CN104311183A

CN104311183A - 一种葡萄专用肥的配制方法

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Publication number: CN104311183A
Application number: CN201410478408.XA
Authority: CN
Inventors: 陈肖虎; 廖吉星; 李军旗; 喻茂; 何敏; 苏涛; 曾舒; 陈双龙; 古文全; 吴俊良
Original assignee: Guizhou University; Guizhou Kexin Chemical and Metallurgical Co Ltd; Guiyang Sinochem Kailin Fertilizer Co Ltd
Current assignee: Guizhou University; Guizhou Kexin Chemical and Metallurgical Co Ltd; Guiyang Sinochem Kailin Fertilizer Co Ltd
Priority date: 2014-09-19
Filing date: 2014-09-19
Publication date: 2015-01-28

Abstract

本发明涉及化工技术领域，公开了一种葡萄专用肥的配制方法，通过研究葡萄生长过程从土壤中吸收的各种营养元素的量，来分析葡萄生长所需的各种营养元素的比例，采用磷酸与碳酰胺反应生成中间体，再向该中间体中通入氨水生产磷酸二氢铵，是一部分磷酸二氢铵结晶析出，以此来调节溶液中氮和磷的含量符合葡萄生长所需的量，配制葡萄专用肥。该生产方法使得原料得以充分利用，没有废液排出污染环境，生产出的磷酸二氢铵品质较好，配制的葡萄专用肥成本较低。

Description

一种葡萄专用肥的配制方法

技术领域

本发明涉及化工技术领域，特别是涉及一种葡萄专用肥的配制方法。

背景技术

葡萄，为落叶藤本植物。其产量几乎占全世界水果的四分之一，营养价值很高，可制成葡萄汁、葡萄干和葡萄酒。国内葡萄多以葡萄干形式出售，大多产于我国新疆吐鲁番，因为吐鲁番气候干燥，比较炎热。通常是在晾房里面晾干,做葡萄干。葡萄汁被科学家誉为“植物奶”。葡萄含糖量达8％到10％，以葡萄糖为主。在葡萄所含的较多糖分中，大部分是容易被人体直接吸收的葡萄糖，所以葡萄成为消化能力较弱者的理想果品。当人体出现低血糖时，若及时饮用葡萄汁，可很快使症状缓解。法国科学家研究发现，葡萄能比阿司匹林更好地阻止血栓形成，并能降低人体血清胆固醇水平，降低血小板的凝聚力，对预防心脑血管病有一定作用。中医认为，葡萄性平味甘，能滋肝肾、生津液、强筋骨，有补益气血、通利小便的作用，可用于脾虚气弱、气短乏力、水肿、小便不利等病症的辅助治疗。葡萄中含有矿物质钙、钾、磷、铁、葡萄糖、果糖、蛋白质、酒石酸以及多种维生素B1、B2、B6、C、P等，还含有多种人体所需的氨基酸，常食葡萄对神经衰弱、疲劳过度大有裨益，此外它还含有多种具有生理功能的物质。把葡萄制成葡萄干后，糖和铁的含量会相对高，是妇女、儿童和体弱贫血者的滋补佳品。

由于葡萄的应用广泛，因而葡萄的市场需求量大，为了获得更多的葡萄产量以及更好的葡萄质量，改进葡萄的种植方法是关键，而对葡萄施肥的肥料选择以及施肥时机和方法变得非常重要。现有技术中没有葡萄专用肥，目前给葡萄施肥是以尿素和过磷酸钙混合施用，尿素中含有大量的氮元素，过磷酸钙重钙含有大量的磷元素，可以满足葡萄生长过程中对氮、磷元素的需求，但是，对于葡萄生长所需的钾元素，只能吸收土壤中原有的钾元素，但是，土壤中的钾元素含量较低而无法满足葡萄所需，势必会影响葡萄生长，且不向土壤中补充钾元素，长久下去会导致钾元素严重缺乏。同时，尿素和过磷酸钙被作物吸收利用率为20-30％左右，没有被利用的部分则留在土壤中，造成土壤板结。发明专利申请号为201310314644.3公开了“葡萄专用复合肥”，用有机肥和无机肥混合制备而成，其原料来源丰富，且肥料的营养元素较为齐全，但该肥料同样存在被作物吸收利用率低，会造成土壤板结的技术问题。

磷酸二氢铵，又称为磷酸一铵，是一种化学制剂，一种白色的晶体，加热会分解成偏磷酸铵。磷酸二氢铵可以用作肥料和木材、纸张、织物的防火剂，也可用于制药和反刍动物饲料添加剂。目前，制备磷酸二氢铵采用的磷酸一氢铵复分解法。它是将水、氯化钾、碳酸氢铵按比例投料，然后加入规定量的磷酸，充分搅拌后，调pH值，加热浓缩后，经冷却结晶、离心分离、干燥后即得产品，离心分离所得母液浓缩即为含氮、磷、钾等多元素复合肥。该工艺没有三废排放，生产成本较中和法、结晶法、萃取法、离子交换法低。但产品质量不如中和法、萃取法、离子交换法，只可做农用，因此，其产品的价值会大大低于其它方法。但是，结晶法、中合法、萃取法以及离子交换法制备磷酸二氢钾的过程中均有废液排出，对环境造成污染。

以上技术的改进依然存在着较大问题和困难，其工艺条件控制不好，则会在反应中生成其他其他产品，如磷酸二氢铵在加热时会生成偏磷酸铵，导致磷酸二氢铵的收率较低，同时，整个生产工艺中还会有大量的废弃物质排放，难以解决污染物的零排放问题；并且，磷酸二氢铵产品在结晶析出的过程中也难以完全析出，而是始终处于饱和状态的饱和溶液，继而使得磷酸二氢铵在溶液中含量较大，如果深度结晶析出，则获得的磷酸二氢铵产品的纯度较差，影响磷酸二氢铵产品的质量。

关于磷酸二氢铵的生产方法有很多，例如，专利申请号为201210194632.7公开的“生产工业磷酸二氢铵的方法”，其采用的技术方案是：第一步在湿法磷酸中加入一定量的磷矿浆反应静置一段时间进行初步脱硫，然后取上清液加入钡盐和钠盐脱氟后，通入氨水进行中和，再过滤即得到磷铵溶液，再将该磷铵溶液与萃取后的磷酸混合反应，浓缩结晶就得到磷酸二氢铵。该方法生产出的磷酸二氢铵浓度较高，但是其生产工艺较为复杂，生产成本较高，且有废液排出，对环境造成污染。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种葡萄专用肥的配制方法，以解决现有的肥料中营养元素搭配不符合葡萄对营养元素的需求，导致对葡萄所施用的肥料被葡萄吸收率较低，其中一些元素化合物残留在土壤中，改变土壤的结构，污染环境。同时，解决在制备磷酸二氢铵产品的过程中，磷酸二氢铵结晶析出不完全会造成的大量的磷酸二氢铵的浪费，磷酸二氢铵结晶过度又会给磷酸二氢铵产品带入大量杂质，继而使得磷酸二氢铵产品的纯度较低的技术问题。

本发明通过以下技术方案解决上述技术问题：

一种葡萄专用肥的配制方法，包括以下步骤：

(1)制备中间体：先将磷酸加入到合成槽内，并将磷酸的温度升高到80-120℃，然后向合成槽中加入碳酰胺使其与磷酸进行合成反应，反应190-210min后，将温度冷却至20-40℃后结晶，再离心分离得中间体，所述磷酸与碳酰胺的摩尔比为(1.2-1.4):1；

(2)制备磷酸二氢铵：将步骤(1)中获得的中间体送入合成槽内，并向合成槽内加入氨水，氨水与中间体的摩尔比为(4.5-5.5):1，控制反应时间为50-70min，反应温度为15-25℃，并调节pH值为8-9，反应结束后，将获得的料浆加入到冷却结晶器中循环结晶，同时检测分析滤液，当滤液中氮与五氧化二磷的质量的比为(7-8)：(7-9)时，停止结晶并过滤，将得到的滤饼烘干后得磷酸二氢铵产品，所述氨水浓度为25-28％；

(3)制备葡萄专用肥：向步骤(2)中过滤磷酸二氢铵的滤液中加入钾的化合物调整氮含量为7-8％、五氧化二磷含量为7-9％、氧化钾含量为9-12％，再向滤液中添加中、微量元素化合物，最后将滤液送入烘干器中，以升温速度为3℃/min将温度升高至26-30℃，将滤液烘干至水分含量为3-4％，即可制得葡萄专用肥。

所述中间体为磷酸脲。

所述步骤(1)中，将磷酸与碳酰胺以摩尔比为1.3：1加到合成槽中混合，控制反应温度为100℃，反应200min后，将温度冷却至30℃后再离心分离得中间体。

所述步骤(2)中，中间体与氨水反应时搅拌速度为240r/min，反应时间为60min，反应溶液的pH值为8.5。

所述的中微量元素化合物为硫酸锌、硫酸亚铁以及硼砂。

所述中间体与氨水的摩尔比为1：5。

所述步骤(3)中干燥时采用升温速度为3℃/min升温至28℃，干燥50min后，调整水分含量为3.5％。

所述葡萄专用肥中氮含量为7.5％、五氧化二磷含量为8％、氧化钾含量为10％。

本发明的有益效果在于：

(1)传统磷酸二氢铵制备工艺中，磷酸一铵复分解法虽然没有三废排放，生产成本较中和法、结晶法、萃取法、离子交换法低。但产品质量不如中和法、萃取法、离子交换法，只可做农用，因此，其产品的价值会大大低于其它方法。但是，结晶法、中合法、萃取法以及离子交换法制备磷酸二氢钾的过程中均有废液排出，对环境造成污染。本发明采用磷酸与碳酰胺反应后，再用反应生成物与氨水反应，再使磷酸二氢铵结晶析出，通过检测滤液中氮、磷成分的含量来控制结晶的程度，将滤液用来生产葡萄专用肥。磷酸二氢铵结晶程度较小，所以配制出的磷酸二氢铵纯度较高。同时，将滤液用来制备葡萄专用肥，使得葡萄专用肥的生产成本较低。

(2)本发明通过使配制磷酸二氢铵，进而调整反应液中氮、磷的含量符合葡萄生长所需的比值，生产出的葡萄专用肥能被葡萄更加充分的吸收，以较少的肥料投入，产出更多的葡萄，具有显著的经济价值。

(3)本发明配制磷酸二氢铵的过程中对滤液用来葡萄专用肥，没有尾液排出污染环境，具有显著的环保价值。

(4)本发明的葡萄专用肥为化合态复混肥，通过对生产工艺中参数，即就是温度、原料浓度以及配比的控制，使得磷酸与尿素反应后，生成磷酸脲产品，磷酸脲产品本身具有较强的酸性，而磷酸与尿素之间又是通过配位键的方式结合在一起形成的化合态复盐，也是传统技术中作为作物用肥，并且作物对该化合态复盐的吸收率比对尿素、碳酸铵、硝酸铵等一元、二元肥料吸收率均较优的一种化合态专用肥，然而，这种化合态复盐在磷酸存在的环境下，在80-250℃的温度下，会发生复杂的分解聚合反应，使得磷酸脲形成(H₂PO₄)^-和(H₂NCONH₃)⁺两个离子，(H₂NCONH₃)⁺离子与磷酸接近，并在温度为80-160℃的环境下，形成中间离子和磷酸二氢根，并在C与O之间形成配位键，这种中间离子能够与对中元素化合物螯合形成多元素中间离子，进而能够继续与其他带负电荷的化合物或者离子形成螯合物，提高复盐中元素含量，进而能够调整该离子存在的复盐中的养分含量，同时，该螯合物又能够进行水解而被作物，进而能够有效的长期为作物提供肥效。

具体实施方式

为了方便本领域的技术人员理解，下面将结合实施例对本发明做进一步的描述。实施例仅仅是对该发明的举例说明，不是对本发明的限定，实施例中未作具体说明的步骤均是已有技术，在此不做详细描述。

本发明通过对磷酸与碳酰胺反应的机理进行研究与探讨，并结合现有技术文献了解到，磷酸与碳酰胺反应生成磷酸脲，其分子式为：CO(NH₂)₂.H₃PO₄，在较高温度的环境下，磷酸中的H和O之间的化学键会断离，氢离子与尿素结合形成含有正电荷的离子态，使得磷酸脲形成一种正负电荷相吸引的离子复盐，其机理结构反应如下表达式：CO(NH₂)₂.H₃PO₄→(H₂PO₄)^-.(H₂NCONH₃)⁺。

磷酸脲离子复盐在磷酸存在的环境下，其中的(H₂NCONH₃)⁺正离子与磷酸接近，形成C→O配位键的中间离子，即为(CO₅PN₂H₈) ⁺，进而使得磷酸脲中间体中含有大量的(H₂PO₄)^-和(CO₅PN₂H₈)⁺离子，在加入过量并且适量的钾离子时，磷酸二氢根与钾离子形成磷酸二氢铵晶体被析出来，多余钾离子与(CO₅PN₂H₈)⁺离子反应，并置换出部分NH₄ ⁺，使得溶液中含有(CO₅PNH₄K)⁺的复盐离子，并通过检测分析并控制溶液中N、P、K元素的含量，在加热干燥即可制得含有N、P、K元素的化合态复合肥。

本发明涉及到的主要化学反应方程式为：

反应式一：

CO(NH₂)₂+H₃PO₄→CO(NH₂)₂.H₃PO₄

反应式二：

反应式三：

其中，碳原子与氧原子之间的虚线表示C原子与O原子之间存在配位键。

下面以实施例来对本发明的生产方法做进一步介绍：

实施例一

一种葡萄专用肥的配制方法，包括以下步骤：

(1)制备中间体：先将磷酸加入到合成槽内，并将磷酸的温度升高到80℃，然后向合成槽中加入碳酰胺使其与磷酸进行合成反应，反应210min后，将温度冷却至20℃后结晶，再离心分离得中间体，所述磷酸与碳酰胺的摩尔比为1.2:1；

(2)制备磷酸二氢铵：将步骤(1)中获得的中间体送入合成槽内，并向合成槽内加入氨水，氨水与中间体的摩尔比为4.5:1，控制反应时间为50min，反应温度为25℃，并调节pH值为8，反应结束后，将获得的料浆加入到冷却结晶器中循环结晶，同时检测分析滤液，当滤液中氮与五氧化二磷的质量比为1:1时，停止结晶并过滤，将得到的滤饼烘干后得磷酸二氢铵产品，所述氨水浓度为25％；

(3)制备葡萄专用肥：向步骤(2)中过滤磷酸二氢铵的滤液中加入氢氧化钾调整氮含量为7％、五氧化二磷含量为7％、氧化钾含量为9％，再向滤液中添加硫酸锌、硫酸亚铁以及硼砂。最后将滤液送入烘干器中，以升温速度为3℃/min将温度升高至26℃，将滤液烘干至水分含量为4％，即可制得葡萄专用肥。

所述中间体为磷酸脲。

所述磷酸中五氧化二磷的含量为50％。

实施例二

一种葡萄专用肥的配制方法，包括以下步骤：

(1)制备中间体：先将磷酸加入到合成槽内，并将磷酸的温度升高到120℃，然后向合成槽中加入碳酰胺使其与磷酸进行合成反应，反应190min后，将温度冷却至40℃后结晶，再离心分离得中间体，所述磷酸与碳酰胺的摩尔比为1.4:1；

(2)制备磷酸二氢铵：将步骤(1)中获得的中间体送入合成槽内，并向合成槽内加入氨水，氨水与中间体的摩尔比为5.5:1，控制反应时间为70min，反应温度为15℃，并调节pH值为9，反应结束后，将获得的料浆加入到冷却结晶器中循环结晶，同时检测分析滤液，当滤液中氮与五氧化二磷的质量的比为8:9时，停止结晶并过滤，将得到的滤饼烘干后得磷酸二氢铵产品，所述氨水浓度为26％；

(3)制备葡萄专用肥：向步骤(2)中过滤磷酸二氢铵的滤液中加入钾的化合物调整氮含量为8％、五氧化二磷含量为9％、氧化钾含量为12％，再向滤液中添加硫酸锌、硫酸亚铁以及硼砂，最后将滤液送入烘干器中，以升温速度为3℃/min将温度升高至30℃，将滤液烘干至水分含量为3％，即可制得葡萄专用肥。

所述中间体为磷酸脲。

所述磷酸中五氧化二磷的含量为75％。

实施例三

(1)制备中间体：先将磷酸加入到合成槽内，并将磷酸的温度升高到100℃，然后向合成槽中加入碳酰胺使其与磷酸进行合成反应，反应200min后，将温度冷却至30℃后结晶，再离心分离得中间体，所述磷酸与碳酰胺的摩尔比为1.3:1；

(2)制备磷酸二氢铵：将步骤(1)中获得的中间体送入合成槽内，并向合成槽内加入氨水，氨水与中间体的摩尔比为5:1，控制反应时间为60min，反应温度为20℃，并调节pH值为8.5，反应结束后，将获得的料浆加入到冷却结晶器中循环结晶，同时检测分析滤液，当滤液中氮与五氧化二磷的质量的比为7.5:8时，停止结晶并过滤，将得到的滤饼烘干后得磷酸二氢铵产品，所述氨水浓度为28％；

(3)制备葡萄专用肥：向步骤(2)中过滤磷酸二氢铵的滤液中加入钾的化合物调整氮含量为7.5％、五氧化二磷含量为8％、氧化钾含量为12％，再向滤液中添加硫酸锌、硫酸亚铁以及硼砂，最后将滤液送入烘干器中，以升温速度为3℃/min将温度升高至28℃，将滤液烘干至水分含量为3.5％，即可制得葡萄专用肥。

所述中间体为磷酸脲。

所述磷酸中五氧化二磷的含量为60％。

下面结合试验例对本发明技术方案的技术效果以及所生产的磷酸二氢铵产品的质量进行验证：

试验例一

根据HG/T3466-2012《中华人民共和国化工行业标准》化学试剂磷酸二氢铵检测实验方法，对本发明的实施例一、实施例二以及实施例三生产出来的产品的质量进行检测，其结果如表1所示。

表1为本发明的实施例生产磷酸二氢铵产品的质量检测结果：

从上表可以看出，本发明的技术方案生产出来的磷酸二氢铵产品的各种参数超过《中华人民共和国化工行业标准》关于磷酸二氢铵要求的标准，产品的纯度也较高，具有显著的进步性。

试验例二

选取200株长势较好，且用温棚模式栽培的正处于盛果期的京秀葡萄树，随机分为四组，每组50株，分别标号为实验组一、实验组二、实验组三和对比组，在每年葡萄树芽眼膨大时施肥150g/株，谢花后施肥120g/株，座果后施肥100g/株，成熟前一个月施肥100g/株。实验组一施用的是本发明实施例一的肥料，实验组二施用的是本发明实施例二的肥料，实验组三施用的是本发明实施例三的肥料，对比组施用的是常用的速效氮肥，统计结果如下表：

	平均每株每年产量(kg)	糖分含量(％)	pH值
				实验组一	5.3	20.3	3.3
实验组二	4.9	18.1	3.5
				实验组三	5.4	21.1	3.2

对比组

4.5

14.6

3.1

由上述统计结果可以看出，该葡萄专用肥能显著提高葡萄的产量，而且能提高葡萄的品质，适于推广使用。

Claims

1.一种葡萄专用肥的配制方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的葡萄专用肥的配制方法，其特征在于：所述中间体为磷酸脲。

3.根据权利要求1所述的葡萄专用肥的配制方法，其特征在于：所述步骤(1)中，将磷酸与碳酰胺以摩尔比为1.3：1加到合成槽中混合，控制反应温度为100℃，反应200min后，将温度冷却至30℃后再离心分离得中间体。

4.根据权利要求1所述的葡萄专用肥的配制方法，其特征在于：所述步骤(2)中，中间体与氨水反应时搅拌速度为240r/min，反应时间为60min，反应溶液的pH值为8.5。

5.根据权利要求1所述的葡萄专用肥的配制方法，其特征在于：所述的中微量元素化合物为硫酸锌、硫酸亚铁以及硼砂。

6.根据权利要求1所述的葡萄专用肥的配制方法，其特征在于：所述中间体与氨水的摩尔比为1：5。

7.根据权利要求1所述的葡萄专用肥的配制方法，其特征在于：所述步骤(3)中干燥时采用升温速度为3℃/min升温至28℃，干燥50min后，调整水分含量为3.5％。

8.根据权利要求1所述的葡萄专用肥的配制方法，其特征在于：所述葡萄专用肥中氮含量为7.5％、五氧化二磷含量为8％、氧化钾含量为10％。