專利名稱：含硫肥料組合物及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明專利申請(qǐng)是國際申請(qǐng)?zhí)枮镻CT/US 01/14104，國際申請(qǐng)日為2001年5月2日，進(jìn)入中國國家階段的申請(qǐng)?zhí)枮?1801260.4，發(fā)明名稱為“含硫肥料組合物及其制備方法”的發(fā)明專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。
背景本申請(qǐng)要求2000年5月17日提交的臨時(shí)申請(qǐng)?zhí)?0/204,970的優(yōu)先權(quán)，該專利申請(qǐng)的內(nèi)容在此引入以供參考。
本發(fā)明涉及對(duì)土壤傳送硫以支持作物生長(zhǎng)。
當(dāng)氧化成硫酸鹽形式時(shí)，硫是作物生長(zhǎng)的必要養(yǎng)分。為了提供適合用于土壤的形式的硫，通常將硫與顆粒狀肥料如磷酸鹽、硝酸鹽、尿素和/或碳酸鉀松散混合形成物理混合物。然后將該混合物用各種方法，如撒播或條播施給土壤，以提供給土壤硫和其他在顆粒肥料中存在的養(yǎng)分。
這種混合的一個(gè)問題是它們?cè)诩庸ず瓦\(yùn)輸過程中隨著顆粒沉降經(jīng)歷顆粒偏析，導(dǎo)致在接近松散混合物底部處顆粒較小，和集中粉末。因此，在整個(gè)混合物中硫不均勻分布，導(dǎo)致當(dāng)對(duì)土壤施用混合物時(shí)硫劑量不均勻。例如，一些處理區(qū)域可能接受到太多硫，而其他區(qū)域可能接受太少硫。因此，需要一種將硫均勻傳送給土壤的載體。
為了不同目的還將硫摻入肥料組合物。特別是，已用硫制造緩釋肥料組合物，它作為一層相當(dāng)厚的外涂層或殼，牢固的錨定于肥料顆粒表面。在這些組合物中，目的是為了使下面的肥料能緩慢釋放入土壤，而不是為了將硫傳送給土壤，隨后氧化并讓作物利用。
發(fā)明概述本發(fā)明提供了一種將硫傳送給土壤，并避免與松散混合的組合物有關(guān)的硫不均勻分布問題的載體。特別是，本發(fā)明的特征是一種具有多個(gè)顆粒的組合物，其中這些顆粒含有肥料部分和包埋在肥料部分內(nèi)的多個(gè)分散硫片晶。
本文所用的“分散硫片晶”指不連續(xù)的薄硫片晶，它可以基本上是平面的或基本上是曲面的。例如，片晶可以是局部球形的。這些片晶與在緩釋肥料組合物中存在的較厚的硫涂層和殼相反，后者基本上覆蓋了下面的肥料部分表面。
合適肥料部分的例子包括磷酸鹽(如磷酸單銨鹽、磷酸氫銨、單過磷酸鈣、三元過磷酸鈣等)、硝酸鹽、尿素、碳酸鉀及其組合。顆粒還可含有一種或多種硫酸鹽(如硫酸鈣、硫酸鎂、硫酸銨及其組合)、一種或多種微量營養(yǎng)(如鋅、錳、鐵、銅、硼、氯、鈷、鈉、鉬及其組合)、和/或一種或多種次級(jí)養(yǎng)分(如鈣、鎂及其組合)。顆粒的總元素營養(yǎng)含量?jī)?yōu)選不大于20％重量，更優(yōu)選不大于10％重量，甚至更優(yōu)選不大于5％重量。
加到土壤后，硫片晶和肥料部分的成分被釋放到土壤中，通過土壤微生物作用氧化成硫酸鹽形式。形成厚度不大于100微米，優(yōu)選不大于10微米的片晶來促進(jìn)氧化。因?yàn)榻M合物中的各顆粒含有硫片晶，即使顆粒經(jīng)歷沉降也避免了硫施用不均勻的問題。而且，由于將硫片晶包埋在肥料部分中，而不是單獨(dú)將硫作為肥料顆粒最外表面牢固錨定的涂層，顆粒提供了同時(shí)傳送硫和肥料部分的便利載體。
根據(jù)一種方法制備了肥料組合物，該方法包括首先用元素硫，然后用含有肥料或其前體的漿液噴霧多個(gè)含肥料的顆粒，硬化后得到含硫顆粒。硬化過程可采用多種形式，視漿液組成而定。例如，當(dāng)漿液含有磷酸單銨鹽或磷酸氫銨肥料前體時(shí)，硬化步驟包括用氨噴射含硫顆粒，然后干燥顆粒，形成硫片晶包埋在磷酸二氫銨或磷酸氫銨肥料中的顆粒。另一方面，當(dāng)漿液含有單過磷酸鈣、三元過磷酸鈣、尿素或碳酸鉀時(shí)，氨噴射不是必需的，可簡(jiǎn)單的通過干燥硬化顆粒。
肥料漿液通常是熔化的組合物。如果漿液首先沉積，然后硫沉積，或如果硫和漿液同時(shí)沉積，硫沉積在熔化漿液頂部的區(qū)域?qū)⒁子趶念w粒上成片剝落。首先用硫然后用肥料漿液噴霧顆粒避免了這個(gè)問題。熔化漿液沉積在硫片晶上，但與下面的肥料顆粒的粘附比與硫片晶的粘附更強(qiáng)。因此，肥料和硫片晶都留在適當(dāng)?shù)奈恢?，可以在合適的時(shí)間釋放入土壤。
在附圖和下文描述中列出了本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的細(xì)節(jié)。從描述和附圖以及權(quán)利要求可明白本發(fā)明的其他特征、目的和優(yōu)點(diǎn)。
附1是示意圖，顯示了制備含硫的肥料組合物的一種方法實(shí)施例。
發(fā)明詳述參見


圖1，該圖顯示制備肥料組合物的連續(xù)方法，該肥料組合物的特征是具有包埋在肥料部分中的分散硫片晶的顆粒，其中肥料部分是磷酸二氫銨(“MAP”)、磷酸氫銨(“DAP”)或其組合。如
圖1所示，含有MAP或DAP肥料顆粒(或其組合)的旋轉(zhuǎn)?；氖椒磻?yīng)器10旋轉(zhuǎn)形成肥料顆粒的滾床。反應(yīng)器10還含有從帶式進(jìn)料器11喂入反應(yīng)器的固態(tài)硫酸鹽(如硫酸鈣、硫酸鎂、硫酸銨或其組合)。當(dāng)終產(chǎn)物施用于土壤時(shí)，這些摻入終產(chǎn)物的硫酸鹽立即可用作作物硫營養(yǎng)。相反，片晶中的元素硫必須首先被土壤微生物氧化成硫酸鹽形式，然后才能用作作物硫養(yǎng)分。
隨著反應(yīng)器10的旋轉(zhuǎn)，首先用熔化形式的元素硫低壓噴霧反應(yīng)器內(nèi)含物，在肥料顆粒表面形成硫薄片晶。由于肥料顆粒未熔化，硫片晶不從顆粒上剝落。選擇硫片晶不完全覆蓋肥料顆粒表面的噴霧條件，包括噴霧壓力和噴霧時(shí)間，以促使隨后噴霧的漿液粘附于下面的肥料顆粒上。
手工將硫元素加到管式熔化器12中，制備熔化的硫噴霧，其中用通到熔化器12的蒸汽熔化硫。熔化的硫儲(chǔ)存在收集槽14中，也對(duì)其提供蒸汽直到需要，然后它通過泵16被泵送到反應(yīng)器10中，霧化形成噴霧。用返流環(huán)管18通過將過量熔化硫返回給收集槽14測(cè)量傳送給反應(yīng)器10的熔化硫量。
硫片晶形成后，通過在預(yù)中和器22中混合氨氣(來自罐20)和磷酸，然后將漿液送到反應(yīng)器10，對(duì)其霧化形成噴霧，制備了熔化漿液，用漿液噴霧仍在旋轉(zhuǎn)的含有片晶的肥料顆粒。漿液是肥料前體，它在用氨噴射后轉(zhuǎn)化成MAP、DAP或其組合。它對(duì)未被硫片晶占據(jù)的肥料顆粒表面部分粘附很強(qiáng)，并延伸到(不強(qiáng)烈粘附于)硫片晶上。根據(jù)氨噴射后肥料的所需厚度選擇漿液噴霧條件(包括噴霧壓力和噴霧時(shí)間)。
如上所述，一旦漿液噴霧完成，對(duì)有涂層的顆粒進(jìn)行氨噴射，將漿液轉(zhuǎn)化為MAP、DAP或其組合。供有來自罐26的氨的床下氨噴射器24用于該目的。選擇氨濃度以實(shí)現(xiàn)氮-磷比約1.0(就MAP而言)或約2.0(就DAP而言)，在該比例時(shí)形成不溶性肥料顆粒并從溶液中沉淀出來。最終得到一種顆粒，其中硫片晶包埋在MAP、DAP或其組合內(nèi)。
氨噴射后，在加熱的干燥鼓28中干燥如此形成的顆粒，用通過鼓風(fēng)機(jī)27從天然氣燃燒爐29提供的熱量除去水分和任何其他揮發(fā)物質(zhì)。干燥后，通過傳送帶30將顆粒排入顆粒篩分器32，該篩分器裝有一個(gè)或多個(gè)顆粒篩分。顆粒篩分器32從產(chǎn)物流中分離出相對(duì)于預(yù)定目標(biāo)粒徑過大或過小的顆粒。過大的顆粒被加到帶式進(jìn)料器34中，然后喂入輥式破碎機(jī)36。輥式破碎機(jī)36漸漸磨碎過大的顆粒使其粒徑變小，須注意將粉末形成減至最少。然后通過回收傳送系統(tǒng)38和回收提升機(jī)40回收磨碎的顆粒，并通過帶式進(jìn)料器循環(huán)42喂回反應(yīng)器10，在反應(yīng)器中它們與其他硫酸鹽混合，經(jīng)歷另一循環(huán)接觸硫噴霧，然后漿液噴霧直到獲得理想的粒徑。顆粒篩分器32也將過小的顆粒提供給回收傳送系統(tǒng)38，在該系統(tǒng)中它們與過大的顆粒一起，形成反應(yīng)器10的原料。
分離過大和過小的顆粒后，將得到的產(chǎn)物流(含有滿足預(yù)定目標(biāo)粒徑的顆粒)通過產(chǎn)物提升機(jī)44送到產(chǎn)物分流器46，該分流器將這些顆粒的一部分循環(huán)到反應(yīng)器10中，將其余顆粒送入冷卻鼓48。然后收集冷卻顆粒，并儲(chǔ)存在收集器50中。冷卻過程中放出的任何揮發(fā)物以及干燥鼓28和反應(yīng)器10放出的揮發(fā)物被送入滌氣器52，它們?cè)谀抢锉惶幚聿⑴诺酱髿庵小?br> 根據(jù)上述方法形成的顆粒的特征是具有MAP或DAP肥料部分(或其組合)和包埋在肥料部分中的硫薄片晶。片晶厚度優(yōu)選小于100微米，更優(yōu)選小于10微米，以促進(jìn)施用到土壤中后硫的氧化?？傇亓蚝?jī)?yōu)選不大于約20％重量，更優(yōu)選不大于約10％重量，甚至更優(yōu)選不大于約5％重量。
就還含有硫酸鹽(如硫酸鈣、硫酸鎂、硫酸銨或其組合)的顆粒而言，根據(jù)給定的作物和/或作物區(qū)域的農(nóng)業(yè)需要選擇硫酸鹽的硫與顆粒中元素硫的重量比。通常硫酸鹽的硫與元素硫之比的范圍約在1∶9到7∶3之內(nèi)是合適的，特別有用的是約1∶1的比例。
選擇顆粒的總體大小，使得在施給土壤后最佳釋放養(yǎng)分。通常粒徑范圍是約2-4毫米。
圖1中所述的方法說明了一個(gè)實(shí)施例，其中肥料部分是MAP、DAP或其組合。然而，還可用其他肥料，包括例如其他磷酸鹽(如單過磷酸鈣、三元過磷酸鈣或其組合)、硝酸鹽、尿素、碳酸鉀及其組合。不是所有這些肥料都需要噴射氨。例如，就單過磷酸鈣、三元過磷酸鈣、尿素和碳酸鉀而言，不需要氨噴射來將漿液轉(zhuǎn)變成肥料，也不需要預(yù)中和器。而是將含有肥料的漿液加到反應(yīng)器10中的顆粒上，然后在干燥鼓28中干燥，形成產(chǎn)物。
另外，
圖1說明了旋轉(zhuǎn)?；男问降姆磻?yīng)器的用途。然而，還可使用其他反應(yīng)器，包括例如流化床反應(yīng)器。
圖1也說明制造含硫肥料顆粒的連續(xù)方法。然而還可以用間歇方法。
圖1所示的過程進(jìn)一步說明，通過加入固態(tài)硫酸鹽將硫酸鹽摻入顆粒。然而，硫酸鹽摻入可通過不同途徑實(shí)現(xiàn)。例如，可通過使溶解在磷酸進(jìn)料中的硫酸與合適的陽離子反應(yīng)，原位產(chǎn)生硫酸鹽。
可在顆粒中加入其他成分。例子包括微量營養(yǎng)(如鋅、錳、鐵、銅、鉬、硼、氯、鈷、鈉及其組合)和次級(jí)養(yǎng)分(如鈣、鎂及其組合)。可以元素形式或以鹽形式(如硫酸鹽、硝酸鹽、鹵化物等)提供微量營養(yǎng)和次級(jí)養(yǎng)分。
還可能在顆粒形成后對(duì)顆粒施涂一層或多層包囊涂層。合適的包囊涂層的例子是本領(lǐng)域已知的，包括例如聚合涂層，它在施用到土壤后隨時(shí)間降解。
已描述了一些本發(fā)明的實(shí)施例。但是，應(yīng)理解在不違背本發(fā)明的精神和范圍的條件下可進(jìn)行許多修改。因此，其他實(shí)施例在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種含有多個(gè)顆粒的肥料組合物，其特征在于，所述顆粒含有(a)肥料部分；和(b)包埋在所述肥料部分中的多個(gè)分散硫片晶。
2.如權(quán)利要求1所述的肥料組合物，其特征在于，所述片晶的厚度不大于約100微米。
3.如權(quán)利要求1所述的肥料組合物，其特征在于，所述片晶的厚度不大于約10微米。
4.如權(quán)利要求1所述的肥料組合物，其特征在于，所述肥料部分選自磷酸鹽、硝酸鹽、尿素、碳酸鉀及其組合。
5.如權(quán)利要求1所述的肥料組合物，其特征在于，所述肥料部分選自磷酸一銨鹽、磷酸氫銨、單過磷酸鈣、三元過磷酸鈣及其組合。
6.如權(quán)利要求1所述的肥料組合物，其特征在于，所述肥料部分含有磷酸二氫銨。
7.如權(quán)利要求1所述的肥料組合物，其特征在于，所述肥料部分含有磷酸氫銨。
8.如權(quán)利要求1所述的肥料組合物，其特征在于，所述肥料部分含有單過磷酸鈣。
9.如權(quán)利要求1所述的肥料組合物，其特征在于，所述肥料部分含有三元過磷酸鈣。
10.如權(quán)利要求1所述的肥料組合物，其特征在于，所述顆粒的總元素硫含量不大于約20％重量。
11.如權(quán)利要求1所述的肥料組合物，其特征在于，所述顆粒的總元素硫含量不大于約10％重量。
12.如權(quán)利要求1所述的肥料組合物，其特征在于，所述顆粒的總元素硫含量不大于約5％重量。
13.如權(quán)利要求1所述的肥料組合物，其特征在于，所述顆粒還含有硫酸鹽。
14.如權(quán)利要求13所述的肥料組合物，其特征在于，所述硫酸鹽選自硫酸鈣、硫酸鎂、硫酸銨及其組合。
15.如權(quán)利要求1所述的肥料組合物，其特征在于，所述顆粒還含有微量營養(yǎng)，選自鋅、錳、鐵、銅、鉬、硼、氯、鈷、鈉及其組合。
16.如權(quán)利要求1所述的肥料組合物，其特征在于，所述顆粒還含有次級(jí)養(yǎng)分，選自鈣、鎂及其組合。
17.一種制備肥料組合物的方法，其特征在于，該方法包括(a)用(a)元素硫，然后用(b)含有肥料或其前體的漿液噴霧第一含有肥料的多個(gè)顆粒，所述元素硫不覆蓋所述顆粒的全部表面；和(b)硬化步驟(a)的產(chǎn)物，形成第二多個(gè)顆粒，所述顆粒含有(i)肥料部分和(ii)包埋在所述肥料部分內(nèi)的多個(gè)分散硫片晶。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述第二多個(gè)顆粒含有選自磷酸鹽、硝酸鹽、尿素、碳酸鉀及其組合的肥料部分。
19.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述第二多個(gè)顆粒含有選自磷酸二氫銨、磷酸氫銨、單過磷酸鈣、三元過磷酸鈣及其組合的肥料部分。
20.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述漿液含有磷酸二氫銨前體，所述硬化步驟包括用氨噴射步驟(A)的產(chǎn)物，并干燥氨噴射過的產(chǎn)物，形成含有肥料部分的所述第二多個(gè)顆粒，所述肥料部分含有磷酸二氫銨。
21.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述漿液含有磷酸氫銨前體，所述硬化步驟包括用氨噴射步驟(A)的產(chǎn)物，并干燥氨噴射過的產(chǎn)物，形成含有肥料部分的所述第二多個(gè)顆粒，所述肥料部分含有磷酸氫銨。
22.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述漿液含有單過磷酸鈣，所述硬化步驟包括干燥步驟(A)的產(chǎn)物，形成含有肥料部分的所述第二多個(gè)顆粒，所述肥料部分含有單過磷酸鈣。
23.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述漿液含有三元過磷酸鈣，所述硬化步驟包括干燥步驟(A)的產(chǎn)物，形成含有肥料部分的所述第二多個(gè)顆粒，所述肥料部分含有三元過磷酸鈣。
24.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述第一多個(gè)顆粒、所述漿液或兩者還含有硫酸鹽。
25.如權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于，所述硫酸鹽選自硫酸鈣、硫酸鎂、硫酸銨及其組合。
26.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述第一多個(gè)顆粒、所述漿液或兩者還含有微量營養(yǎng)，所述微量營養(yǎng)選自鋅、錳、鐵、銅、鉬、硼、氯、鈷、鈉及其組合。
27.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述第一多個(gè)顆粒、所述漿液或兩者還含有次級(jí)養(yǎng)分，所述次級(jí)養(yǎng)分選自鈣、鎂及其組合。
28.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述片晶的厚度不大于約100微米。
29.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述片晶的厚度不大于10微米。
30.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述第二多個(gè)顆粒的總元素硫含量不大于約20％重量。
31.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述第二多個(gè)顆粒的總元素硫含量不大于約10％重量。
32.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述第二多個(gè)顆粒的總元素硫含量不大于約5％重量。
33.一種將硫傳送給土壤，包括用含有多個(gè)顆粒的肥料組合物處理土壤的方法，其特征在于，所述顆粒含有(a)肥料部分和(b)包埋在所述肥料部分中的多個(gè)分散硫片晶。
34.如權(quán)利要求33所述的方法，其特征在于，所述片晶的厚度不大于約100微米。
35.如權(quán)利要求33所述的方法，其特征在于，所述片晶的厚度不大于約10微米。
36.如權(quán)利要求33所述的方法，其特征在于，所述肥料部分選自磷酸鹽、硝酸鹽、尿素、碳酸鉀及其組合。
37.如權(quán)利要求33所述的方法，其特征在于，所述肥料部分選自磷酸二氫銨、磷酸氫銨、單過磷酸鈣、三元過磷酸鈣及其組合。
38.如權(quán)利要求33所述的方法，其特征在于，所述肥料部分含有磷酸二氫銨。
39.如權(quán)利要求33所述的方法，其特征在于，所述肥料部分含有磷酸氫銨。
40.如權(quán)利要求33所述的方法，其特征在于，所述肥料部分含有單過磷酸鈣。
41.如權(quán)利要求33所述的方法，其特征在于，所述肥料部分含有三元過磷酸鈣。
42.如權(quán)利要求33所述的方法，其特征在于，所述顆粒的總元素硫含量不大于約20％重量。
43.如權(quán)利要求33所述的方法，其特征在于，所述顆粒的總元素硫含量不大于約10％重量。
44.如權(quán)利要求33所述的方法，其特征在于，所述顆粒的總元素硫含量不大于約5％重量。
45.如權(quán)利要求33所述的方法，其特征在于，所述顆粒還含有硫酸鹽。
46.如權(quán)利要求45所述的方法，其特征在于，所述硫酸鹽選自硫酸鈣、硫酸鎂、硫酸銨及其組合。
47.如權(quán)利要求33所述的方法，其特征在于，所述顆粒還含有微量營養(yǎng)，選自鋅、錳、鐵、銅、鉬、硼、氯、鈷、鈉及其組合。
48.如權(quán)利要求33所述的方法，其特征在于，所述顆粒還含有次級(jí)養(yǎng)分，選自鈣、鎂及其組合。
全文摘要
一種含有多個(gè)顆粒的肥料組合物，其中這些顆粒的特征是多個(gè)硫片晶包埋在肥料部分中；和一種制備該組合物的方法，其中首先用硫噴霧，然后用含有肥料或其前體的漿液噴霧含肥料的顆粒，然后硬化。
文檔編號(hào)C05G5/00GK1990434SQ20061017282
公開日2007年7月4日 申請(qǐng)日期2001年5月2日 優(yōu)先權(quán)日2000年5月17日
發(fā)明者L·A·皮科克, A·R·小雪莉 申請(qǐng)人:美盛公司