專利名稱：一種至少含有磷酸根離子和鈣或鎂離子的水基化肥懸浮液及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種穩(wěn)定的、濃縮的水基化肥懸浮液，這種懸浮液可以用水稀釋，從而提供一種水利灌溉系統(tǒng)中的工作液。
除了氮、鉀、鎂和痕量元素以外，鈣和磷是重要的植物營(yíng)養(yǎng)成分，植物應(yīng)該連續(xù)不斷地得到這些營(yíng)養(yǎng)成分。灌溉施肥通常包括間斷地向灌溉水中加入常常制成濃縮溶液的水溶性化肥。如果這樣的濃縮溶液/化肥溶液含有鈣和/或鎂鹽和通常為水溶性的磷源(如磷酸二氫銨、磷酸氫二銨或磷酸鉀等)，該溶液的pH值將會(huì)太高，使得其中的鈣形成不可溶的磷酸鹽。不可溶的成分沉淀，從而堵塞灌溉系統(tǒng)，其營(yíng)養(yǎng)成分也不再是植物可以利用的形式。用硫酸鹽或硝酸鹽加入的痕量元素在這些條件下也趨于沉淀，因此通常使用昂貴的螯合物形式防止這種沉淀。因此在灌溉系統(tǒng)中制備和使用含有鈣和/鎂或P、NP、PK和NPK化肥是復(fù)雜的。一種解決由水利灌溉用的含有鈣和/鎂和磷的化肥帶來的沉淀問題的方法是可以借助于兩個(gè)互相平行的分開的灌溉系統(tǒng)提供含有鈣和/或鎂和磷的溶液。但是這樣一種解決方法是復(fù)雜的，而且明顯是費(fèi)用相當(dāng)高的。
在美國專利說明書5,171,349和5,395,418中，含磷源由水溶性尿素磷酸酯組成，這可以降低化肥濃縮溶液的pH值，并有助于使鈣保持溶解狀態(tài)。這里鈣源由硝酸鈣組成。但是，這種方法涉及到化肥溶液極低的2～40％的鹽濃度，這意味著高的運(yùn)輸費(fèi)用，因?yàn)樵摶嗜芤嚎梢院凶疃?0～98％的水。因此，在實(shí)際溶液中，耕種者不得不自己通過混合固體原料制備所說的溶液，并注意不要因?yàn)橛昧窟^多帶來所說的化肥濃縮溶液中的不希望出現(xiàn)的沉淀。這要求耕種者有足夠的了解并具有足夠的技藝，這在不發(fā)達(dá)的國家并不是總可以得到的。而且，完全水溶性的含磷化肥原料是昂貴的，因此，在貧窮的國家其使用量是受到限制的。
EP專利申請(qǐng)84,196和美國專利說明書4,177,052提出了含有鈣和磷的懸浮液，但是這些已經(jīng)含有完全不水溶的組分，而且由于沉降問題，在水利灌溉系統(tǒng)中是不能使用的。
JP專利申請(qǐng)5275571提出了含有鈣和磷的化肥溶液，通過用磷酸、硝酸和鹽酸的混合物溶解含水的或煅燒的石灰或碳酸鈣制備了這種化肥溶液，但是這里也涉及到由于所說的化肥溶液的溶解度產(chǎn)生的低鹽含量的問題。此外，這種酸混合物需要在灌溉系統(tǒng)中使用特殊的耐腐蝕材料。
本專利的申請(qǐng)人的FI專利申請(qǐng)941759描述了一種適用于滴灌的化肥懸浮液，其中的固體顆粒具有微米級(jí)的顆粒尺寸。
本發(fā)明的目的是提供一種適用于水利灌溉系統(tǒng)的液態(tài)NP、PK或NPK化肥，使得有可能避免混合物中出現(xiàn)鈣和/鎂和含磷的沉淀以及上述化肥的缺點(diǎn)。
本發(fā)明的主要特點(diǎn)在所附的權(quán)利要求書中列出。
根據(jù)本發(fā)明，已經(jīng)令人驚奇地發(fā)現(xiàn)有可能用一些原料制備這樣的含有鈣和磷的高鹽含量的液態(tài)化肥，并且不會(huì)產(chǎn)生灌溉系統(tǒng)中的一些問題。
因此，本發(fā)明涉及一種穩(wěn)定的、濃縮的水基化肥懸浮液，可以用水稀釋形成工作液，所說的懸浮液含有10～60重量％的水和40～90重量％的基于鈣和/或鎂和磷酸根離子的植物營(yíng)養(yǎng)組分，所說的懸浮液包括至少一種含有不溶于水的固體顆粒的植物營(yíng)養(yǎng)成分，顆粒尺寸小于50μm，pH值在0.5到小于2的范圍內(nèi)。本發(fā)明能夠制備這樣的含有鈣和/或鎂和磷的液態(tài)化肥濃縮物。其中除了這些營(yíng)養(yǎng)成分外，通過制備微米顆粒的懸浮液，還含有硫酸鹽、硝酸鹽、磷酸鹽、氯化物或螯合物形式的N、K或NK和痕量元素，其鹽含量可能是40～90重量％，其中，固體顆粒的顆粒尺寸在50μm以下。通過應(yīng)用懸浮技術(shù)可以取得高的鹽含量。通過調(diào)整懸浮液pH到足夠低的水平，例如使用磷酸，可以防止鈣和/或鎂與磷酸根沉淀成不可溶的鹽。當(dāng)這樣的液態(tài)化肥濃縮物用灌溉水稀釋時(shí)，得到含有鈣和/鎂的NPK營(yíng)養(yǎng)溶液，由于其足夠的酸性，其中的鈣和/或鎂也是以能夠與磷一起用于植物和灌溉系統(tǒng)中的形式存在。其生產(chǎn)和運(yùn)輸成本都低，耕種者只需要選擇合適的量加入到水利灌溉系統(tǒng)中。所說的懸浮液也可以用通常的、甚至便宜的化肥原料制備?？梢允褂靡阎奈⒘Ｄパ心ブ苽渚哂懈啕}含量和低pH值的高質(zhì)量懸浮液。即使所說的懸浮液原料由鈣和/或鎂和磷組分與某些部分不溶于水或完全不溶于水的組分一起組成，它們也會(huì)用這里使用的微研磨技術(shù)很好地分散，使得所說的懸浮液在稀釋到灌溉水中時(shí)不產(chǎn)生任何問題。在所說的懸浮液顆粒尺寸足夠小，即小于50μm，其鹽含量足夠高時(shí)，將會(huì)提供穩(wěn)定的液態(tài)化肥。
在本發(fā)明的水基化肥懸浮液中，所說的固體顆粒的顆粒尺寸小于50μm，顆粒尺寸下限一般約為0.01μm。所說的固體顆粒的顆粒尺寸優(yōu)選的是大致在0.2-20μm范圍內(nèi)。
本發(fā)明的水基化肥懸浮液優(yōu)選的是含有20～50重量％的水，最優(yōu)選的是25～45重量％的水，基于鈣、和/或鎂和磷酸根離子的植物營(yíng)養(yǎng)組分的含量?jī)?yōu)選的是50～80重量％，最優(yōu)選的是55～75重量％。
本發(fā)明的水基化肥懸浮液的化肥原料可以包括磷酸、硝酸鈣、氯化鈣、硫酸鈣、硫酸鉀、硫酸銨、磷酸氫二銨、尿素磷酸酯、磷酸二氫銨、尿素、氯化鉀、硝酸鉀、磷酸鉀、硝酸銨、硫酸鎂、硝酸鎂、氯化鎂、亞甲基尿素和碳酸鉀。
作為含有植物營(yíng)養(yǎng)成分的物質(zhì)，本發(fā)明的水基化肥懸浮液可以另外含有一種或多種微量營(yíng)養(yǎng)成分(痕量元素)?？捎玫奈⒘繝I(yíng)養(yǎng)成分的示例是硼酸、硼酸鹽、鉬酸鈉、硒酸鈉、硒酸鉀、碘化鉀、氯化鉻和磷酸鹽、硫酸鹽、氯化物、碳酸鹽或螯合物形式的鐵、銅、鈷、錳和鋅，以及含有N、P、K或痕量元素的其它物質(zhì)。所說的痕量元素和營(yíng)養(yǎng)成分的鹽本身在所說的懸浮液中作為穩(wěn)定劑。
如果有必要，根據(jù)本發(fā)明的水基化肥懸浮液可用含有已知的水溶性穩(wěn)定劑以提高穩(wěn)定性，例如凝膠化的親水性聚合物，如多糖。此外，可以加熱其它的常用的化肥添加劑。
為了調(diào)整pH值，除了磷酸以外，可以使用下列物質(zhì)硫酸、硝酸、馬來酐、甲酸、草酸、檸檬酸、醋酸和C2-C4二羧酸。通過降低pH值，例如用磷酸，和用水稀釋所說的懸浮液形成一種(例如10％)的溶液，在所說的溶液中保留的固體顆粒的量將明顯小于在正常的pH值制備的溶液中的固體顆粒量，所以將會(huì)減小堵塞的危險(xiǎn)。低的pH值在具有高pH值的灌溉水中也是有利的，因?yàn)槌两档奈ｋU(xiǎn)和有機(jī)物生長(zhǎng)的危險(xiǎn)隨pH值降低而減小。低pH值的溶液在具有高pH值的土壤中也是有利的，因?yàn)樵诘偷膒H值時(shí)，磷的溶解度增大，從而使植物吸收的磷量增大。
用在水利灌溉系統(tǒng)中的化肥溶液一般稀釋到約0.1-0.2重量％的濃度。
下面通過工作實(shí)施例更詳細(xì)地描述本發(fā)明，但是不是把本發(fā)明只限制在這些實(shí)施例范圍內(nèi)。
實(shí)施例1用17.2％的尿素、34.6％的硝酸鈣、磷酸(濃度50％)和22.0％的水制備一種具有70％鹽含量、pH值為0.8的懸浮液。磷酸的鹽含量由100％的H3PO4構(gòu)成。在分散器內(nèi)用水混合所說的原料，隨后用泵把所說的懸浮液送入研磨機(jī)，在研磨機(jī)中制成顆粒尺寸在0.01-20μm范圍內(nèi)的懸浮液。測(cè)得該懸浮液的粘度為1800mPas，并且它是一種均勻的流體。N-P2O5-K2O營(yíng)養(yǎng)成分的濃度是13-13-0，Ca為6.5。在儲(chǔ)存過程中，該懸浮液在表面上產(chǎn)生了薄的液體層，這足以防止所說的懸浮液干燥，所說的懸浮液的其余部分是均勻的。在輕輕的振動(dòng)作用下，水層消失。在灌溉水中稀釋時(shí)，所說的懸浮液不會(huì)留下任何沉降物。
實(shí)施例2用39.7％的尿素磷酸酯、32.1％的硝酸鈣和水象實(shí)施例1那樣制備一種具有72％鹽含量、pH值為1.2的懸浮液。這種液態(tài)化肥的N-P2O5-K2O營(yíng)養(yǎng)成分的濃度是12-17-0，Ca為6。這種懸浮液的粘度是560mPas，并且是均勻的流體，在一年的儲(chǔ)存過程中，該懸浮液在表面上產(chǎn)生了少量的水，但是在輕輕的攪拌下，它就變成了均勻的流體。
實(shí)施例3用8.1％的尿素、24.1％的硝酸鉀，29.1％的硝酸鈣、22.0％的磷酸和水象實(shí)施例1那樣制備一種具有77％鹽含量、pH值為1.4的懸浮液。這種液態(tài)化肥的N-P2O5-K2O營(yíng)養(yǎng)成分的濃度是11-11-11，Ca為5.5。把這種產(chǎn)物儲(chǔ)存9個(gè)月仍然保持均勻，在輕輕振動(dòng)的作用下，它也會(huì)變成流體。
實(shí)施例4用18.1％的尿素、25.8％的硝酸鉀，25.4％的硫酸鈣、22.8％的磷酸和水象實(shí)施例1那樣制備一種具有85％鹽含量、pH值為1.9的懸浮液。這種液態(tài)化肥的N-P2O5-K2O營(yíng)養(yǎng)成分的濃度是12-12-12，Ca為6.0。
實(shí)施例5
在萵苣種植中試驗(yàn)實(shí)施例3和4中制備的含有鈣和磷的液態(tài)NPK化肥，參比化肥是用一種尿素磷酸酯和硝酸鈣制備的水溶液(A)，一種溶于水中的水溶性的商業(yè)固體化肥(B)和(B)中添加硝酸鈣的化肥(C)。這些化肥在用于萵苣的灌溉水中的用量使得灌溉水中的鈣濃度在理論上是相等的。在泥炭地中種植的萵苣中測(cè)得的鈣濃度最高的是用溶液(C)和實(shí)施例2的懸浮液，隨后是(A)、實(shí)施例3的懸浮液和化肥(B)最低。在巖棉中種植的萵苣中測(cè)得的鈣濃度最高的是用溶液(C)，然后是實(shí)施例2的懸浮液，然后是實(shí)施例3的懸浮液、溶液(A)，最低的是化肥(B)。試驗(yàn)表明用本發(fā)明的懸浮液，鈣保持為對(duì)植物有用的形式，在稀釋到灌溉水中時(shí)，所說的懸浮液不會(huì)產(chǎn)生不溶于水的鈣或鎂的磷酸鹽。
實(shí)施例6用8.4％的尿素、40.6％的硝酸鉀，20.0％的硫酸鈣、18.6％的磷酸和水象實(shí)施例1那樣制備一種具有82％鹽含量、pH值為1.7的懸浮液。這種液態(tài)化肥的N-P2O5-K2O營(yíng)養(yǎng)成分的濃度是9-9-19，Ca為4.6。
實(shí)施例7用4.7％的尿素、38.8％的硝酸鉀，15.7％的硫酸鈣、34.9％的磷酸和水象實(shí)施例1那樣制備一種具有84％鹽含量、pH值為1.6的懸浮液。這種液態(tài)化肥的N-P2O5-K2O營(yíng)養(yǎng)成分的濃度是7-17-18，Ca為3.6。
實(shí)施例8用33.2％的尿素、9.0％的硝酸鉀，35.7％的硫酸鈣、8.2％的磷酸和水象實(shí)施例1那樣制備一種具有84％鹽含量、pH值為1.9的懸浮液。這種液態(tài)化肥的N-P2O5-K2O營(yíng)養(yǎng)成分的濃度是17-4-4，Ca為8.3。
實(shí)施例9用42.1％的硝酸鉀，20.4％的硝酸鈣、37.4％的磷酸和水象實(shí)施例1那樣制備一種具有89％鹽含量、pH值為1.3的懸浮液。這種液態(tài)化肥的N-P2O5-K2O營(yíng)養(yǎng)成分的濃度是9-19-19，Ca為4。這種懸浮液是一種均勻的流動(dòng)性的產(chǎn)物。在一年的儲(chǔ)存中，水在一定程度上從這種懸浮液中分離出來，但是非常輕的搖動(dòng)可以使得這種產(chǎn)物均勻并具有高度的流動(dòng)性。
實(shí)施例10用31.3％的硝酸鉀，37.7％的硝酸鈣、28.6％的磷酸和水象實(shí)施例1那樣制備一種具有89％鹽含量、pH值為1.1的懸浮液。這種液態(tài)化肥的N-P2O5-K2O營(yíng)養(yǎng)成分的濃度是10-14-14，Ca為7，其粘度為1,900mPas。這種懸浮液是一種均勻的流動(dòng)性的產(chǎn)物。
實(shí)施例11用5％的尿素、41.2％的硝酸鉀，13.6％的氯化鈣、37.1％的磷酸和水象實(shí)施例1那樣制備一種具有86％鹽含量、pH值為0.7的懸浮液。這種液態(tài)化肥的N-P2O5-K2O營(yíng)養(yǎng)成分的濃度是8-19-19，Ca為2.6。在儲(chǔ)存7個(gè)月后，通過輕輕的攪拌，所說的懸浮液變成均勻的流動(dòng)性的液體。
實(shí)施例12用34.6％的尿素、9.4％的硝酸鉀，30.3％的氯化鈣、8.5％的磷酸和水象實(shí)施例1那樣制備一種具有80％鹽含量、pH值為1.1的懸浮液。這種液態(tài)化肥的N-P2O5-K2O營(yíng)養(yǎng)成分的濃度是17-4-4，Ca為6。在儲(chǔ)存7個(gè)月后，這種懸浮液是粘稠的，但是用水稍加稀釋就變成了流動(dòng)性液體。
實(shí)施例13用18.8％的尿素、26.8％的硝酸鉀，21.6％的氯化鈣、24.5％的磷酸和水象實(shí)施例1那樣制備一種具有84％鹽含量、pH值為0.9的懸浮液。這種液態(tài)化肥的N-P2O5-K2O營(yíng)養(yǎng)成分的濃度是12-12-12，Ca為4。
實(shí)施例14用8.7％的尿素、42.0％的硝酸鉀，17.0％的氯化鈣、19.3％的磷酸和水象實(shí)施例1那樣制備一種具有81％鹽含量、pH值為0.8的懸浮液。這種液態(tài)化肥的N-P2O5-K2O營(yíng)養(yǎng)成分的濃度是10-10-19，Ca為3。
實(shí)施例15用4.6％的尿素、37.9％的硝酸鉀，12.5％的氯化鈣、34.2％的磷酸和水象實(shí)施例1那樣制備一種具有79％鹽含量、pH值為1.6的懸浮液。這種液態(tài)化肥的N-P2O5-K2O營(yíng)養(yǎng)成分的濃度是7-17-17，Ca為2.4。
實(shí)施例16用9.3％的尿素、45.1％的硝酸鉀，14.4％的氯化鈣、20.7％的磷酸和水象實(shí)施例1那樣制備一種具有83％鹽含量、pH值為1.8的懸浮液。這種液態(tài)化肥的N-P2O5-K2O營(yíng)養(yǎng)成分的濃度是10-10-21，Ca為2.7。
實(shí)施例17
用6.2％的尿素、12.7％的硝酸鈣，17.5％的硫酸鉀、2.5％的硫酸鎂、0.8％的痕量元素5.5％的Fe、1.1％的B、0.6％的Cu、5.5％的Mn、0.6％的鋅、0.03％的Co、0.05％的J、0.06％的Cr和0.11％的Mo，以及7.9％的磷酸和52.4％的水象實(shí)施例1那樣制備一種具有45％鹽含量、pH值為1.9的懸浮液。
實(shí)施例18用6.7％的尿素、13.8％的硝酸鈣，19.0％的硫酸鉀、5.3％的硫酸鎂、0.9％的痕量元素5.5％的Fe、1.1％的B、0.6％的Cu、5.5％的Mn、0.6％的Zn、0.03％的Co、0.05％的J、0.06％的Cr和0.11％的Mo，以及8.6％的磷酸和45.7％的水象實(shí)施例1那樣制備一種具有52％鹽含量、pH值為1.8的懸浮液。這種液態(tài)化肥的N-P2O5-K2O營(yíng)養(yǎng)成分的濃度是5-4-10，Ca為3。這種懸浮液是均勻的并具有高的流動(dòng)性，粘度是1,500mPas。
權(quán)利要求
1.一種穩(wěn)定的、濃縮的水基化肥懸浮液，可以用水稀釋形成一種工作液，其特點(diǎn)在于所說的懸浮液含有10～60重量%的水和40～90重量％的基于鈣和/或鎂和磷酸根離子的植物營(yíng)養(yǎng)成分，并且所說的懸浮液包括至少一種含有不溶于水的固體顆粒的植物營(yíng)養(yǎng)成分，所說的固體顆粒的顆粒尺寸小于50μm，其特點(diǎn)在于所說的懸浮液的pH值在0.5到小于2的范圍內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的水基化肥懸浮液，特點(diǎn)在于它含有20-50重量％的水，優(yōu)選的是含有25-45重量％的水，和50～80重量％的基于鈣和/或鎂和磷酸根離子的植物營(yíng)養(yǎng)成分。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的水基化肥懸浮液，特點(diǎn)在于所說的植物營(yíng)養(yǎng)成分中含鈣離子的物質(zhì)選自由硝酸鈣、氯化鈣和硫酸鈣組成的組中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2的水基化肥懸浮液，特點(diǎn)在于所說的植物營(yíng)養(yǎng)成分中含鎂離子的物質(zhì)含有選自由硝酸鎂、硫酸鎂和氯化鎂組成的組中的鎂離子。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2的水基化肥懸浮液，特點(diǎn)在于所說的植物營(yíng)養(yǎng)成分中含磷酸根離子的物質(zhì)選自由下列化肥級(jí)NPK原料組成的組中磷酸、磷酸二氫銨、磷酸氫二銨、尿素磷酸酯和磷酸鉀。
6.根據(jù)前面的權(quán)利要求1～5的任一個(gè)的水基化肥懸浮液，特點(diǎn)在于所說的植物營(yíng)養(yǎng)成分還含有作為植物營(yíng)養(yǎng)成分的其它化肥級(jí)NPK原料，選自由尿素、硫酸銨、硝酸銨、硫酸鉀、氯化鉀、亞甲基尿素、硝酸鉀和碳酸鉀組成的組中。
7.根據(jù)前面的權(quán)利要求1～6的任一個(gè)的水基化肥懸浮液，特點(diǎn)在于所說的植物營(yíng)養(yǎng)成分還含有一種或多種微量營(yíng)養(yǎng)成分。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的水基化肥懸浮液，特點(diǎn)在于所說的微量營(yíng)養(yǎng)成分選自由硼酸、硼酸鹽、鉬酸鈉、硒酸鈉、硒酸鉀、碘化鉀、氯化鉻和磷酸鹽、硫酸鹽、氯化物、碳酸鹽和螯合物形式的鐵、銅、鈷、錳和鋅組成的組中。
9.根據(jù)以前的權(quán)利要求1～8的任一個(gè)的水基化肥懸浮液，特點(diǎn)在于用磷酸、硫酸、馬來酐、甲酸、草酸、檸檬酸、醋酸或一種C2-C4的二羧酸將水溶液的pH值調(diào)整到0.5到小于2的范圍內(nèi)。
10.根據(jù)以前的權(quán)利要求1～9的任一個(gè)的水基化肥懸浮液，特點(diǎn)在于所說的懸浮液含有促進(jìn)穩(wěn)定性的水溶性物質(zhì)，如多糖。
11.根據(jù)以前的權(quán)利要求1～10的任一個(gè)的水基化肥懸浮液在水利灌溉系統(tǒng)的使用。
全文摘要
一種穩(wěn)定的、濃縮的水基化肥懸浮液,可以用水稀釋提供一種工作液。所說的懸浮液含有10～60重量%的水和40～90重量%的基于鈣和/或鎂和磷酸根離子的植物營(yíng)養(yǎng)成分,所說的懸浮液包括至少一種含有不溶于水的固體顆粒的植物營(yíng)養(yǎng)成分,所說的固體顆粒的顆粒尺寸小于50μm,所說的懸浮液的pH值在0.5到小于2的范圍內(nèi)。
文檔編號(hào)C05G5/00GK1191525SQ96195752
公開日1998年8月26日 申請(qǐng)日期1996年6月20日 優(yōu)先權(quán)日1995年6月22日
發(fā)明者H·阿扎拉 申請(qǐng)人:凱米拉農(nóng)業(yè)公司