CN101357867B - 一种腐植酸包膜控释肥 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种腐植酸包膜控释肥,它是使用粘结剂及其固化剂将固体膜材料包裹在肥料颗粒表面制得的包膜控释肥,是通过下述工艺制备的:第一步:将颗粒肥料在包膜设备中预热后加入聚氨酯树脂及其固化剂桐油、豆油、亚麻油;第二步:把腐殖酸固体膜材料撒到运动的肥料颗粒上,继续加热保持温度,固化形成抗冲击、耐磨的包膜层,完成一次包膜;第三步:按顺序重复第一、二步骤多次,制得所需腐植酸包膜控释肥。本发明控释肥产品养分含量较高,包膜层抗冲击、耐磨性强。改良低产土壤物理化学性状,腐植酸能活化养分,增加土壤中有机质、速效氮、速效磷、速效钾的含量,改善土壤中的固、液、气三相比。
Description
技术领域
本发明属于控释肥生产技术领域,具体是涉及一种腐植酸包膜控释肥。
背景技术
腐植酸是一种天然大分子芳香族、羟基羧酸的混合物,主要元素组成有碳、氢、氧、氮和硫。腐植酸具有的多种活性基团(羧基、酚羟基、醇羟基、甲氧基等)赋予了其多种功能,如酸性、亲水性、阳离了交换性、络合能力及较高的吸附能力等,正是基于腐植酸的这种特性,有关它的研究一直为人们所关注,对其使用效果也作了大量的研究。
腐植酸广泛存在于风化煤、褐煤中,19世纪后期国外有人开始应用腐植酸,国内从上世纪60年代开始从事腐植酸在农业特别是肥料制造和改造土壤方面的研究,它不但能够改善土壤结构,而且是作物生长的催化剂及刺激剂。我国的风化煤储量丰富,且分布广泛,山西大同、新疆、内蒙古、云南等地的风化煤中游离腐植酸含量达50%以上,腐植酸资源供应充足,因此开发利用风化煤资源具有广泛的前景。
我国化肥消耗量约占世界化肥消费总量的20-30%,居世界第一位,发达国家化肥当季利用率平均为50-60%,我国化肥当季利用率平均仅为30-35%。大量营养元素的流失浪费不仅给社会带来巨大的经济损失,而且还会造成严重的环境污染。提高肥料利用率,减少施肥量,节省施肥劳动力,显得尤为重要,缓/控释肥通过对养分释放率的调控而使之与作物养分吸收基本相同步,可以大大提高肥料养分利用率,减少农业面源污染,符合国家可持续发展战略的要求,因此缓控释肥料已成为21世纪肥料产业发展的主要方向之一。
目前,国内外热塑性树脂和热固性树脂包膜控释肥的研究已经发展到了一个较高的高度,工艺技术已日趋成熟,养分控释性能良好,生产成本高的问题得到了初步解决,但仍有较大的改进空间;已有研究报道,采用粘土矿物、工业废弃物固体粉末利用液体粘结剂包裹肥料制作控释肥,此种方法虽然达到了降低生产成本的目的,但由于未使用固化剂,导致产品抗冲击力、耐磨性较低,另一方面,由于使用大量粘土矿物、工业废弃物,致使制作的控释肥有效养分含量偏低。
发明内容
针对现有技术的不足,本发明的目的是提供一种腐植酸包膜控释肥,它是使用粘结剂及其固化剂将固体膜材料包裹在肥料颗粒表面制得的包膜控释肥。
本发明腐植酸包膜控释肥,包括肥料核芯和腐植酸固体膜材料,总包膜率为1-25%wt,它是通过下述工艺制备的:
第一步:将一定量颗粒肥料在包膜设备中预热至55-65℃,加入芳香族多异氰酸酯及其固化剂桐油、豆油、亚麻油或三者任意几种的混合物,芳香族多异氰酸酯及其固化剂的用量为称量的颗粒肥料质量的0.5-1%,其中固化剂占粘结液重量的55-65%,在包膜设备中转动至肥料颗粒表面形成粘结液层;
第二步:把腐植酸固体膜材料撒到运动的肥料颗粒上,腐植酸固体膜材料用量占颗粒肥料质量的1-15%,继续加热保持温度55-65℃,在芳香族多异氰酸酯及其固化剂的作用下,转动至腐植酸固体膜材料被包裹到肥料颗粒上,并固化形成抗冲击、耐磨的包膜层,完成一次包膜;
第三步:按顺序重复第一、二步骤多次,直至腐植酸固体膜材料全部包裹在肥料颗粒上,包膜层固化,制得所需腐植酸包膜控释肥。
在优选的方案中,前述的腐植酸包膜控释肥,包括肥料核芯和腐植酸固体膜材料,总包膜率为1-25%wt,它是通过下述工艺制备的:
第一步:将一定量颗粒肥料在包膜设备中预热至60-65℃,加入芳香族多异氰酸酯及其固化剂桐油、豆油、亚麻油或三者任意几种的混合物,芳香族多异氰酸酯及其固化剂的用量为称量的颗粒肥料质量的0.8-1%,其中固化剂占粘结液重量的60-65%,在包膜设备中转动至肥料颗粒表面形成粘结液层;
第二步:把腐植酸固体膜材料撒到运动的肥料颗粒上,腐植酸固体膜材料用量占颗粒肥料质量的2-10%,继续加热保持温度60-65℃,在芳香族多异氰酸酯及其固化剂的作用下,转动至腐植酸固体膜材料被包裹到肥料颗粒上,并固化形成抗冲击、耐磨的包膜层,完成一次包膜;
第三步:按顺序重复第一、二步骤多次,直至腐植酸固体膜材料全部包裹在肥料颗粒上,包膜层固化,制得所需腐植酸包膜控释肥。
在更为优选的方案中,所述的腐植酸包膜控释肥,包括肥料核芯和腐植酸固体膜材料,总包膜率为1-25%wt,它是通过下述工艺制备的:
第一步:将一定量颗粒肥料在包膜设备中预热至65℃,加入芳香族多异氰酸酯及其固化剂桐油、豆油、亚麻油或三者任意几种的混合物,芳香族多异氰酸酯及其固化剂的用量为称量的颗粒肥料质量的0.8%,其中固化剂占粘结液重量的60%,在包膜设备中转动至肥料颗粒表面形成粘结液层;
第二步:把腐植酸固体膜材料撒到运动的肥料颗粒上,腐植酸固体膜材料使用量占颗粒肥料质量的2-8%,继续加热保持温度65℃,在芳香族多异氰酸酯及其固化剂的作用下,转动至腐植酸固体膜材料被包裹到肥料颗粒上,并固化形成抗冲击、耐磨的包膜层,完成一次包膜;
第三步:按顺序重复第一、二步骤多次,直至腐植酸固体膜材料全部包裹在肥料颗粒上,包膜层固化,制得所需腐植酸包膜控释肥。
在优选的方案中,所述的腐植酸包膜控释肥使用的腐植酸固体膜材料为风化煤、褐煤或二者混合物,其粒度为0.08-0.25mm。
在最为优选的方案中,第二步所述的腐植酸包膜控释肥使用的腐植酸固体膜材料使用量占称量的颗粒肥料质量的2-5%。
所述芳香族多异氰酸酯,其单体为:R(NCO)x,其中R是分子量为56-1000的芳香碳链,芳香碳链的碳原子个数范围为7-15;其中X为多异氰酸酯单体中含(NCO)的个数,X≥2。
本发明还具备以下优良效果:
1、本发明腐植酸包膜控释肥产品养分含量较高,包膜层抗冲击、耐磨性强。
2、可改良低产土壤物理化学性状,腐植酸能活化养分,增加土壤中有机质、速效氮、速效磷、速效钾的含量,改善土壤中的固、液、气三相比。
3、增加土壤中的微生物群落,缓解土壤中重金属离子的污染,减缓药害。
4、提高肥料利用率,减少农业面源污染,增强植物的抗逆性,改善作物品质。
附图说明
图1是腐植酸控释肥生产工艺流程示意图。其中,1.将称量的颗粒肥料预热至60-70℃,2.称量芳香族多异氰酸酯及其固化剂,配制粘结溶液,3.加入配制好的芳香族多异氰酸酯及其固化剂,在运动的肥料颗粒表面形成粘结剂液层,4.称量固体膜材料,5.把称量的固体膜材料撒到运动的肥料颗粒上,加热固化成膜,6.产品冷却,7.产品包装入库。
图2是控释3个月13-13-13复合肥在25℃水中的养分累积释放曲线。
图3是控释5个月40-0-0尿素在25℃水中的养分累积释放曲线。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细说明本发明提出的技术方案,但不限于此。
各实施例中腐植酸控释肥,均是在颗粒肥料核芯上包覆腐植酸固体膜,总包膜率为1-25%wt,所述腐植酸固体膜材料为风化煤、褐煤或二者混合物,其粒度为0.08-0.25mm。所使用的颗粒肥料均为市售产品,颗粒肥名称后面的括号内的数字依次为N、P、K的含量,这属于本领域常规标示。
实施例1,制备控释2个月的腐植酸包膜控释肥。
称量磷酸二铵(18-46-0)颗粒肥料500kg,在圆盘造粒机中预热至60℃(1),将1.12kg4,4′-二苯基甲烷二异氰酸酯和1.38kg桐油混合均匀(2)加到运动的肥料颗粒上,随着肥料颗粒不断运动,在其表面形成粘结液层(3),把称量好的5kg风干粉碎后的风化煤(4)撒到圆盘造粒机里的肥料上,继续加热保持温度60-70℃,随着造粒机的不断转动,风化煤粉末被均匀包裹在肥料表面,约6分钟后即可固化成膜(5);按照上述称量的包膜材料量,再在500kg磷酸二铵肥料上重复包裹2次,可制得总包膜率约4%wt,控释2个月的腐植酸控释肥,冷却后(6),包装入库(7)。
实施例2,制备控释9个月的腐植酸控释肥。
称量德国巴斯夫公司狮马牌(15-15-15)颗粒肥料500kg,在圆盘造粒机中预热至65℃(1),将2.6kg多亚甲基多苯基异氰酸酯和2.4kg豆油混合均匀(2)加到运动的肥料颗粒上,随着肥料颗粒不断运动,在其表面形成粘结液层(3),把粒度为0.08-0.25mm的褐煤,称量好25kg风干粉碎后的褐煤(4)撒到圆盘造粒机里的肥料上,继续加热保持温度65℃,随着造粒机的不断转动,风化煤粉末被均匀包裹在肥料表面,约5分钟后即可固化成膜(5);按照上述称量的包膜材料量,重复包裹1次,可制得总包膜率约12%wt、控释9个月的腐植酸控释肥,冷却后(6),包装入库(7)。
实施例3,制备控释6个月的腐植酸控释肥。
称量德国巴斯夫公司狮马牌(15-15-15)颗粒肥料500kg,在圆盘造粒机中预热至65℃(1),将1.2kg多亚甲基多苯基异氰酸酯和1.8kg豆油混合均匀(2)加到运动的肥料颗粒上,随着肥料颗粒不断运动,在其表面形成粘结液层(3),把称量好的10kg风干粉碎后的褐煤(4)撒到圆盘造粒机里的肥料上,继续加热保持温度60-70℃,随着造粒机的不断转动,风化煤粉末被均匀包裹在肥料表面,约5分钟后即可固化成膜(5);按照上述称量的包膜材料量,在500kg狮马牌15-15-15肥料上再重复包裹2次,可制得总包膜率约8%wt、控释6个月的腐植酸控释肥,冷却后(6),包装入库(7)。
实施例4,制备控释12个月的腐植酸控释肥。
称量大颗粒尿素(46-0-0)1000kg,在转鼓中预热至70℃(1),将3.2kg多亚甲基多苯基异氰酸酯和4.8kg亚麻油混合均匀(2)加到运动的肥料颗粒上,随着肥料颗粒不断运动,在其表面形成粘结液层(3),把称量好的50kg风干粉碎后的风化煤(4)撒到圆盘造粒机里的肥料上,继续加热保持温度60-70℃,随着造粒机的不断转动,风化煤粉末被均匀包裹在肥料表面,约5分钟后即可固化成膜(5);按照上述称量的包膜材料量,在1000kg大颗粒尿素上再重复包裹2次,可制得总包膜率约18%wt、控释12个月的腐植酸控释肥,冷却后(6),包装入库(7)。
实施例5,制备控释10个月的腐植酸控释肥。
称量大颗粒尿素(46-0-0)1000kg,在转鼓中预热至70℃(1),将3.5kg4,4′-二苯基甲烷二异氰酸酯和6.5kg亚麻油混合均匀(2)加到运动的肥料颗粒上,随着肥料颗粒不断运动,在其表面形成粘结液层(3),把称量好的150kg风干粉碎后的风化煤(4)撤到圆盘造粒机里的肥料上,继续加热保持温度60-70℃,随着造粒机的不断转动,风化煤粉末被均匀包裹在肥料表面,约3分钟后即可固化成膜(5);可制得总包膜率约16%wt、控释10个月的腐植酸控释肥,冷却后(6),包装入库(7)。
试验例
下面以试验来说明本产品腐植酸包膜控释肥的具体效果:
(1)花生试验方案
供试花生品种为鲁花12号,土壤是棕壤,控释肥(13-13-13)处理和普通肥料(15-15-15)处理均是在花生播种前作为基肥一次施入,肥料开沟施于花生行下,其中控释肥处理控释养分占30%;花生的密度为15万穴/hm2,每穴两株;具体做法是,普通肥料按每公顷115公斤纯氮用量施肥,控释肥设两个施肥水平,控释肥1是与普通肥料用量相同,控释肥2是减少肥料用量25%,具体应用效果见表1。
(2)结果分析
表1不同施肥处理效果评价
图2是控释3个月13-13-13复合肥养分释放曲线,图3是控释5个月40-0-0尿素养分释放曲线。从图2、3可以看出本发明的腐植酸包膜控释肥具有良好的释放周期,很好的起到了控释作用。
本发明腐植酸包膜控释肥产品符合2007年10月1日起实施的国家缓控释肥料第HG/T3931-2007行业标准,在提高作物产量、降低包膜控释肥生产成本及提高控释效果等方面,取得了突出的技术效果。
应当指出的是,具体实施方式只是本发明比较有代表性的例子,显然本发明的技术方案不限于上述实施例,还可以有很多变形。本领域的普通技术人员,以本发明所明确公开的或根据文件的书面描述毫无异议的得到的,均应认为是本专利所要保护的范围。
Claims (6)
1.一种腐植酸包膜控释肥,其特征在于,包括肥料核芯和腐植酸固体膜材料,总包膜率为1-25%wt,它是通过下述工艺制备的:
第一步:将一定量颗粒肥料在包膜设备中预热至55-65℃,加入芳香族多异氰酸酯及其固化剂桐油、豆油、亚麻油或三者任意几种的混合物,芳香族多异氰酸酯及其固化剂的用量为称量的颗粒肥料质量的0.5-1%,其中固化剂占粘结液重量的55-65%,在包膜设备中转动至肥料颗粒表面形成粘结液层;
第二步:把腐植酸固体膜材料撒到运动的肥料颗粒上,腐植酸固体膜材料的用量为颗粒肥料质量的1-15%,继续加热保持温度55-65℃,在芳香族多异氰酸酯及其固化剂的作用下,转动至腐植酸固体膜材料被包裹到肥料颗粒上,并固化形成抗冲击、耐磨的包膜层,完成一次包膜;
第三步:按顺序重复第一、二步骤多次,直至腐植酸固体膜材料全部包裹在肥料颗粒上,包膜层固化,制得所需腐植酸包膜控释肥。
2.根据权利要求1所述的腐植酸包膜控释肥,其特征在于,是通过下述工艺制备的:
第一步:将一定量颗粒肥料在包膜设备中预热至60-65℃,加入芳香族多异氰酸酯及其固化剂桐油、豆油、亚麻油或三者任意几种的混合物,芳香族多异氰酸酯及其固化剂的用量为称量的颗粒肥料质量的0.8-1%,其中固化剂占粘结液重量的60-65%,在包膜设备中转动至肥料颗粒表面形成粘结液层;
第二步:把腐植酸固体膜材料撒到运动的肥料颗粒上,腐植酸固体膜材料的用量为颗粒肥料质量的2-10%,继续加热保持温度60-65℃,在芳香族多异氰酸酯及其固化剂的作用下,转动至腐植酸固体膜材料被包裹到肥料颗粒上,并固化形成抗冲击、耐磨的包膜层,完成一次包膜;
第三步:按顺序重复第一、二步骤多次,直至腐植酸固体膜材料全部包裹在肥料颗粒上,包膜层固化,制得所需腐植酸包膜控释肥。
3.根据权利要求2所述的腐植酸包膜控释肥,其特征在于,是通过下述工艺制备的:
第一步:将一定量颗粒肥料在包膜设备中预热至65℃,加入芳香族多异氰酸酯及其固化剂桐油、豆油、亚麻油或三者任意几种的混合物,芳香族多异氰酸酯及其固化剂的用量为称量的颗粒肥料质量的0.8%,其中固化剂占粘结液重量的60%,在包膜设备中转动至肥料颗粒表面形成粘结液层;
第二步:把腐植酸固体膜材料撒到运动的肥料颗粒上,腐植酸固体膜材料的用量为颗粒肥料质量的2-8%,继续加热保持温度65℃,在芳香族多异氰酸酯及其固化剂的作用下,转动至腐植酸固体膜材料被包裹到肥料颗粒上,并固化形成抗冲击、耐磨的包膜层,完成一次包膜;
第三步:按顺序重复第一、二步骤多次,直至腐植酸固体膜材料全部包裹在肥料颗粒上,包膜层固化,制得所需腐植酸包膜控释肥。
4.根据权利要求1-3任一所述的腐植酸包膜控释肥,其特征在于,所述腐植酸固体膜材料为风化煤、褐煤或二者混合物,其粒度为0.08-0.25mm。
5.根据权利要求1-3任一所述的腐植酸包膜控释肥,其特征在于,第二步中所述腐植酸固体膜材料用量占称量的颗粒肥料质量的2-5%。
6.根据权利要求1-3任一所述的腐植酸包膜控释肥,其特征在于,所述芳香族多异氰酸酯单体为:R(NCO)x,其中R是分子量为56-1000的芳香碳链,芳香碳链的碳原子个数范围为7-15;其中X为多异氰酸酯单体中含(NCO)的个数,X≥2。
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