽肥料。然而，優(yōu)選的組合物包含20wt.％到85wt.％的磷酸鹽結(jié)合物質(zhì)和80wt.％到15wt.％的磷酸鹽肥料，而更優(yōu)選的組合物包含50wt.％到75wt.％的磷酸鹽結(jié)合物質(zhì)和50wt.％到25wt.％的磷酸鹽肥料。該組合物可以包含大約5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、96、97、98或99wt.％的磷酸鹽結(jié)合物質(zhì)和大約95、90、85、80、75、70、65、60、55、50、45、40、35、30、25、20、15、10、5、4、3、2或1wt.％的磷酸鹽肥料。所有的重量百分?jǐn)?shù)均表示為該組合物總重量的百分?jǐn)?shù)。
其它組分，例如含有氮或鉀的物質(zhì)(例如硝酸銨或硝酸鉀)可以根據(jù)需要加入到組合物中，以對(duì)具體的土壤達(dá)到理想的營(yíng)養(yǎng)平衡。相似地，微量金屬，例如銅、鋅、鉬等可以根據(jù)需要加入到組合物中，以保證使用該組合物進(jìn)行施肥的土壤具有合適的營(yíng)養(yǎng)和微量營(yíng)養(yǎng)素的可用性。雖然本發(fā)明的組合物中所包含的處理過(guò)的紅泥抑制了植物對(duì)微量金屬的吸收，但是并未完全停止這種吸收，因此，通過(guò)本發(fā)明的組合物中所包含的適量微量金屬可以調(diào)節(jié)微量金屬對(duì)植物的可用性。相似地，在本發(fā)明第二實(shí)施方式的方法中，除磷酸鹽肥料和磷酸鹽結(jié)合物質(zhì)外，可以在土壤中施用微量元素和其它肥料組分。
本發(fā)明組合物中磷酸鹽結(jié)合物質(zhì)的量通常大于大約50wt.％，并且可以大于大約55、60、65、70或75wt.％，當(dāng)將要施用該組合物的土壤已經(jīng)被例如鉻或鈾的潛在有害的微量金屬所污染或者所使用的磷酸鹽肥料中這些金屬的含量足夠高到能夠?qū)е峦寥赖奈廴緯r(shí)，磷酸鹽結(jié)合物質(zhì)的量通常大于大約80wt.％。
本發(fā)明的組合物中磷酸鹽結(jié)合物質(zhì)的量通常也大于大約50wt.％，并且可以大于大約55、60、65、70或75wt.％，當(dāng)土壤的反應(yīng)pH不合需要地低，例如低于5.5時(shí)，磷酸鹽結(jié)合物質(zhì)的量通常將大于大約80wt.％。
本發(fā)明的組合物可以以混合物的形式提供，或者其可以被配制成單獨(dú)組分的粉末、顆粒、球粒或者片劑的混合物，或者作為由混合組分組成的粉末、顆粒、球粒或者片劑。優(yōu)選本發(fā)明的組合物以由組合物組分的均質(zhì)混合物所制成的球粒的形式提供。
相似地，在第三實(shí)施方式的方法中，磷酸鹽肥料和磷酸鹽結(jié)合物質(zhì)可以作為各組分的粉末、顆粒、球粒或類(lèi)似形式來(lái)單獨(dú)進(jìn)行施用，或者其可以以第一方案中組合物的形式一起進(jìn)行施用。如果磷酸鹽肥料和磷酸鹽結(jié)合物質(zhì)單獨(dú)進(jìn)行施用，其可以以任何順序進(jìn)行施用。也就是說(shuō)，磷酸鹽肥料可以在磷酸鹽結(jié)合物質(zhì)之前或之后進(jìn)行施用。如果二者單獨(dú)進(jìn)行施用，施用之間的時(shí)間可以很短、分鐘級(jí)水平或較長(zhǎng)，例如一小時(shí)、幾小時(shí)、一天、幾天、一周或幾周。優(yōu)選磷酸鹽肥料和磷酸鹽結(jié)合物質(zhì)一起進(jìn)行施用，或單獨(dú)進(jìn)行施用，但是在彼此間隔相對(duì)短的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行，例如在一天之內(nèi)。
在考慮到本發(fā)明方法中所施用的所有磷酸鹽基本上均可用作為肥料，并且尤其是如果也施用近乎相同重量的磷酸鹽結(jié)合物質(zhì)，所施用的磷酸鹽基本上沒(méi)有流失到水路中的事實(shí)之后，所施用的磷酸鹽肥料量可以由本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員基于公知的磷酸鹽肥料的肥料施用量而容易地確定。磷酸鹽肥料的肥料施用量一般可以是沒(méi)有磷酸鹽結(jié)合物質(zhì)時(shí)所需的肥料施用量的大約50到90％之間，并且可以是沒(méi)有磷酸鹽結(jié)合物質(zhì)時(shí)所需的肥料施用量的大約50到80％之間或者50到70％之間或者50到60％之間，因此通常為大約90％，更通常為大約80％，進(jìn)一步通常為大約70％，更進(jìn)一步通常為大約60％，最通常為沒(méi)有磷酸鹽結(jié)合物質(zhì)時(shí)所需肥料施用量的大約一半。
本發(fā)明的組合物通常是通過(guò)使磷酸鹽肥料和磷酸鹽結(jié)合物質(zhì)以及任何如以上所舉例說(shuō)明的其它想要的組分相混合，并且使其充分混合以保證該混合物是均質(zhì)的而進(jìn)行制備的。優(yōu)選將任何粗顆粒粉碎或磨碎。在所述的粉碎或磨碎后，粒徑可以小于大約0.5mm，或者小于大約0.4、0.3、0.2或0.1mm，并且可以是大約0.5、0.4、0.3、0.2、0.1、0.07、或0.05mm，通常粒徑可以小于0.1mm。
得到的均質(zhì)混合物可以以粉末形式使用，但是更普遍地希望將該材料制成顆粒狀。?；梢酝ㄟ^(guò)使用水壓機(jī)、或壓輥、或造粒機(jī)、或任何其它確定是方便或有效的相似方法將該均質(zhì)混合物壓制成球粒而方便地完成。可以使用大約50Mpa或更高的應(yīng)用壓縮(appliedcompression)容易地形成足夠堅(jiān)固和穩(wěn)定以經(jīng)受運(yùn)輸和適度的粗處理的壓制球粒。然而，優(yōu)選大于大約150MPa的應(yīng)用壓縮，更優(yōu)選大于大約250MPa的應(yīng)用壓縮?？梢杂么蠹s50、100、150、200、250、300、350或400MPa，或者大約50至500MPa之間，或者大約100至450MPa之間，或者大約150至400MPa之間，或者大約200至350MPa之間的應(yīng)用壓縮。也可以由通過(guò)向均質(zhì)混合物中加水而制備的潮濕淤漿(dampslurry)來(lái)制備堅(jiān)固和穩(wěn)定的球粒。在適當(dāng)?shù)臐窈肯?，可以通過(guò)在幾乎沒(méi)有或沒(méi)有壓縮的情況下對(duì)該混合物進(jìn)行滾軋而制備球粒；如果希望，可以向該混合物中加入商業(yè)上可以得到的球粒粘合劑(pellet binder)((用于化學(xué)、制藥、或者類(lèi)似工業(yè)；例如甲基纖維素或者其它纖維素衍生物)以提供額外的物理強(qiáng)度。
與現(xiàn)有技術(shù)的施肥方法相比，本發(fā)明的方法將具有下面的優(yōu)點(diǎn)。
1.當(dāng)本發(fā)明的肥料組合物在土壤中進(jìn)行施用時(shí)，所施用的磷中只有非常少的部分(通常小于1％)能夠被降雨從土壤中浸出(leach)，相比之下現(xiàn)有技術(shù)實(shí)踐中通常有大約50％的普通過(guò)磷酸鈣被浸出除去。
2.本發(fā)明的肥料組合物和方法能夠有助于使處理過(guò)的土壤上生長(zhǎng)的植物對(duì)潛在有害的微量金屬的吸收降低。
3.本發(fā)明的肥料組合物和方法將有助于使具有低土壤反應(yīng)pH的土壤酸度降低。使用本發(fā)明的肥料組合物進(jìn)行處理將促進(jìn)土結(jié)磷(其在pH低于大約5.0的條件下對(duì)植物來(lái)說(shuō)不可利用)的釋放。
4.本發(fā)明的方法將保證肥料使用者得到其所施用的磷酸鹽肥料的幾乎全部的利益，相比之下當(dāng)使用傳統(tǒng)的磷酸鹽肥料時(shí)流失約50％。所施用的磷酸鹽中多于95％將保持對(duì)使用者的谷物是容易可用的。
5.使用本發(fā)明的肥料組合物將保證磷到附近水路中的流失的降低到非常低的水平，因此使水路富營(yíng)養(yǎng)化的危險(xiǎn)最小。
實(shí)施例實(shí)施例1-從Bauxsol和過(guò)磷酸鈣的球粒中浸出磷酸鹽如本文所述使用水壓機(jī)在294Mpa的應(yīng)用壓縮下制備BauxsolTM與過(guò)磷酸鈣肥料的比例在一定范圍內(nèi)的壓縮球粒。得到的球粒直徑大約為1cm，厚度大約為3mm而平均重量為1g。精確稱重幾個(gè)球粒放入燒瓶中，并加入100mL的Milli-Q水。使球粒和水經(jīng)過(guò)幾天達(dá)到平衡，定期對(duì)水進(jìn)行二次抽樣并且分析磷酸鹽中的磷。選擇球粒的重量以保證存在過(guò)量的固體，保證能夠達(dá)到平衡。在除去各樣品的水后，用新鮮的Milli-Q水代替所除去的水的數(shù)量，并且在進(jìn)行下一次二次取樣之前使該混合物再保持幾個(gè)天。該試驗(yàn)進(jìn)行65天以建立在固液相之間的磷分布。
圖1顯示了與過(guò)磷酸鈣和BauxsolTM的球粒相接觸的水溶液中的磷濃度在65天中的變化。數(shù)據(jù)顯示在球粒中結(jié)合BauxsolTM使得溶液中磷的平衡比例與所加入的固體過(guò)磷酸鈣量相比極大地降低了，其從接近1000mg/L降到少于2mg/L P。這些數(shù)據(jù)顯示用BauxsolTM處理過(guò)的球粒所釋放的可溶性磷酸鹽的量比未經(jīng)處理的磷酸鈣所釋放的量低大約500倍。然而，盡管磷的浸出潛力有非常大的降低，但是在用BauxsolTM處理過(guò)的球粒中多于95％的磷保持了對(duì)植物的可利用性(通過(guò)在農(nóng)藝學(xué)上使用的標(biāo)準(zhǔn)植物可用磷試驗(yàn)進(jìn)行測(cè)定)。
實(shí)施例2-通過(guò)模擬降雨事件從本發(fā)明的組合物中浸出磷該試驗(yàn)?zāi)M了重復(fù)降雨事件對(duì)于使用不同比例的過(guò)磷酸鈣和BauxsolTM所制備的球粒的影響。將總重量1g的幾個(gè)球粒放置在燒杯中，加入100mL的Milli-Q水。將球粒攪拌5分鐘，然后保持1小時(shí)。然后將水脫除以進(jìn)行分析，并且用新鮮的Milli-Q水代替，重復(fù)該過(guò)程。給定燒杯表面積、所加入水的體積以及現(xiàn)有的磷酸鹽的質(zhì)量，每次沖洗大體上相當(dāng)于30mm的降雨持續(xù)1小時(shí)降落在用典型的過(guò)磷酸鈣肥料施用量進(jìn)行施肥的排水良好的土壤上。對(duì)每次沖洗所傾出的液體中的P進(jìn)行分析，并且將累積的磷流失作為總可用P的比例進(jìn)行記錄。圖2顯示了記錄為總可用磷比例的每次混合中磷從球粒中的累積流失。圖2中磷流失軸的刻度是對(duì)數(shù)的。所模擬的降雨總數(shù)相當(dāng)于1080mm的降雨，這個(gè)降雨量對(duì)于世界上的很多地方代表了少于一年的降雨。這些數(shù)據(jù)顯示當(dāng)在過(guò)磷酸鹽中摻入BauxsolTM的情況下可浸出的P由接近可用P的100％降低到可用P的＜1％。
權(quán)利要求
1.一種肥料組合物，所述肥料組合物含有該肥料組合物總重量95wt.％至1wt.％的磷酸鹽肥料，以及該肥料組合物總重量5wt.％至99wt.％的磷酸鹽結(jié)合物質(zhì)，所述磷酸鹽結(jié)合物質(zhì)選自至少已經(jīng)部分與含有鈣離子和鎂離子中至少一種的物質(zhì)反應(yīng)的紅泥、通過(guò)加入酸而至少已經(jīng)部分中和的紅泥、通過(guò)用二氧化碳進(jìn)行處理而至少已經(jīng)部分中和的紅泥和通過(guò)加入至少一種含有鈣離子和鎂離子中至少一種的礦物而至少已經(jīng)部分中和的紅泥，當(dāng)與其重量5倍的水相混和時(shí)，所述磷酸鹽結(jié)合物質(zhì)的反應(yīng)pH小于10.5。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的肥料組合物，所述肥料組合物含有所述肥料組合物總重量50wt.％至25wt.％的所述磷酸鹽肥料和所述肥料組合物總重量50wt.％至75wt.％的所述磷酸鹽結(jié)合物質(zhì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的肥料組合物，其中所述磷酸鹽結(jié)合物質(zhì)是通過(guò)用二氧化碳進(jìn)行處理而至少已經(jīng)部分中和的紅泥。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的肥料組合物，所述肥料組合物還含有一種或多種選自含氮化合物、含鉀化合物和微量金屬的組分。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的肥料組合物，所述肥料組合物的形式選自粉末、顆粒、球粒和片劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的肥料組合物，其中至少一種含有鈣離子和鎂離子中至少一種的礦物中的一種是石膏。
7.當(dāng)在根據(jù)權(quán)利要求1所述的肥料組合物中使用時(shí)的一種處理過(guò)的紅泥。
8.一種制備肥料組合物的方法，所述方法包括將磷酸鹽肥料和磷酸鹽結(jié)合物質(zhì)均勻混合，其中所述磷酸鹽結(jié)合物質(zhì)選自至少已經(jīng)部分與含有鈣離子和鎂離子中至少一種的物質(zhì)反應(yīng)的紅泥、通過(guò)加入酸而至少已經(jīng)部分中和的紅泥、通過(guò)用二氧化碳進(jìn)行處理而至少已經(jīng)部分中和的紅泥、以及通過(guò)加入至少一種含有鈣離子和鎂離子中至少一種的礦物而至少已經(jīng)部分中和的紅泥，當(dāng)與其重量5倍的水相混和時(shí)，所述磷酸鹽結(jié)合物質(zhì)的反應(yīng)pH小于10.5。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述磷酸鹽肥料的量為所述磷酸鹽肥料總重量的95wt.％至1wt.％，而所述磷酸鹽結(jié)合物質(zhì)的量為所述磷酸鹽肥料總重量的5wt.％至99wt.％。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述磷酸鹽肥料的量為所述磷酸鹽肥料總重量的50wt.％至25wt.％，而所述磷酸鹽結(jié)合物質(zhì)的量為所述磷酸鹽肥料總重量的50wt.％至75wt.％。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述磷酸鹽結(jié)合物質(zhì)是通過(guò)用二氧化碳進(jìn)行處理而至少已經(jīng)部分中和的紅泥。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，所述方法還包括加入一種或多種選自含氮化合物、含鉀化合物和微量金屬的組分的步驟。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，所述方法還包括將粗顆粒粉碎或者磨碎成顆粒直徑小于0.1mm的粒徑尺寸的步驟。
14.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，所述方法還包括將所述混合物粒化的步驟。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，所述方法使用至少為大約50MPa的應(yīng)用壓縮。
16.當(dāng)通過(guò)權(quán)利要求8所述的方法制備時(shí)的肥料組合物。
17.一種對(duì)土壤進(jìn)行施肥的方法，所述方法包括對(duì)所述土壤施用施肥量的磷酸鹽肥料和一定量的磷酸鹽結(jié)合物質(zhì)，其中所述磷酸鹽肥料的量為所述磷酸鹽肥料和所述磷酸鹽結(jié)合物質(zhì)總重量的95wt.％至1wt.％，而所述磷酸鹽結(jié)合物質(zhì)的量為所述磷酸鹽肥料和所述磷酸鹽結(jié)合物質(zhì)總重量的5wt.％至99wt.％，并且其中所述磷酸鹽結(jié)合物質(zhì)選自至少已經(jīng)部分與含有鈣離子和鎂離子中至少一種的物質(zhì)反應(yīng)的紅泥、通過(guò)加入酸而至少已經(jīng)部分中和的紅泥、通過(guò)用二氧化碳進(jìn)行處理而至少已經(jīng)部分中和的紅泥、以及通過(guò)加入至少一種含有鈣離子和鎂離子中至少一種的礦物而至少已經(jīng)部分中和的紅泥，當(dāng)與其重量5倍的水相混和時(shí)，所述磷酸鹽結(jié)合物質(zhì)的反應(yīng)pH小于10.5。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中所述磷酸鹽肥料的量為所述磷酸鹽肥料總重量的50wt.％至25wt.％，而所述磷酸鹽結(jié)合物質(zhì)的量為所述磷酸鹽肥料總重量的50wt.％至75wt.％。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中所述磷酸鹽結(jié)合物質(zhì)是通過(guò)用二氧化碳進(jìn)行處理而至少已經(jīng)部分中和的紅泥。
20.一種對(duì)土壤進(jìn)行施肥的方法，所述方法包括對(duì)所述土壤施用施肥量的權(quán)利要求1所述的肥料組合物。
21.當(dāng)用于對(duì)土壤進(jìn)行施肥時(shí)的根據(jù)權(quán)利要求1所述的肥料組合物。
全文摘要
本發(fā)明涉及肥料組合物，其中含有該肥料組合物總重量95wt.％至1wt.％的磷酸鹽肥料，以及該肥料組合物總重量5wt.％至99wt.％的磷酸鹽結(jié)合物質(zhì)，該磷酸鹽結(jié)合物質(zhì)選自至少已經(jīng)部分與含有鈣離子和鎂離子中至少一種的材料反應(yīng)的紅泥、通過(guò)加入酸而至少已經(jīng)部分中和的紅泥、通過(guò)用二氧化碳進(jìn)行處理而至少已經(jīng)部分中和的紅泥、以及通過(guò)加入至少一種含有鈣離子和鎂離子中至少一種的礦物而至少已經(jīng)部分中和的紅泥，當(dāng)與其重量5倍的水相混和時(shí)，該磷酸鹽結(jié)合物質(zhì)的反應(yīng)pH低于10.5。本發(fā)明進(jìn)一步提供了制備該肥料的方法和對(duì)土壤進(jìn)行施肥的方法。
文檔編號(hào)C05B17/00GK1756726SQ200380108628
公開(kāi)日2006年4月5日 申請(qǐng)日期2003年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月18日
發(fā)明者D·麥科恩齊, M·W·克拉克, F·G·戴維斯－麥科恩齊, S·R·沃爾什 申請(qǐng)人:艾斯派林山地質(zhì)化學(xué)咨詢有限公司