含硝酸钙的氮钾肥料的生产方法及其产品

摘要

本发明涉及一种主要由硝酸钙肥料和硝酸钾生产氮钾肥料的方法和均匀的氮钾肥料产品。硝酸钙肥料与硝酸钾一起熔化,以生成其熔化物或悬浮物,对该熔化物或悬浮物进行造粒以生成均匀的氮钾肥料。硝酸钙肥料和硝酸钾在90—120℃下熔化,然后加热到所需要的成粒温度160—190℃以造粒,并在90—140℃成粒。这些组分按比例混合,得到一种熔化物或悬浮物,它含有40—14%(重量)硝酸钙,55—85%(重量)硝酸钾,0.5—6%(重量)水,0—4%(重量)硝酸铵和0—5%(重量)硝酸镁。

说明书

本发明涉及一种含硝酸盐和钾的颗粒肥料(氮钾肥料)的制备方法。本发明还包括这种氮钾肥料产品。

氮钾肥料可以通过将氮肥与钾肥混合而制得，但一直需求具有至少一些均匀的氮钾肥料配方。氮源可以是尿素或如硝酸铵或硝酸钙(CN)之类的硝酸盐肥料，而钾源可以是如KNO₃(KN)、KCl或K₂SO₄之类的钾肥。但是，成粒作用，在造粒和成粒两方面却已证明引起很大的麻烦。因此，曾遇到当CN与KNO₃一起熔化时，相当大的过冷会给成粒步骤带来严重问题。以CN和KNO₃为基本成分的氮钾肥料被认为是非常有意义的肥料，因为可以预料它具有CN-肥料的全部优点，还含有来自硝酸盐源的水溶性钾。

由日本申请JP 95005421 B2可知，由90-50％(重量)尿素和10-50％(重量)钾碱(碳酸钾)组成的低共熔物制备出一种颗粒氮钾肥料。该颗粒产品是将该低共熔溶液通过一个小孔喷涂到送到一台捏和机的原料上，然后混合并熔化而制得的。为了使氮和钾碱的淋出速度均衡，这种颗粒用一种聚丙烯树脂为主要成分的涂层材料进行包覆。这是一个非常复杂的过程。这样一种肥料含有的大部分氮为NH₄-N形态的氮，并相应地失去这种氮。其原因当然是尿素是构成该肥料的唯一氮源。另外，正如CN和KNO₃是氮源的情况一样，它没有任何水溶性的钙。

由美国专利号3，617，235可知，向氮钾肥料中加入钾源，该专利包括喷涂低水含量的并含有植物养份氮和磷的熔体或悬浮液。在所述的熔体或悬浮液喷雾或造粒之前加入固体钾盐。但是，这一方法需要使加入的固体分级，以致7％(重量)以上颗粒尺寸超过0．1毫米。尽管该方法在制造氮磷钾肥料方面运行极好，但是未发现这种原理用于氮钾肥料造粒，主要是由于过冷问题和市场上不能获得所需要的固体粒度。

本发明的主要目的是提供一种将氮钾熔体或溶液造粒成均匀的氮钾肥料的新方法。

本发明的另一个目的是提供一种以硝酸钙肥料和硝酸钾为主要成分的氮钾肥料的生产方法。

本发明的另一个目的是研制一种还含有如硝酸镁之类的其他养份的氮钾肥料的生产方法。

本发明还有一个目的是提供能够单独施用或作为特定的氮钾配方或氮磷钾肥料掺混物的掺混成分施用的均匀氮钾肥料。

由于与已知氮钾肥料相关的缺点，已决定进一步研究使用CN和KNO₃作为新肥料基本原料的可能性。在整个本说明书中，缩写CN意指既包括纯的硝酸钙，也包括由硝酸磷肥方法得到的硝酸钙。这种产品经常被称作Norsk Hydro Calcium Nitrate，缩写为NH-CN，它具有以下组成：79％(重量)硝酸钙、6％(重量)硝酸铵和15％(重量)水。评价过几种生产所需氮钾肥料配方的方法。因此对成粒的CN和结晶KNO₃进行压制，和将购到的成粒的CN和成粒的KNO₃掺混进行过试验。已发现压制方法昂贵，并且得到产物的粉化量相当高。掺混方法首先取决于在所述两种原料的粒度和粒度分布方面具有相似的颗粒。第二，得不到均匀的产品。

尽管认为过冷是一个问题，但是发明者还是决定进一步研究由至少一种组分的熔体制造均匀的氮钾肥料，并向熔体中可能加入其他固体组分。固体KNO₃溶解在熔化的CN中，但最初的试验表明那时过冷是如此严重，以致造粒／成粒是不可能的。进行了一系列有关在约100℃已熔化CN中加入具有不同粒度的固体KNO₃的实验。这些固体的粒度在0．2-1．6毫米之间。问题是在KNO₃溶解在CN熔体中并因此导致熔体过冷之前，混合物能否固化。在这些实验中，CN与KNO₃之比也有变化。特别试验了以下两个配方：70％(重量)CN和30％(重量)KNO₃，这相应于氮磷钾配方(定义为N-P₂O₅-K₂O)15-0-14，和85％(重量)CN和15％(重量)KNO₃，这相应于配方15-0-7。但是，在这些实验中经历了某些过冷过程。如果固体的粒度＜0．3毫米，其过冷是很大的。为了避免过冷，固体的粒度应该大于1毫米。但是具有这一粒度的KNO₃在市场上买不到，另外这样大的颗粒会在造粒过程中产生问题。尽管用该方法得到成粒的均匀氮钾肥料是可能的，但还是不能认为它最终解决了这个问题，因而结束进一步研究这一方法。

那么决定对CN-水-KNO₃各种不同的相进行彻底的研究。在这些研究中，令人惊奇地发现的确存在着一个过冷不会引起很大问题的区域。因此，通过运用传统方法和设备成粒应该是可能的。该区域可以限定如下：

Ca(NO₃)₂  40-14％(重量)

KNO₃      60-85％(重量)

水       0．5-6％(重量)

进一步发现对这样的氮钾熔体／溶液来说，可以以0-5％(重量)的量加入MgNO₃。该要成粒的肥料混合物还可以含有0-4％(重量)的硝酸铵(AN)。

鉴于这些发现，在上述范围内进行熔体／溶液的成粒。在温度160-190℃内可进行成功的造粒，在温度90-140℃内可进行成粒。因此得到粒度为1-5毫米和在所需粒度分布范围内的均匀的氮钾肥料产物。该产物具有良好的球形，并且取决于含水量和粒度大小，其颗粒硬度或抗碎强度为约2-13千克。

本发明的范围及其特点由所附的权利要求所限定。

结合附图和实施例的描述进一步说明本发明。

图1示出了本发明氮钾肥料吸水性与NH-CN吸水性结果的比较。

实施例1

本实施例说明NK 15-0-35的造粒。

75％(重量)固体KN与25％(重量)NH-CN混合，并加热到约100℃，在这一温度该混合物开始熔化。将含水量和粘度调整到所要求的值，于是将均匀的熔体转移到一个造粒装置，并在油浴中在约165℃下进行造粒。得到良好的、白色的、坚硬的颗粒。测定3-4毫米颗粒的颗粒强度是8-13千克。

实施例2

本实施例说明NK 15-0-33的造粒。

70％(重量)结晶KN与30％(重量)NH-CN混合，并在约100℃下熔化，接着将含水量和粘度调整到所要求的值，该均匀熔体在约165℃下造粒。粒状颗粒的产品质量与实施例1中得到的相似。

实施例3

本实施例说明NK 15-0-29的造粒。

60％(重量)KN与40％(重量)NH-CN混合，并在约100℃下熔化，而这一熔体具有以下组成：

60％(重量)KN、31．5％(重量)CN、2．5％(重量)AN和6％(重量)水。

然后将含水量降至约3％(重量)，并将温度提高到约165℃，于是对均匀的熔体进行造粒。

测量新鲜产物(3-4毫米)的颗粒强度为5千克，颗粒强度达到9千克需要颗粒老化30分钟。

实施例4

本实施例说明NK 15-0-33的工业规模造粒。

在这些实验中，使用由30％(重量)成粒的NH-CN和70％(重量)结晶KN制成的熔体。为了提高最终产物的颗粒强度，通过蒸发将熔体的含水量从4．5％(重量)减少到2．5％(重量)。在23米的造粒塔中在室外温度为28℃的条件下进行造粒。这些实验中的造粒温度为160-190℃。

发现能够得到该氮钾配方的具有足够固化性质的产品，甚至当造粒前的含水量高达4．5％(重量)时也是如此。

实施例5

本实施例说明NK 15-0-33的成粒。

通过向一个成粒过程提供NK 15-0-33肥料细粉末，同时向其提供相同产物的熔体以进行成粒。成粒温度为115-125℃，并发现能够得到具有所要求粒度和抗碎强度的颗粒产品。发现最优选的成粒温度为120-125℃。进一步的试验表明，取决于要生产的氮钾肥料的配方和熔体的含水量，氮钾肥料的成粒能够在90-140℃下进行。

实施例6

本实施例涉及将本发明的均匀氮钾肥料与像NH-CN之类的其他肥料掺混生产NK 15-0-14。

将42％(重量)根据上述实施例4制得的密度为1．97-1．98千克／升和平均直径d50=1．78毫米的均匀NK 15-0-33，与58％(重量)密度为1．96-1．98千克／升和d50=1．78毫米的NH-CN进行机械混合。这两种类型的产品具有大约相同的形状和粒度分布。得到的掺混物具有配方15-0-15，并且外表均匀，其颗粒不会离析。

采用上述方法，有可能生产从NK 15-0-33向下到NK 15-0-0所有等级的产品。加到本发明的均匀的氮钾肥料中的肥料组分不一定是CN或NH-CH，但可以是要得到所要求的掺混氮钾肥料配方的任何适合的肥料。对这样的掺混物来说，当然对粒度、粒度分布、颗粒形状和密度有相同的要求。

对新的均匀的氮钾肥料产品还要试验其结块性和吸水性。这些性质与成粒的NH-CN的性质进行了比较。在该试验中使用的涂层是以油、腊和树脂为主要成分的涂层，这在国际专利申请PCT／NO95／00109中已描述过。其结果显示在表Ⅰ中。

表1

NK 15-0-33(2．5％水，成粒的)NH-CN(成粒的)0．2％涂层未涂敷0．2％涂层未涂敷结块号：340结块号：1050结块号：590结块号：1080

由上表1可以看到，调整过的氮钾肥料比成粒的NH-CN具有某种更好的结块特性。

对涂敷过和未涂敷过的本发明的均匀NK 15-0-33均进行了吸水性研究。其结果与成粒的NH-CN的结果做了比较。该试验分别在25℃和相对湿度(RH)40、50、60和70％下进行。这些试验的结果示于在附图1中。从这些结果能够看出，未涂敷的NK 15-0-33不应该在长时间内暴露在高湿度的环境中。但是，如果用约0．2％(重量)的合适的涂层涂敷这种肥料，则具有合格的低吸水性。

本发明获得了一种制造均匀的氮钾肥料的新方法。新的氮钾产品能够原样使用，或按所需要的配方与其他合适的肥料掺合以制备掺混肥料。新的均匀的氮钾肥料在养份含量和储运性质方面均有极好的特性。

权利要求书

按照条约第19条的修改

1．一种主要由硝酸钙肥料和硝酸钾制备氮钾肥料的方法，其中硝酸钙肥料与硝酸钾一起熔化，其特征在于硝酸钙肥料与硝酸钾在90-120℃下熔化，以形成其熔化物或悬浮物，然后将其加热到所需要的成粒温度，并成粒以形成一种均匀的氮钾肥料。

2．根据权利要求1所述的方法，其特征在于这些组分按比例混合，得到一种熔化物或悬浮物，它含有40-14％(重量)硝酸钙，55-85％(重量)硝酸钾，0．5-6％(重量)水，0-4％(重量)硝酸铵和0-5％(重量)硝酸镁。

3．根据权利要求1所述的方法，其特征在于通过在温度160-190℃下造粒而进行成粒。

4．根据权利要求1所述的方法，其特征在于通过在成粒温度90-140℃下使含有10-2．5％(重量)水的熔化物或悬浮物成粒而进行造粒。

5．根据权利要求1所述的方法，其特征在于约60％(重量)硝酸钾和约40％(重量)硝酸钙肥料在约100℃下熔化，生成一种含有约60％(重量)KNO₃、约31．5％(重量)Ca(NO₃)₂、约2．5％(重量)NH₄NO₃和约6％(重量)水的熔化物，其特征还在于将该熔化物蒸发，直到含水量降低到约3％(重量)，然后在160-170℃下进行造粒。

6．根据权利要求1所述的方法，其特征在于在约100℃下熔化约30％(重量)成粒的硝酸钙肥料和约70％(重量)结晶硝酸钾，然后蒸发由此形成的熔化物，直到其含水量从4．5％(重量)降低到2．5％(重量)，接着在165-175℃下造粒。

7．根据权利要求1所述的方法，其特征在于NK-15-0-33肥料的细颗粒与相同肥料的液体一起供给造粒机，并在120-125℃下成粒。

8．一种均匀的氮钾肥料，该肥料含有40-14％(重量)Ca(NO₃)₂、55-85％(重量)KNO₃、0．5-6％(重量)水、0-4％(重量)NH₄NO₃和0．5％(重量)Mg(NO₃)₂。

9．根据权利要求8所述的均匀的氮钾肥料，其特征在于该肥料是具有2-9千克抗碎强度的氮钾配方为15-0-35至15-0-28的成粒产物。