腐植酸复合肥及其制备方法与流程

本发明属于肥料技术领域，尤其涉及一种兼具速效和长效的腐植酸复合肥和制备方法。

背景技术：

目前，我国有些土地长期单一施用无机化学肥料，腐殖质得不到补充，土壤团粒结构遭到破坏，从而造成土壤板结、酸化或盐碱化，国内肥料的利用率本来就不高，而上述问题将直接导致肥料利用率进一步降低，特别是速效磷肥施入土壤中很容易被固定，一般七天内大部分转化为无效磷，另有一部分水溶磷随水淋失。尿素施入土壤中会在脲酶和硝化酶的作用下快速分解，氮素挥发，造成土壤肥力不够而直接影响作物生长。

另一方面，传统无机肥料虽养分含量很高，肥效迅速，但时效性很短，不能满足作物在整个生长周期需肥要求。若一次性大量施肥，养分很有可能未被作物吸收就挥发、淋失或被土壤固定，在作物苗期甚至会出现烧苗现象，而在作物营养生长及生长后期则会出现养分供应不足；若少量施肥，则会造成作物生长缓慢，延长收果期，影响果实品质，降低产量。当前的肥料结构及施肥方式不科学性造成肥料养分释放及作物养分需求不相协调，肥料利用率低，未被利用的肥料被土壤固化影响土壤的理化性质或随雨水流入水体中造成环境污染，这些都严重影响农业的可持续发展和生态农业的建立。

为满足植物全生育期养分需求，提高肥料利用率，本领域科研人员在不断的研发各种肥料，如中国专利局公开的专利文献CN201110088665.9，提供了一种速效长效腐植酸多元肥，该肥料长效部分由尿素、硫酸铵、腐植酸、硫铁矿烧渣选铁后废渣、磷石膏、白云石粉等组成，速效部分包括尿素、腐植酸、氯化钾、硼砂等，分别制备再混合包装。上述多元肥中，采用多种组分构成，且所述的硫铁矿烧渣选铁后废渣中Fe₂O₃含量≥30％，对原料来源有一定的限制和要求，无疑增加了产品的成本，施用后效果不理想。CN201410027632.7公开了一种具有速效和缓释功效的有机无机肥料，该发明是先通过圆盘或滚筒制备母粒，在母粒上喷涂黄原胶和硫磺悬浮液，然后再在母粒肥料表面喷涂肥料浆，最后喷涂烷胺类醋酸盐防结块剂，风干冷却后装袋。上述方法中，母粒肥料组分多，含有菌渣粉和畜禽粪便混合发酵物料，原料来源成本高，制备工艺复杂，外层肥料浆需分三次喷涂于包覆了膜的母粒肥料上；每次喷涂需经过喷涂冷却和烘干筒高温干燥二个设备，成品化生产流程长，成本高，效率低。CN201510966067.5公开了一种以矿石为原料制备速效和长效相结合的新型复合肥，该肥料以钾长石、磷矿石、麦饭石为原料，经过矿石预处理，磷酸高温反应、水浸取、氨水中和及后处理等阶段合成。上述方法，对原料来源有一定的限制和要求，且需对各种不同来源的矿石进行预处理，工艺流程长，制备过程复杂，产品中无效成分多，肥效差，还有制备过程中副产品的后续处理问题。

因此，有必要解决上述缺陷。

技术实现要素：

本发明的目的旨在克服现有技术中肥料肥效短、养分易流失、土壤板结等问题，首先提供了一种兼具速效和长效的腐植酸复合肥料。

本发明提供的腐植酸复合肥，包括下述重量份的原料：

腐植酸20-30份，磷酸脲10-20份，聚磷酸铵15-25份，磷酸铵镁5-15份，微量元素0.1-3份，尿素15-25份，磷酸一铵3-10份，氯化钾18-30份。

可选地，所述磷酸脲是以尿素和磷酸为原料合成。

可选地，所述聚磷酸铵是以所述磷酸脲和尿素为原料合成。

可选地，所述的磷酸铵镁通过氧化镁和磷酸一铵反应生成。

可选地，所述微量元素为氧化镁、七水硫酸锌、七水硫酸亚铁或硼砂中的一种或多种。

本发明腐植酸复合肥具有下述技术效果：

(1)本发明组分配置中，以腐植酸及氮磷钾肥为主要原料，添加部分微量元素，使腐植酸与无机养分结合，可使土壤团粒结构增多，提高土壤通透性，增加土壤肥力，修复和改善作物根际环境，，对作物起到提质增效的作用，提高作物抗逆性，增加作物产量和品质。

(2)本发明组分配置中，通过氧化镁与体系中的磷酸铵反应生成具有缓释效果的磷酸铵镁，既可以调节产品pH，又可以延长肥效，使本发明兼具速效和长效之特点。

(3)本发明组分配置中，采用尿素与磷酸合成磷酸脲，保氮能力强，既能够迅速作用于作物，同时还能保证产品的施用效果，且还能延长肥料效果周期。

(4)本发明组分配置中，采用磷酸脲和尿素为原料合成聚磷酸铵，含氮、磷浓度高，可在在土壤中缓慢水解，使其释放与作物生长需求相协调，因而提高了肥料养分利用率和长效性能。

(5)本发明组分配置中，其添加的微量元素可以满足作物的各种需求，可用磷酸脲和聚磷酸铵螯合，省去对作物无效的螯合剂的使用，既可提高肥料利用率和增肥效果，又可降低原料成本，提高了肥料利用率。

本发明制备的腐植酸复合肥料，各组分协同作用，可根据作物养分需求和作物根际环境缓释养分，有效减少了氮挥发和土壤对磷的固定，可提高作物抗逆性，改善作物品质，增加产量，尤其适合大田作物和经济作物施用。

本发明还提供了上述腐植酸复合肥的制备方法，包括下述步骤：

S1备置腐植酸、磷酸、尿素、氧化镁、磷酸一铵、氯化钾和微量元素原料，其中尿素按磷酸脲合成、聚磷酸铵合成及腐植酸复合肥制备分别备料；

S2制备磷酸脲：

将磷酸投入到装有第一份尿素的第一反应釜内，搅拌反应一段时间，其中所述第一份尿素和所述磷酸的摩尔比为1：0.90-1.10；

S3制备聚磷酸铵：

将S2步骤制备的磷酸脲与第二份尿素投入第二反应釜内混合搅拌一段时间后冷却，其中所述磷酸脲与所述第二份尿素的摩尔比为2.0-3.0：1；

S3制备复合肥料：

将第三份尿素熔融，加入氯化钾，充分搅匀转移至混合槽内，控温，然后将已冷却的聚磷酸铵、磷酸脲和微量元素加入混合槽内搅拌反应一段时间，再将磷酸一铵和氧化镁加入混合槽内，再搅拌反应一段时间，最后加入腐植酸，混匀、造粒，即制得腐植酸含量≥20％，无机养分含量≥35％，微量元素含量≥1％，总镁含量≥1％的腐植酸复合肥料。

可选地，所述步骤S2中，所述第一份尿素和所述磷酸于所述第一反应釜内在常压或真空条件下混合搅拌。

可选地，所述步骤S2中，所述磷酸和所述第一尿素在所述第一反应釜中反应温度为80℃-100℃，反应时间为20min-40min，搅拌时转速为200-300r/min。

可选地，所述步骤S3中，所述磷酸脲和所述第二份尿素于所述第二反应釜内在高温条件下进行，反应时间2h-3h，反应温度200℃-300℃，制备的所述聚磷酸铵聚合度为6-10。

可选地，所述步骤S4中，所述第三份尿素熔融和所述氯化钾转移至混合槽内时，控制温度为100-110℃；所述聚磷酸铵、所述磷酸脲和所述微量元素加入混合槽中搅拌反应的时间为5-15min，所述磷酸一铵和所述氧化镁加入混合槽内搅拌反应的时间为5-15min。

本发明上述制备工艺中，磷酸脲通过尿素与磷酸合成，制备工艺简单，省去反应产物结晶、干燥过程，减少了设备投入和能耗，可大幅降低成本；聚磷酸铵通过磷酸脲和尿素合成，制备过程可在常压下进行，无需氨气通入，操作安全，减少了肥料制备过程中的环境污染，且原料成本低。本发明制备时充分利用各组分之间的反应特性，有利于各原料的充分、均匀的分散，有效保证了成品施用后的效果。

附图说明

图1为本发明制备工艺流程框图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供了一种腐植酸复合肥，包括下述重量份的原料：

腐植酸20-30份，磷酸脲10-20份，聚磷酸铵15-25份，磷酸铵镁5-15份；微量元素0.1-3份，尿素15-25份，磷酸一铵3-10份，氯化钾18-30份。

上述组分中，腐植酸具有弱酸性、吸水性、胶体性、吸附性、离子交换性、络合性及生理活性等特点，可改变土壤中的理化性状，促进土壤团聚体的形成，调节土壤PH值，减轻或消除碱性对土壤和植物的危害，提高土壤交换容量，为植物根系生长发育创造良好的土壤条件。腐植酸可促进酶的活性，增加光合作用，加速各种代谢的初级产物从茎叶或根向果实和种子运转，使果实丰满、厚实，取得高产、高值。腐植酸能使碳铵减少铵态氮的损失，抑制尿酶活动，减少尿素挥发，提高氮肥的利用率，增加钾的释放量，腐植酸还可以与难溶性的微量元素形成络合物或鳌合物，整合微量元素，有利于根系和叶面吸收微量元素。

上述组分中，所述磷酸脲是以尿素和磷酸为原料合成，其中所述的尿素含氮量高，适用于各种土壤和植物,使用方便，对土壤的破坏作用小，其与磷酸合成磷酸脲，入土即离解，保氮能力强，既能够提高植物早、中期的施用效果，还能延长肥料效果周期。

上述组分中，所述聚磷酸铵是以上述所述的磷酸脲和尿素为原料合成的低聚合度高浓度含氮、磷肥料。合成后的聚磷酸铵含有农作物生长所需的氮、磷两种元素,含磷量高达30％～32％，含氮14％～22％。其热稳定性和化学稳定性能好，水溶性和吸潮性小，分散性好，毒性低。低聚合度聚磷酸铵氮磷含量高、pH近乎中性、盐析温度低、水溶性好,在土壤中缓慢水解成正磷酸盐后,才能被植物吸收,且水解速率随温度和时间的增加而增加，使其释放与作物生长需求相协调，因而提高了肥料养分利用率，而使肥料有效元素具有长久之功效，同时也具有对一些金属离子的螯合作用，也可与微量元素协同作用而有利于根系和叶面吸收微量元素。

上述组分中，所述磷酸一铵既有硝态氮，又有铵态氮，既有水溶磷，又有枸溶磷，含有氮磷两种营养成分，适用于各种作物和土壤。

上述组分中，氯化钾用作钾肥，肥效快，施入土壤后能很快溶解，并立即解离，使局部土壤溶液中的钾离子和氯离子浓度明显提高，形成浓度梯度，钾离子和氯离子开始向外扩散，其中一部分钾离子被作物直接吸收利用，另一部分于土壤胶体上的阳离子进行代换作用而被土壤胶体吸附；氯离子可促进植物光合作用和纤维形成。氯化钾与有机肥或磷肥配合施用，可以防止土壤酸化，还能促进磷的有效化。

上述组分中，所述微量元素为氧化镁、七水硫酸锌、七水硫酸亚铁或硼砂中的一种或多种。其中所述氧化镁用作镁的补充剂，与硫同时起作用时可大大提高植物的含油量。而且，氧化镁在本发明中还可参与磷酸铵镁的合成与转化过程中。所述七水硫酸锌用于补充作物锌微量，增强作物的光合作用和呼吸作用，促进作物对氮磷钾等营养元素的吸收。所述七水硫酸亚铁用于调节土壤酸碱度，调节叶绿体蛋白，促使叶绿素形成，在生物固氮中起作用。所述硼砂可用作调理肥料颗粒的崩解剂，还可改变植物激素活性，促进营养生长和生殖生长，增强细胞壁对水分的控制，从而增强植物的抗寒和抗病能力。硼和锌组合可调节作物的营养平衡，改善作物环境生态关系，提高作物产量和品质。硼能参与叶片光合作用中碳水化合物的合成，有利其向根部输送；它还有利于蛋白质的合成、提高豆科作物根瘤菌的固氮活性，增加固氮量；硼还能促进生长素的运转、提高植物的抗逆性。

上述组分中，所述磷酸铵镁是上述原料与熔融尿素在混合过程中反应产生的。磷酸铵镁含有氮、磷成分,在水中土壤湿环境中微溶于水，它的养分释放速率慢，肥效长,利用高,且在沉淀过程中基本不吸收重金属和有机物,是一种非常安全的缓释肥原料。

本发明速效长效腐植酸复合肥料可以根据土壤状况逐步释放养分，满足作物不同生长阶段的需求；添加的腐植酸可有效改良土壤结构，增加土壤活性团粒结构，另外，腐植酸具有对脲酶和硝化酶抑制作用，可提高尿素的利用率，能够减少土壤对磷的固定，还可以活化难溶性钾，具有控氮、稳磷、保钾的作用。本发明制备的肥料可改善作物品质，提高作物抗逆性，增加产量，适合大田作物和经济作物施用。

参见图1，本发明还提供了上述腐植酸复合肥的制备方法，包括下述步骤：

S1备置腐植酸、磷酸、尿素、氧化镁、磷酸一铵、氯化钾和微量元素原料，由于磷酸脲是以尿素和磷酸为原料合成，聚磷酸铵是以所述磷酸脲和尿素为原料合成，最后的制备也含有尿素原料，故尿素需按磷酸脲合成、聚磷酸铵合成及腐植酸复合肥制备分别按第一份尿素、第二份尿素、第三份尿素准备；

S2制备磷酸脲：

将75％-85％的磷酸喷入到已装有第一份尿素的第一反应釜1内。第一反应釜1内带有真空装置和搅拌装置，第一份尿素和磷酸的摩尔比为1：0.90-1.10，在常压或真空条件下混合搅拌，形成磷酸脲溶液。制备时的反应温度为80℃-100℃，反应时间为20min-40min，搅拌时转速为200-300r/min。反应完成后，将磷酸脲溶液存放于磷酸脲贮存槽4内。

本步骤中，工业磷酸浓度为80％-85％可常压反应，工业磷酸浓度为75％-80％时在真空条件下进行，设置第一反应釜1内之真空度小于0.6Mpa，在真空条件下进行反应，有利于反应的发生，且可在反应过程中将水分蒸发。

S3制备聚磷酸铵：

将S2步骤制备的磷酸脲溶液再与第二份尿素投入第二反应釜2内，在高温条件下混合搅拌，其中磷酸脲与第二份尿素的摩尔比为2.0-3.0：1。制备时在第二反应釜2内的反应时间2h-3h，反应温度200℃-300℃，制备的聚磷酸铵聚合度为6-10。反应完成后，投入聚磷酸铵冷却塔3内冷却至100-120℃。

S4制备复合肥料：

将第三份尿素投入熔融器5内，加入氯化钾，待第三份尿素完全熔融后，转移至混合槽6，控制温度100-110℃，然后将已冷却的聚磷酸铵、磷酸脲和微量元素加入混合槽6中搅拌反应5-15min，再将磷酸一铵和氧化镁加入混合槽6内，再搅拌反应5-15min，最后加入腐植酸，混匀后投入造粒机7造粒，即制得的腐植酸复合肥料腐植酸含量≥20％，无机养分含量≥35％，微量元素含量≥1％，总镁含量≥1％。

本发明上述制备工艺中，以尿素和磷酸为原料，合成磷酸脲；再用磷酸脲与尿素合成聚磷酸铵，最后将腐植酸、氧化镁、磷酸脲、聚磷酸铵、氯化钾等与熔融尿素混合，制备成含有磷酸脲、聚磷酸铵和磷酸铵镁的腐植酸复合肥料。整个制备工艺过程简单，省去了反应产物结晶、干燥过程，减少设备投入和能耗，可大幅降低成本。较之于现有的聚磷酸制备在高温高压下与气态氨进行氨化反应之方式，本发明聚磷酸铵制备过程在常压下进行，无氨气通入，操作安全、环保，且原料成本低。同时，本发明制备时充分利用各组分之间的相互融合特性，分别混合反应，有利于各原料的充分、均匀的分散，有效保证了成品施用后的效果。

下面结合实施例对本发明做进一步详述。

实施例一：

一、磷酸脲的制备：

按照尿素与磷酸的摩尔比为1:1，将85％磷酸加入到预先装有第一份尿素的第一反应釜中混合搅拌，保持常压，搅拌装置转速300r/min，反应温度85℃，反应时间30min。反应完成后，将磷酸脲溶液存放于磷酸脲贮存槽内。

二、聚磷酸铵的制备：

按照尿素与磷酸脲的摩尔比为1:2，将第二份尿素与磷酸脲溶液投入第二反应釜中，在温度为220℃的条件下反应90min，制备的聚磷酸铵聚合度为8。反应完成后，将聚磷酸铵投入聚磷酸铵冷却塔内冷却至110℃。

三、复合肥料的制备：

将第三份尿素22kg熔融，加入氯化钾18kg，转移至混合槽，控制温度110℃，将前述制备的聚磷酸铵20kg和磷酸脲15kg，以及微量元素七水硫酸锌3.6kg、七水硫酸亚铁2.4kg，加入混合槽中搅拌反应10min，再将磷酸一铵5kg和氧化镁6kg加入混合槽中反应10min，最后加入腐植酸23kg，混匀、造粒，即得兼具速效和长效的腐植酸复合肥料。

制备的上述复合肥料中，腐植酸20％，无机养分41％，微量元素1％，总镁含量3.2％。

实施例二：

一、磷酸脲的制备：

按照尿素与磷酸的摩尔比为1:0.95，将75％磷酸加入到预先装有第一份尿素的第一反应釜中，控制反应釜中真空度0.5Mpa，搅拌装置转速250r/min，反应温度90℃，反应时间35min。

二、聚磷酸铵的制备：

按照尿素与磷酸脲的摩尔比为1:2.2，将第二份尿素与磷酸脲溶液混合于第二反应釜中，在温度为260℃条件下反应100min，制备的聚磷酸铵聚合度为8。反应完成后，将聚磷酸铵投入聚磷酸铵冷却塔内冷却至100℃。

三、复合肥料的制备：

将第三份尿素25kg熔融，加入氯化钾30kg，转移至混合槽，控制温度105℃，将前述制备的聚磷酸铵21kg和磷酸脲18kg以及微量元素七水硫酸锌4.5kg、七水硫酸亚铁3.6kg和硼砂2.5kg加入混合槽中搅拌反应10min，再将磷酸一铵7kg和氧化镁7kg加入混合槽中反应10min，最后加入腐植酸30kg，混匀、造粒，即得兼具速效和长效的腐植酸复合肥料。

制备的上述复合肥料中，腐植酸20％，无机养分38％，微量元素1％，总镁含量2.8％。。

综上所述，本发明上述实施例和附图所示仅为本发明较佳实施例之部分，并不能以此局限本发明，在不脱离本发明精髓的条件下，本领域技术人员所作的任何修改、等同替换和改进等，都属本发明的保护范围。