專利名稱：使用聚合物佐劑的增強(qiáng)型肥料產(chǎn)品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明寬泛地涉及肥料組合物和方法，該組合物包含具有農(nóng)用價(jià)值的礦物(例如石膏、硫鎂帆礦物(Kieserite Group)成員、硫酸鉀鎂、以及元素硫)，連同一定量的共聚物佐劑或者添加劑以顯著増加土壌中硫酸鹽和其他離子的可用性，特別是在施加肥料組合物后的早期階段。更具體地，本發(fā)明涉及所述肥料組合物和方法，其中水性的、極低PH共聚物分散體(例如普通溶液或者混合物)的干燥殘留物涂覆礦物，并且所述共聚物含各自相應(yīng)量的馬來和衣康部分(maleic and itaconic moieties)。 現(xiàn)有技術(shù)說明石膏是ー種由硫酸鈣(CaS04)形成的軟礦物化合物，在自然界中通常以ニ水合物(CaS04 -2H20)的形式存在。其為無色到白色，具有絲綢、珍珠或者蠟色光澤，通常含有各種有色雜質(zhì)。石膏在自然界中被擠壓，常與水晶孿晶生成可切割的透明石膏。其也可以是小顆?；蛘呤浅浞謮簩?shí)的。石膏具有一系列商業(yè)用途，所熟知的有肥料和土壤調(diào)節(jié)劑。在18世紀(jì)后期和19世紀(jì)早期，Nova Scotia石膏，常被稱作塑料，是ー種非常搶手的麥田肥料。石膏也曾用于改善含鈉土壌。石膏的ー個巨大優(yōu)勢是其含有大量營養(yǎng)物質(zhì)的同時價(jià)格較低，例如商業(yè)級石膏通常含有約22%的鈣和17%的硫。當(dāng)施用于土壤時，石膏提供可被農(nóng)作物利用形式的鈣與硫酸鹽離子。然而，由于石膏在水中的溶解度非常有限，可能需要2-3年的施肥過程才能產(chǎn)生實(shí)際的施肥效果或者改善土壌。因此，盡管石膏肥料的使用是公認(rèn)的，但是石膏的緩慢作用對于供給植物營養(yǎng)或者土壌改善不能起到直接的幫助。硫鎂礬是ー種單斜結(jié)晶體系形式的硫酸鎂(MgSO4 · H2O)。有許多相關(guān)的礦物是硫鎂礬礦物成員，包括其他水合形式的硫酸鎂，例如瀉利鹽(MgSO4 ·7Η20);其成員還包括較罕見的富鋅礦物水鋅礬(Zn，Mn) (MgSO4 · H2O)。硫鎂礬礦物成員的詳盡列表可參見《化學(xué)紀(jì)寒，巴黎11 :247)) (HammeI (1939))，以及 Palache, C.，Berman, H.和 Frondel, C. (1951)，《礦物學(xué)系統(tǒng)》，James Dwight Dana 和 Edward Salisbury Dana,耶魯大學(xué) 1837-1892,第 2卷，John Wiley&Sons紐約有限公司，第7版，修訂與擴(kuò)版，1124第477頁，上述文獻(xiàn)以其全部內(nèi)容納入本文作為參考。硫鎂礬礦物成員由于其植物營養(yǎng)價(jià)值，可被用作植物肥料。硫元素也常施加于土壤中以提供硫酸鹽離子。然而，在普通土壤中硫元素轉(zhuǎn)換成硫酸鹽十分緩慢，因此施加硫的有益作用可能需要多個生長季節(jié)才能顯現(xiàn)出來。因此，本領(lǐng)域需要一種增強(qiáng)型肥料礦物來促進(jìn)土壤中硫酸鹽和其他離子(例如，鈣和鎂)的可用性。發(fā)明概述本發(fā)明克服了上述問題并提供了改進(jìn)型礦物肥料組合物，它包含各自相應(yīng)量的礦物與共聚物，該共聚物與礦物接觸并含各自相應(yīng)量的馬來和衣康部分。本發(fā)明中所使用的礦物通常來自石膏(可以是精制無水或者水合形態(tài))、硫鎂礬礦物成員、硫酸鉀鎂、硫元素以及它們的混合物。所使用的石膏可以是任意商業(yè)級別適合作為肥料使用的，也可以是天然存在的或者是合成的副產(chǎn)品。較佳地，石膏為顆粒狀或者球狀形式，其最大尺寸約為I英寸，更優(yōu)選約為1/4英寸。在本文中，“商業(yè)級別農(nóng)用石膏”表示硫酸鈣至少約為80重量％ (較佳地約為84-97重量％ )，I丐元素當(dāng)量約為19-27重量％ (較佳地約為21-25重量％ ),以及硫元素當(dāng)量約為15-23重量％ (較佳地約為16-21重量％ )的石膏產(chǎn)品。此石膏可含有例如碳酸鈣以及其他痕量物質(zhì)等雜質(zhì)。也可以使用任意合適的硫鎂礬礦物成員，尤其是硫鎂礬本身。唯一真正的標(biāo)準(zhǔn)是商業(yè)可用性和成本。所述石膏顆?；蛘咔蝮w的尺寸參考同樣適用于硫鎂礬礦物成員。通常，優(yōu)選使用的硫鎂礬中其鎂的重量％至少約為14%而硫的重量％至少約為20%。硫酸鉀鎂，有時被稱作“KMag”，其分子式為K2Mg (S04) 2，分析(analysis)為0-0-22。其含有約22%的氧化鉀(K20)、ll%的鎂(Mg)以及約為22%的硫(S)。其可以是 無水或者水合形態(tài)，后者通常為六水合物。本發(fā)明中粒狀或者其他形態(tài)的硫元素也可以作為土壤營養(yǎng)物質(zhì)。本發(fā)明中優(yōu)選將共聚物佐劑加入礦物肥料中或與其共用，作為水性的、低pH的含有馬來和衣康部分的共聚物，其通常衍生自相應(yīng)的酸或者酸酐。盡管其他単體會成為馬來-衣康共聚物的一部分，但是衣康和馬來単體應(yīng)該在所述共聚物中共同形成優(yōu)勢部分。較佳地，以所述共聚物的總重量為100重量％計(jì)，其他単體的含量應(yīng)該以至多約7重量％的極低含量存在，更優(yōu)選地為至多約4重量％。反過來說，所述共聚物中衣康和馬來単體的含量應(yīng)至少為約93重量％、優(yōu)選至少為約96重量％。最優(yōu)選地，所述共聚物基本上或全部由馬來和衣康部分組成。理想地,所述聚合物部分基本上由衣康/馬來共聚物組成，即其基本不含其他類型單體。所述共聚物優(yōu)選為水溶液或者水性分散體，且是強(qiáng)酸性的。pH范圍通常約為O. 1-2. 2，更優(yōu)選地約為O. 1-2，最優(yōu)選約為O. 2-0.8。當(dāng)使用的共聚物為部分鹽形式時，其PH水平為上述范圍的高端?？梢允褂酶鞣N形成鹽的陽離子，但是優(yōu)選為鈉和鉀。通常，以所述肥料組合物的總重量為100重量％計(jì)，占主導(dǎo)地位的礦物肥料的肥料的量約為95-99. 95重量％，較優(yōu)選約為97-99. 93重量％，最優(yōu)選約為98-99. 9重量％。相應(yīng)地，共聚物部分是上述最初水性共聚物的干燥殘留物，其能被植物所用的鈣和/或者硫酸鹽離子(以石膏或者硫元素的形式)或者鎂和/或者硫酸鹽離子(以硫鎂礬礦物成員的形式)的存在水平應(yīng)該高于未加工過的肥料礦物相應(yīng)的植物可用性；更優(yōu)選地，本發(fā)明的組合物中上述離子的植物可用性至少約為15%，最優(yōu)選地至少約為30%，高于相應(yīng)的未涂覆的肥料礦物。以重量百分?jǐn)?shù)表示，以組合物的總重量為100重量％計(jì)，所述共聚物的干燥殘留物通常約為O. 05-5重量％，較優(yōu)選地約為O. 07-3重量％，最優(yōu)選地約為O. 1-2重量％?？梢酝ㄟ^噴灑，也可以其它方式將低pH水性共聚物加入到礦物肥料中，然后在其表面干燥產(chǎn)生共聚物的干燥殘留物來制備組合物。接著以常用方式將此涂覆的組合物施于土壌，摻合或者不摻合地加入到土壤中。盡管不太優(yōu)選，但也可以在首先施加肥料礦物之后再施加共聚物來進(jìn)行農(nóng)田追肥。特別有利的是，本發(fā)明的肥料組合物在施加于土壤時增強(qiáng)了硫酸鹽以及其他離子的可用性。除此之外，肥料組合物持續(xù)產(chǎn)生大量的此類營養(yǎng)物質(zhì)。這是由于強(qiáng)酸性共聚物在土壌中與硫酸鈣或者硫酸鎂發(fā)生反應(yīng)生成磺酸，此外還原位生成了部分共聚物的鈣鹽或者鎂鹽。所形成的部分共聚物鹽接著在土壤中發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生更多量酸形式的共聚物和硫酸鹽。因此，在土壌中形成ー個循環(huán)反應(yīng)，其持續(xù)提供了大量的植物營養(yǎng)物質(zhì)。這ー有益的結(jié)果源于相比較高PH值的共聚物，所使用的共聚物具有低pH值。
具體實(shí)施例方式馬來-衣康共聚物如美國專利第6，515，090和6，706, 837號所述，二者通過引用完全和完整地納入本文，特別應(yīng)用了所述‘837專利的操作實(shí)施例。通常，所述共聚物應(yīng)理想地包含約10-90重量％的馬來部分(優(yōu)選約為25-75重量％ )，和相應(yīng)地約90-10重量％的衣康部分(更優(yōu)選約為75-25重量％ )。此類中特別優(yōu)選的ー種共聚物為衣康和馬來酸酐部分基本等摩爾量的40重量％的固體水性共聚物分散體，其pH值約為O. 5。本發(fā)明中最優(yōu)選的共聚物為下述馬來與衣康單體的反應(yīng)產(chǎn)物
權(quán)利要求
1.ー種肥料組合物，它包含各自相應(yīng)量肥料礦物和與所述肥料礦物接觸的共聚物，所述肥料礦物選自石膏、ー種或多種硫鎂礬礦物成員、硫酸鉀鎂、硫元素和它們的混合物，所述共聚物選自包含各自相應(yīng)量的馬來和衣康部分的酸或鹽共聚物，所述共聚物為水性共聚物分散體的干燥殘留物，其PH為O. 1-2。
2.如權(quán)利要求I所述的肥料組合物，其特征在于，所述共聚物包含至少約93重量％的衣康和馬來部分。
3.如權(quán)利要求I所述的肥料組合物，其特征在于，所述共聚物為含有約10-90重量％的馬來部分和約90-10重量％的衣康部分的共聚物。
4.如權(quán)利要求I所述的肥料組合物，其特征在干，以所述組合物的總重量為100重量％計(jì)，所述共聚物以約O. 05-5重量％的水平存在。
5.如權(quán)利要求I所述的肥料組合物，其特征在于，所述共聚物的存在水平使得硫酸鹽和/或鈣和/或鎂離子的植物可用性高于相應(yīng)的未涂覆的礦物肥料的植物可用性。
6.如權(quán)利要求I所述的肥料組合物，其特征在于，所述礦物肥料為商業(yè)級別農(nóng)用石膏肥料的形式。
7.如權(quán)利要求I所述的肥料組合物，其特征在于，所述共聚物為部分鈉鹽、鉀鹽以及它們的混合物。
8.如權(quán)利要求I所述的肥料組合物，其特征在于，所述共聚物基本上不含任何除衣康和馬來部分以外的部分。
9.一種土壤施肥的方法，該方法包括將權(quán)利要求I所述的肥料組合物施于土壤的步驟。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于,所述共聚物包含至少約93重量％的衣康和馬來部分。
11.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述共聚物為含有約10-90重量％的馬來部分和約90-10重量％的衣康部分的共聚物。
12.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在干，以所述組合物的總重量為100重量％計(jì)，所述共聚物以約O. 05-5重量％的水平存在。
13.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述共聚物的存在水平使得硫酸鹽和/或鈣和/或鎂離子的植物可用性高于相應(yīng)的未涂覆的礦物肥料的植物可用性。
14.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述共聚物為部分鈉鹽、鉀鹽以及它們的混合物。
15.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述共聚物基本上不含任何除衣康和馬來組分以外的組分。
16.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述礦物包括農(nóng)用石膏。
17.一種制備肥料組合物的方法，該方法包括以下步驟提供一定量的肥料礦物，該肥料礦物選自石膏、ー種或多種硫鎂礬礦物成員、硫酸鉀鎂、硫元素和它們的混合物；用選自下組的共聚物至少部分涂覆所述肥料礦物包含相應(yīng)量馬來和衣康部分的酸或鹽共聚物，所述共聚物為水性分散體且PH約為O. 1-2 ;以及使得所述分散體基本上干燥，從而將分散體的干燥殘留物與所述肥料礦物接觸。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述共聚物的pH約為O.2-0. 8。
19.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述共聚物為部分鈉鹽、鉀鹽以及它們的混合物。
20.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在干，以所述組合物的總重量為100重量％計(jì)，所述共聚物以約O. 05-5重量％的水平存在。
21.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述共聚物的存在水平使得硫酸鹽和/或鈣和/或鎂離子的植物可用性高于相應(yīng)的未涂覆的礦物肥料的植物可用性。
22.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述礦物包括農(nóng)用石膏。
全文摘要
通過對例如石膏、硫鎂礬礦物成員、硫酸鉀鎂、硫元素及其混合物的礦物涂覆低pH馬來-衣康共聚物，可以得到增強(qiáng)型的肥料礦物組合物。優(yōu)選的共聚物是馬來酸-衣康酸共聚物或其部分鹽共聚物的水性分散體，其通過噴灑或者以其他方式施于礦物的表面并干燥來施加。共聚物涂層增強(qiáng)了肥料礦物中硫酸鹽與鈣或鎂離子的溶解度，增加了此類營養(yǎng)物質(zhì)的吸收并促進(jìn)其植物可用性。
文檔編號C08F222/02GK102725248SQ201080047969
公開日2012年10月10日 申請日期2010年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月5日
發(fā)明者J·L·桑德斯 申請人:專業(yè)肥料產(chǎn)品有限公司