一种长效矿物钾肥及其制备方法 技术领域
本发明涉及肥料领域，特别涉及一种长效矿物钾肥及其制备方法。
背景技术
农作物对各种营养元素是按一定比例吸收利用的，而且受其中最小因素的制约，即当某元素比例过低时就会影响其它元素的吸收利用。过去，我国的化肥生产一直以氮肥为主，1993年氮肥占肥料总量的68.5％，致使土壤中钾肥的施用量严重偏低。我国目前约有60％的耕地缺钾，华南地区土壤缺钾尤其严重，其中广东省有95.3％的水稻土缺钾和94.6％的旱地土壤缺钾；同时我国耕地速效钾含量正在以每年2～3ppm的速度下降。发达国家N、P、K肥料的施用比例为1∶0.5∶0.5，世界平均施用氮钾肥料的比例也为1∶0.4，而我国目前N、P、K肥料的施用比例为1∶0.226∶0.12，远远低于世界同期的平均水平(1997.4.10《化工报》)。我国钾肥严重不足且品种单一(主要为水溶性KCl)，制约了氮、磷肥效的发挥，影响了农作物的产量，成为制约我国农业发展的主要因素之一。解决农用钾肥严重不足的问题已刻不容缓，所以，我国农业问题专家们在提到粮食增产地主要对策时指出，应加速磷、钾肥生产的发展，并强调在化肥施用水平较高地区，尽量调整氮、磷、钾的施肥比例，推动平衡施肥技术。
长期以来，我国对长效钾肥的研究较少。20世纪80年代人们发现，水溶性钾肥施用损失较大，尤其是在砂质土壤中淋失严重，于是发展出了聚合物包膜钾肥的新技术(中国专利89102295.3)。以后又沿着化工合成的途径，研制出不溶于水的偏磷酸钾和聚磷钾肥，它们在土壤中不被淋失，能逐步水解成为长效钾肥。20世纪90年代又推出用磷矿石和氢氧化钾共同锻烧而成熔性钾磷肥；用磷矿石、蛇纹岩与硫酸钾共熔，将熔融物骤冷制得的熔成钾磷肥；以及用石英粗面岩、绿豆岩及钾长石经氢氧化钾处理制得的硅酸铝钾肥。它们不仅都不溶于水，而且能降低砂质土壤的电导度，起到减少钾肥的淋失和浓度危害的作用，都是有一定发展前途的缓效性钾肥。但是聚合物包膜和化工合成法及含钾岩石的高温碱熔融法制得的长效钾肥毕竟工艺复杂，投资和能耗较大不易推行。而我国生产的绝大部分是水溶性钾肥，在土壤溶液中以离子形式存在，在供肥过程的中、前期大大超过作物的吸收能力并容易淋失，导致后期的供肥不足，是一种浪费、低效的供肥方式；如何利用现有厂家生产的大量水溶性钾肥，采用简单的工艺将它们制备成长效钾肥，以提高钾肥的利用率就成为很现实、且急需解决的课题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺点，提供一种工艺简单、产率高、易于工业化生产、经济效益好的长效矿物钾肥的制备方法。
本发明的另一目的在于提供一种由上述方法制备的长效矿物钾肥。
本发明的目的通过下述技术方案实现：在100重量份尚未浓缩的水溶性钾肥料浆中加入2～20重量份的高表面活性矿物或/和铵化高表面活性矿物，混合均匀，上述水溶性钾肥料浆的含水量为料浆总重量的50～70％；再蒸发浓缩至含水量为混合物总重量的25～35％；最后造粒干燥，制备得到最终产品。
本发明的目的还可通过下述技术方案实现：在100重量份水溶性钾肥粉末中，加入3～35重量份高表面活性矿物或/和铵化高表面活性矿物、和3～40重量份水，混合均匀并充分研磨；再将上述混合物陈化；最后造粒干燥，制备得到最终产品。上述陈化时间优选1～3天。
上述造粒干燥可选用喷浆造粒干燥，制得粒状最终产品；也可选用喷雾流化造粒干燥，制得粉状最终产品。
上述高表面活性矿物可为沸石、蒙脱石、蛭石、坡缕石、海泡石、硅藻土、伊利石、绢云母中的一种或两种以上混合物；上述铵化高表面活性矿物可为铵化沸石、铵化蒙脱石、铵化蛭石、铵化坡缕石、铵化海泡石、铵化硅藻土、铵化伊利石、铵化绢云母中的一种或两种以上混合物；高表面活性矿物或铵化高表面活性矿物的细度优选80～200目。
采用上述长效矿物钾肥的制备方法制备得到长效矿物钾肥。
本发明的作用原理为：高表面活性矿物具有很强的离子交换性能、高比表面积和表面活性；铵化高表面活性矿物，因其可变电荷表面有较大的变化，可增强对肥料养分元素K+的专性吸附。高表面活性矿物或铵化高表面活性矿物在一定条件下与水溶性钾肥反应后，部分钾离子会交换其层间域中的其它金属阳离子、部分钾离子会专性吸附在矿物表面位上、部分钾离子会与矿物表面形成配位桥(弱)键，增强了钾元素的抗固定性和抗淋溶性能、延长肥效期，既提高养分的利用率，又使得所制备的矿物钾肥具有长效性。
本发明与现有技术相比具有如下优点和效果：
(1)本发明的制备工艺简单，无需特殊专用设备，在现有水溶性钾肥的基础上进行加工改进，投资少，易于工业化生产，有利于现有化肥厂的实施应用；
(2)本发明产率高，运行成本低，所采用的加工原料为高表面活性矿物或铵化高表面活性矿物，价格低廉，易于取得；
(3)本发明所制备的长效矿物钾肥，由于高表面活性矿物或铵化高表面活性矿物与水溶性钾肥中的养分进行吸附、络合和化学成键，延缓了钾素的释放，有效地减少了钾元素的淋失，从而在供肥上有“按需供给”或“按需释放”的功能，提高了养分的利用率，经济效益好，市场前景比较广阔；，
(4)本发明所制备的长效矿物钾肥施入土壤后，对肥料养分具有控释作用，当肥料养分完全释放后，它们自身就成为土壤中的组分，不仅不会对土壤造成污染和毒害，还能改善土壤的结构，提高土壤保水保肥的能力，是一种完全环保的钾肥；而且抗淋溶能力强，肥料利用率高，肥效好，减少淋溶损失，有助于防止水体的富营养化。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
在水溶性氯化钾肥的生产过程中，在装有100吨含水量为55％的氯化钾料浆的蒸发器中加入细度为100目的沸石3.5吨，搅拌混合均匀后，再蒸发浓缩至含水量为总重量的25％，经喷浆造粒干燥得粒状长效矿物钾肥产品。
实施例2
在水溶性硫酸钾肥的生产过程中，在装有100吨含水量为65％的硫酸钾料浆的蒸发器中加入细度为100目的铵化硅藻土2.8吨，搅拌混合均匀后，再蒸发浓缩至含水量为总重量的30％，经喷雾流化造粒干燥得粉状长效矿物钾肥产品。
实施例3
在100吨氯化钾粉末中，加入10吨细度为100目的蒙脱石，搅拌混合均匀后加入8吨水，再搅拌混合均匀并充分研磨，然后堆放陈化1天，经喷雾流化造粒干燥制得粉状长效矿物钾肥产品。
实施例4
在100吨硫酸钾粉末中，加入6吨细度为100目的铵化蛭石，搅拌混合均匀后加入8吨水，再搅拌混合均匀并充分研磨，然后堆放陈化3天，经喷雾流化造粒干燥制得粉状长效矿物钾肥产品。
实施例5
在水溶性氯化钾肥的生产过程中，在装有100吨含水量为55％的氯化钾料浆的蒸发器中加入细度为100目的沸石1.5吨、细度为100目的铵化蒙脱石2.5吨，搅拌混合均匀后，再蒸发浓缩至含水量为总重量的25％，经喷浆造粒干燥得粒状长效矿物钾肥产品。
实施例6
在100吨硫酸钾粉末中，加入3吨细度为100目的铵化硅藻土、和3吨细度为100目的铵化海泡石，搅拌混合均匀后加入8吨水，再搅拌混合均匀并充分研磨，然后堆放陈化3天，经喷浆造粒干燥得粒状长效矿物钾肥产品。
实施例7
在100吨氯化钾粉末中，加入1.5吨细度为200目的铵化坡缕石、1.5吨细度为200目的绢云母、1.5吨细度为200目的蛭石，搅拌混合均匀后加入8吨水，再搅拌混合均匀并充分研磨，然后堆放陈化3天，最后喷雾流化造粒干燥，制得粉状长效矿物钾肥产品。
实施例8
在装有100吨含水量为60％硫酸钾料浆的蒸发器中，加入2吨细度为200目的铵化蒙脱石、1.5吨细度为200目的铵化蛭石、1.5吨细度为200目的坡缕石，搅拌混合均匀后，再蒸发浓缩至含水量为总重量的30％，经喷浆造粒，干燥后得粒状长效矿物钾肥产品。
沸石非包膜长效氯化钾抗淋溶性的测定：
在滤布上垫有少量洁净石英砂(25g)的PVC管(直径5cm，高30cm)中模拟耕层先装入250g(约10cm高)过2mm筛的风干土壤，再在其上装入250g土壤与0.5g沸石非包膜长效氯化钾肥料的混合物，土柱上再以少量洁净石英砂(25g)覆盖以防加水淋溶时扰乱土层，加普通氯化钾的土柱作为参考对照，以不加肥料的土柱作为空白对照，每个处理重复三次，淋溶时间共3d。第一次先加200mL水使土壤水分接近饱和，再以200mL水一次加入淋溶土柱，收集淋溶液。以刺有小孔的塑料薄膜封闭PVC管上口，室温下培养，分别在第1、2、3d时，每次用200mL水进行淋溶。对收集的各次淋溶液用蒸馏水定容至250mL，分析钾的含量。淋溶实验的结果为：在1、2、3d普通钾肥的累积淋出率(扣除土壤本底)分别为5.7％、17.2％、20.4％；长效钾肥的累积淋出率(扣除土壤本底)分别为2.5％、6.5％、11.8％。与普通钾肥相比，沸石非包膜长效钾肥具有较强的抗淋溶能力。
长效钾肥盆栽试验：
盆栽试验：设五个处理，每处理四次重复，每盆装土2kg，种植2造不同作物。氮肥用尿素，磷肥为过磷酸钙。CKl为施与长效钾肥等重量的纯KCl的对照处理，CK2为施与长效钾肥等K量的纯KCl的对照处理，其余三个处理分别为Zeo-K1(在化学钾肥生产过程中加入沸石生产长效钾肥)、Zeo-K2(利用化学钾肥产品加入铵化沸石生产长效钾肥)。盆栽N、P2O5施肥量均为150mg/Kg土，CKl施纯KCl为0.56g/盆，CK2施纯KCl量为0.52g/盆，其余长效钾肥均施0.56g/盆，N、P、K均作基肥施放，在施入土壤过程中将肥料与土壤充分混匀后再装入盆中。供试作物第一造为大豆；第二造为玉米，品种为金银1号，不补施基肥以观察钾肥的长效性。第一造盆栽大豆于全生长期34天，每盆4株。第二造盆栽玉米全生长期31天，每盆4株。试验结果见表1。
表1 长效钾肥盆栽试验结果 处理 CK1 CK2 Zeo-K1 Zeo-K2生物量(g/盆)第一造大豆 20.27 19.77 23.12 22.20第二造玉米 27.50 26.41 29.02 33.33
可见，第一造(大豆)中三种长效钾肥在等重(CK1)及等钾(CK2)条件下与对照相比均有所增产，但增产幅度不大，大致增产6％-17％。而第二造中三种长效钾肥在等重及等钾条件下均比对照普通氯化钾大幅度增产，达20％以上，表现出长效性，K素利用率也大幅度提高。