專利名稱：一種稀土元素緩釋玻璃肥料及其制備方法
一種稀土元素緩釋玻璃肥料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及化工領(lǐng)域，具體地說，是一種稀土元素緩釋玻璃肥料及其制備方法。背景技術(shù)：
微量元素玻璃肥料以玻璃為載體，加入植物所需微量元素和稀土元素，利用玻璃 成分的緩釋性，不斷地釋放植物生長所必需的微量元素和稀土元素。1940年美國Owens Corning公司即申請(qǐng)了玻璃肥料的專利，1943年Walthall研制了 P2O5-CaO-MgO-SW2系統(tǒng) 的玻璃肥料，目的在于供給植物磷鉀肥。20世紀(jì)50年代前蘇聯(lián)、美、德等國在玻璃載體中加 入!^e、Mn、Cu、Zn、Mo、B等微量元素，使玻璃肥料有了根本改善，由常量元素和中量元素成為 微量元素肥料。美國俄亥俄州i^erro公司生產(chǎn)出FTE牌號(hào)的玻璃肥料，并用5年時(shí)間在不 同種類土壤上進(jìn)行試驗(yàn)獲得成果。前蘇聯(lián)1955年也研制成功了玻璃肥料，在大面積作物上 進(jìn)行應(yīng)用，當(dāng)時(shí)報(bào)導(dǎo)可使作物增產(chǎn)20% 50%。20世紀(jì)80年代以來，隨著稀土元素在我國各領(lǐng)域的推廣應(yīng)用，研究者將稀土元素 混合鹽類和微量元素一起引入玻璃載體中，研制成含稀土元素和微量元素的玻璃肥料，在 水稻、蔬菜、水果、食用菌、花卉等方面進(jìn)行應(yīng)用試驗(yàn)，取得較好效果。1992年我國出版的《中 國化肥手冊(cè)》已將玻璃肥料列入微量元素肥料內(nèi)。1992年日本旭硝子研制適合水裁培并具 有殺菌除臭效果的玻璃肥料，可防止?fàn)I養(yǎng)液中繁殖的霉菌等病原菌對(duì)植物的毒害。進(jìn)入21 世紀(jì)，我國和美國、俄國、韓國的一些公司申請(qǐng)了玻璃肥料的專利，Lee、Amin等學(xué)者又研究 了玻璃肥料成分與溶解度的關(guān)系，特別是玻璃肥料對(duì)環(huán)境的影響，并指出玻璃肥料的使用 對(duì)環(huán)境是安全的。玻璃肥料今后的發(fā)展方向?yàn)?1)根據(jù)各地土壤中微量元素含量分析情況，生產(chǎn) 不同品種的玻璃肥料，研究和生產(chǎn)玻璃肥料的部門必須根據(jù)不同地區(qū)土壤中微量元素分析 資料，對(duì)癥下藥，配制不同品種、不同含量的微量元素玻璃肥料，即對(duì)不同土壤使用不同的 玻璃肥料，先期要作指導(dǎo)性的推廣，才能使玻璃肥料的效果恰當(dāng)發(fā)揮；( 大力發(fā)展玻璃肥 料纖維。由于玻璃肥料纖維在無土栽培、水栽植物、觀賞花卉等培養(yǎng)基方面具有特色，不僅 保水，植物根系能附著在纖維上生長，這是其他肥料無法做到的；C3)發(fā)展多功能新品種玻 璃肥料，如復(fù)合玻璃肥料(含微量元素和稀土元素)、含氮玻璃肥料、防霉除臭玻璃肥料等， 以滿足不同的需求，特別是可適應(yīng)會(huì)堂、賓館、家居等室內(nèi)觀賞植物的生長，既美化環(huán)境，又 不污染環(huán)境。日本旭硝子公司在特公平6-36697專利中揭示了一種適用于水栽培營養(yǎng)液使用 的磷酸鹽緩釋玻璃肥料。通常溫室內(nèi)水栽培和無土栽培可實(shí)現(xiàn)人為的控制營養(yǎng)條件，此方 法通過組成設(shè)計(jì)將溶解速度控制在2 300mg/cm2 · d范圍內(nèi)，其釋放量可滿足要求，直接 投放水中成為營養(yǎng)液，不需復(fù)雜的配制過程，更換也方便。日本石冢硝子在特公平8-22761專利中提出一種基礎(chǔ)組成類似，但含有CuO或 Ag2O,溶解速度為(0.001 0. l)mg/5Cm2.h(2(rC，水)且同時(shí)提供營養(yǎng)和殺菌的玻璃，其 目的是為了消除觀賞植物栽培土中所產(chǎn)生的藻類、霉菌以及防止其它微生物損傷植物和放出惡臭。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有玻璃肥料的不足，提供一種稀土元素緩釋玻璃肥料及 其制備方法，具有用量少、肥效高、肥效長、不易流失的特點(diǎn)。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的一種稀土元素緩釋玻璃肥料，原料按摩爾百分比組成為，P2O5為40 60 %，Na2O為 5 30%，K2O 為 5 30%，CaO 為 1 20% ,Al2O3 為 1 10%，La2O3 為 0. 1 10%，Sm2O3 為 0. 1 10%，Y2O3 為 0. 1 10%，Gd2O3 為 0. 1 10% ；所述的P2O5優(yōu)選為45 55%，最佳為47% ；所述的Na2O優(yōu)選為10 25%，最佳為24% ；所述的K2O優(yōu)選為5 20%，最佳為14% ； 所述的CaO優(yōu)選為5 15%，最佳為8% ；所述的Al2O3優(yōu)選為1 5%，最佳為3% ；所述的La2O3優(yōu)選為0. 1 3%，最佳為10Z0 ；所述的Sm2O3優(yōu)選為0. 1 3%，最佳為1 % ；所述的Y2O3優(yōu)選為0. 1 3%，最佳為；所述的Gd2O3優(yōu)選為0. 1 3%，最佳為；所述的P205、Na20、K20 的總和為 70% 90% ；所述的La203、Sm2O3> Y2O3> Gd2O3 的總和為 0. 5% 5%。 本發(fā)明的一種稀土元素緩釋玻璃肥料原料來源豐富，大部分可以選取礦石或礦渣 為原料。一種稀土元素緩釋玻璃肥料的制備方法，包括以下步驟(1)按照各組分的摩爾百分比稱取各原料；(2)將所稱取的原料充分混合；(3)將混合后的混合料放入坩堝中，然后放入爐溫為900°C 1200°C的電爐中，保 溫 30 120min ；(4)將熔化后的玻璃液倒入壓片機(jī)壓成薄片或者倒入冷水中；(5)將片狀或者顆粒狀玻璃一起放入球磨機(jī)球磨；(6)將球磨后的玻璃粉過篩、檢測、包裝。本發(fā)明的一種稀土元素緩釋玻璃肥料及其制備方法的積極效果是(1)本發(fā)明均勻地將微量元素和稀土元素供給植物，不會(huì)初期過量，造成植物中 毒，也不會(huì)造成后期微量元素和稀土元素的不足；(2)本發(fā)明可根據(jù)不同植物對(duì)微量元素和稀土元素的需要及土壤中微量元素和 稀土元素的含量分布情況，制備不同種類和不同含量的微量元素和稀土元素玻璃肥料，同 時(shí)還可根據(jù)植物攝入量的要求，通過控制玻璃肥料的溶解速率和顆粒度來達(dá)到要求的釋放 量；(3)本發(fā)明中微量元素和稀土元素幾乎不與其他化合物起化學(xué)反應(yīng)，不會(huì)生成植 物不能吸收的新化合物，也不會(huì)使土壤板結(jié)和鹽堿化，因此可與氮肥、磷肥等肥料混合施用；(4)本發(fā)明用量少、肥效高、肥效長、不易流失；(5)本發(fā)明肥料施用、保管、運(yùn)輸方便，不易結(jié)塊、不易變質(zhì)。
具體實(shí)施方式以下提供本發(fā)明一種稀土元素緩釋玻璃肥料及其制備方法的具體實(shí)施方式
。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解， 在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些 等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書所限定的范圍。在水解的開始階段，已有金屬離子R+被置換出玻璃網(wǎng)絡(luò)，隨著H+在網(wǎng)絡(luò)中的進(jìn)一 步擴(kuò)散，一些磷酸鹽鏈斷開，聚磷酸根離子以一定的速率溶解在水溶液中，同時(shí)把所載金屬 離子也釋放出來，這就是磷酸鹽玻璃所謂的緩釋功能。緩釋的速率取決于玻璃中金屬氧化 物的種類和數(shù)量。本發(fā)明在引進(jìn)一價(jià)堿金屬K2CKNa2O時(shí)，基本上是使層狀結(jié)構(gòu)發(fā)生斷裂，致 使結(jié)構(gòu)更加松散，玻璃化學(xué)穩(wěn)定性降低，因而增大了其在水中的溶解速率，另外一些金屬氧 化物(如A1203、CaO等)的引入則使網(wǎng)絡(luò)得到加強(qiáng)并降低鈉、鉀向水溶液的擴(kuò)散速率，因而 玻璃結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，溶解速率降低。因此可以根據(jù)實(shí)際用途的需要，通過調(diào)整玻璃中金屬氧 化物的數(shù)量及種類來調(diào)節(jié)磷酸鹽玻璃在水中的溶解速率。將熔制后的玻璃粉碎成平均粒徑為5mm顆粒，稱取IKg玻璃料加入It蒸餾水中， 測試其在蒸餾水中的溶解速度。實(shí)施例1一、原料組成按摩爾百分比為P2O5 為 47%,Na2O 為 24%,K2O 為 14%,CaO 為 8%,Al2O3 為 3%,La2O3 為 1 %, Sm2O3 % 1%, Y2O3 % 1%, Gd2O3 為 1 %。二、制備方法(1)按照各組分的摩爾百分比稱取各原料；(2)將所稱取的原料充分混合；(3)將混合后的混合料放入坩堝中，然后放入爐溫為1100°C的電爐中，保溫 70min ；(4)將熔化后的玻璃液倒入壓片機(jī)壓成薄片或者倒入冷水中；(5)將片狀或者顆粒狀玻璃一起放入球磨機(jī)球磨；(6)將球磨后的玻璃粉過篩、檢測、包裝。三、測試結(jié)果
權(quán)利要求
1.一種稀土元素緩釋玻璃肥料，其特征在于，原料按摩爾百分比組成為，P2O5為40 60%，Na20 為 5 30%，K20 為 5 30%，Ca0 為 1 20%，A1203 為 1 10%，La203 為 0. 1 10%, Sm2O3 為 0. 1 10%, Y2O3 為 0. 1 10%, Gd2O3 為 0. 1 10%。
2.如權(quán)利要求1所述的一種稀土元素緩釋玻璃肥料，其特征在于，所述的P2O5為45 55%，所述的 Na2O 為 10 25%，K2O 為 5 20%。
3.如權(quán)利要求2所述的一種稀土元素緩釋玻璃肥料，其特征在于，所述的P2O5為47%， 所述的Na2O為24%，K2O為14%。
4.如權(quán)利要求1所述的一種稀土元素緩釋玻璃肥料，其特征在于，所述的CaO為5 15%，所述的Al2O3為1 5%，所述的La2O3為0. 1 3%。
5.如權(quán)利要求4所述的一種稀土元素緩釋玻璃肥料，其特征在于，所述的CaO為8%， 所述的Al2O3為3%，所述的La2O3為1 %。
6.如權(quán)利要求1所述的一種稀土元素緩釋玻璃肥料，其特征在于，所述的Sm2O3為 0. 1 3%，所述的Y2O3為0. 1 3%，所述的Gd2O3為0. 1 3%。
7.如權(quán)利要求6所述的一種稀土元素緩釋玻璃肥料，其特征在于，所述的Sm2O3為1%， 所述的Y2O3為1 %，所述的Gd2O3為1 %。
8.如權(quán)利要求1所述的一種稀土元素緩釋玻璃肥料，其特征在于，所述的P205、Na20、K20 的總和為70% 90%。
9.如權(quán)利要求1所述的一種稀土元素緩釋玻璃肥料，其特征在于，所述的La203、Sm203、 Y2O3^Gd2O3 的總和為 0. 5% 5%。
10.如權(quán)利要求1所述的一種稀土元素緩釋玻璃肥料的制備方法，其特征在于，包括如 下步驟(1)按照各組分的摩爾百分比稱取各原料；(2)將所稱取的原料充分混合；(3)將混合后的混合料放入坩堝中，然后放入爐溫為900°C 1200°C的電爐中，保溫 30 120min ；(4)將熔化后的玻璃液倒入壓片機(jī)壓成薄片或者倒入冷水中；(5)將片狀或者顆粒狀玻璃一起放入球磨機(jī)球磨；(6)將球磨后的玻璃粉過篩、檢測、包裝。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種稀土元素緩釋玻璃肥料及其制備方法，原料按摩爾百分比組成為，P2O5為40～60％，Na2O為5～30％，K2O為5～30％，CaO為1～20％，Al2O3為1～10％，La2O3為0.1～10％，Sm2O3為0.1～10％，Y2O3為0.1～10％，Gd2O3為0.1～10％，P2O5、Na2O、K2O的總和為70％～90％，La2O3、Sm2O3、Y2O3、Gd2O3的總和為0.5％～5％；制備方法包括稱量、混合、熔制、澆鑄、球磨、包裝；本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)用量少、肥效高、肥效長、不易流失，肥料施用、保管、運(yùn)輸方便，不易結(jié)塊、不易變質(zhì)，可通過控制玻璃肥料的溶解速率和顆粒度來達(dá)到要求的釋放量。
文檔編號(hào)C05G3/00GK102120708SQ201010022619
公開日2011年7月13日 申請(qǐng)日期2010年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月11日
發(fā)明者劉立起, 劉榮輝, 武榮麗 申請(qǐng)人:上海歌靈新材料科技有限公司