往顆粒肥料中添加有益農(nóng)業(yè)、生物和/或除塵添加劑的系統(tǒng)和方法
【專利說明】往顆粒肥料中添加有益農(nóng)業(yè)、生物和/或除塵添加劑的系統(tǒng)和 方法
[0001 ] 相關申請
[0002] 本申請主張對2013年8月19日提交的美國臨時專利申請第61/867,334號以及2014 年3月20日提交的美國臨時專利申請第61/968,328號的利益，上述申請的整體通過引用被 并入本文。
技術領域
[0003] 本發(fā)明涉及在處理、運輸和儲存顆粒肥料的過程中減少產(chǎn)生的粉塵的系統(tǒng)和相關 方法。特別地，本發(fā)明涉及通過水性處理或水性調(diào)節(jié)劑來調(diào)節(jié)顆粒肥料以減少粉塵產(chǎn)生和/ 或添加有利于農(nóng)業(yè)、生物的和/或除塵添加劑的系統(tǒng)和/或相關方法。
【背景技術】
[0004] 農(nóng)業(yè)無機肥料通常包括具有至少三種主要無機養(yǎng)分-氮(N)、磷(P)、鉀(K)中的一 種的基質(zhì)。這些肥料通過其氮磷鉀配比來區(qū)分，其中氮值是元素氮在肥料中的重量比，且磷 和鉀值代表當所有的元素磷和鉀全部被氧化成p 2〇5和κ20形式時以P205和K 20形式存在與肥 料中的氧化物的量。氮磷鉀比例和濃度根據(jù)肥料種類和使用者的要求而不同。
[0005] 例如，基礎肥料可包括磷肥(如磷酸二氫銨（"MAP"）、磷酸二銨（"DAP"））、鉀肥(如 氯化鉀（"Μ0Ρ"））或其他鉀基肥料，或氮基肥料如含尿素肥料。肥料也可包括次級養(yǎng)分和/或 微量養(yǎng)分的結合。次級養(yǎng)分可包括硫化物、媽和/或鎂，且微量養(yǎng)分可包括鐵、猛、鋅、銅、硼、 鉬和/或氯。微量養(yǎng)分和/或次級養(yǎng)分以其元素形式或復合物形式(如鹽)加入到溶液中。
[0006] 許多這種農(nóng)業(yè)肥料在配制之后通過顆?；?、干燥并經(jīng)粉塵控制劑處理以提供穩(wěn)定 和易處理的肥料。傳統(tǒng)顆?；に嚨膬?nèi)在缺陷是，相當大一部分的肥料在制備、儲存或分銷 過程中均可產(chǎn)生粉塵顆粒，這使得大大增加了在待施肥的土地上處理和散布的難度。除了 浪費可能有用的肥料之外，肥料可產(chǎn)生不需要的逃逸顆粒物排放。逃逸顆粒物排放可被減 輕，但是在某些情況下減輕的成本可能是不經(jīng)濟的。
[0007] 為了減少粉塵產(chǎn)生，肥料顆粒通常被涂覆防塵涂層以減少或捕獲在顆?；蜻\輸 過程中產(chǎn)生的粉塵。防塵涂層可包括例如，噴灑在肥料顆粒上用于吸附在顆?；瓦\輸中 形成的任何粉塵顆粒以形成更大肥料顆粒的石油、蠟或其他油性液體。該涂層還封裝粉塵 顆粒以防止或抑制粉塵顆粒通過空氣傳播。
[0008] 盡管傳統(tǒng)涂層對于控制粉塵顆粒有效，該涂層的內(nèi)在缺陷是，涂層具有有限的有 效期且隨著涂層的老化有效性降低。經(jīng)涂覆的肥料的長期儲存或運輸可呈現(xiàn)出更大的安全 隱患，因為儲存和運輸時間可能超過涂層的有效期，從而導致不安全的肥料產(chǎn)品，和/或儲 存箱、運輸設備和耕地應用設備中的不理想的流體特性。此外，因為涂層復合物的成本和/ 或增加的生產(chǎn)成本，這些傳統(tǒng)涂層可潛在地極大增加最終產(chǎn)品的成本。具有延長有效期的 替代性除塵劑也可從市場購得，但是這些產(chǎn)品傾向于較高的價格且因此未被行業(yè)廣泛采 用。
[0009] 因此，需要在處理顆?；柿系倪^程中有效地減少粉塵產(chǎn)生和/或增加肥料的農(nóng) 業(yè)利益的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明涉及在生產(chǎn)后調(diào)節(jié)顆粒肥料以減少在處理、運輸和儲存肥料的過程中產(chǎn)生 的粉塵和/或增加肥料的農(nóng)業(yè)利益的方法和相關系統(tǒng)。該方法包括例如通過噴灑的方式在 調(diào)節(jié)容器中的多個肥料顆粒中引入一定量的水性調(diào)節(jié)劑，其中肥料顆粒的表面溫度為約 50° F-約250° F，且更具體地為約130° F-約200° F，且其原油含水率為約0-約6.5 %的重量比 (wt% )，更具體地為約0.5wt%_約3wt%且再具體地為也0.5wt%_約1.5wt%。水性調(diào)節(jié)劑 可僅包括液態(tài)、氣態(tài)和/或飽和蒸汽狀態(tài)的水或水性溶液，且可包括或不包括有益的農(nóng)業(yè)的 和/或除塵添加劑。根據(jù)調(diào)節(jié)劑的不同形式，水性調(diào)節(jié)劑在約32°F-約800°F的溫度下（且當 調(diào)節(jié)劑為水時更具體地為約70°F-約170°F)被引入，可含或不含有益于農(nóng)業(yè)的和/或除塵添 加劑。
[0011] 替代性地，獨立于水性調(diào)節(jié)劑(含或不含添加劑)之外，一種或多種有益于農(nóng)業(yè)的 和/或除塵添加劑被引入到顆粒表面上。該一種或多種添加劑可與水性調(diào)節(jié)劑同時添加或 先后加入。
[0012] 如上所述，水性調(diào)節(jié)劑可選擇性地包括一種或多種有益于農(nóng)業(yè)的和/或除塵添加 劑，例如，但不限于，一種或多種酸化劑(如，但不限于，檸檬酸、硫酸、磷酸、氨基磺酸及其組 合）、一種或多種干燥劑(如，但不限于，玉米淀粉和/或小麥淀粉）、和/或一種或多種螯合劑 (如，但不限于，乙二胺四乙酸(EDTA)、聚乙烯亞胺(PEI))或上述的組合，其量為溶液的約 0.0 lwt % -約99.99wt % (即，溶劑的重量/溶液的重量），且在某些應用中更具體地為溶液的 約O.Olwt%-約20wt%，在另一些應用中為溶液的約20wt%_約50wt%，而在其他一些應用 中為約50wt%_約99.99wt%。
[0013] 在本發(fā)明的一替代性實施例中，除了以上所列的添加劑外或作為其替代，水性調(diào) 節(jié)劑可包括從一種次級養(yǎng)分和/或微量養(yǎng)分或其任意組合中選擇的一種或多種有益于農(nóng)業(yè) 的添加劑，其量為溶液的約0 . Olwt 約99.99wt%，且更具體地為溶液的約20wt%_約 50wt %。次級養(yǎng)分可包括硫化合物、鈣和/或鎂且微量養(yǎng)分可包括鐵、錳、鋅、銅、硼、鉬和/或 氯。微量養(yǎng)分和/或次級養(yǎng)分可以其基礎形成或作為化合物(如鹽)加入溶液中。
[0014] 在其他實施例中，除了以上所列的添加劑外或作為其替代，水性調(diào)節(jié)劑可包括從 一種除草劑和/或殺蟲劑或其任意組合中選擇的一種或多種有益的農(nóng)業(yè)添加劑。
[0015] 除了以上所列的添加劑外或作為其替代，水性調(diào)節(jié)劑的其他實施例可包括從一種 生物材料或其任意組合中選擇的一種或多種有利的農(nóng)業(yè)添加劑。在某些方面，生物材料或 "生物體"可包括例如一種或多種生物化學、植物和其他提取物、微生物制劑和/或其他有機 體。在某些實施例中，生物材料可包括微生物，包括，但不限于，細菌(如桿菌、根瘤菌、固氮 菌類和固氮螺菌）、真菌(如曲霉、菌根菌、白僵菌、綠僵菌和木霉菌）、和/或酵母菌(如啤酒 酵母菌、裂殖酵母菌、擲孢酵母菌、念珠菌、絲孢酵母菌和紅冬孢酵母菌）。在其他情況下，水 性調(diào)節(jié)劑可包括小分子和肽基化合物的生物材料，如，但不限于，代謝產(chǎn)物、肽類、脂肽、荷 爾蒙、肽激素、鐵載體、糖肽類、腐植酸鹽、表面活性劑、維生素、酶類、氨基酸和氨基酸衍生 物以及核酸和核酸衍生物。在某些實施例中，包含在水性調(diào)節(jié)劑實施例中的生物制品可應 用到最終濃度為約?ο3-約l〇12CFU(菌落形成單位)/g其更具體地為約106-約10 9CFU/g的肥料 或肥料顆粒中。相應地應用的生物制品具有提升植物生長和發(fā)展以及治療植物疾病的潛 力。
[0016] 涂覆有水性調(diào)節(jié)劑的顆粒隨后可選擇地受到機械能暴露，例如在調(diào)節(jié)容器中翻滾 或攪拌，以誘發(fā)顆粒間所需的顆粒相互作用。在一替代性實施例中，顆粒和水性調(diào)節(jié)劑被引 入流化床反應器以使每個單獨的顆粒表面得到上述的表面調(diào)節(jié)，而不一定受到顆粒-顆粒 相互作用或機械能暴露。在另一替代實施例中，顆粒暴露在顆粒-顆粒相互作用的結合下 (如翻滾和攪拌)且以任意順序依次或結合被引入到流化床反應器中。
[0017] 從水性調(diào)節(jié)劑加入的水分通過自然或使用能量以從顆粒中移除。這可通過選擇性 地翻滾和/或翻滾顆粒之后在調(diào)節(jié)容器中完成。干燥可通過干燥氣流來干燥，如用于移除水 蒸氣、粉塵和空氣的逃逸粉塵空氣流、加熱干燥器如吹風機等，直至顆粒的最終含濕量達到 約Owt % -約6.5wt %，更具體地為約0.5wt % -約3 . Owt，且更具體地為約0.5wt % -約 1.5wt%，從而得到經(jīng)調(diào)節(jié)的肥料顆粒。
[0018] 調(diào)節(jié)程序可放置在肥料顆粒的顆?；?或干燥后的流水線上，或放置在遠處位 置，即非流水線上。例如，調(diào)節(jié)程序可在倉庫中、單獨的處理設施中、運輸點或任何其他位置 完成。
[0019] 顆粒肥料的水處理調(diào)節(jié)允許減少粉塵控制劑如上述油性涂層的使用，因此減少原 材料成本。而且，減少從制造商至種植者的配送過程中產(chǎn)生的粉塵可改善制造商、運輸商、 顧客和/或顧客雇員的行業(yè)衛(wèi)生，因此減少反