一種蠶豆增強(qiáng)肥的配制方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及化工【技術(shù)領(lǐng)域】，公開了一種蠶豆增強(qiáng)肥的配制方法，解決現(xiàn)有的肥料中營養(yǎng)元素搭配不符合蠶豆生長過程中對營養(yǎng)元素的需求，導(dǎo)致對蠶豆所施用的肥料被蠶豆吸收利用得較少，其中一些元素化合物殘留在土壤中，改變土壤的結(jié)構(gòu)，使土壤板結(jié)技術(shù)問題。該方法是通過采用磷酸與碳酰胺反應(yīng)生成中間體，再用該中間體與堿性鉀反應(yīng)，使反應(yīng)生成的一部分磷酸二氫鉀結(jié)晶析出，以調(diào)節(jié)反應(yīng)液中氮、磷、鉀的含量符合蠶豆生長所需，該蠶豆增強(qiáng)肥不僅生產(chǎn)成本較低，而且生產(chǎn)過程中沒有廢液排出污染環(huán)境。
【專利說明】-種蠶豆增強(qiáng)肥的配制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及化工【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種蠶豆增強(qiáng)肥的配制方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 蠶豆，又稱羅漢豆、胡豆、南豆、堅(jiān)豆、佛豆，為糧食、蔬菜和飼料、綠肥兼用作物。中 國以四川最多，次為云南、貴州、湖南、湖北、江蘇、浙江、青海等省。蠶豆含蛋白質(zhì)、碳水化合 物、粗纖維、磷脂、膽堿、維生素 B1、維生素 B2、煙酸、和鈣、鐵、磷、鉀等多種礦物質(zhì)，尤其是 磷和鉀含量較高。蠶豆的食用方法很多，可煮、炒、油炸，也可浸泡后剝?nèi)シN皮作炒菜或湯。 制成蠶豆芽，其味更鮮美。蠶豆粉是制作粉絲、粉皮等的原料，也可加工成豆沙，制作糕點(diǎn)。 蠶豆得到廣大消費(fèi)者的青睞。據(jù)研究，每l〇〇kg的蠶豆產(chǎn)品需吸收氮4. 45kg、五氧化二磷 1. 09kg、氧化鉀 1. 66kg。
[0003] 目前，給蠶豆施用復(fù)合肥時(shí)，通常選用的是高氮復(fù)合肥，該種復(fù)合肥的含氮量較 高，能夠滿足蠶豆對氮的需求，但是，該種復(fù)合肥中的鉀、磷元素的含量相對較低，難以滿足 蠶豆的需求，如果增加施用量，就會(huì)造成其他元素尤其是氮元素的浪費(fèi)，而且會(huì)給環(huán)境帶來 污染。例如，發(fā)明專利申請?zhí)枮?0081023700. 7公開了"一種復(fù)合氮肥"，該復(fù)合氮肥中氮元 素含量較高，能滿足一般農(nóng)作物對氮的需求，但是，其鉀、磷元素的含量很低，如果用該復(fù)合 氮肥作為肥料給蠶豆施肥，難以滿足蠶豆對鉀、磷元素需求，影響蠶豆的產(chǎn)量。
[0004] 磷酸二氫鉀是一種能夠應(yīng)用工業(yè)、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域，具有廣泛的用途。如在工業(yè)方面主 要作為化工原材料的生產(chǎn)，在農(nóng)業(yè)方面主要用于飼料和化肥的添加，除此之外，磷酸二氫鉀 還可以用于食品添加作為原料，改善食品口感和質(zhì)量，為人體補(bǔ)充鉀元素等微量元素。目前 對于磷酸二氫鉀產(chǎn)品的生產(chǎn)方法主要有中和法、萃取法、離子交換法、復(fù)分解法、結(jié)晶法以 及電解法等，中和法生產(chǎn)磷酸二氫鉀中和法的特點(diǎn)是工藝流程短，技術(shù)成熟，設(shè)備少，產(chǎn)品 質(zhì)量高，能耗低，投資少。該法以熱法磷酸和鉀堿為原料，生產(chǎn)成本高，難以在農(nóng)業(yè)上應(yīng)用， 主要用于生產(chǎn)食品、醫(yī)藥和工業(yè)級的磷酸二氫鉀。溶劑萃取法成為精制磷酸最有效的方法 之一，用濕法磷酸制取提供了方便。采用有機(jī)溶劑萃取法，可選擇性地對進(jìn)行萃取，可排除 粗磷酸中的離子型雜質(zhì)，制取的磷酸二氫鉀產(chǎn)品質(zhì)量高，能耗低，但磷酸回收率低，有機(jī)溶 劑價(jià)格昂貴，對環(huán)境有污染。離子交法可用氨中和濕法磷酸除去大部分雜質(zhì)得到較純磷酸 二氫銨溶液作為離子交換的原料，同時(shí)用較廉價(jià)的氯化鉀代替中和法所用的氫氧化鉀，與 中和法相比生產(chǎn)成本有較大下降，但該法的蒸發(fā)量太大成品需要蒸發(fā)水，能耗過高，且樹脂 價(jià)格昂貴，一次性投資較大。另外，每生產(chǎn)磷酸二氫鉀要副產(chǎn)的氯化銨稀溶液，產(chǎn)量大時(shí)后 處理很麻煩；復(fù)分解法主要是采用磷酸與碳酸鈉反應(yīng)制備磷酸二氫鈉后再與氯化鉀反應(yīng)生 成磷酸二氫鉀的工藝流程。該法的特點(diǎn)是生產(chǎn)設(shè)備簡單，反應(yīng)條件平和，操作方便，沒有污 染，質(zhì)量可靠，但該法的產(chǎn)品質(zhì)量不如中和法，會(huì)含有少量氯化鈉。結(jié)晶后的母液中回收氯 化鈉耗能高，價(jià)值低。
[0005] 以上技術(shù)的改進(jìn)依然存在著較大問題和困難，其工藝條件控制不好，則會(huì)在反應(yīng) 中生成其他其他產(chǎn)品，如磷酸二氫鉀在水中容易水解生成磷酸一氫鉀，導(dǎo)致磷酸二氫鉀的 收率較低，同時(shí)，整個(gè)生產(chǎn)工藝中還會(huì)有大量的廢舊物質(zhì)排放，難以解決污染物的零排放問 題；并且，磷酸二氫鉀產(chǎn)品在結(jié)晶析出的過程中也難以完全析出，而是始終處于飽和狀態(tài)的 飽和溶液，繼而使得磷酸二氫鉀在溶液中含量較大，如果深度結(jié)晶析出，則獲得的磷酸二氫 鉀產(chǎn)品的純度較差，影響磷酸二氫鉀產(chǎn)品的質(zhì)量?；诖耍ㄟ^對磷酸二氫鉀作為肥料的性 質(zhì)進(jìn)行研究與探討，并結(jié)合大量的報(bào)道來看，磷酸二氫鉀具有能夠被植物吸收達(dá)到98 %以 上的性質(zhì)，而據(jù)報(bào)道普通的磷肥被作物吸收利用率僅能達(dá)到10-25 %，普通鉀肥僅能被作物 吸收利用45-60%，尿素、碳銨等氮肥僅能被作物吸收利用20-46% ;由此可見，磷酸二氫鉀 被作物吸收利用率明顯高于普通的氮磷鉀肥。
[0006] 有研究者在制備磷酸二氫鉀的過程中聯(lián)產(chǎn)其他化肥的方法，例如，如專利號為 200610048214. 6公開的"一種磷酸二氫鉀、硫基復(fù)合肥和聚合氯化鋁的聯(lián)產(chǎn)方法"，其生產(chǎn) 磷酸二氫鉀過程中生產(chǎn)硫基復(fù)合肥和聚合氯化鋁，改善了濕法磷酸制備磷酸二氫鉀產(chǎn)品過 程中雜質(zhì)的影響問題，提高了經(jīng)濟(jì)效益。但卻沒有看到有任何關(guān)于將復(fù)合肥制備過程中針 對作物的需求而進(jìn)行元素搭配，并制作成化合態(tài)的復(fù)合肥的技術(shù)方案存在。在制備磷酸二 氫鉀產(chǎn)品的過程中，磷酸二氫鉀結(jié)晶析出不完全會(huì)造成的大量的磷酸二氫鉀的浪費(fèi)，磷酸 二氫鉀結(jié)晶過度又會(huì)給磷酸二氫鉀產(chǎn)品帶入大量雜質(zhì)，繼而使得磷酸二氫鉀產(chǎn)品的純度較 低。通過在網(wǎng)上進(jìn)行檢索，尚無解決該技術(shù)問題的專利文獻(xiàn)或者報(bào)道。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種蠶豆專用復(fù)合肥及其生產(chǎn)方法，以解決現(xiàn)有 的高氮復(fù)合肥難以滿足蠶豆對各種元素的需求導(dǎo)致蠶豆產(chǎn)量較低而存在的不足。
[0008] 本發(fā)明通過以下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問題：
[0009] 一種蠶豆增強(qiáng)肥的配制方法，包括以下步驟：
[0010] (1)原料混合反應(yīng)：將磷酸與碳酰胺以摩爾比為（1.2-1.4) :1加到反應(yīng)釜中 混合，然后以4°C /min的升溫速度將兩混合物的溫度升高到120-150°C，同時(shí)攪拌反應(yīng) 130-150min，將溫度冷卻至30-40°C后再離心分離得中間體；
[0011] ⑵制備磷酸二氫鉀：將步驟⑴中獲得的中間體與堿性鉀鹽以摩爾比為1 : (1. 2-1. 4)在反應(yīng)釜中混合反應(yīng)，以攪拌速度為220-260r/min攪拌反應(yīng)50-70min，并調(diào)節(jié) 反應(yīng)的pH值為9-10,反應(yīng)結(jié)束后，獲得含氮磷鉀的料漿，將該料漿置于冷卻結(jié)晶器中循環(huán) 結(jié)晶，同時(shí)檢測分析濾液，當(dāng)濾液中氮含量為9-11 %、磷含量為2. 6-2. 8%、鉀含量為5-6% 時(shí)，停止結(jié)晶并過濾，得到的濾餅為磷酸二氫鉀產(chǎn)品；
[0012] (3)制備蠶豆增強(qiáng)肥：向步驟（2)中過濾磷酸二氫鉀后的濾液中加入其他中微量 元素化合物調(diào)整為蠶豆增強(qiáng)肥的初成品，將初成品置于烘干器中，采用升溫速度為5°C / min升溫至26-32°C，干燥40-60min后，調(diào)整水分含量為3-5 %，即可制得蠶豆增強(qiáng)肥。
[0013] 所述中間體為磷酸脲。
[0014] 所述步驟⑴中，將磷酸與碳酰胺以摩爾比為1.3:1加到反應(yīng)釜中混合，然后以 4°C /min的升溫速度將兩混合物的溫度升高到140°C，攪拌反應(yīng)140min，將溫度冷卻至40°C 后再離心分離得中間體。
[0015] 所述濾液中氮含量為10%、磷含量為2. 7%、氧化鉀含量為5. 5%。
[0016] 所述步驟（2)中，中間體與堿性鉀鹽反應(yīng)時(shí)攪拌速度為240r/min，反應(yīng)時(shí)間為 50min，反應(yīng)溶液的pH值為9· 5。
[0017] 所述堿性鉀鹽為氫氧化鉀。
[0018] 所述的中微量元素化合物為硫酸鈣、硫酸鎂、硫酸鋅、硫酸銅、硫酸亞鐵以及鑰酸 銨。
[0019] 所述中間體與堿性鉀鹽的摩爾比為1 :1. 3。
[0020] 本發(fā)明的有益效果在于：
[0021] 1.傳統(tǒng)的復(fù)分解法制備磷酸二氫鉀是先用磷酸與碳酸鈉反應(yīng)制備磷酸二氫鈉，然 后再用磷酸二氫鈉與氯化鉀反應(yīng)制備磷酸二氫鉀，生產(chǎn)的磷酸二氫鉀產(chǎn)品中含有少量的氯 化鉀，導(dǎo)致磷酸二氫鉀產(chǎn)品的純度不高，本發(fā)明采用磷酸與碳酰胺后，再用反應(yīng)物與堿性鉀 鹽反應(yīng)制備磷酸二氫鉀，縮短了工藝流程，且通過對生產(chǎn)過程中的各種參數(shù)進(jìn)行控制，使得 生產(chǎn)的磷酸二氫鉀的純度較高，達(dá)到95%以上。
[0022] 2.本發(fā)明通過使配制蠶豆增強(qiáng)肥的反應(yīng)液先析出磷酸二氫鉀，進(jìn)而調(diào)整反應(yīng)液中 氮、磷與鉀的含量符合蠶豆生長所需的比值，生產(chǎn)出的蠶豆增強(qiáng)肥能被蠶豆更加充分的吸 收，以最少的肥料投入，產(chǎn)出最多的蠶豆，具有顯著的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
[0023] 3.本發(fā)明生產(chǎn)蠶豆增強(qiáng)肥的過程中沒有廢液排出，不會(huì)給環(huán)境帶來污染，具有顯 著的環(huán)保價(jià)值，同時(shí)，其原料利用率為百分之百，使蠶豆增強(qiáng)肥的生產(chǎn)成本較低。
[0024] 4.本發(fā)明的蠶豆增強(qiáng)肥為化合態(tài)復(fù)混肥，通過對生產(chǎn)工藝中參數(shù)，即就是溫度、 原料濃度以及配比的控制，使得磷酸與尿素反應(yīng)后，生成磷酸脲產(chǎn)品，磷酸脲產(chǎn)品本身具有 較強(qiáng)的酸性，而磷酸與尿素之間又是通過配位鍵的方式結(jié)合在一起形成的化合態(tài)復(fù)鹽，也 是傳統(tǒng)技術(shù)中作為作物用肥，并且作物對該化合態(tài)復(fù)鹽的吸收率比對尿素、碳酸銨、硝酸銨 等一元、二元肥料吸收率均較優(yōu)的一種化合態(tài)增強(qiáng)肥，然而，這種化合態(tài)復(fù)鹽在磷酸存在的 環(huán)境下，在80-250°C的溫度下，會(huì)發(fā)生復(fù)雜的分解聚合反應(yīng)，使得磷酸脲形成（Η 2Ρ04Γ和 (H2NC0NH3) +兩個(gè)離子，（H2NC0NH3)+離子與磷酸接近，并在溫度為80-160°C的環(huán)境下，形成

【權(quán)利要求】
1. 一種蠶豆增強(qiáng)肥的配制方法，其特征在于：包括以下步驟： (1) 原料混合反應(yīng)：將磷酸與碳酰胺以摩爾比為（1. 2-1. 4) :1加到反應(yīng)釜中混合，然后 以4°C /min的升溫速度將兩混合物的溫度升高到120-150°C，同時(shí)攪拌反應(yīng)130-150min，將 溫度冷卻至30-40°C后再離心分離得中間體； (2) 制備磷酸二氫鉀：將步驟（1)中獲得的中間體與堿性鉀鹽以摩爾比為1 : (1. 2-1. 4)在反應(yīng)釜中混合反應(yīng)，以攪拌速度為220-260r/min攪拌反應(yīng)50-70min，并調(diào)節(jié) 反應(yīng)的pH值為9-10,反應(yīng)結(jié)束后，獲得含氮磷鉀的料漿，將該料漿置于冷卻結(jié)晶器中循環(huán) 結(jié)晶，同時(shí)檢測分析濾液，當(dāng)濾液中氮含量為9-11 %、磷含量為2. 6-2. 8%、鉀含量為5-6% 時(shí)，停止結(jié)晶并過濾，得到的濾餅為磷酸二氫鉀產(chǎn)品； (3) 制備蠶豆增強(qiáng)肥：向步驟（2)中過濾磷酸二氫鉀后的濾液中加入其他中微量元素 化合物調(diào)整為蠶豆增強(qiáng)肥的初成品，將初成品置于烘干器中，采用升溫速度為5°C /min升 溫至26-32°C，干燥40-60min后，調(diào)整水分含量為3-5 %，即可制得蠶豆增強(qiáng)肥。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的蠶豆增強(qiáng)肥的配制方法，其特征在于：所述中間體為磷酸脲。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的蠶豆增強(qiáng)肥的配制方法，其特征在于：所述步驟（1)中，將磷 酸與碳酰胺以摩爾比為1. 3 :1加到反應(yīng)釜中混合，然后以4°C /min的升溫速度將兩混合物 的溫度升高到140°C，攪拌反應(yīng)140min，將溫度冷卻至40°C后再離心分離得中間體。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的蠶豆增強(qiáng)肥的配制方法，其特征在于：所述濾液中氮含量為 10%、磷含量為2. 7%、氧化鉀含量為5. 5%。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的蠶豆增強(qiáng)肥的配制方法，其特征在于：所述步驟（2)中，中間 體與堿性鉀鹽反應(yīng)時(shí)攪拌速度為240r/min，反應(yīng)時(shí)間為50min，反應(yīng)溶液的pH值為9. 5。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的蠶豆增強(qiáng)肥的配制方法，其特征在于：所述堿性鉀鹽為氫氧 化鉀。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的蠶豆增強(qiáng)肥的配制方法，其特征在于：所述的中微量元素化 合物為硫酸鈣、硫酸鎂、硫酸鋅、硫酸銅、硫酸亞鐵以及鑰酸銨。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的蠶豆增強(qiáng)肥的配制方法，其特征在于：所述中間體與堿性鉀 鹽的摩爾比為1 :1. 3。
【文檔編號】C01B25/30GK104249999SQ201410477816
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年9月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月19日
【發(fā)明者】石秀明, 高貴龍, 廖吉星, 薛濤, 朱飛武, 陳肖虎, 彭寶林, 古文全, 唐曉寧 申請人:貴陽中化開磷化肥有限公司, 貴州科鑫化冶有限公司, 貴州大學(xué)