一种制备磷酸二氢铵副产黄芪专用肥的生产方法

摘要

本发明涉及化工技术领域，尤其是一种制备磷酸二氢铵副产黄芪专用肥的生产方法，通过对黄芪生长过程中营养元素的需求进行分析，并对传统的黄芪种植用肥情况进行分析与了解，并对作物对氮磷钾元素的吸收情况进行研究与探讨，结合磷酸二氢铵产品制备工艺中的缺点进行分析，进而将黄芪专用肥的生产工艺与磷酸二氢铵产品的制备工艺结合在一起，使得磷酸二氢铵产品的制备工艺和黄芪专用肥的制备工艺进行互补，采用磷酸二氢铵产品制备工艺中产生的废液进行黄芪专用肥的生产，提高了磷酸二氢铵产品制备工艺中的产品附加值，降低了废液排放量，同时也使得磷酸二氢铵工艺中不必要深度结晶磷酸二氢铵产品的也可以避免氮磷资源的浪费。

权利要求

1.一种制备磷酸二氢铵副产黄芪专用肥的生产方法，其特征在于，采用磷酸与尿素按照摩尔比为(1.6-1.7)：1进行混合，并调整温度为97-111℃，搅拌反应0.9-1.4h，获得中间体料浆，并向中间体料浆中通入氨气，控制反应温度为65-75℃，搅拌反应30min，反应终点pH值为4.2-4.4，获得含磷酸二氢铵料浆，并将含磷酸二氢铵料浆的产品置于循环降温结晶器中，进行循环降温结晶处理，并检测分析滤液中的氮磷元素含量，调整氮磷元素含量达到1：(1.1-1.3)时，停止磷酸二氢铵产品的结晶并过滤，滤饼为磷酸二氢铵产品，向滤液中添加钾成分和中微量元素化合物调整为化合态复合肥初成品，其中加入的钾成分含量与氮磷元素的含量比为氮磷钾元素形成摩尔比为1:(1.1-1.3):(1.3-1.5)；并将初成品置于烘干器中，采用升温速度为7℃/min升温至49-56℃，干燥0.8-1.3h后，调整水分含量为

1.7-2.4％，即可制得黄芪专用化合态复合肥。

2.如权利要求1所述的制备磷酸二氢铵副产黄芪专用肥的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)原料制备混合：将磷酸与尿素按照摩尔比为(1.6-1.7)：1在搅拌式反应釜中，在温度为97-111℃，控制搅拌釜的搅拌速度为175-205r/min搅拌混合反应0.9-1.4h，得到中间体料浆；

(2)制备磷酸二氢铵：向步骤1)获得的中间体料浆中通入氨气，并控制反应釜中的温度为65-75℃，按照搅拌速度为65-75r/min，搅拌反应30min，反应终点pH值为4.2-4.4，获得含磷酸二氢铵产品的料浆；

(3)循环结晶过滤：将步骤2)获得含磷酸二氢铵的料浆置于冷却结晶器中10s内降温至温度≤30℃，降温循环结晶过滤处理，并检测分析滤液中的养分含量，待氮成分、磷成分的摩尔比为1:(1.1-1.3)时，停止结晶并过滤，获得滤饼为磷酸二氢铵，向滤液中加入钾成分 和中微量元素化合物调整肥料结构成为化合态复合肥初成品，其中加入的钾成分含量与氮磷元素的含量比为氮磷钾元素的比为1:(1.1-1.3):(1.3-1.5)；

(4)滤液烘干：将步骤3)获得的化合态复合肥初成品置于烘干器中，采用升温速度为

7℃/min升温至49-56℃，干燥0.8-1.3h后，调整水分含量为1.7-2.4％，即可制得黄芪专用化合态复合肥。

3.如权利要求1或2所述的制备磷酸二氢铵副产黄芪专用肥的生产方法，其特征在于，所述的钾成分为草酸钾、醋酸钾、氯化钾中的一种。

4.如权利要求1或2所述的制备磷酸二氢铵副产黄芪专用肥的生产方法，其特征在于，所述的中微量元素化合物为硫酸钙、硫酸镁、硫酸锌、硫酸铁、硫酸锰、腐殖酸、草木灰、钼酸钠、硼酸、乙二胺四乙酸钠、高炉矿渣的混合物。

5.如权利要求1或2所述的制备磷酸二氢铵副产黄芪专用肥的生产方法，其特征在于，所述的化合态复合肥，其成分中含有以下氮磷钾化合态结构式：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。

说明书

一种制备磷酸二氢铵副产黄芪专用肥的生产方法

技术领域

[0001] 本发明涉及化工技术领域，尤其是一种制备磷酸二氢铵副产黄芪专用肥的生产方法。

背景技术

[0002] 黄芪为豆科植物，其根为我国著名的常用滋补中药，现代药理研究表明，黄芪具有调节免疫，抗衰老和抗应激，抗心肌缺血、抗肾炎、抗肝炎以及抗骨质疏松等功效，目前对于黄芪种植栽培技术中，对于黄芪专用肥的研究技术较少，而肥料却是黄芪高产优质栽培技术最为关键的因素。但在现有技术中对于黄芪专用肥的研究技术较少，并且均是采用传统的化肥，复合肥以及其他原料肥料进行混合配制而成的，如专利号为CN201010263167.9的《一种黄芪专用肥》采用黄芪药渣、尿素、磷酸二铵、硫酸钾按比例混合而成；又如专利号为CN201310583089.4的《一种黄芪增产剂及其制备方法》是采用硫酸铵、磷酸二氢钾、钼酸铵、硼酸、柠檬酸钠、亚硒酸氢钠等作为原料制成的满足黄芪生长需求的增产剂；由此可见，现有技术中均是采用传统的化肥和复合肥进行一定比例量配制而成的，这种方法配制的肥料能够满足黄芪种植的需求，提高黄芪的产量，但是，大量的这种肥料，长期的投入到土壤中，会使得土壤结构层发生变化，进而造成板结而丧失使用率，其主要原因是，这种肥料中虽然能够满足黄芪作物的需求，但黄芪难以较大量的吸收其中的氮磷钾元素，使得施入的肥料中还有大量的氮磷钾元素没有被吸收完全，进而残留在土壤之中，造成土壤污染的缘故，不仅如此，还会使得土壤越吃越多，进而提高种植户的种植成本。

[0003] 同时，磷酸二氢铵产品的制备工艺通常是采用湿法磷酸和热法磷酸来进行生产的，但无论是热法磷酸还是湿法磷酸工艺来制备磷酸二氢铵产品，均会给磷酸二氢铵产品的纯度造成影响，使得磷酸二氢铵产品的纯度较差，难以满足工业需求，为此，在制备磷酸二氢铵产品的过程中，需要花费较大的成本来进行磷酸二氢铵产品的提纯；为此，有研究者对此采用中间体替换方式，用磷酸与尿素反应，制备磷酸脲中间体，但该反应是在80℃以下完成的，进而再通过降温结晶处理，析出磷酸二氢铵产品，进而提高磷酸二氢铵产品纯度的；可是，该工艺步骤的往往需要对磷酸二氢铵进行深度结晶，进而最大限度的降低氮磷元素在溶液中的浪费，从而降低磷酸二氢铵产品制备的成本，也可以避免较大量的废液排放给环境造成一定的污染；而在深度结晶过程中，往往又会伴随着其他产品的产生，与磷酸二氢铵结晶混合，进而再次影响了磷酸二氢铵产品的纯度。

[0004] 为此，本研究者通过对黄芪种植过程中，黄芪养分需求情况，并结合磷酸二氢铵产品制备工艺中存在的缺陷，将黄芪专用肥制备工艺和磷酸二氢铵产品的制备工艺有机结合起来，为磷酸二氢铵和黄芪专用肥的制备工艺提供了一种新思路。

发明内容

[0005] 为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供一种制备磷酸二氢铵副产黄芪专用肥的生产方法，具有将黄芪专用肥制备工艺和磷酸二氢铵产品的制备工艺结合起来，采用磷酸二氢铵产品制备工艺中的废液进行黄芪专用肥的制备，提高磷酸二氢铵产品制备工艺中的附加值，同时避免了对磷酸二氢铵进行深度结晶来降低生产成本，进一步的提高了磷酸二氢铵产品的纯度和质量，同时也能够制备出符合黄芪生长需求，并能够确保残留在土壤中的氮磷钾元素含量较少的氮磷钾复盐复合肥的特征。

[0006] 具体是通过以下技术方案得以实现的：

[0007] 一种制备磷酸二氢铵副产黄芪专用肥的生产方法，采用磷酸与尿素按照摩尔比为(1.6-1.7)：1进行混合，并调整温度为97-111℃，搅拌反应0.9-1.4h，获得中间体料浆，并向中间体料浆中通入氨气，控制反应温度为65-75℃，搅拌反应30min，反应终点PH值为4.2-4.4，获得含磷酸二氢铵料浆，并将含磷酸二氢铵料浆的产品置于循环降温结晶器中，进行循环降温结晶处理，并检测分析滤液中的氮磷元素含量，调整氮磷元素含量达到1：(1.1-1.3)时，停止磷酸二氢铵产品的结晶并过滤，滤饼为磷酸二氢铵产品，向滤液中添加钾成分和中微量元素化合物调整为化合态复合肥初成品，其中加入的钾成分含量与氮磷元素的含量比为氮磷钾元素形成摩尔比为1:(1.1-1.3):(1.3-1.5)；并将初成品置于烘干器中，采用升温速度为7℃/min升温至49-56℃，干燥0.8-1.3h后，调整水分含量为1.7-2.4％，即可制得黄芪专用化合态复合肥。

[0008] 具体包括以下步骤：

[0009] (1)原料制备混合：将磷酸与尿素按照摩尔比为(1.6-1.7)：1在搅拌式反应釜中，在温度为97-111℃，控制搅拌釜的搅拌速度为175-205r/min搅拌混合反应0.9-1.4h，得到中间体料浆；

[0010] (2)制备磷酸二氢铵：向步骤1)获得的中间体料浆中通入氨气，并控制反应釜中的温度为65-75℃，按照搅拌速度为65-75r/min，搅拌反应30min，反应终点PH值为4.2-4.4，获得含磷酸二氢铵产品的料浆；

[0011] (3)循环结晶过滤：将步骤2)获得含磷酸二氢铵的料浆置于冷却结晶器中10s内降温至温度≤30℃，降温循环结晶过滤处理，并检测分析滤液中的养分含量，待氮成分、磷成分的摩尔比为1:(1.1-1.3)时，停止结晶并过滤，获得滤饼为磷酸二氢铵，向滤液中加入钾成分和中微量元素化合物调整肥料结构成为化合态复合肥初成品，其中加入的钾成分含量与氮磷元素的含量比为氮磷钾元素的比为1:(1.1-1.3):(1.3-1.5)；

[0012] (4)滤液烘干：将步骤3)获得的化合态复合肥初成品置于烘干器中，采用升温速度为7℃/min升温至49-56℃，干燥0.8-1.3h后，调整水分含量为1.7-2.4％，即可制得黄芪专用化合态复合肥。

[0013] 所述的钾成分为草酸钾、醋酸钾、氯化钾中的一种。

[0014] 钾成分的摩尔浓度为1.2-1.3mol/l。

[0015] 所述的中微量元素化合物为硫酸钙、硫酸镁、硫酸锌、硫酸铁、硫酸锰、腐殖酸、草木灰、钼酸钠、硼酸、乙二胺四乙酸钠、高炉矿渣的混合物。

[0016] 中微量元素化合物的添加量为滤液总量的14％。

[0017] 所述的化合态复合肥，其成分中含有以下氮磷钾化合态结构式：

[0018] 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。

[0019] 在添加钾成分和中微量元素化合物时，还可以添加少量柠檬酸钠、亚硒酸氢钠、改性沸石粉、蛋壳粉、沼渣、沼液、家禽畜牧粪便、玉米秸秆粉、甘蔗秸秆粉、中药渣以及有益生物菌。

[0020] 同时，还可以添加少量百菌清、百菌灵、EDTA等。

[0021] 与现有技术相比，本发明的技术方案的技术效果体现在：

[0022] 1、通过对黄芪生长过程中营养元素的需求进行分析，并对传统的黄芪种植用肥情况进行分析与了解，并对作物对氮磷钾元素的吸收情况进行研究与探讨，结合磷酸二氢铵产品制备工艺中的缺点进行分析，进而将黄芪专用肥的生产工艺与磷酸二氢铵产品的制备工艺结合在一起，使得磷酸二氢铵产品的制备工艺和黄芪专用肥的制备工艺进行互补，采用磷酸二氢铵产品制备工艺中产生的废液进行黄芪专用肥的生产，提高了磷酸二氢铵产品制备工艺中的产品附加值，降低了废液排放量，同时也使得磷酸二氢铵工艺中不必要深度结晶磷酸二氢铵产品的也可以避免氮磷资源的浪费。

[0023] 2、通过磷酸与尿素反应过程中的工艺参数的控制，使得磷酸脲的结构式发生复杂的变化，进而形成含氮磷的复杂聚合磷脲离子体，该离子体能够较大限度的控制化合态复盐结构中的氮磷钾元素的含量，进而制得符合黄芪生长过程需要的氮磷钾复盐化合态复合肥，并使得黄芪的产量和质量得以较大程度的提高，降低了农户的种植成本，避免了施肥效应所带来的环境污染，具有显著的环保价值和经济效益；同时，将磷酸二氢铵产品的纯度大大提高了，使得磷酸二氢铵产品的质量得到了保证。

[0024] 3、通过化合态复合肥生产工艺中技术参数，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复合肥，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吸收，进而能够有效的长期为作物提供肥效，同时，结合对该离子存在的溶液中元素含量的测定，进而调整复盐形成时的各元素含量，烘干获得含有化合态复盐结构的复合肥，提高了黄芪专用肥的质量。

具体实施方式

[0025] 下面结合具体的实施方式来对本发明的技术方案做进一步的限定，但要求保护的范围不仅局限于所作的描述。

[0026] 原理说明：

[0027] 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)

[0028] 进一步的，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铵根离子时，磷酸二氢根与铵根离子形成磷酸二氢铵晶体被析出来，并通过检测分析滤液中的氮磷元素的含量，并按照黄芪的需求添加钾元素、镁元素、铁元素以及其他中微量元素，调整滤液中的营养结构，使得营养结构层满足黄芪的需求，再烘干即可制得含有N、P、K以及其他元素的黄芪专用化合态复合肥。

[0029] 其具体的反应原理将通过以下反应结构式以及反应机理来进一步的说明：

[0030] 反应式一：

[0031] CO(NH2)2+H3PO4→CO(NH2)2.H3PO4

[0032] 反应式二：

[0033]

[0034] 反应式三：

[0035]

[0036] 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。

[0037] 反应式四：

[0038]

[0039] 待结晶磷酸二氢铵产品出来之后，再向滤液中添加钾元素、以及其他元素，则会与残留在滤液中的磷酸二氢根、磷酸氢根以及 的中间离子进行反应，生成复盐形式的化合态黄芪专用复合肥。

[0040] 名词说明：

[0041] 磷酸脲(Ureaphosphate，UP)，CAS号为4861-19-2，分子式为CH7N2O5P，可表示为CO(NH2)2·H3PO4：

[0042]

[0043] 是一种广泛应用于畜牧业、工业、农业等领域的精细化工产品，其固体为白色结晶或结晶性粉末，易溶于水和醇，不溶于醚类、甲苯及四氯化碳，水溶液呈酸性，熔融时开始分解放出二氧化碳和氨气。

[0044] 实施例：下面以具体的操作实施例来对本发明进行进一步阐述。

[0045] 实施例1

[0046] 一种制备磷酸二氢铵副产黄芪专用肥的生产方法，包括以下步骤：

[0047] (1)原料制备混合：将磷酸与尿素按照摩尔比为1.6：1在搅拌式反应釜中，在温度为97℃，控制搅拌釜的搅拌速度为175r/min搅拌混合反应0.9h，得到中间体料浆；

[0048] (2)制备磷酸二氢铵：向步骤1)获得的中间体料浆中通入氨气，并控制反应釜中的温度为65℃，按照搅拌速度为75r/min，搅拌反应30min，反应终点PH值为4.2，获得含磷酸二氢铵产品的料浆；

[0049] (3)循环结晶过滤：将步骤2)获得含磷酸二氢铵的料浆置于冷却结晶器中10s内降温至温度30℃，降温循环结晶过滤处理，并检测分析滤液中的养分含量，待氮成分、磷成分的摩尔比为1:1.1时，停止结晶并过滤，获得滤饼为磷酸二氢铵，向滤液中加入钾成分和中微量元素化合物调整肥料结构成为化合态复合肥初成品，其中加入的钾成分含量与氮磷元素的含量比为氮磷钾元素的比为1:1.1:1.3；

[0050] (4)滤液烘干：将步骤3)获得的化合态复合肥初成品置于烘干器中，采用升温速度为7℃/min升温至49℃，干燥0.8h后，调整水分含量为1.7％，即可制得黄芪专用化合态复合肥。

[0051] 所述的钾成分为草酸钾。

[0052] 钾成分的摩尔浓度为1.2mol/l。

[0053] 所述的中微量元素化合物为0.8％硫酸钙、0.09％硫酸镁、0.08％硫酸锌、0.07％硫酸铁、0.04％硫酸锰、3.1％腐殖酸、4.2％草木灰、0.06％钼酸钠、0.06％硼酸、0.05％乙二胺四乙酸钠、2.5％高炉矿渣的混合物。

[0054] 实施例2

[0055] 一种制备磷酸二氢铵副产黄芪专用肥的生产方法，包括以下步骤：

[0056] (1)原料制备混合：将磷酸与尿素按照摩尔比为1.7：1在搅拌式反应釜中，在温度为111℃，控制搅拌釜的搅拌速度为205r/min搅拌混合反应1.4h，得到中间体料浆；

[0057] (2)制备磷酸二氢铵：向步骤1)获得的中间体料浆中通入氨气，并控制反应釜中的温度为75℃，按照搅拌速度为65r/min，搅拌反应30min，反应终点PH值为4.4，获得含磷酸二氢铵产品的料浆；

[0058] (3)循环结晶过滤：将步骤2)获得含磷酸二氢铵的料浆置于冷却结晶器中10s内降温至温度28℃，降温循环结晶过滤处理，并检测分析滤液中的养分含量，待氮成分、磷成分的摩尔比为1:1.3时，停止结晶并过滤，获得滤饼为磷酸二氢铵，向滤液中加入钾成分和中微量元素化合物调整肥料结构成为化合态复合肥初成品，其中加入的钾成分含量与氮磷元素的含量比为氮磷钾元素的比为1:1.3:1.5；

[0059] (4)滤液烘干：将步骤3)获得的化合态复合肥初成品置于烘干器中，采用升温速度为7℃/min升温至56℃，干燥1.3h后，调整水分含量为2.4％，即可制得黄芪专用化合态复合肥。

[0060] 所述的钾成分为醋酸钾。

[0061] 钾成分的摩尔浓度为1.3mol/l。

[0062] 所述的中微量元素化合物为0.6％硫酸钙、0.08％硫酸镁、0.05％硫酸锌、0.03％硫酸铁、0.05％硫酸锰、4.1％腐殖酸、3.2％草木灰、0.03％钼酸钠、0.07％硼酸、0.04％乙二胺四乙酸钠、5.2％高炉矿渣的混合物。

[0063] 实施例3

[0064] 一种制备磷酸二氢铵副产黄芪专用肥的生产方法，包括以下步骤：

[0065] (1)原料制备混合：将磷酸与尿素按照摩尔比为1.65：1在搅拌式反应釜中，在温度为105℃，控制搅拌釜的搅拌速度为185r/min搅拌混合反应1.2h，得到中间体料浆；

[0066] (2)制备磷酸二氢铵：向步骤1)获得的中间体料浆中通入氨气，并控制反应釜中的温度为70℃，按照搅拌速度为70r/min，搅拌反应30min，反应终点PH值为4.3，获得含磷酸二氢铵产品的料浆；

[0067] (3)循环结晶过滤：将步骤2)获得含磷酸二氢铵的料浆置于冷却结晶器中10s内降温至温度25℃，降温循环结晶过滤处理，并检测分析滤液中的养分含量，待氮成分、磷成分的摩尔比为1:1.2时，停止结晶并过滤，获得滤饼为磷酸二氢铵，向滤液中加入钾成分和中微量元素化合物调整肥料结构成为化合态复合肥初成品，其中加入的钾成分含量与氮磷元素的含量比为氮磷钾元素的比为1:1.2:1.4；

[0068] (4)滤液烘干：将步骤3)获得的化合态复合肥初成品置于烘干器中，采用升温速度为7℃/min升温至52.5℃，干燥1.1h后，调整水分含量为1.9％，即可制得黄芪专用化合态复合肥。

[0069] 所述的钾成分为草酸钾、醋酸钾、氯化钾中的一种。

[0070] 钾成分的摩尔浓度为1.25mol/l。

[0071] 所述的中微量元素化合物为0.5％硫酸钙、0.06％硫酸镁、0.05％硫酸锌、0.04％硫酸铁、0.07％硫酸锰、2.9％腐殖酸、3.8％草木灰、0.02％钼酸钠、0.04％硼酸、0.02％乙二胺四乙酸钠、6.1％高炉矿渣的混合物。

[0072] 试验例：下面结合具体的实施例内容来对本发明的技术方案的技术效果以及产品特性做进一步的说明。

[0073] 试验例1 本发明黄芪专用肥对黄芪质量的影响

[0074] 1.1 试验处理

[0075] 试验组：采用本发明的实施例1、实施例2、实施例3制得的黄芪专用肥各1000kg，并将1000kg分成两组，每组500kg，分别标号为1a、1b；2a、2b；3a、3b；a组种植伊利黄芪，b组种植蒙古黄芪，并在种植时按照每亩施肥125kg，种植四亩黄芪。

[0076] 对照组：采用传统的磷酸二氢铵、磷酸二氢钾、磷酸一铵、磷酸氢钾以及其他复合肥和微量元素、生物菌剂按照氮磷钾含量比例为1:1.2:1.4、1:1.3:1.5、1:1.1:1.3配制成三组黄芪用肥1000kg，分别标号为A、B、C三组，再将A、B、C分成两小组，分别标号为A1、