肥料組合物及其制備方法
【專利說明】肥料組合物及其制備方法
[0001]優(yōu)先權(quán)聲明
[0002]本申請要求提交于2013年3月14日的標(biāo)題為“肥料組合物及其制備方法”的美國臨時申請序列號61/782，377的優(yōu)先權(quán)，本文通過援引并入其整體內(nèi)容。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明總體涉及具有加入的微量營養(yǎng)素的粒狀肥料。具體地，本發(fā)明涉及壓實的粒狀肥料和形成所述壓實的粒狀肥料的相關(guān)方法。
【背景技術(shù)】
[0004]包括礦物元素和非礦物元素在內(nèi)的許多化學(xué)元素對于植物的生長和存活都很重要。非礦物元素可以包括例如氫、氧和碳，通?？色@自周圍的空氣和水。礦物營養(yǎng)素包括氮、磷和鉀，可獲自土壤或使其可獲自土壤，以便為植物的根所攝取。
[0005]礦物營養(yǎng)素通?？梢苑譃閮山M:包括主要營養(yǎng)素和次要營養(yǎng)素在內(nèi)的常量營養(yǎng)素(macronutrient)，以及微量營養(yǎng)素(micronutrient)。主要礦物營養(yǎng)素包括氮(N)、磷(P)和鉀(K)。大量的這些營養(yǎng)素對于植物的存活而言必不可少，且因此通常構(gòu)成肥料組合物的主要部分。除主要營養(yǎng)素以外，次要營養(yǎng)素的需要量比對主要營養(yǎng)素少得多。次要營養(yǎng)素可以包括例如鈣(Ca)、硫(S)和鎂(Mg)。微量營養(yǎng)素可以包括例如硼(B)、銅(Cu)、鐵(Fe)、錳(Mn)、鉬(Mo)、鋅(Zn)、氯(Cl)、鈷(Co)、鈉(Na)及其組合。
[0006]特別是對于微量營養(yǎng)素而言，微量營養(yǎng)素源在其物理狀態(tài)、化學(xué)反應(yīng)性、成本和對于植物的利用度方面變化相當(dāng)大。最常見的對作物施用微量營養(yǎng)素的方法是土壤施用。推薦的施用比率通常為基于元素小于10鎊/英畝，因而單獨在田地中均勻地施用微量營養(yǎng)素源可能很困難。將微量營養(yǎng)素包括在混合肥料中是便利的施用方法，其使得能夠以常規(guī)的施用設(shè)備進行更為均勻的分配。成本也因消除了單獨的施用步驟而減少。將微量營養(yǎng)素與混合肥料一同施用的四種方法可以包括:制造期間加入、與粒狀肥料整體摻混(bulkblending)、涂布于粒狀肥料上和與流體肥料混合。
[0007]制造期間加入是將一種或多種微量營養(yǎng)素直接加入正在制造時的肥料顆粒中(例如NPK、鉀堿或磷酸鹽肥料)。該實踐方法允許每個肥料顆粒都具有一致的所需微量營養(yǎng)素的濃度以及微量營養(yǎng)素在整個粒狀肥料中的均勻分布。由于顆粒被均勻分散在生長區(qū)域中，所含的微量營養(yǎng)素也被均勻分散。
[0008]與粒狀肥料整體摻混是單獨將粒狀次要營養(yǎng)素和/或微量營養(yǎng)素化合物與粒狀肥料(如磷酸鹽或鉀堿肥料)整體摻混的實踐方法。該實踐方法的主要優(yōu)點在于，能夠產(chǎn)生以通常的肥料施用比率為給定的田地提供推薦的微量營養(yǎng)素比率的肥料品位。主要缺點在于，在摻混操作期間和后續(xù)處理期間可能發(fā)生營養(yǎng)素的偏析。為了減少或避免處理和運輸過程中的尺寸偏析，微量營養(yǎng)素顆粒必須接近與磷酸鹽和鉀堿顆粒相同的尺寸。由于對于植物營養(yǎng)而言需要的微量營養(yǎng)素的量極少，該實踐方法導(dǎo)致微量營養(yǎng)素顆粒分布不均勻，并且通常距大多數(shù)植物太遠而沒有即時效益，因為大多數(shù)這樣的微量營養(yǎng)素顆粒在整個生長季期間僅在土壤溶液中移動數(shù)毫米。
[0009]涂布粒狀肥料減少了偏析的可能性。然而，某些粘合材料并不令人滿意，因為其不會在包裝、儲存和處理期間一直保持微量營養(yǎng)素涂層，這導(dǎo)致微量營養(yǎng)素源從粒狀肥料組分中偏析出。在次要營養(yǎng)素和微量營養(yǎng)素的情形中，例如在標(biāo)題為“含硫肥料組合物及其制備方法”的美國專利6，544，313所述的肥料部分中的硫或硫薄片的情形中和在標(biāo)題為“制備具有微量營養(yǎng)素的肥料的方法”的美國專利7，497，891所述的微量營養(yǎng)素的情形中(本文通過援引將這兩篇專利整體并入)，已經(jīng)采取了減少偏析問題的步驟。
[0010]仍然需要可最大程度地將微量營養(yǎng)素引入土壤溶液中并最終到達植物的根區(qū)的含有一種或多種微量營養(yǎng)素的肥料產(chǎn)品。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明的實施方式涉及壓實的(compacted)肥料組合物和相關(guān)的制備方法，所述肥料組合物具有至少一種主要營養(yǎng)素和至少一種額外營養(yǎng)素，這些營養(yǎng)素被破碎以增加可利用的反應(yīng)性表面積，然后被壓實為所述肥料組合物的顆粒。
[0012]在本發(fā)明的實施方式中，單獨配制含有至少一種主要營養(yǎng)素的基體肥料組合物，并使其發(fā)生尺寸偏析以鑒定出不適合用于常規(guī)肥料產(chǎn)品中的尺寸過小的顆粒?？梢詫⒅辽僖环N額外營養(yǎng)素(例如，第二營養(yǎng)素、微量營養(yǎng)素或微量營養(yǎng)素復(fù)合物)添加并混合至尺寸過小的顆粒中。然后可以將尺寸過小的顆粒與至少一種額外營養(yǎng)素的混合物破碎，以增加主要營養(yǎng)素和所述至少一種額外營養(yǎng)素的可利用的反應(yīng)性表面積。然后，可以將破碎的混合物壓實以形成具有主要營養(yǎng)素和至少一種額外營養(yǎng)素的壓實的肥料顆粒。隨著壓實的肥料顆粒的崩解，破碎的主要營養(yǎng)素和至少一種額外營養(yǎng)素的可利用表面積使得能夠最大程度地引入根區(qū)并在其中反應(yīng)。
[0013]通過將尺寸過小的肥料顆粒與至少一種額外營養(yǎng)素預(yù)混，所述至少一種額外營養(yǎng)素可以均勻分布在尺寸過小的顆粒整體中，以在混合物中提供正確的濃度或主要營養(yǎng)素與額外營養(yǎng)素之比。結(jié)果，當(dāng)形成壓實的肥料顆粒時，主要和額外營養(yǎng)素的濃度是一致的，從而在該壓實的肥料顆粒所分布的區(qū)域上提供均勻分布。在一方面，可使壓實的顆粒適合于在土壤中崩解為成分顆粒(主要營養(yǎng)素顆粒和額外營養(yǎng)素顆粒)。以此配置，壓實的肥料顆粒充當(dāng)載體以確保主要營養(yǎng)素和額外營養(yǎng)素在田地中適當(dāng)分布，其后釋放出此前為了使可能的反應(yīng)性表面積最大化而被破碎的作為成分的主要營養(yǎng)素顆粒和額外營養(yǎng)素顆粒。
[0014]本發(fā)明實施方式的肥料制備方法包括生成一定量的包含至少一種主要營養(yǎng)素的基體肥料組合物。在一個特定實施方式中，基體肥料組合物包含磷酸鹽肥料(例如，磷酸二氫銨(MAP)或磷酸氫二銨(DAP))，以使主要營養(yǎng)素為磷。
[0015]所述方法進一步包括將所述一定量的基體肥料組合物顆?；啥鄠€肥料顆粒，所述多個肥料顆?？梢越?jīng)尺寸偏析而分為最佳尺寸的顆粒、尺寸過大的顆粒和尺寸過小的顆粒。在一方面，所述方法包括將至少一種額外營養(yǎng)素(例如，至少一種次要營養(yǎng)素或至少一種額外的微量營養(yǎng)素或微量營養(yǎng)素復(fù)合物)添加并整體混合至所述尺寸過小的顆粒中以形成肥料混合物。所述方法還可以包括將所述肥料混合物破碎以形成具有主要營養(yǎng)素和至少一種額外營養(yǎng)素的破碎的肥料混合物。最后，所述方法還可包括將破碎的肥料混合物壓實以形成具有主要營養(yǎng)素和至少一種額外營養(yǎng)素的多個壓實的肥料顆粒。
[0016]上文對本發(fā)明的各種代表性實施方式的概述并非意在描述本發(fā)明的每個說明性實施方式或者本發(fā)明的每一種實施情形。相反，選擇并描述這些實施方式是為使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠認識并理解本發(fā)明的原理和實踐。下文的具體描述中的附圖更具體地例示了這些實施方式。
【附圖說明】
[0017]考慮到以下對本發(fā)明的各種實施方式的具體描述并結(jié)合附圖，本發(fā)明可以得到完全地理解，附圖中:
[0018]圖1是本發(fā)明實施方式的制備粒狀肥料的方法的示意性流程圖。
[0019]雖然本發(fā)明易順應(yīng)各種變化方式和替代形式，已借助附圖中的實例顯示了其具體形式，并將對這些具體形式進行更詳細的描述。然而，應(yīng)該理解的是，并非意在將本發(fā)明限制于所述的特定實施方式。相反，意圖在于涵蓋所有落在所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的主旨和范圍之內(nèi)的變化方式、等同方式和替代方式。
【具體實施方式】
[0020]如圖1所示，本發(fā)明實施方式的制備一定量的壓實的肥料顆粒的方法通常包括制備階段10、尺寸偏析/校正階段12、混合階段14和壓實階段16。
[0021]如圖1所示，制備階段10還可以包括配制步驟18、造粒步驟20和干燥步驟22。在配制步驟18中，在預(yù)中和器(pre-neutralizer)和/或反應(yīng)器中至少部分地通過化學(xué)方式制備一定量的肥料(例如，磷肥或磷酸銨肥料)。所述肥料可以包括但不限于MAP或DAP或者三過磷酸1丐(triple super phosphate)肥料及其組合。
[0022]在一個實施方式中，配制步驟18包括預(yù)中和器，其為產(chǎn)生磷酸銨漿料的受攪拌的反應(yīng)器。例如，根據(jù)進料至預(yù)中和器中的氨和磷酸的比率，可以制備MAP和/或DAP。
[0023]在本發(fā)明的另一實施方式中，配制步驟18包括管反應(yīng)器，如管交叉反應(yīng)器，其為管形反應(yīng)器，在其中通過使氨與磷酸反應(yīng)而形成磷酸銨。與采用預(yù)中和器時相同，根據(jù)進料至管反應(yīng)器中的氨和磷酸的比率，可以制備MAP和/或DAP。
[0024]在本發(fā)明的另一個實施方式中，配制步驟18包括預(yù)中和器和管反應(yīng)器的組合，其中一部分磷酸銨肥料在預(yù)中和器中形成，而另一部分則在管反應(yīng)器中形成，例如美國專利7，497，891所述，之前已將其整體援引加入。
[0025]在造粒步驟20中，將制得的肥料組合物在旋轉(zhuǎn)造粒筒中旋轉(zhuǎn)，以形成肥料顆粒的滾動床。對于磷酸銨肥料而言，制備階段10還可以包括噴灑步驟24，其中將肥料顆粒在床下氨噴灑器中處理以完成磷酸銨反應(yīng)。在干燥