一種至少含有磷酸根離子和鈣或鎂離子的水基化肥懸浮液及其應用的制作方法

專利名稱：一種至少含有磷酸根離子和鈣或鎂離子的水基化肥懸浮液及其應用的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種穩定的、濃縮的水基化肥懸浮液，這種懸浮液可以用水稀釋，從而提供一種水利灌溉系統中的工作液。
除了氮、鉀、鎂和痕量元素以外，鈣和磷是重要的植物營養成分，植物應該連續不斷地得到這些營養成分。灌溉施肥通常包括間斷地向灌溉水中加入常常制成濃縮溶液的水溶性化肥。如果這樣的濃縮溶液/化肥溶液含有鈣和/或鎂鹽和通常為水溶性的磷源(如磷酸二氫銨、磷酸氫二銨或磷酸鉀等)，該溶液的pH值將會太高，使得其中的鈣形成不可溶的磷酸鹽。不可溶的成分沉淀，從而堵塞灌溉系統，其營養成分也不再是植物可以利用的形式。用硫酸鹽或硝酸鹽加入的痕量元素在這些條件下也趨于沉淀，因此通常使用昂貴的螯合物形式防止這種沉淀。因此在灌溉系統中制備和使用含有鈣和/鎂或P、NP、PK和NPK化肥是復雜的。一種解決由水利灌溉用的含有鈣和/鎂和磷的化肥帶來的沉淀問題的方法是可以借助于兩個互相平行的分開的灌溉系統提供含有鈣和/或鎂和磷的溶液。但是這樣一種解決方法是復雜的，而且明顯是費用相當高的。
在美國專利說明書5,171,349和5,395,418中，含磷源由水溶性尿素磷酸酯組成，這可以降低化肥濃縮溶液的pH值，并有助于使鈣保持溶解狀態。這里鈣源由硝酸鈣組成。但是，這種方法涉及到化肥溶液極低的2～40％的鹽濃度，這意味著高的運輸費用，因為該化肥溶液可以含有最多60～98％的水。因此，在實際溶液中，耕種者不得不自己通過混合固體原料制備所說的溶液，并注意不要因為用量過多帶來所說的化肥濃縮溶液中的不希望出現的沉淀。這要求耕種者有足夠的了解并具有足夠的技藝，這在不發達的國家并不是總可以得到的。而且，完全水溶性的含磷化肥原料是昂貴的，因此，在貧窮的國家其使用量是受到限制的。
EP專利申請84,196和美國專利說明書4,177,052提出了含有鈣和磷的懸浮液，但是這些已經含有完全不水溶的組分，而且由于沉降問題，在水利灌溉系統中是不能使用的。
JP專利申請5275571提出了含有鈣和磷的化肥溶液，通過用磷酸、硝酸和鹽酸的混合物溶解含水的或煅燒的石灰或碳酸鈣制備了這種化肥溶液，但是這里也涉及到由于所說的化肥溶液的溶解度產生的低鹽含量的問題。此外，這種酸混合物需要在灌溉系統中使用特殊的耐腐蝕材料。
本專利的申請人的FI專利申請941759描述了一種適用于滴灌的化肥懸浮液，其中的固體顆粒具有微米級的顆粒尺寸。
本發明的目的是提供一種適用于水利灌溉系統的液態NP、PK或NPK化肥，使得有可能避免混合物中出現鈣和/鎂和含磷的沉淀以及上述化肥的缺點。
本發明的主要特點在所附的權利要求書中列出。
根據本發明，已經令人驚奇地發現有可能用一些原料制備這樣的含有鈣和磷的高鹽含量的液態化肥，并且不會產生灌溉系統中的一些問題。
因此，本發明涉及一種穩定的、濃縮的水基化肥懸浮液，可以用水稀釋形成工作液，所說的懸浮液含有10～60重量％的水和40～90重量％的基于鈣和/或鎂和磷酸根離子的植物營養組分，所說的懸浮液包括至少一種含有不溶于水的固體顆粒的植物營養成分，顆粒尺寸小于50μm，pH值在0.5到小于2的范圍內。本發明能夠制備這樣的含有鈣和/或鎂和磷的液態化肥濃縮物。其中除了這些營養成分外，通過制備微米顆粒的懸浮液，還含有硫酸鹽、硝酸鹽、磷酸鹽、氯化物或螯合物形式的N、K或NK和痕量元素，其鹽含量可能是40～90重量％，其中，固體顆粒的顆粒尺寸在50μm以下。通過應用懸浮技術可以取得高的鹽含量。通過調整懸浮液pH到足夠低的水平，例如使用磷酸，可以防止鈣和/或鎂與磷酸根沉淀成不可溶的鹽。當這樣的液態化肥濃縮物用灌溉水稀釋時，得到含有鈣和/鎂的NPK營養溶液，由于其足夠的酸性，其中的鈣和/或鎂也是以能夠與磷一起用于植物和灌溉系統中的形式存在。其生產和運輸成本都低，耕種者只需要選擇合適的量加入到水利灌溉系統中。所說的懸浮液也可以用通常的、甚至便宜的化肥原料制備。可以使用已知的微粒磨研磨制備具有高鹽含量和低pH值的高質量懸浮液。即使所說的懸浮液原料由鈣和/或鎂和磷組分與某些部分不溶于水或完全不溶于水的組分一起組成，它們也會用這里使用的微研磨技術很好地分散，使得所說的懸浮液在稀釋到灌溉水中時不產生任何問題。在所說的懸浮液顆粒尺寸足夠小，即小于50μm，其鹽含量足夠高時，將會提供穩定的液態化肥。
在本發明的水基化肥懸浮液中，所說的固體顆粒的顆粒尺寸小于50μm，顆粒尺寸下限一般約為0.01μm。所說的固體顆粒的顆粒尺寸優選的是大致在0.2-20μm范圍內。
本發明的水基化肥懸浮液優選的是含有20～50重量％的水，最優選的是25～45重量％的水，基于鈣、和/或鎂和磷酸根離子的植物營養組分的含量優選的是50～80重量％，最優選的是55～75重量％。
本發明的水基化肥懸浮液的化肥原料可以包括磷酸、硝酸鈣、氯化鈣、硫酸鈣、硫酸鉀、硫酸銨、磷酸氫二銨、尿素磷酸酯、磷酸二氫銨、尿素、氯化鉀、硝酸鉀、磷酸鉀、硝酸銨、硫酸鎂、硝酸鎂、氯化鎂、亞甲基尿素和碳酸鉀。
作為含有植物營養成分的物質，本發明的水基化肥懸浮液可以另外含有一種或多種微量營養成分(痕量元素)。可用的微量營養成分的示例是硼酸、硼酸鹽、鉬酸鈉、硒酸鈉、硒酸鉀、碘化鉀、氯化鉻和磷酸鹽、硫酸鹽、氯化物、碳酸鹽或螯合物形式的鐵、銅、鈷、錳和鋅，以及含有N、P、K或痕量元素的其它物質。所說的痕量元素和營養成分的鹽本身在所說的懸浮液中作為穩定劑。
如果有必要，根據本發明的水基化肥懸浮液可用含有已知的水溶性穩定劑以提高穩定性，例如凝膠化的親水性聚合物，如多糖。此外，可以加熱其它的常用的化肥添加劑。
為了調整pH值，除了磷酸以外，可以使用下列物質硫酸、硝酸、馬來酐、甲酸、草酸、檸檬酸、醋酸和C2-C4二羧酸。通過降低pH值，例如用磷酸，和用水稀釋所說的懸浮液形成一種(例如10％)的溶液，在所說的溶液中保留的固體顆粒的量將明顯小于在正常的pH值制備的溶液中的固體顆粒量，所以將會減小堵塞的危險。低的pH值在具有高pH值的灌溉水中也是有利的，因為沉降的危險和有機物生長的危險隨pH值降低而減小。低pH值的溶液在具有高pH值的土壤中也是有利的，因為在低的pH值時，磷的溶解度增大，從而使植物吸收的磷量增大。
用在水利灌溉系統中的化肥溶液一般稀釋到約0.1-0.2重量％的濃度。
下面通過工作實施例更詳細地描述本發明，但是不是把本發明只限制在這些實施例范圍內。
實施例1用17.2％的尿素、34.6％的硝酸鈣、磷酸(濃度50％)和22.0％的水制備一種具有70％鹽含量、pH值為0.8的懸浮液。磷酸的鹽含量由100％的H3PO4構成。在分散器內用水混合所說的原料，隨后用泵把所說的懸浮液送入研磨機，在研磨機中制成顆粒尺寸在0.01-20μm范圍內的懸浮液。測得該懸浮液的粘度為1800mPas，并且它是一種均勻的流體。N-P2O5-K2O營養成分的濃度是13-13-0，Ca為6.5。在儲存過程中，該懸浮液在表面上產生了薄的液體層，這足以防止所說的懸浮液干燥，所說的懸浮液的其余部分是均勻的。在輕輕的振動作用下，水層消失。在灌溉水中稀釋時，所說的懸浮液不會留下任何沉降物。
實施例2用39.7％的尿素磷酸酯、32.1％的硝酸鈣和水象實施例1那樣制備一種具有72％鹽含量、pH值為1.2的懸浮液。這種液態化肥的N-P2O5-K2O營養成分的濃度是12-17-0，Ca為6。這種懸浮液的粘度是560mPas，并且是均勻的流體，在一年的儲存過程中，該懸浮液在表面上產生了少量的水，但是在輕輕的攪拌下，它就變成了均勻的流體。
實施例3用8.1％的尿素、24.1％的硝酸鉀，29.1％的硝酸鈣、22.0％的磷酸和水象實施例1那樣制備一種具有77％鹽含量、pH值為1.4的懸浮液。這種液態化肥的N-P2O5-K2O營養成分的濃度是11-11-11，Ca為5.5。把這種產物儲存9個月仍然保持均勻，在輕輕振動的作用下，它也會變成流體。
實施例4用18.1％的尿素、25.8％的硝酸鉀，25.4％的硫酸鈣、22.8％的磷酸和水象實施例1那樣制備一種具有85％鹽含量、pH值為1.9的懸浮液。這種液態化肥的N-P2O5-K2O營養成分的濃度是12-12-12，Ca為6.0。
實施例5
在萵苣種植中試驗實施例3和4中制備的含有鈣和磷的液態NPK化肥，參比化肥是用一種尿素磷酸酯和硝酸鈣制備的水溶液(A)，一種溶于水中的水溶性的商業固體化肥(B)和(B)中添加硝酸鈣的化肥(C)。這些化肥在用于萵苣的灌溉水中的用量使得灌溉水中的鈣濃度在理論上是相等的。在泥炭地中種植的萵苣中測得的鈣濃度最高的是用溶液(C)和實施例2的懸浮液，隨后是(A)、實施例3的懸浮液和化肥(B)最低。在巖棉中種植的萵苣中測得的鈣濃度最高的是用溶液(C)，然后是實施例2的懸浮液，然后是實施例3的懸浮液、溶液(A)，最低的是化肥(B)。試驗表明用本發明的懸浮液，鈣保持為對植物有用的形式，在稀釋到灌溉水中時，所說的懸浮液不會產生不溶于水的鈣或鎂的磷酸鹽。
實施例6用8.4％的尿素、40.6％的硝酸鉀，20.0％的硫酸鈣、18.6％的磷酸和水象實施例1那樣制備一種具有82％鹽含量、pH值為1.7的懸浮液。這種液態化肥的N-P2O5-K2O營養成分的濃度是9-9-19，Ca為4.6。
實施例7用4.7％的尿素、38.8％的硝酸鉀，15.7％的硫酸鈣、34.9％的磷酸和水象實施例1那樣制備一種具有84％鹽含量、pH值為1.6的懸浮液。這種液態化肥的N-P2O5-K2O營養成分的濃度是7-17-18，Ca為3.6。
實施例8用33.2％的尿素、9.0％的硝酸鉀，35.7％的硫酸鈣、8.2％的磷酸和水象實施例1那樣制備一種具有84％鹽含量、pH值為1.9的懸浮液。這種液態化肥的N-P2O5-K2O營養成分的濃度是17-4-4，Ca為8.3。
實施例9用42.1％的硝酸鉀，20.4％的硝酸鈣、37.4％的磷酸和水象實施例1那樣制備一種具有89％鹽含量、pH值為1.3的懸浮液。這種液態化肥的N-P2O5-K2O營養成分的濃度是9-19-19，Ca為4。這種懸浮液是一種均勻的流動性的產物。在一年的儲存中，水在一定程度上從這種懸浮液中分離出來，但是非常輕的搖動可以使得這種產物均勻并具有高度的流動性。
實施例10用31.3％的硝酸鉀，37.7％的硝酸鈣、28.6％的磷酸和水象實施例1那樣制備一種具有89％鹽含量、pH值為1.1的懸浮液。這種液態化肥的N-P2O5-K2O營養成分的濃度是10-14-14，Ca為7，其粘度為1,900mPas。這種懸浮液是一種均勻的流動性的產物。
實施例11用5％的尿素、41.2％的硝酸鉀，13.6％的氯化鈣、37.1％的磷酸和水象實施例1那樣制備一種具有86％鹽含量、pH值為0.7的懸浮液。這種液態化肥的N-P2O5-K2O營養成分的濃度是8-19-19，Ca為2.6。在儲存7個月后，通過輕輕的攪拌，所說的懸浮液變成均勻的流動性的液體。
實施例12用34.6％的尿素、9.4％的硝酸鉀，30.3％的氯化鈣、8.5％的磷酸和水象實施例1那樣制備一種具有80％鹽含量、pH值為1.1的懸浮液。這種液態化肥的N-P2O5-K2O營養成分的濃度是17-4-4，Ca為6。在儲存7個月后，這種懸浮液是粘稠的，但是用水稍加稀釋就變成了流動性液體。
實施例13用18.8％的尿素、26.8％的硝酸鉀，21.6％的氯化鈣、24.5％的磷酸和水象實施例1那樣制備一種具有84％鹽含量、pH值為0.9的懸浮液。這種液態化肥的N-P2O5-K2O營養成分的濃度是12-12-12，Ca為4。
實施例14用8.7％的尿素、42.0％的硝酸鉀，17.0％的氯化鈣、19.3％的磷酸和水象實施例1那樣制備一種具有81％鹽含量、pH值為0.8的懸浮液。這種液態化肥的N-P2O5-K2O營養成分的濃度是10-10-19，Ca為3。
實施例15用4.6％的尿素、37.9％的硝酸鉀，12.5％的氯化鈣、34.2％的磷酸和水象實施例1那樣制備一種具有79％鹽含量、pH值為1.6的懸浮液。這種液態化肥的N-P2O5-K2O營養成分的濃度是7-17-17，Ca為2.4。
實施例16用9.3％的尿素、45.1％的硝酸鉀，14.4％的氯化鈣、20.7％的磷酸和水象實施例1那樣制備一種具有83％鹽含量、pH值為1.8的懸浮液。這種液態化肥的N-P2O5-K2O營養成分的濃度是10-10-21，Ca為2.7。
實施例17
用6.2％的尿素、12.7％的硝酸鈣，17.5％的硫酸鉀、2.5％的硫酸鎂、0.8％的痕量元素5.5％的Fe、1.1％的B、0.6％的Cu、5.5％的Mn、0.6％的鋅、0.03％的Co、0.05％的J、0.06％的Cr和0.11％的Mo，以及7.9％的磷酸和52.4％的水象實施例1那樣制備一種具有45％鹽含量、pH值為1.9的懸浮液。
實施例18用6.7％的尿素、13.8％的硝酸鈣，19.0％的硫酸鉀、5.3％的硫酸鎂、0.9％的痕量元素5.5％的Fe、1.1％的B、0.6％的Cu、5.5％的Mn、0.6％的Zn、0.03％的Co、0.05％的J、0.06％的Cr和0.11％的Mo，以及8.6％的磷酸和45.7％的水象實施例1那樣制備一種具有52％鹽含量、pH值為1.8的懸浮液。這種液態化肥的N-P2O5-K2O營養成分的濃度是5-4-10，Ca為3。這種懸浮液是均勻的并具有高的流動性，粘度是1,500mPas。
權利要求
1.一種穩定的、濃縮的水基化肥懸浮液，可以用水稀釋形成一種工作液，其特點在于所說的懸浮液含有10～60重量%的水和40～90重量％的基于鈣和/或鎂和磷酸根離子的植物營養成分，并且所說的懸浮液包括至少一種含有不溶于水的固體顆粒的植物營養成分，所說的固體顆粒的顆粒尺寸小于50μm，其特點在于所說的懸浮液的pH值在0.5到小于2的范圍內。
2.根據權利要求1的水基化肥懸浮液，特點在于它含有20-50重量％的水，優選的是含有25-45重量％的水，和50～80重量％的基于鈣和/或鎂和磷酸根離子的植物營養成分。
3.根據權利要求1或2的水基化肥懸浮液，特點在于所說的植物營養成分中含鈣離子的物質選自由硝酸鈣、氯化鈣和硫酸鈣組成的組中。
4.根據權利要求1或2的水基化肥懸浮液，特點在于所說的植物營養成分中含鎂離子的物質含有選自由硝酸鎂、硫酸鎂和氯化鎂組成的組中的鎂離子。
5.根據權利要求1或2的水基化肥懸浮液，特點在于所說的植物營養成分中含磷酸根離子的物質選自由下列化肥級NPK原料組成的組中磷酸、磷酸二氫銨、磷酸氫二銨、尿素磷酸酯和磷酸鉀。
6.根據前面的權利要求1～5的任一個的水基化肥懸浮液，特點在于所說的植物營養成分還含有作為植物營養成分的其它化肥級NPK原料，選自由尿素、硫酸銨、硝酸銨、硫酸鉀、氯化鉀、亞甲基尿素、硝酸鉀和碳酸鉀組成的組中。
7.根據前面的權利要求1～6的任一個的水基化肥懸浮液，特點在于所說的植物營養成分還含有一種或多種微量營養成分。
8.根據權利要求7的水基化肥懸浮液，特點在于所說的微量營養成分選自由硼酸、硼酸鹽、鉬酸鈉、硒酸鈉、硒酸鉀、碘化鉀、氯化鉻和磷酸鹽、硫酸鹽、氯化物、碳酸鹽和螯合物形式的鐵、銅、鈷、錳和鋅組成的組中。
9.根據以前的權利要求1～8的任一個的水基化肥懸浮液，特點在于用磷酸、硫酸、馬來酐、甲酸、草酸、檸檬酸、醋酸或一種C2-C4的二羧酸將水溶液的pH值調整到0.5到小于2的范圍內。
10.根據以前的權利要求1～9的任一個的水基化肥懸浮液，特點在于所說的懸浮液含有促進穩定性的水溶性物質，如多糖。
11.根據以前的權利要求1～10的任一個的水基化肥懸浮液在水利灌溉系統的使用。
全文摘要
一種穩定的、濃縮的水基化肥懸浮液,可以用水稀釋提供一種工作液。所說的懸浮液含有10～60重量%的水和40～90重量%的基于鈣和/或鎂和磷酸根離子的植物營養成分,所說的懸浮液包括至少一種含有不溶于水的固體顆粒的植物營養成分,所說的固體顆粒的顆粒尺寸小于50μm,所說的懸浮液的pH值在0.5到小于2的范圍內。
文檔編號C05G5/00GK1191525SQ96195752
公開日1998年8月26日 申請日期1996年6月20日 優先權日1995年6月22日
發明者H·阿扎拉 申請人:凱米拉農業公司