一种植物源钙镁磷复合缓释肥生产方法 |
|||||||
申请号 | CN202410067106.7 | 申请日 | 2024-01-17 | 公开(公告)号 | CN117886644A | 公开(公告)日 | 2024-04-16 |
申请人 | 诸城市浩天药业有限公司; | 发明人 | 朱理平; 杜国营; 何报春; 曲松杰; | ||||
摘要 | 本 发明 公开了一种 植物 源 钙 镁磷复合缓释肥生产方法,涉及钙镁磷肥生产生产技术领域,玉米浸泡 水 经阴离子交换 树脂 吸附 并用Kcl溶液解析,得解析液,解析液进行 真空 浓缩、 水解 并过滤后得到钙镁 磷酸 盐 沉淀和滤液,钙镁磷酸盐沉淀加水打浆并投入石 灰水 反应、过滤后得到钙镁磷肥湿品,钙镁磷肥湿品与黏合剂混合后 造粒 、干燥,最终得到植物源钙镁磷复合缓释肥成品。增加了钙镁磷肥产量,也能减轻钙、镁离子对磷酸二氢 钾 及肌醇生产的干扰,提高了磷酸二氢钾及肌醇产品的纯度。 | ||||||
权利要求 | 1.一种植物源钙镁磷复合缓释肥生产方法,其特征在于包括以下步骤: |
||||||
说明书全文 | 一种植物源钙镁磷复合缓释肥生产方法技术领域[0001] 本发明涉及钙镁磷肥生产生产技术领域,具体涉及一种植物源钙镁磷复合缓释肥生产方法。 背景技术[0002] 钙镁磷肥是一种用途广泛的复合肥料,除了含有磷元素以外,还含有钙、镁等中微量元素,它不仅可以用作肥料来补充作物生长的磷、钙、镁等营养元素,还可用作土壤调理剂,降低土壤酸性,提作物产量和品质,实现农业可持续发展。 [0003] 钙镁磷肥大多采用高温熔融法来生产。此方法以富含钙、镁、磷的矿石为原料,使用高炉或电炉在1350~1500℃熔融,在经过水淬、干燥和磨细而成。该生产方法不仅需要焦炭、煤等燃料来提供高温生产环境,生产能耗较大、成本较高,而且所用磷矿是一种不可再生的资源,经过多年的开采利用,我国浅层储量和高品位磷矿已大幅度减少,现存磷矿以中低品位磷矿为主,开采成本较高,且对生态环境影响较大。 [0004] 玉米浸泡水是湿法生产玉米淀粉过程中产生的下脚料,其中植酸(六磷酸肌醇)含量约1.5%。我国作为世界上最大的玉米淀粉生产国,每年产生3500万吨左右的玉米浸泡水,其中蕴含丰富的植物磷资源,开发潜力巨大。目前,从玉米浸泡水中回收植酸,制备植酸钾,再经水解、分离、结晶等工序生产肌醇及磷酸二氢钾工艺已实现工业化生产。玉米浸泡水来源的植酸钾中络合有钙、镁离子,水解后,钙镁离子生成磷酸钙盐和磷酸镁盐沉淀,过滤后多作为固体废弃物处理,造成资源浪费和环境危害。 发明内容[0005] 本发明所要解决的技术问题是:针对现有技术存在的不足,提供一种植物源钙镁磷复合缓释肥生产方法,避免造成浪费,对环境污染小,提高了经济效益。 [0006] 为解决上述技术问题,本发明的技术方案是: [0007] 一种植物源钙镁磷复合缓释肥生产方法,包括以下步骤: [0008] A:植酸吸附 [0009] 玉米浸泡水经沉降去除悬浮杂质后进入阴离子交换树脂,植酸被吸附; [0010] B:植酸钾解析 [0011] 步骤A中吸附饱和的阴离子交换树脂用压缩空气置换出柱内残余玉米浸泡水,并用清水洗去阴离子交换树脂间隙残存的悬浮蛋白、淀粉等杂质后用Kcl溶液解析,得到解析液; [0012] C:植酸钾浓缩 [0013] 步骤B中的解析液进入真空浓缩设备,浓缩得到植酸钾浓液; [0014] D:植酸钾水解 [0016] E:过滤 [0017] 步骤D中的水解液降温至60‑80℃后经板框过滤,得钙镁磷酸盐沉淀和滤液; [0018] F:复分解反应 [0019] 步骤E中的钙镁磷酸盐沉淀,加纯化水打浆后,投入石灰水调节体系pH至5‑6,进行反应3‑5h,得反应料液; [0020] G:过滤 [0021] 步骤F中的反应料液通过板框过滤,得到钙镁磷肥湿品; [0022] H:制粒 [0023] 步骤G中的钙镁磷肥湿品,与黏合剂混合后进入湿法制粒机,制得钙镁磷肥湿颗粒; [0024] I:干燥 [0025] 步骤H中的钙镁磷肥湿颗粒,进入真空干燥机,干燥得到植物源钙镁磷复合缓释肥成品。 [0026] 优选的,步骤A中阴离子交换树脂为大孔弱碱性阴离子交换树脂,阴离子交换树脂的进料速度2‑3BV/h,进料量8‑10BV。 [0027] 优选的,步骤B中的Kcl溶液浓度为8‑12%wt,用量为阴离子交换树脂体积的1‑2BV,进料速度0.5‑1BV/h。 [0028] 优选的,步骤C中浓缩真空为‑0.07~‑0.09MPa,浓缩温度70‑90℃,得到的植酸钾浓液的浓度为45‑55%wt,pH4‑5。 [0029] 优选的,步骤D中植酸酶用量为植酸钾浓液的0.5‑1‰wt。 [0030] 优选的,步骤E中滤液进入模拟移动床色谱分离,得到肌醇相和磷酸盐相,肌醇相和磷酸盐相分别经过浓缩、结晶、干燥得到肌醇产品和磷酸二氢钾产品。 [0031] 优选的,步骤F中钙镁磷酸盐与纯化水比例1:2‑3w/w。 [0032] 优选的,步骤F中石灰水浓度为10‑15%wt。 [0033] 优选的,步骤G中的黏合剂为海藻酸钠或壳聚糖中的一种,用量为钙镁磷肥湿品的1‑5‰wt,颗粒直径20‑40目。 [0034] 优选的,步骤I中真空干燥机的真空‑0.06~‑0.09MPa,干燥温度90‑110℃,干燥时间3‑5h。 [0035] 由于采用了上述技术方案,本发明的有益效果是: [0036] 1、通过对解析液进行真空浓缩得到植酸钾浓液,提高了植酸钾浓度,增加了单批次水解液中有效成分含量,提高生产效率,同时由于磷酸氢钙、磷酸氢镁溶解度较低,提高水解液浓度时可以析出更多,即增加了钙镁磷肥产量,也能减轻钙、镁离子对磷酸二氢钾及肌醇生产的干扰,提高了磷酸二氢钾及肌醇产品的纯度。 [0037] 2、采用植酸酶+高温联合水解方式进行水解,提高了水解效率,大大缩短了水解周期,同时水解更加彻底,提高了磷酸二氢钾及肌醇产品的收率,钙镁磷酸盐沉淀析出更彻底。 [0039] 4.通过黏合剂制粒,延缓其在土壤中释放速度,起到长效缓释作用。 具体实施方式[0040] 下面结合实施例,进一步阐述本发明。 [0041] 实施例1 [0042] 一种植物源钙镁磷复合缓释肥生产方法,包括以下步骤: [0043] A:植酸吸附 [0044] 100m3玉米浸泡水(镁含量95kg,钙含量5kg,植酸含量1300kg)经沉降去除悬浮杂质后进入大孔弱碱性阴离子交换树脂,植酸被吸附,其中大孔弱碱性阴离子交换树脂的进料速度2BV/h,进料量8BV; [0045] B:植酸钾解析 [0046] 步骤A中吸附饱和的大孔弱碱性阴离子交换树脂用压缩空气置换出柱内残余玉米浸泡水,并用清水洗去阴离子交换树脂间隙残存的悬浮蛋白、淀粉等杂质后用浓度为12%3 wt的Kcl溶液解析,得到解析液12.5m ,其中Kcl溶液的加入量为大孔弱碱性阴离子交换树脂体积的1BV,进料速度0.5BV/h; [0047] C:植酸钾浓缩 [0048] 步骤B中的解析液进入真空浓缩设备,在真空为‑0.09MPa,浓缩温度70℃下,浓缩得到浓度为45%wt、pH4的植酸钾浓液3000L; [0049] D:植酸钾水解 [0050] 步骤C中的植酸钾浓液投入到水解釜中,加入植酸酶1950g,60℃保温酶解3h,然后通入蒸汽,在180℃、压力0.6MPa下水解2h,得水解液3000L,其中植酸酶用量为植酸钾浓液的0.5‰wt; [0051] E:过滤 [0052] 步骤D中的水解液降温至60℃后经板框过滤,得钙镁磷酸盐沉淀720kg和滤液2800L,其中滤液进入模拟移动床色谱分离,得到肌醇相3000L和磷酸盐相7000L,肌醇相和磷酸盐相分别经过浓缩、结晶、干燥得到肌醇产品320kg和磷酸二氢钾产品1400kg; [0053] F:复分解反应 [0054] 步骤E中的钙镁磷酸盐沉淀,加纯化水打浆后,投入浓度为10%wt的石灰水调节体系pH至5,进行反应3h,得反应料液,其中钙镁磷酸盐与纯化水比例1:2w/w; [0055] G:过滤 [0056] 步骤F中的反应料液通过板框过滤,得到钙镁磷肥湿品850kg; [0057] H:制粒 [0058] 步骤G中的钙镁磷肥湿品,与黏合剂混合后进入湿法制粒机,制得钙镁磷肥湿颗粒858kg,其中黏合剂为海藻酸钠,用量为钙镁磷肥湿品的1‰wt,颗粒直径20目; [0059] I:干燥 [0060] 步骤H中的钙镁磷肥湿颗粒,进入真空干燥机,在真空‑0.06MPa,干燥温度90℃下干燥3h,得到植物源钙镁磷复合缓释肥成品465kg,产品收率94.5%。 [0061] 实施例2 [0062] 一种植物源钙镁磷复合缓释肥生产方法,包括以下步骤: [0063] A:植酸吸附 [0064] 100m3玉米浸泡水(镁含量95kg,钙含量5kg,植酸含量1300kg)经沉降去除悬浮杂质后进入大孔弱碱性阴离子交换树脂,植酸被吸附,其中大孔弱碱性阴离子交换树脂的进料速度3BV/h,进料量10BV; [0065] B:植酸钾解析 [0066] 步骤A中吸附饱和的大孔弱碱性阴离子交换树脂用压缩空气置换出柱内残余玉米浸泡水,并用清水洗去阴离子交换树脂间隙残存的悬浮蛋白、淀粉等杂质后用浓度为10%3 wt的Kcl溶液解析,得到解析液15m ,其中Kcl溶液的加入量为大孔弱碱性阴离子交换树脂体积的1.5BV,进料速度1BV/h; [0067] C:植酸钾浓缩 [0068] 步骤B中的解析液进入真空浓缩设备,在真空为‑0.08MPa,浓缩温度80℃下,浓缩得到浓度为50%wt、pH5的植酸钾浓液2600L; [0069] D:植酸钾水解 [0070] 步骤C中的植酸钾浓液投入到水解釜中,加入植酸酶2900g,65℃保温酶解4h,然后通入蒸汽,在190℃、压力0.7MPa下水解2.5h,得水解液2600L,其中植酸酶用量为植酸钾浓液的0.8‰wt; [0071] E:过滤 [0072] 步骤D中的水解液降温至70℃后经板框过滤,得钙镁磷酸盐沉淀785kg和滤液2300L,其中滤液进入模拟移动床色谱分离,得到肌醇相2500L和磷酸盐相5700L,肌醇相和磷酸盐相分别经过浓缩、结晶、干燥得到肌醇产品315kg和磷酸二氢钾产品1400kg; [0073] F:复分解反应 [0074] 步骤E中的钙镁磷酸盐沉淀,加纯化水打浆后,投入浓度为12%wt的石灰水调节体系pH至6,进行反应4h,得反应料液,其中钙镁磷酸盐与纯化水比例1:2.5w/w; [0075] G:过滤 [0076] 步骤F中的反应料液通过板框过滤,得到钙镁磷肥湿品880kg; [0077] H:制粒 [0078] 步骤G中的钙镁磷肥湿品,与黏合剂混合后进入湿法制粒机,制得钙镁磷肥湿颗粒890kg,其中黏合剂为海藻酸钠,用量为钙镁磷肥湿品的3‰wt,颗粒直径30目; [0079] I:干燥 [0080] 步骤H中的钙镁磷肥湿颗粒,进入真空干燥机,在真空‑0.08MPa,干燥温度100℃下干燥4h,得到植物源钙镁磷复合缓释肥成品477kg,产品收率96.9%。 [0081] 实施例3 [0082] 一种植物源钙镁磷复合缓释肥生产方法,包括以下步骤: [0083] A:植酸吸附 [0084] 100m3玉米浸泡水(镁含量95kg,钙含量5kg,植酸含量1300kg)经沉降去除悬浮杂质后进入大孔弱碱性阴离子交换树脂,植酸被吸附,其中大孔弱碱性阴离子交换树脂的进料速度3BV/h,进料量10BV; [0085] B:植酸钾解析 [0086] 步骤A中吸附饱和的大孔弱碱性阴离子交换树脂用压缩空气置换出柱内残余玉米浸泡水,并用清水洗去阴离子交换树脂间隙残存的悬浮蛋白、淀粉等杂质后用浓度为8%wt3 的Kcl溶液解析,得到解析液20m,其中Kcl溶液的加入量为大孔弱碱性阴离子交换树脂体积的2BV,进料速度1BV/h; [0087] C:植酸钾浓缩 [0088] 步骤B中的解析液进入真空浓缩设备,在真空为‑0.09MPa,浓缩温度90℃下,浓缩得到浓度为55%wt、pH5的植酸钾浓液2300L; [0089] D:植酸钾水解 [0090] 步骤C中的植酸钾浓液投入到水解釜中,加入植酸酶3400g,70℃保温酶解5h,然后通入蒸汽,在200℃、压力0.7MPa下水解3h,得水解液2300L,其中植酸酶用量为植酸钾浓液的1‰wt; [0091] E:过滤 [0092] 步骤D中的水解液降温至80℃后经板框过滤,得钙镁磷酸盐沉淀760kg和滤液2000L,其中滤液进入模拟移动床色谱分离,得到肌醇相2100L和磷酸盐相5000L,肌醇相和磷酸盐相分别经过浓缩、结晶、干燥得到肌醇产品310kg和磷酸二氢钾产品1410kg; [0093] F:复分解反应 [0094] 步骤E中的钙镁磷酸盐沉淀,加纯化水打浆后,投入浓度为15%wt的石灰水调节体系pH至6,进行反应5h,得反应料液,其中钙镁磷酸盐与纯化水比例1:3w/w; [0095] G:过滤 [0096] 步骤F中的反应料液通过板框过滤,得到钙镁磷肥湿品870kg; [0097] H:制粒 [0098] 步骤G中的钙镁磷肥湿品,与黏合剂混合后进入湿法制粒机,制得钙镁磷肥湿颗粒876kg,其中黏合剂为壳聚糖,用量为钙镁磷肥湿品的5‰wt,颗粒直径40目; [0099] I:干燥 [0100] 步骤H中的钙镁磷肥湿颗粒,进入真空干燥机,在真空‑0.09MPa,干燥温度110℃下干燥5h,得到植物源钙镁磷复合缓释肥成品470kg,产品收率95.5%。 [0101] 实施例4 [0102] 一种植物源钙镁磷复合缓释肥生产方法,包括以下步骤: [0103] A:植酸吸附 [0104] 100m3玉米浸泡水(镁含量95kg,钙含量5kg,植酸含量1300kg)经沉降去除悬浮杂质后进入大孔弱碱性阴离子交换树脂,植酸被吸附,其中大孔弱碱性阴离子交换树脂的进料速度2BV/h,进料量9BV; [0105] B:植酸钾解析 [0106] 步骤A中吸附饱和的大孔弱碱性阴离子交换树脂用压缩空气置换出柱内残余玉米浸泡水,并用清水洗去阴离子交换树脂间隙残存的悬浮蛋白、淀粉等杂质后用浓度为11%3 wt的Kcl溶液解析,得到解析液22m ,其中Kcl溶液的加入量为大孔弱碱性阴离子交换树脂体积的2BV,进料速度0.8BV/h; [0107] C:植酸钾浓缩 [0108] 步骤B中的解析液进入真空浓缩设备,在真空为‑0.08MPa,浓缩温度80℃下,浓缩得到浓度为55%wt、pH4的植酸钾浓液2350L; [0109] D:植酸钾水解 [0110] 步骤C中的植酸钾浓液投入到水解釜中,加入植酸酶(3150g),60℃保温酶解5h,然后通入蒸汽,在190℃、压力0.6MPa下水解3h,得水解液2350L,其中植酸酶用量为植酸钾浓液的0.9%wt; [0111] E:过滤 [0112] 步骤D中的水解液降温至70℃后经板框过滤,得钙镁磷酸盐沉淀(760kg)和滤液2100L,其中滤液进入模拟移动床色谱分离,得到肌醇相2200L和磷酸盐相5300L,肌醇相和磷酸盐相分别经过浓缩、结晶、干燥得到肌醇产品305kg和磷酸二氢钾产品1350kg; [0113] F:复分解反应 [0114] 步骤E中的钙镁磷酸盐沉淀,加纯化水打浆后,投入浓度为13%wt的石灰水调节体系pH至5,进行反应4h,得反应料液,其中钙镁磷酸盐与纯化水比例1:2w/w; [0115] G:过滤 [0116] 步骤F中的反应料液通过板框过滤,得到钙镁磷肥湿品835kg; [0117] H:制粒 [0118] 步骤G中的钙镁磷肥湿品,与黏合剂混合后进入湿法制粒机,制得钙镁磷肥湿颗粒839kg,其中黏合剂为海藻酸钠或壳聚糖中的一种,用量为钙镁磷肥湿品的4‰wt,颗粒直径 30目; [0119] I:干燥 [0120] 步骤H中的钙镁磷肥湿颗粒,进入真空干燥机,在真空‑0.08MPa,干燥温度95℃下干燥4h,得到植物源钙镁磷复合缓释肥成品466kg,产品收率94.7%。 [0121] 实施例5 [0122] 一种植物源钙镁磷复合缓释肥生产方法,包括以下步骤: [0123] A:植酸吸附 [0124] 100m3玉米浸泡水(镁含量95kg,钙含量5kg,植酸含量1300kg)经沉降去除悬浮杂质后进入大孔弱碱性阴离子交换树脂,植酸被吸附,其中大孔弱碱性阴离子交换树脂的进料速度3BV/h,进料量9BV; [0125] B:植酸钾解析 [0126] 步骤A中吸附饱和的大孔弱碱性阴离子交换树脂用压缩空气置换出柱内残余玉米浸泡水,并用清水洗去阴离子交换树脂间隙残存的悬浮蛋白、淀粉等杂质后用浓度为9%wt3 的Kcl溶液解析,得到解析液22m,其中Kcl溶液的加入量为大孔弱碱性阴离子交换树脂体积的2BV,进料速度0.5BV/h; [0127] C:植酸钾浓缩 [0128] 步骤B中的解析液进入真空浓缩设备,在真空为‑0.07MPa,浓缩温度90℃下,浓缩得到浓度为45%wt、pH4的植酸钾浓液3100L; [0129] D:植酸钾水解 [0130] 步骤C中的植酸钾浓液投入到水解釜中,加入植酸酶2000g,60℃保温酶解3h,然后通入蒸汽,在200℃、压力0.7MPa下水解2h,得水解液3100L,其中植酸酶用量为植酸钾浓液的0.5%wt; [0131] E:过滤 [0132] 步骤D中的水解液降温至60℃后经板框过滤,得钙镁磷酸盐沉淀730kg和滤液2800L,其中滤液进入模拟移动床色谱分离,得到肌醇相3000L和磷酸盐相7000L,肌醇相和磷酸盐相分别经过浓缩、结晶、干燥得到肌醇产品308kg和磷酸二氢钾产品1380kg; [0133] F:复分解反应 [0134] 步骤E中的钙镁磷酸盐沉淀,加纯化水打浆后,投入浓度为12%wt的石灰水调节体系pH至6,进行反应5h,得反应料液,其中钙镁磷酸盐与纯化水比例1:3w/w; [0135] G:过滤 [0136] 步骤F中的反应料液通过板框过滤,得到钙镁磷肥湿品870kg; [0137] H:制粒 [0138] 步骤G中的钙镁磷肥湿品,与黏合剂混合后进入湿法制粒机,制得钙镁磷肥湿颗粒880kg,其中黏合剂为海藻酸钠或壳聚糖中的一种,用量为钙镁磷肥湿品的4‰wt,颗粒直径 20目; [0139] I:干燥 [0140] 步骤H中的钙镁磷肥湿颗粒,进入真空干燥机,在真空‑0.08MPa,干燥温度110℃下干燥5h,得到植物源钙镁磷复合缓释肥成品460kg,产品收率93.5%。 [0141] 对比例1 [0142] 省略步骤C植酸钾浓缩,其余的步骤和控制参数与实施例2一致,得到植物源钙镁磷复合缓释肥成品330kg,产品收率67.0%,得到肌醇产品290kg和磷酸二氢钾产品1300kg。 [0143] 对比例2 [0144] 省略步骤D中植酸酶水解的步骤,只采用蒸汽高温水解,其余的步骤和控制参数与实施例2一致,得到植物源钙镁磷复合缓释肥成品415kg,产品收率84.3%,得到肌醇产品265kg和磷酸二氢钾产品1200kg。 [0145] 对比例3 [0146] 省略步骤D中蒸汽高温水解的步骤,只采用植酸酶水解,其余的步骤和控制参数与实施例2一致,得到植物源钙镁磷复合缓释肥成品395kg,产品收率80.3%,得到肌醇产品251kg和磷酸二氢钾产品1130kg。 [0147] 通过实施例和对比例可以看出,通过对植酸钾浓缩,提高了植酸钾浓度,增加了单批次水解液中有效成分含量,提高了肌醇和磷酸二氢钾产品的收率,同时由于磷酸氢钙、磷酸氢镁溶解度较低,提高水解液浓度时可以析出更多,增加了钙镁磷肥的产量。另外通过植酸酶+高温联合水解方式进行水解,提高了水解效率,大大缩短了水解周期,同时水解更加彻底,提高了磷酸二氢钾及肌醇产品的收率,钙镁磷酸盐沉淀析出更彻底。 |