改性聚腐植酸磷铵的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种改性聚腐植酸磷铵的制备方法，本发明专利技术将聚磷酸和矿源腐植酸有机复合，同时氨化接枝成为一种复盐，成为聚合态腐植酸磷铵。并通过尿素、硫酸铵复合活化助剂进一步改性活化，充分激发腐植酸的的活性官能团，并陈化稳定聚磷酸铵的骨架结构，得到一种全新的改性性聚腐植酸磷铵。本发明专利技术充分活化了腐植酸，并提高了聚磷酸铵的活性；在养分释放和吸收上，减缓了磷在土壤中的固定，提高了磷肥的利用率；协同螯合中微量元素，充分活化了土壤中的不可被作物吸收的养分；为复肥领域提供了一种新型的肥料增效剂，具有广阔的推广应用前景。

Preparation of modified polyhumic acid ammonium phosphate

【技术实现步骤摘要】
改性聚腐植酸磷铵的制备方法
本专利技术属于肥化
，具体涉及一种改性聚腐植酸磷铵制备方法及装置。技术背景矿源腐植酸(HumicAcid)是从泥炭、褐煤或风化煤提取所得的，是一种结构复杂的有机化合物，含有许多芳香基、羟基、羧基、甲氧基等活性基团，这些活性基团对土壤中的阳离子如Ca2+、Mg2+、Fe3+、A13+和阴离子Cl-、SO42-都具有很强的交换能力和吸附作用。因此，腐植酸可以用来缓冲酸性土壤，改良盐碱地。但由于腐植酸是一种大分子的弱酸，很难溶于水,直接施入土壤后不利于作物的吸收。因此腐植酸必须经过活化处理，使难以为作物直接吸收的结合态的腐植酸和部分游离态腐植酸转化为水溶性腐植酸，才能应用于农业领域。聚磷酸铵(APP)是一种含N和P的聚磷酸盐，按其聚合度可分为低聚、中聚以及高聚3种，其聚合度越高水溶性越小，反之水溶性越大。聚磷酸铵的分子通式为(NH4)n+2PnO3n+1，当n≤20时，为水溶性，这种低聚合度水溶的产品主要用于高浓度缓释的复合肥或液体肥使用。作为肥料使用的聚磷酸铵，由于具有养分含量高、肥料利用率高，易于复合、配方容易调整，特别适合滴灌系统应用，已在一些发达国国家得到了广泛应用。聚磷酸铵能在土壤中缓慢水解生成正磷酸盐，正磷酸盐能够被植物吸收；聚磷酸盐不易被土壤中的铁、钙等金属离子固定形成沉淀而析出，反而可以与土壤中的无效微量元素螯合形成可溶性络合物而被植物吸收，对磷的利用率有了一定的提高。但是随着聚磷酸盐的水解作用，最后还是会有一定含量的磷被土壤中的金属离子所固定。如何提高磷在土壤中的有效性和移动性，满足作物下层根系对磷素的吸收；减少水溶性磷在土壤中的固定，并对作物根系生长和活力的提高有良好促进作用，增产增效结果显著。并降低石灰性土壤pH、提高碱性磷酸酶活性、影响无机磷形态转化等方面减缓磷肥在土壤中的固定，增强土壤供磷强度成为研究的热门。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高活性改性聚腐植酸磷铵。这种改性聚腐植酸磷铵能够减缓磷被土壤固定的进程，提高磷在土壤中的有效性和移动性，增强土壤供磷强度，提高磷肥利用率；并螯合活化土壤中无效微量元素螯合形成可溶性络合物而被植物吸收。本专利技术的另一个目的是提供一种改性聚腐植酸磷铵的制备方法及装置。为了实现上述技术目的，本专利技术采用如下技术方案：(1)将一定量的聚磷酸投入到捏合机中并加热到120-150℃，然后用自动进料器向捏合机中投入一定量的矿源腐植酸原粉，充分捏合均匀，得到腐植酸-聚磷酸悬浮料浆。(2)将腐植酸-聚磷酸悬浮料浆泵入到管式反应器中，与来自氨站预热好的180-220℃气氨按一定的氨酸比进行聚合反应。聚合温度为180-230℃，聚合压力为0.3MPa-0.5MPa，料浆停留时间为1-30分钟，得到初聚物聚腐植酸磷铵。(3)将步骤(2)中得到的初聚物聚腐植酸磷铵料浆泵入到陈化罐中，向老化罐中加入一定配比的熔融尿素、硫酸铵的混合料液充分陈化。陈化温度为90-110℃，陈化时间为10-60分钟。(4)将陈化后的料浆泵入到喷粉塔中喷粉干燥得到粉状所述的改性聚腐植酸磷铵，或将陈化后的料浆泵入到造粒机中涂布造粒得到颗粒状所述的改性聚腐植酸磷铵。聚磷酸为含磷酸质量浓度≥85％的湿法精制聚磷酸或热法聚磷酸。本专利技术一种优选方式为，所述的聚磷酸为含磷酸质量浓度≥90％的湿法精制聚磷酸或热法聚磷酸。所述的矿源腐植酸原粉质量标准为总腐植酸≥45％，游离腐植酸≥15％，水分≤15％，粒径≤0.5mm，松散无结块，无颗粒杂质。本专利技术一种优选方式为，所述的矿源腐植酸原粉质量标准为总腐植酸≥50％，游离腐植酸≥17％，水分≤10％，粒径≤0.5mm，松散无结块，无颗粒杂质。所述的腐植酸-聚磷酸悬浮料浆的投料比为，聚磷酸：矿源腐植酸原粉＝1:0.05-0.2。本专利技术一种优选方式为，所述的腐植酸-聚磷酸悬浮料浆的投料比为，聚磷酸：矿源腐植酸原粉＝1:0.08-0.15。所述的初聚物聚腐植酸磷Hum(COONH4)m-NH3-(NH4)n+1PnO3n+1，其中Hum(COONH4)m为氨化的矿源腐植酸，m≥5，1≤n≤18。所述的熔融尿素、硫酸铵的混合料液配比为，矿源腐植酸：尿素：硫酸铵＝1：0.5-1.5：0.01-0.1。本专利技术一种优选方式为，所述的熔融尿素、硫酸铵的混合料液配比为，矿源腐植酸：尿素：硫酸铵＝1：0.7-1.3：0.03-0.07。所述的氨酸比为n(聚磷酸)：n(气氨)＝1:0.9-1.3。本专利技术一种优选方式为，所述的氨酸比为n(聚磷酸)：n(气氨)＝1:1-1.2。所述的一种改性聚腐植酸磷铵制备方法进行生产的装置，包括捏合机1通过管线连接到料浆缓冲罐2，料浆缓冲罐2依次连接管式反应器3、陈化罐4，陈化罐4分别连接造粒系统5或喷粉系统6；所述的捏合机1上分别连有矿源腐植酸进料罐11和聚磷酸进料罐12；所述的管式反应器3上连有气氨进料罐31；所述的陈化蒸发罐4上连有陈化助剂熔融罐41，陈化助剂熔融罐41上分别连接到尿素进料罐42和硫酸铵进料罐43。下面将更详细地描述本专利技术。本专利技术主要是以湿法或热法聚磷酸为原料，投入到捏合机中加热成为流动状态，然后用自动进料器向捏合机中投入一定量的矿源腐植酸原粉，充分捏合均匀，得到腐植酸-聚磷酸悬浮料浆。接着将腐植酸-聚磷酸悬浮料浆泵入到管式反应器中，与来自氨站预热好的气氨按一定的氨酸比进行聚合反应得到初聚物聚腐植酸磷铵。将得到的初聚物聚腐植酸磷铵料浆泵入到陈化罐中，向陈化罐中加入一定配比的熔融尿素、硫酸铵的混合料液充分陈化。最后将陈化后的料浆泵入到喷粉塔中喷粉干燥得到粉状所述的改性聚腐植酸磷铵，或将陈化后的料浆泵入到造粒机中涂布造粒得到颗粒状所述的改性聚腐植酸磷铵。在本专利技术中，将聚磷酸和腐植酸有机复合，同时氨化接枝成为一种复盐，成为聚合态腐植酸磷铵。并通过尿素、硫酸铵复合活化助剂进一步改性活化，充分激发腐植酸的的活性官能团，并陈化稳定聚磷酸铵的骨架结构。得到一种全新的改性性聚腐植酸磷铵。本领域技术人员众所周知，低聚磷酸铵是一种低氮高磷复合肥，有易溶性、分散性好的优点，在大田施用中它不与植物直接发生作用，而是通过与土壤分解养分之后被作物吸收，不易与土壤溶液中的钙、镁、铁、铝等离子反应而使磷酸根失效。聚磷酸铵还具有螯合金属离子的作用，提高诸如锌、锰等微量元素的活性，可以与土壤中的无效微量元素螯合形成可溶性络合物而被植物吸收。聚磷酸铵施入土壤后，在酶的作用下产生水解反应。水解反应相当复杂，因为聚磷酸铵溶液含有好几种化合物如正磷酸、焦磷酸、三聚磷酸和更多元的聚合物，而正磷酸盐是聚磷酸盐水解的最终产物。土壤或栽培基质的温度、水分、pH和其它因素都会影响水解的速率。但一般水解的速率较快，可以在几个小时到几天内完成。完全水解后的聚磷酸铵中的磷元素同样会继续被土壤固定，因此，聚磷酸铵虽然提高了磷的利用率，但并没有从根本上解决这一问题。本专利技术利用腐植酸和聚磷酸同时氨化接枝本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改性聚腐植酸磷铵的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：/n（1）将聚磷酸投入到捏合机中并加热到120-150℃，然后投入一定量的矿源腐植酸原粉，充分捏合均匀，得到腐植酸-聚磷酸悬浮料浆；/n（2）将腐植酸-聚磷酸悬浮料浆泵入到管式反应器中，与来自氨站预热好的180-220℃气氨按一定的氨酸比进行聚合反应，聚合温度为180-230℃，聚合压力为0.3MPa-0.5MPa，料浆停留时间为1-30分钟，得到初聚物聚腐植酸磷铵；/n（3）将步骤（2）中得到的初聚物聚腐植酸磷铵料浆泵入到陈化罐中，向陈化罐中加入一定配比的熔融尿素、硫酸铵的混合料液充分陈化，陈化温度为90-110℃，陈化时间为10-60分钟；/n（4）将陈化后的料浆经喷粉干燥得到粉状改性聚腐植酸磷铵，或将陈化后的料浆经涂布造粒得到颗粒状改性聚腐植酸磷铵。/n

【技术特征摘要】
1.一种改性聚腐植酸磷铵的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）将聚磷酸投入到捏合机中并加热到120-150℃，然后投入一定量的矿源腐植酸原粉，充分捏合均匀，得到腐植酸-聚磷酸悬浮料浆；
（2）将腐植酸-聚磷酸悬浮料浆泵入到管式反应器中，与来自氨站预热好的180-220℃气氨按一定的氨酸比进行聚合反应，聚合温度为180-230℃，聚合压力为0.3MPa-0.5MPa，料浆停留时间为1-30分钟，得到初聚物聚腐植酸磷铵；
（3）将步骤（2）中得到的初聚物聚腐植酸磷铵料浆泵入到陈化罐中，向陈化罐中加入一定配比的熔融尿素、硫酸铵的混合料液充分陈化，陈化温度为90-110℃，陈化时间为10-60分钟；
（4）将陈化后的料浆经喷粉干燥得到粉状改性聚腐植酸磷铵，或将陈化后的料浆经涂布造粒得到颗粒状改性聚腐植酸磷铵。


2.根据权利要求1所述的改性聚腐植酸磷铵的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述的聚磷酸为含磷酸质量浓度≥85%的湿法精制聚磷酸或热法聚磷酸。


3.根据权利要求1所述的改性聚腐植酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：李永双，李德江，
申请(专利权)人：三峡大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42