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氮磷钾复合肥料的制作方法

花匠小妙招
2024-12-12 22:05

专利名称:氮磷钾复合肥料的制作方法
本发明是关于制造含氯化物-和/或硫酸盐的NPK-肥料(复合肥料)的方法，这种肥料有减低的膨胀和结块趋势。这种肥料是通过用无机酸酸化磷酸盐，然后除去钙盐、脱水、造粒或成粒而制得。
在储存期间，尤其在散装储存期间，某些NPK-肥料的颗粒发生结块和/或膨胀。看来这个问题部分地与使用的钾源类型，也就是KCL或K2SO4有关。
新生产出的肥料颗粒是自由流动的，但是会发生缓慢的后反应，并且一些后反应明显地导致肥料颗粒的体积增大和结块。如果在生产期间能够保持低含水量(＜0.35%)操作条件，上面所提及的问题看来就可以避免。然而，实际上这样严格的操作条件会导致一种高度复杂的生产过程。经常发生这样的情况甚至当人们认为已经遵守了这种严格的操作条件后。这种高度复杂的生产过程也会引起能否获得合格的产品储存性能的问题。
那么问题或者在于高含水量本身造成的储存问题，抑或在于结合(游离的)水的存在，这些游离水引起某些可能的有害后反应。
从2000652号日本专利申请中早已知道，通过加入0.5-1.0%重量(以MgO计算)的氢氧化镁来稳定NPK-肥料，以抵抗湿度和温度变化的影响。然而这种添加剂造成掺入水份并不能解决面对的问题。
正如大家都知道的未能找到解决这一问题的方法，发明人认为有必要进一步进行研究，以确定引起储存问题的真正原因。于是就近从后反应理论着手。在这里可以变化使用的钾盐类型，并且为了弄明白今后能否阻止或大大推迟可能发生的不良后反应。人们从研究KCL和K2SO4各自可能的后反应着手。
根据经验，仅仅某些NPK-配方出现问题，因而，人们研究了已经发现了的一些上述的配方以获得在储存期间增加体积(体积变化百分之几)的颗粒。这种体积变化导致了颗粒破碎和结块问题。这样的一种NPK-配方已从具有大约如下的重量%组成的水溶液中制备出来38.9% NH4NO312.1% NH4H2PO4+(NH4)2HPO425.8% K2SO415.2% MgSO4·H2O0.5% H2O这种混合物包含一种复杂的化学体系，最终产物中的组分含量将不可能与上述组分含量一样。因为有湿度存在并且还存在有大的温度差异，不能将这种系统看成是盐的一种机械混合物。
一种最重要的主要组分NH4NO3(AN)在固化和进一步冷至室温的期间可能经过几个相。每一次相转变首先引起体积变化。例如从ANⅢ转换为ANⅣ体积增加约3.6%。
然而，在膨胀机理中看来是核心反应的化学反应是一对盐的转变，可将它书写如下
在研究膨胀现象的时候，用化学分析和X-射线衍射仪的手段证明这一对盐的转换发生在硫酸盐为基的肥料中。在混料器中这种转换就已经开始，在散装储存期间继续进行。已经证明反应速度首先主要取决于含水量，其次是温度，但是在很大程度上也取决于化学组成。
当反应是根据反应式(1)进行时，这对盐的转化将会引起严重的膨胀。如果AN是以Ⅲ式存在，膨胀5.3%，如果是以Ⅳ式存在应是7.7%。已知当有水分存在的时候从Ⅲ式到Ⅳ式的转换于32℃下发生。
由这对盐的转化引起的体积增加不能单独说明膨胀现象。然而，一些研究表明。KNO3和(NH4)2SO4二者将进一步反应并生成新化合物。
为了确定是否这对盐的转换是膨胀机理的主要因素，必须确定在具有不同膨胀度的样品中有多少NH4NO3或K2SO4转换了
使用选择萃取一种组分的方法来确定转换度。对于大量的具有不同膨胀度的样品测定了未反应的NH4NO3。发现当未反应的NH4NO3的量增加的时候，也就是当NH4NO3的转化度增加的时候，膨胀增加。
已经发现在膨胀度百分数和未反应的NH4NO3量之间有很好的对应关系这就证实了这对盐的转化是膨胀机理的主要反应。
膨胀度(S)可定义为S＝100·K· ((L1－L2))/(L1) ，式中L1是膨胀试验前的公升重量L2是膨胀试验后的公升重量K是取决于肥料类型的常数当使用KCL作钾源时，这种转化可以简化的形式书写如下
于平衡状态下KCL将不易存在。当所加入的KCL的量是已知时，可转化的NH4NO3的量可以容易地计算出。
已经发现，当游离水含量高时，转化以高速度进行。用从最终产品中选择萃取NH4NO3的方法来研究上述反应进行到了什么程度。
研究了一系列的样品，以确完存在的NH4NO3有多大部分与KCl反应生成NH4Cl和KCl。对上述这些同样的样品也测量了结块趋势。并发现结块趋势随转换的NH4NO3部分的增加而增加。因为上面指明的反应是存在的游离水的函数，可以设想用多种方法降低游离水含量，可以阻止或至少推迟所说的转换。
因此，看来在某些存在有若干游离水的肥料配方中，后反应在KCl和K2SO4二者用作钾源时发生，并且看来这些后反应给予产品不良的性质。
正如前面已经知道了的，用一般的控制操作条件的方法来获得有足够低的含水量的产品是困难的，因此人们开始研究结合最终NPK-肥料中的游离水的可能性。
本发明的目的是获得一种含KCl和/或K2SO4的NPK-肥料这种肥料在储存期间，尤其是散装储存期间是稳定的。以致于没有肥料颗粒的膨胀和/或结块发生。
本发明进一步的目的是获得一种制造这种产品的简单而合理的方法。
结合水的几种添加剂是已知的，例如关于NH4NO3，这里因种种原因它作为水结合添加剂是有意义的。然而，并未明显看出，这样的添加剂将会适用于解决上述的NPK-肥料的问题。因此人们研究了是否其它的添加剂可以适用于此目的。在选择添加剂的时候也不得不考虑在肥料中的盐和添加剂之间可能发生哪些反应。然而，添加剂应是农艺学上合格的以致它们不减少该产品的农艺学质量。
从上述的要求的角度出发，人们首先从事研究某些添加剂对含有K2SO4作为钾源的NPK-肥料的影响。
在这次试验中对一系列不含水的Na2SO4进行了试验。这种盐能够结合达10摩尔水成为结晶水，也就是每克Na2So4结合1.26克水。因而就应该给出好的结果，其条件是只要它不起反应因而生成没有水结合性的化合物。更进一步的对Na2So4的研究表明，在这种盐系统中它有低水结合效力。
Al(OH)3是一种已知的水结合添加剂，每100克混合NPK-溶液加入0.1克Al。然而，发现这种添加剂也没有任何显著的水结合效力。
硫镁矾形式的镁在若干种NPK-肥料中是一种合适的组分。因此研究了是否MgO有结合剩余的水份的可能性并因而能使用它来代替硫镁矾。进行过某些试验，将1%轻度焙烧过的细碎的MgO与K2So4一起添加到混合的氮/磷溶液(NP-溶液)中。从这种溶液中制得的颗粒储存了一段时间并进行了有关的体积增加(膨胀)试验。然后发现，加入MgO有非常好的效果。因为MgO与NP-溶液反应生成Mg(No3)2和磷酸镁(可能MgHPO4)。因而偏巧都有好效果。上述这些盐具有每一摩尔盐结合几摩尔水为结晶水的能力。这个效果用直接测量在产品上的平衡压力来确定的。测量指出当加入1.6%MgO时水蒸气压力减半。也观察到了MgO时，于NH4NO3转化过程中水结合效力降低。令人惊奇地发现，尽管水蒸气压力较低，当样品含1.6%MgO时得到较低的吸水速度。
当MgO与KCl/K2So4一起加入NP-溶液时可能发生若干不同的反应。
下列反应可能发生a)、磷酸盐
b)、硝酸盐
c)、氯化物所有这些镁化合物将水结合成为结晶水。
上面所提及的初步研究结果是最可确信的，发明人发现，进一步研究添加MgO到根据经验可能出现储存问题的肥料中所产生的效果是正确的。也研究了在生产过程中应该怎样加入MgO。在什么地方加入MgO。这些研究表明，当用KCl和K2SO4作为钾源时，只要在制造期间加入足够量的MgO就可以得到对储存和膨胀都稳定的NPK-肥料。加入0.2%(重量)MgO就已获得积极的效果。还发现1-2%(重量)加入量是最合适的，但是可以使用达3%(重量)的MgO。发明人也获得制造这种产品的全部合适的生产流程。
本发明的特征如在权项中所定义的一样。
在下面的实施例中本发明会得到进一步的解释。
实施例1本实施例中给出制造NPK-14-4-17的全面试验结果，在这里使用K2SO4作钾源。这种肥料也应该含1%的Mg，并且这种Mg是以硫镁矾(MgSO4)加入的。试验首先在没有MgO添加剂下进行。以获得参照样品。然后加入0.6%的MgO，并且随后加入1%的MgO。根据加入的MgO的量，减少硫镁矾的量。使用的MgO的松填料单位体积重量大约0.6公斤/升，它的颗度分布为2-6mm＝0-30%，0.5-2mm＝40-70%，小于0.5mm的＝20-40%。在将他们送入混料器之前，将MgO与K2SO4和硫镁矾一起加入并与浓缩的NP-溶液进行混合。在试验过程中取膨胀试验和化学分析样品。试验结果列于表Ⅰ。
表Ⅰ
样品1和4不含MgO，样品2和3各含0.6%和1%MgO。
60℃下的膨胀试验结果和NH4NO3的转化度列于表，从表Ⅰ可以看出MgO给出了令人满意的效果。60℃下2天后的结果表明不含MgO的样品增加的体积是含MgO的样品增加的体积的两倍。
实施例2本实施例给出制造NPK25-3-6的全面试验结果，在这里使用KCL作钾源。试验首先在没有MgO添加剂下进行，随后往NP-溶液，KCl和MgO的混料器中直接加入1.6%MgO，随后将混合物造粒。在制成小粒散装储存25天后测量了产品的PH值，也测量了它的水蒸气压力“PH2O”。其结果在表Ⅱ中给出。
表Ⅱ
表Ⅱ清楚地表明MgO具有非常强的水结合效力，并从而具有较低的水蒸气压力“PH2O”。
含和不含MgO的肥料在储存25天后“PH2O”分别为4.7毫巴和9.8毫巴。
“PH2O”是在肥料中的一种水结合表示符号。一般地说，认为有较低“PH2O”的肥料的吸水速度和从而它的结块趋势是最大的。然而令人惊奇地发现含有1.6%MgO和低“PH2O”值的肥料比不含MgO的肥料的吸湿性小。可以这样来解释，MgO和水在颗粒上生成一种薄膜或塗层，并从而降低了吸水性。
在65%相对湿度下，于25℃也进行了结块试验。其结果列于表Ⅲ中。也研究了散装储存3周后的含和不含MgO的肥料的结块趋势。这些研究表明含1.6%MgO的肥料不形成结壳并自由流动，而不含MgO的肥料硬化并趋向于形成结壳。
表Ⅲ
结块值(K)是肥料结块趋势的表示符号。低结块值表明肥料有低结块趋势。当K＝0时，肥料是完全自由流动的，K＜150被认为是可以接受的，当K＞300在储存期间可能出现问题。
从实施例中可以看出，某些NPK-肥料存在的问题通过添加MgO而得到解决，当KCL和K2SO4用作钾源时也是如此。所需MgO的量是不一样的，它多少依赖于所讨论的NPK-肥料的类型，但是进一步的研究表明加入0.2-0.3%MgO就足够。当考虑到各种条件时，发现添加1-2%MgO得到最好的结果。更进一步，应使用细碎的轻度焙烧类型的MgO较好。
生产过程中何处加入MgO不是关键性的。但是必须在用无机酸酸化磷酸盐之后加入。还发现MgO应刚好在造粒或成粒之前加入较好。在NP-溶液和添加盐进行混合的混料器中加入较好。
权利要求
1.使用KCL和/或K2SO4作为钾源制造的NPK-肥料，其特征在于它含有0.2-3.0%(以MgO计)的镁，并以MgO加入产品。
2.按照权利要求
1的NPK-肥料，其特征在于加入产品中的MgO是轻度焙烧过的类型MgO。
3.按照权利要求
1-2的制造含氯化物和/或硫酸盐的NPK-肥料的方法，这种肥料有降低的膨胀和结块趋势，在此方法中肥料是用无机酸酸化磷酸盐，随后除去钙盐、干燥和造粒或成粒的方法制成，其特征在于在造粒之前或成粒之前/之间将0.2-3.0%活性MgO和钾盐加到浓缩的溶液中。
4.按照权利要求
3的方法，其特征在于加入的MgO是轻度焙烧了的类型的MgO，其平均粒度为0.2-3.0mm并且正好在造粒之前将MgO加入混合物。
专利摘要
本发明是关于用KCl和/或K
文档编号C05G1/06GK85106816SQ85106816
公开日1987年3月11日申请日期1985年9月11日
发明者奥拉夫·克乔尔, 托斯坦·奥伯斯塔德, 汉斯·格罗兰德申请人:挪威海德罗公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan