本發(fā)明屬于無機(jī)化學(xué)工業(yè)中的磷酸鹽生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，是一種全新的低聚合度聚磷酸銨水溶液生產(chǎn)技術(shù)。
背景技術(shù)：
聚磷酸銨又稱多聚磷酸銨或縮聚磷酸銨(簡(jiǎn)稱APP)，根據(jù)具體使用需求的不同，可生產(chǎn)出聚合程度不同的產(chǎn)品。聚磷酸銨是一種含N和P的聚磷酸鹽，按其聚合度可分為低聚、中聚以及高聚3種，其聚合度越高水溶性越小，反之則水溶性越大。按其結(jié)構(gòu)可以分為結(jié)晶形和無定形，結(jié)晶態(tài)聚磷酸銨為長(zhǎng)鏈狀水不溶性鹽。聚磷酸銨的分子通式為(NH4)(n+2)PnO(3n+1)，當(dāng)n為2～20時(shí)，為水溶性；當(dāng)n大于20時(shí)，為難溶性。低聚合度水溶性的產(chǎn)品可作為阻燃劑使用，也可用于高級(jí)植物營(yíng)養(yǎng)液(液體肥)。
聚磷酸銨可用作復(fù)混肥和液體肥料的生產(chǎn)。基礎(chǔ)液肥可與氮溶液、鉀肥生產(chǎn)液體復(fù)混肥。肥料用聚磷酸銨應(yīng)是短鏈全水溶的，包含磷酸銨、三聚磷酸銨和四聚磷酸銨等多種聚磷酸銨，聚合度更高、鏈更長(zhǎng)的聚磷酸銨只有少量存在；研究表面，農(nóng)用聚磷酸銨聚合度通常為5～18，且溶解性好，是液體肥料的主要品種，農(nóng)用聚磷酸銨國(guó)內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)非常少。
通常聚磷酸銨用于生產(chǎn)液體肥料時(shí)，根據(jù)作物生長(zhǎng)需要，通常需要在肥料中添加中量元素、微量元素。因此需要鰲合添加這些元素，采用的方法是將聚磷酸銨直接鰲合中微量元素，但存在鰲合能力弱等問題，因此一般的聚磷酸銨水溶液中溶解的微量元素2％左右，在一定程度上不能滿足特定作物生長(zhǎng)對(duì)微量元素的需求。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)現(xiàn)有的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種提高聚磷酸銨鰲合微量元素的方法，采用鰲合能力較強(qiáng)的多聚磷酸為原料，通過高溫鰲合，提高相互間的溶解度，促進(jìn)離子的鰲合，再通入氨氣生產(chǎn)多聚磷酸銨，可有效提高多聚磷酸銨中微量元素的含量，解決了聚磷酸銨螯合能力低的問題。
本發(fā)明的技術(shù)方案：
一種提高聚磷酸銨鰲合微量元素的方法，在95～120％多聚磷酸中加入微量元素添加劑，兩者混合質(zhì)量比為1:1～5，升溫進(jìn)行鰲合反應(yīng)1-3小時(shí)，溫度控制在150～450℃；再冷卻至室溫得到膠狀化合物；向膠狀化合物中持續(xù)通入氨氣進(jìn)行反應(yīng)，加水調(diào)節(jié)得到含微量元素的聚磷酸銨水溶液。
作為技術(shù)方案的優(yōu)選，所述微量元素添加劑為銅鹽溶液、鐵鹽溶液、硼鹽溶液、鉬鹽溶液和/或鎂鹽溶液。
作為技術(shù)方案的優(yōu)選，所述銅鹽溶液為硫酸銅、硝酸銅或氯化銅中的至少一種；所述的鐵鹽溶液為硫酸鐵、氯化鐵中的一種或兩者混合；所述硼鹽溶液為四硼酸鈉、硫酸硼或氫氧化硼中的至少一種；鉬鹽溶液為硫酸鉬、硝酸鉬或氯化鉬中的至少一種；所述鎂鹽溶液為硫酸鎂、硝酸鎂、氯化鎂中的至少一種。
作為技術(shù)方案的優(yōu)選，所述微量元素添加劑中微量元素(質(zhì)量)含量≥10％。
作為技術(shù)方案的優(yōu)選，所述多聚磷酸與微量元素添加劑的質(zhì)量比為1:1～2，鰲合反應(yīng)溫度為250～300℃。所述在這個(gè)配比和溫度下，多聚磷酸與錳鹽的鰲合程度較好，相互間的聚合較好。
作為技術(shù)方案的優(yōu)選，所述膠體狀化合物中的微量元素含量達(dá)到7％以上。
作為技術(shù)方案的優(yōu)選，所述通入氨氣反應(yīng)0.5～2小時(shí)。
作為技術(shù)方案的優(yōu)選，所述聚磷酸銨水溶液中微量元素含量達(dá)到5％以上。
本發(fā)明生產(chǎn)出的含錳的聚磷酸銨水溶液可直接作為水溶肥或根據(jù)植物生長(zhǎng)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)水溶肥的濃度。
本發(fā)明的有益效果：
(1)本發(fā)明改變了傳統(tǒng)先生產(chǎn)多聚磷酸銨，而后鰲合微量元素工藝，因?yàn)閭鹘y(tǒng)工藝中，由于多聚磷酸銨鰲合能力弱，而導(dǎo)致對(duì)微量元素鰲合能力差，難以滿足植物生長(zhǎng)需要。本發(fā)明采用新工藝，再生產(chǎn)多聚磷酸銨過程中，先利用鰲合能力較強(qiáng)的多聚磷酸對(duì)錳鹽進(jìn)行高溫鰲合，提高微量元素的含量，而后通入氨氣制備含錳的聚磷酸銨水溶液，其中微量元素含量可達(dá)到8％以上；有效克服了傳統(tǒng)方法中聚磷酸銨鰲合度低的問題。
(2)本發(fā)明方法簡(jiǎn)單，能夠直接對(duì)微量元素進(jìn)行鰲合，無需額外添加輔助試劑，既減少了化學(xué)試劑的用量，降低了生產(chǎn)成本，同時(shí)又簡(jiǎn)化生產(chǎn)路線。
(3)本發(fā)明制備出來的含微量元素聚磷酸銨水溶液中微量元素含量高，滿足了作物生長(zhǎng)的需求。
具體實(shí)施方式
下面通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但本發(fā)明受氣候環(huán)境影響較大，結(jié)論并不局限于這些實(shí)施例。
實(shí)施例1
一種提高聚磷酸銨鰲合微量元素的方法，在115％多聚磷酸中加入18％硫酸銅溶液，115％多聚磷酸與硫酸銅的質(zhì)量比為1:2，升溫進(jìn)行鰲合反應(yīng)2小時(shí)，溫度控制在250℃；再冷卻至室溫得到膠體狀化合物，其銅含量為20％。向膠體狀化合物中持續(xù)通入氨氣，反應(yīng)1小時(shí)，加入適量的水調(diào)節(jié)，得到含銅的聚磷酸銨水溶液。
將制備得到的含銅的聚磷酸銨水溶液進(jìn)行檢測(cè)，其銅含量達(dá)到10.3％，可直接作為水溶肥。在使用過程中，可以根據(jù)植物生長(zhǎng)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)或采用其他緩控釋材料進(jìn)行施用。
實(shí)施例2
一種提高聚磷酸銨鰲合微量元素的方法，在100％多聚磷酸中加入20％氯化銅溶液，100％多聚磷酸與氯化銅的質(zhì)量比為1:1，升溫進(jìn)行鰲合反應(yīng)1小時(shí)，溫度控制在350℃；再冷卻至室溫得到膠體狀化合物，其銅含量為22％。向膠體狀化合物中持續(xù)通入氨氣，反應(yīng)0.5小時(shí)，加入適量的水，得到含銅的聚磷酸銨水溶液。
將制備得到的含銅的聚磷酸銨水溶液進(jìn)行檢測(cè)，其銅含量達(dá)到9.1％，可直接作為水溶肥。在使用過程中，可以根據(jù)植物生長(zhǎng)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)或采用其他緩控釋材料進(jìn)行施用。
實(shí)施例3
一種提高聚磷酸銨鰲合微量元素的方法，在120％多聚磷酸中加入21％硝酸銅溶液，120％多聚磷酸與硫酸銅的質(zhì)量比為1:5，升溫進(jìn)行鰲合反應(yīng)2小時(shí)，溫度控制在300℃；再冷卻至室溫得到膠體狀化合物，其銅含量為23％。向膠體狀化合物中持續(xù)通入氨氣，反應(yīng)1小時(shí)，加入適量的水調(diào)節(jié)得到含銅的聚磷酸銨水溶液。
將制備得到的含銅的聚磷酸銨水溶液進(jìn)行檢測(cè)，其錳含量達(dá)到8.9％，可直接作為水溶肥。在使用過程中，可以根據(jù)植物生長(zhǎng)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)或采用其他緩控釋材料進(jìn)行施用。
實(shí)施例4
一種提高聚磷酸銨鰲合微量元素的方法，在115％多聚磷酸中加入24％氯化鐵溶液，115％多聚磷酸與氯化鐵的質(zhì)量比為1:2，升溫進(jìn)行鰲合反應(yīng)1.5小時(shí)，溫度控制在300℃；再冷卻至室溫得到膠體狀化合物，其鐵含量為26％。向膠體狀化合物中持續(xù)通入氨氣，反應(yīng)0.5小時(shí)，加入適量的水，得到含鐵的聚磷酸銨水溶液。
將制備得到的含鐵的聚磷酸銨水溶液進(jìn)行檢測(cè)，其鐵含量達(dá)到8.5％，可直接作為水溶肥。在使用過程中，可以根據(jù)植物生長(zhǎng)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)或采用其他緩控釋材料進(jìn)行施用。
實(shí)施例5
一種提高聚磷酸銨鰲合微量元素的方法，在120％多聚磷酸中加入15％硫酸鐵溶液和15％氯化鐵溶液，硫酸鐵溶液與氯化鐵溶液質(zhì)量比為1:1。120％多聚磷酸與鐵鹽溶液的質(zhì)量比為1:2，升溫進(jìn)行鰲合反應(yīng)2.5小時(shí)，溫度控制在250℃；再冷卻至室溫得到膠體狀化合物，其鐵含量為18.5％。向膠體狀化合物中持續(xù)通入氨氣，反應(yīng)1小時(shí)，加入適量的水調(diào)節(jié)，得到含鐵的聚磷酸銨水溶液。
將制備得到的含錳的聚磷酸銨水溶液進(jìn)行檢測(cè)，其錳含量達(dá)到9.8％，可直接作為水溶肥。在使用過程中，可以根據(jù)植物生長(zhǎng)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)或采用其他緩控釋材料進(jìn)行施用。
實(shí)施例6
一種提高聚磷酸銨鰲合微量元素的方法，在115％多聚磷酸中加入21％硫酸鐵溶液，115％多聚磷酸與硫酸鐵的質(zhì)量比為1:1.5，升溫進(jìn)行鰲合反應(yīng)3小時(shí)，溫度控制在300℃；再冷卻至室溫得到膠體狀化合物，其鐵含量為23％。向膠體狀化合物中持續(xù)通入氨氣，反應(yīng)1小時(shí)，加入適量的水調(diào)節(jié)，得到含鐵的聚磷酸銨水溶液。
將制備得到的含鐵的聚磷酸銨水溶液進(jìn)行檢測(cè)，其鐵含量達(dá)到10.3％，可直接作為水溶肥。在使用過程中，可以根據(jù)植物生長(zhǎng)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)或采用其他緩控釋材料進(jìn)行施用。
實(shí)施例7
一種提高聚磷酸銨鰲合微量元素的方法，在95％多聚磷酸中加入15％硫酸銅溶液和15％氯化銅溶液，硫酸銅溶液與氯化銅溶液質(zhì)量比為1:1。95％多聚磷酸與銅鹽溶液的質(zhì)量比為1:2，升溫進(jìn)行鰲合反應(yīng)2小時(shí)，溫度控制在250℃；再冷卻至室溫得到膠體狀化合物，其銅含量為18.6％。向膠體狀化合物中持續(xù)通入氨氣，反應(yīng)1小時(shí)，加入適量的水調(diào)節(jié)，得到含銅的聚磷酸銨水溶液。
將制備得到的含銅的聚磷酸銨水溶液進(jìn)行檢測(cè)，其銅含量達(dá)到10.5％，可直接作為水溶肥。在使用過程中，可以根據(jù)植物生長(zhǎng)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)或采用其他緩控釋材料進(jìn)行施用。
實(shí)施例8
一種提高聚磷酸銨鰲合微量元素的方法，在115％多聚磷酸中加入18％硫酸銅溶液和18％硝酸銅溶液，硫酸銅溶液與氯化銅溶液質(zhì)量比為1:1。115％多聚磷酸與銅鹽溶液的質(zhì)量比為1:2，升溫進(jìn)行鰲合反應(yīng)2小時(shí)，溫度控制在250℃；再冷卻至室溫得到膠體狀化合物，其銅含量為20％。向膠體狀化合物中持續(xù)通入氨氣，反應(yīng)1小時(shí)，加入適量的水調(diào)節(jié)，得到含銅的聚磷酸銨水溶液。
將制備得到的含銅的聚磷酸銨水溶液進(jìn)行檢測(cè)，其銅含量達(dá)到9.9％，可直接作為水溶肥。在使用過程中，可以根據(jù)植物生長(zhǎng)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)或采用其他緩控釋材料進(jìn)行施用。
實(shí)施例9
一種提高聚磷酸銨鰲合微量元素的方法，在115％多聚磷酸中加入12％硫酸硼溶液。115％多聚磷酸與硫酸硼溶液的質(zhì)量比為1:2，升溫進(jìn)行鰲合反應(yīng)2小時(shí)，溫度控制在150℃；再冷卻至室溫得到膠體狀化合物，其硼含量為9％。向膠體狀化合物中持續(xù)通入氨氣，反應(yīng)2小時(shí)，加入適量的水調(diào)節(jié)，得到含銅的聚磷酸銨水溶液。
將制備得到的含硼的聚磷酸銨水溶液進(jìn)行檢測(cè)，其硼含量達(dá)到6.5％，可直接作為水溶肥。在使用過程中，可以根據(jù)植物生長(zhǎng)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)或采用其他緩控釋材料進(jìn)行施用。
本實(shí)施例中的硫酸鎂可用四硼酸鈉、氫氧化硼進(jìn)行替換。
實(shí)施例10
一種提高聚磷酸銨鰲合微量元素的方法，在110％多聚磷酸中加入10％硫酸鎂溶液多聚磷酸與鎂鹽溶液的質(zhì)量比為1:2，升溫進(jìn)行鰲合反應(yīng)3小時(shí)，溫度控制在200℃；再冷卻至室溫得到膠體狀化合物，其鎂含量為8％。向膠體狀化合物中持續(xù)通入氨氣，反應(yīng)1小時(shí)，加入適量的水調(diào)節(jié)，得到含鎂的聚磷酸銨水溶液。
將制備得到的含鎂的聚磷酸銨水溶液進(jìn)行檢測(cè)，其鎂含量達(dá)到6.8％，可直接作為水溶肥。在使用過程中，可以根據(jù)植物生長(zhǎng)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)或采用其他緩控釋材料進(jìn)行施用。
本實(shí)施例中的硫酸鎂可用硝酸鎂、氯化鎂進(jìn)行替換。
實(shí)施例11
一種提高聚磷酸銨鰲合微量元素的方法，在115％多聚磷酸中加入15％硫酸鎂溶液和15％硫酸銅溶液，硫酸鎂溶液與硫酸銅溶液質(zhì)量比為1:1。115％多聚磷酸與硫酸鎂溶液與硫酸銅溶液總質(zhì)量比為1:2，升溫進(jìn)行鰲合反應(yīng)1.5小時(shí)，溫度控制在300℃；再冷卻至室溫得到膠體狀化合物，其銅含量為7.2％，鎂含量為8.5％。向膠體狀化合物中持續(xù)通入氨氣，反應(yīng)2小時(shí)，加入適量的水調(diào)節(jié)，得到聚磷酸銨鎂銅水溶液。
將制備得到的含銅的聚磷酸銨水溶液進(jìn)行檢測(cè)，其銅含量達(dá)到5.2％，鎂含量達(dá)到6.3％；可直接作為水溶肥。在使用過程中，可以根據(jù)植物生長(zhǎng)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)或采用其他緩控釋材料進(jìn)行施用。
實(shí)施例12
一種提高聚磷酸銨鰲合微量元素的方法，在110％多聚磷酸中加入12％硫酸鉬溶液。110％多聚磷酸與硫酸鉬溶液的質(zhì)量比為1:3，升溫進(jìn)行鰲合反應(yīng)1.5小時(shí)，溫度控制在300℃；再冷卻至室溫得到膠體狀化合物，其鉬含量為9.2％。向膠體狀化合物中持續(xù)通入氨氣，反應(yīng)1小時(shí)，加入適量的水調(diào)節(jié)，得到含鉬的聚磷酸銨水溶液。
將制備得到的含鉬的聚磷酸銨水溶液進(jìn)行檢測(cè)，其鉬含量達(dá)到5.2％，可直接作為水溶肥。在使用過程中，可以根據(jù)植物生長(zhǎng)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)或采用其他緩控釋材料進(jìn)行施用。
本實(shí)施例中的硫酸鉬換成硝酸鉬、氯化鉬也能達(dá)到這樣的效果。
實(shí)施例13
一種提高聚磷酸銨鰲合微量元素的方法，在115％多聚磷酸中加入12％硫酸鎂溶液和12％硫酸鐵溶液，硫酸鎂溶液與硫酸鐵溶液質(zhì)量比為2:1。115％多聚磷酸與硫酸鎂溶液與硫酸鐵溶液總質(zhì)量比為1:2，升溫進(jìn)行鰲合反應(yīng)2小時(shí)，溫度控制在300℃；再冷卻至室溫得到膠體狀化合物，其鐵含量為6.9％，鎂含量為7.8％。向膠體狀化合物中持續(xù)通入氨氣，反應(yīng)2小時(shí)，加入適量的水調(diào)節(jié)，得到聚磷酸銨鎂鐵水溶液。
將制備得到的含鐵的聚磷酸銨水溶液進(jìn)行檢測(cè)，其鐵含量達(dá)到5.1％，鎂含量達(dá)到5.9％；可直接作為水溶肥。在使用過程中，可以根據(jù)植物生長(zhǎng)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)或采用其他緩控釋材料進(jìn)行施用。