CN101429072A - 一种腐植酸复合缓释肥料及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种腐植酸复合缓释肥料及其生产方法。本发明的肥料是以风化煤和普通化肥为原料，经风化煤活化、物料混合、高温喷浆造粒、干燥后制得的。本发明肥料是通过有机－无机结合、有机－无机共济调控、养分缓释实现提高肥料利用率(10～15％)，减少养分流失，避免二次污染。本发明的肥料具有原料来源广，肥料颗粒机械强度高(机械强度≥16N)、不潮解，运输、施用方便等特点，在生产中应用前景广阔。

Description

一种腐植酸复合缓释肥料及其生产方法

【技术领域】

本发明涉及缓释肥料及其生产方法，更具体地，本发明涉及腐植酸复合缓释肥料及其生产方法。

【背景技术】

国内外研制的缓释肥料主要为包膜型缓释肥料，所用的包膜材料主要有两类，一是有机高分子聚合物(例如树脂聚烯烃类)，二是水难溶性或微溶性的无机材料(如硫磺、磷矿粉、钙镁磷肥等)。高分子聚合物包膜型缓释肥料的制作需要特制的包膜塔和溶剂，包膜材料价格较贵，生产过程成本较高，包膜材料在土壤中分解缓慢且易残留。但高分子聚合材料的控释性能较好。由于价格较高，高分子聚合物包膜型缓释肥料多用于园艺作物、草坪、高尔夫球场和观赏植物等。水难溶性或微溶性的无机材料包膜型缓释肥料可用开放型普通造粒设备制作，生产过程成本低，肥料价格低，但其控释性能相对较差，养分缓释效果不够理想。

有机无机养分结合是我国施肥技术的基本原则，也是肥料产业发展的重要方向，有机无机复合肥料是实现有机无机结合的技术载体，是对传统有机肥料的产品升级，是实现我国农业高产优质的重要保障。

腐植酸具有良好的生理活性和吸附、络合、交换等功能，是自然界中广泛存在的大分子有机物质，广泛应用于农林牧、石油、化工、建材、医药卫生、环保等各个领域，横跨几十个行业。特别是眼下提倡生态农业建设、无公害农业生产、绿色食品、无污染环保产品等，更使＂腐植酸＂备受推崇。近几年来，我国腐植酸系列产品日益增多，如腐植酸钠、腐植酸钾、硝基腐植酸、颗粒腐植酸SPNH高温高压降滤失剂、FA抗旱剂、有机复合肥、泥炭营养土等。

本发明即是将腐植酸与不同化学肥料混合溶解于水中制成一定浓度的料浆，在高温条件下进行喷浆造粒，而制成腐植酸复合型缓释肥料。这是一种多功能有机无机复合缓释肥料，兼具有机肥养分长效性及无机肥养分缓释性的供肥特点。其中，腐植酸是氮肥的缓释剂和稳定剂、磷肥的增效剂、钾肥的保护剂，是中、微量元素的调理剂、络合剂，对肥料有协同增效作用。此外，腐植酸还能提供营养物质，改良土壤，培肥地力，提高产品品质，提高作物的抗旱、抗寒、抗盐碱等抗逆能力。因此腐植酸复合缓释肥料与一般复合肥料相比具有肥料利用率高、用地养地相结合、提高产量、改善品质等诸多优势。

目前，腐植酸类复合(混)肥大都是通过圆盘或转鼓工艺通过团粒法制造而成，腐植酸原料与化学肥料复合过程主要是物理混合，产品外观质量、内在质量、缓释性等都比较差。本发明产品是通过料浆高温脱水干燥成粒工艺而制备腐植酸复合缓释肥料。

因此，现在还需要有机-无机结合的缓释性能优异的复合肥料，为此，本发明人进行了大量研究工作，终于完成了本发明。

【发明内容】

[要解决的技术问题]

本发明的目的是提供一种颗粒状腐植酸复合缓释肥料。

本发明的另一个目的是提供一种上述腐植酸复合缓释肥料的生产方法。

[技术方案]

本发明使用含腐植酸类物质非常丰富的风化煤作为缓释材料与普通化学肥料，采用高温喷浆脱水干燥成粒，生产腐植酸复合缓释肥料，实现有机-无机结合、有机-无机共济调控、养分缓释等，提高肥料的当季利用率，并且促进未被利用的养分保留在土壤中，提高土壤肥力。

本发明的原理是根据腐植酸含有C、H、O、N、P、K、S等营养元素、有机碳长链以及芳香核、羟基、羧基等活性基团，通过与化学肥料中的养分离子进行键合、胶结、络合等化学和物理作用，使腐植酸类物质与化学肥料分子形成较稳定的复合结构，达到有机-无机结合、有机-无机共济调控、养分缓释的效果。

为了实现上述目的，本发明采取下述技术方案。

一种腐植酸复合缓释肥料，其特征在于该肥料组成如下：

活化风化煤                      30～80重量份

化学肥料                        20～70重量份

其化学肥料中的氮、磷与钾的重量比分别是以该化学肥料总重量计17～46％、10～48％、30～56％。

所述的化学肥料与所述氮、磷与钾的重量比应该根据实际农业生产需要进行调整，它们的量可能高些或低些都是可能的，也是必需的，因此它们都应该在本发明的保护范围之内。

在本发明的意义上，所述的活化风化煤应该理解是将风化煤与氢氧化钾或氨水等混合加水搅拌均匀后，使风化煤熟化和活化，提高其水溶性。所述活化风化煤的特征在于细度一般在100目以上。

在本发明的意义上，所述的风化煤应该理解是活化风化煤。

优选地，该腐植酸复合缓释肥料组成如下：

活化风化煤                      50～60重量份

化学肥料                        40～50重量份。

其中，所述的化学肥料是一种或多种选自氮肥、磷肥或钾肥的化学肥料。

所述的氮肥是一种或多种选自硫酸铵、氯化铵或硝酸钙的氮肥。

所述的磷肥是一种或多种选自磷矿粉、磷酸铵、过磷酸钙、重过磷酸钙、钙镁磷肥或钢渣磷肥的磷肥。

所述的钾肥是一种或多种选自硫酸钾、氯化钾等钾肥。

在本发明的意义上，所述的化学肥料除了氮肥、磷肥和钾肥外还应该包括钙肥、镁肥、硫肥等中量元素肥料以及铁肥、锌肥、铜肥等微量元素肥料。事实上，在本发明的腐植酸复合缓释肥料中还可以含有与本发明肥料相容的其它肥料，例如各种有机肥料、含有益元素(如Se、Ti、Co等)的肥料等。

本发明涉及一种腐植酸复合缓释肥料的生产方法，其特征在于该方法的步骤如下：

A.往100重量份风化煤加入2％的氢氧化钾5～10重量份或30～40重量份25％氨水或20～30重量份碳酸氢铵和15～20重量份水，搅拌均匀后压紧成堆，覆盖一层煤灰或塑料薄膜，放置3～5天后，即可制得所述的活化风化煤；

B.让步骤A得到的活化风化煤与水进行混合，得到含水55％～60％的料浆，然后加入一种或多种选自氮肥、磷肥或钾肥的化学肥料，混合均匀制成有机无机复合料浆；加入的化学肥料应该使最后的腐植酸复合缓释肥料达到如下组成：

活化风化煤                       30～80重量份

化学肥料                         20～70重量份。

C.往步骤B得到的料浆中通入压力6～10MPa、温度120～180℃的水蒸汽，将该复合料浆加热到50～80℃；

D.然后使用高压泵借助4～6MPa压缩空气将该复合料浆直接喷射在喷浆造粒***中的转鼓料幕上，所述的料幕是由后续造粒的返料粉粒和钾肥粉粒组成的；

在本发明中，所述的喷浆造粒***是本技术领域的技术人员熟知的喷浆造粒***，例如喷浆造粒机，像济宁汇泉工矿设备有限公司以商品名喷浆造粒机销售的喷浆造粒***、洛阳瑞岛干燥工程有限公司以商品名转筒喷雾造粒机销售的喷浆造粒***、鱼台华清水处理工程有限公司以商品名喷浆造粒干燥机销售的喷浆造粒***。

所述的料幕是后续造粒的返料粉粒和钾肥粉粒组成的，所述的返料粉粒与钾肥粉粒的重量比例是2～4。

E.往步骤D的所述料幕上同时吹入温度300℃～400℃的高温热风，在高温的作用下迅速成粒并干燥。在出料口时所述肥料的温度为85℃、水含量达到0.2～0.5％(重量份)；

F.将步骤E得到的肥料颗粒送入滚筒筛进行筛分，冷却，分装，得到所述的腐植酸复合缓释肥料。

在本发明中，所述的滚筒筛是本技术领域的技术人员熟知的筛分设备，例如：沈阳科翔电力环保设备有限公司以商品名GT-系列滚筒筛销售的滚筒筛、无锡市双联工程输送机械有限公司以商品名GTS系列滚筒筛销售的滚筒筛、石家庄市永兴机械有限公司以商品名GTS型滚筒筛销售的滚筒筛。

本发明的腐植酸复合缓释肥料生产方法如图1所示。

本发明腐植酸复合缓释肥料中的有效养分可以采用标准方法GB8572-88、GB/T 8573-1999或GB 8574-88分别测定氮含量、磷含量与钾含量。

本发明腐植酸复合缓释肥料可以作为基肥、追肥、种肥等使用。

本发明腐植酸复合缓释肥料的使用量需根据土壤状况、作物品种、作物生育期、作物营养状况等因素进行确定。

[有益效果]

本发明的优点是：产品为腐植酸复合缓释肥料，在养分释放利用上可以实现有机无机共济调控、缓释，增强了肥料的缓释效果，提高了肥料利用率；在耕作上可以简化农业作业；在效益上可以提高养分利用率(10～15％)；特别是“有机无机共济调控”，可以有机促无机，提高肥力，减少养分流失，避免二次污染，降低农业成本，并具有原料来源广、不潮解，运输、施用方便等特点；产品肥料颗粒机械强度高(机械强度≥16N)，在生产中应用前景广阔。

【附图说明】

图1是本发明腐植酸复合缓释肥料生产流程示意图。

1 风化煤、2 料浆槽、3 化学肥料、4 空气、5 高压泵、6 喷浆造粒***、7 高温气体、8 返料、9 冷却、10 筛分、11 产品。

【具体实施方式】

实施例1：

称取100重量份干燥、粉碎过筛80目以上的风化煤，往其中加入25重量份碳酸氢铵和20重量份水，搅拌均匀后压紧成堆，覆压一层煤灰或塑料薄膜，放置3天后出料，得到所述的活化风化煤。然后，往所述的活化风化煤中加水进行混合，得到含水60％的活化风化煤料浆，再分别加入以活化风化煤料浆重量份计为20％的硫酸铵、10％的硫酸钾和20％的磷酸铵，制成有机无机复合料浆，搅拌混匀，往其中通入8MPa、150℃高温蒸汽，将该有机无机复合料浆加热到60℃，再使用高压泵借助5.0MPa压缩空气将料浆通过喷嘴雾化直接喷入喷浆造粒***4.2m×22m的转鼓中(转鼓四周壁上有抄板，内有300块料幕板，每块40cm×80cm)，气雾直接喷到主要由内返料粉粒(起初为加入的钾肥粉粒)形成的料幕上进行“幕帘喷涂”；在喷料口同时吹入300℃～400℃的高温热风，喷入的雾化料浆经过“幕帘喷涂”，并在高温热风的作用下迅速成粒干燥。在出料口，合格的肥料颗粒直接出料，不合格的颗粒通过返料口进入返料管道回到进料口重新进行“幕帘喷涂”。成粒产品在转鼓出口时的温度为85℃、℃，含水0.3％(重量份)。然后，肥料颗粒直接进入滚筒筛(2m×12m)进行筛分和冷却，即为成品。然后进行产品分装即可。该产品采用标准方法GB 8572-88、GB/T 8573-1999和GB 8574-88分别测定分析氮、磷、钾含量，得到N：13％；P₂O₅：5％；K₂O：10％。

实施例2：

称取100重量份干燥、粉碎过筛80目以上的风化煤，往其中加入25重量份碳酸氢铵和20重量份水，搅拌均匀后压紧成堆，覆压一层煤灰或塑料薄膜，放置3天后出料，得到所述的活化风化煤。然后，往所述的活化风化煤中加水进行混合，得到含水60％的料浆，再按养分比例计量加入重量份分别为20％的硫酸铵、15％的氯化钾和15％的磷酸铵，制成有机无机复合料浆，搅拌混匀，往其中通入8MPa，150℃高温蒸汽，将该有机无机复合料浆加热到60℃，再使用高压泵借助5.0MPa压缩空气直接将其料浆喷入喷浆造粒***4.2m×22m的转鼓中(转鼓四周壁上有抄板，内有300块料幕板，每块40cm×80cm)，气雾直接喷到主要由内返料(起初为加入的钾盐粉粒)形成的料幕上进行“幕帘喷涂”；在喷料口同时吹入300℃～400℃的高温热风，喷入的雾化料浆经过“幕帘喷涂”，并在高温热风的作用下迅速成粒干燥。在出料口，合格的肥料颗粒直接出料，不合格的颗粒通过返料口进入返料管道回到进料口重新进行“幕帘喷涂”。成粒产品出口时的温度为85℃、含水0.4％(重量份)。然后，肥料颗粒直接进入滚筒筛(2m×12m)进行筛分和冷却，即为成品。然后进行产品分装即可。该产品采用标准方法GB 8572-88、GB/T 8573-1999和GB 8574-88分别测定分析氮、磷、钾含量，得到N：15％；P₂O₅：6％；K₂O：8％。

实施例3：

称取100重量份干燥、粉碎过筛80目以上的风化煤，往其中加入25重量份碳酸氢铵和20重量份水，搅拌均匀后压紧成堆，覆压一层煤灰或塑料薄膜，放置3天后出料，得到所述的活化风化煤。然后，往所述的活化风化煤中加水进行混合，得到含水60％的料浆，再按养分比例计量分别加入重量份为10％的硝酸钙、10％的氯化钾、10％的硫酸钾和15％的磷酸铵，制成有机无机复合料浆，搅拌混匀，通入加压高温蒸汽(8Pa，150℃)加热到60℃，通入25kg空气经过高压泵(5Pa)压缩雾化，直接喷入喷浆造粒***4.2m×22m的转鼓中(转鼓四周壁上有抄板，内有300块料幕板，每块40cm×80cm)，气雾直接喷到主要由内返料(起初为加入的钾盐粉粒)形成的料幕上进行“幕帘喷涂”；在喷料口同时吹入300℃～400℃的高温热风，喷入的雾化料浆经过“幕帘喷涂”，并在高温热风的作用下迅速成粒干燥。在出料口，合格的肥料颗粒直接出料，不合格的颗粒通过返料口进入返料管道回到进料口重新进行“幕帘喷涂”。成粒产品出口时的温度为85℃、含水0.3％(重量份)。然后，肥料颗粒直接进入滚筒筛(2m×12m)进行筛分和冷却，即为成品。然后进行产品分装即可。该产品采用标准方法GB 8572-88、G B/T8573-1999和GB 8574-88分别测定分析氮、磷、钾含量，得到N：15％；P₂O₅：8％；K₂O：10％。

【肥料试验】

试验实施例1：肥料缓释试验

参照有关文献(薛世川，孙志梅，彭正萍，杜会英，腐殖酸复合肥的养分释放规律与控释机理研究[J]，《腐殖酸》，2001，(3/4)：30-32)，运用室内模拟土壤淋洗的试验方法进行了腐植酸复合缓释肥料中养分N的缓释试验。

试验设两个处理：(1)CK，为普通复混肥(山东济宁高科化工有限责任公司生产，N:P₂O₅:K₂O＝16:16:16)；(2)HAF，为本发明实施例1的腐植酸复合缓释肥料(N:P₂O₅:K₂O＝13:5:10)。

试验方法：分别按纯养分N 228mg/kg土壤、P₂O₅ 228mg/kg土壤、K₂O 114mg/kg土壤的用量称取肥料，与土壤充分混匀，装入PVC管(Φ12cm)中，PVC管下接一个连有乳胶管的大漏斗，大漏斗中事先铺有一层纱布和石英砂，乳胶管下口用止水夹封闭，为防止浇水对上土层的扰动，土壤最上层铺一层石英砂或滤纸，用去离子水保持土壤含水量为田间持水量的60％，置于室温25℃中，试验期间用封口膜将PVC管口封住，以防水分蒸发。当间隔1小时(h)，7小时(h)，23小时(h)，47小时(h)，95小时(h)，1周(1w)，2周(2w)，4周(4w)，5周(5w)时，分别向PVC管中加50m1去离子水，平衡1h后打开止水夹，用烧杯收集等量渗出液，测定渗出液中的养分含量，视为培养至2h，8h，24h，48h，96h，1w，2w，4w，5w时的养分释放量。试验设置4次重复。

试验结果：与普通复混肥料相比，本发明的腐植酸复合缓释肥料(HAF)具有较好的缓释效果(见表1、2、3)。由表中的试验数据，可以发现，在淋洗初期，腐植酸复合缓释肥料与普通复混肥料的养分溶出量就表现出一定的差异性，在淋洗48小时前，腐植酸复合缓释肥料各养分溶出量都低于普通复混肥料，之后，前者的养分溶出百分量就高于后者了；在试验进行2周后，普通复混肥料的氮、磷、钾养分的溶出量都小于1％，累积溶出量分别达到N 97％、P₂O₅ 94％和K₂O 99％，而腐植酸复合缓释肥料在淋洗7周后仍有一定的养分溶出量，各养分的累积溶出量分别为N 90％、P₂O₅ 83％和K₂O 85％。可见，腐植酸复合缓释肥料较普通复混肥料具有较好的缓释性。

表1  本发明腐植酸复合缓释肥料氮(N)的溶出规律

表2  本发明腐植酸复合缓释肥料磷(P₂O₅)的溶出规律

表3  本发明腐植酸复合缓释肥料钾(K₂O)的溶出规律

试验实施例2：

利用田间试验进行了本发明肥料的肥效验证，试验结果表明，在等氮素养分量的条件下，本发明产品能提高作物产量(8～15％)，提高了肥料利用率，降低了土壤剖面硝酸盐的淋洗累积量(30～50％)，提高了氮素养分的当季利用率，是一种环境友好型肥料。产品的肥效试验及其结果如下：

本发明肥料肥效验证的田间试验于山东兖州进行，试验设置：(1)CK：为对照，使用生产常规施肥方式，以普通复合肥(山东济宁高科化工有限责任公司生产，N:P₂O₅:K₂O＝16:16:16)375kg/hm²作基肥，于玉米大口期再追施尿素(山东济宁高科化工有限责任公司生产，N 46％)165kg/hm²；(2)HAF：施用本发明实施例1的肥料产品(N:P₂O₅:K₂O＝13:5:10)1045kg/hm²，氮素用量与对照相同，作基肥一次性施用。试验小区面积为333m²，每个处理3次重复，随机排列。其它田间管理同当地农田。玉米成熟收获后计产。用土钻采取土样，每个小区取三点，采样深度为200cm，20cm为一个层次，然后迅速带回实验室，称取新鲜土样12.00g于塑料振荡瓶中，加入100mL 0.01mol/L CaCl₂溶液浸提，振荡1小时，过滤，滤液用紫外分光法测定各层土壤硝态氮含量。

表4  本发明肥料产品对土壤硝酸盐含量的影响

试验结果：对照(CK)，玉米产量10877.85kg/hm2，施用本发明肥料产品玉米产量为12394.35kg/hm2，数据处理结果表明：本发明肥料产品对玉米的增产效果明显，比普通复合肥作基肥、后追施尿素的处理(CK)增产13.94％。施用本发明肥料产品能明显降低土壤剖面2m内的硝态氮含量(见表4)，施用本发明肥料产品(HAF)0～200cm的土壤剖面硝态氮含量仅为对照的59％，硝酸盐含量降低了41％，可见，对照的硝态氮污染地下水的生态风险明显高于施用本发明肥料产品。试验结果表明，在等氮素养分量条件下，本发明肥料产品能够显著提高作物产量(14％左右)，降低了土壤剖面硝酸盐的淋洗累积量(40％左右)，可使氮素的当季利用率提高5～10％，提高肥料利用率(10～15％)，是一种环境友好、经济型肥料。

由此可见，本发明肥料具有缓释性能优、养分当季利用率高、环境友好等特点。其制技术工艺简单、原料来源广、易于操作、成本低等。

Claims (9)

1.一种腐植酸复合缓释肥料，其特征在于该肥料组成如下：

活化风化煤                   30～80重量份

化学肥料                     20～70重量份

其化学肥料中的氮、磷与钾的重量比分别是以该化学肥料总重量计17～46％、10～48％、30～56％。

2.根据权利要求1所述的腐植酸复合缓释肥料，其特征在于该肥料组成如下：

活化风化煤                  50～60重量份

化学肥料                    40～50重量份

3.根据权利要求1或2所述的腐植酸复合缓释肥料，其特征在于所述的化学肥料是一种或多种选自氮肥、磷肥或钾肥的化学肥料。

4.根据权利要求3所述的腐植酸复合缓释肥料，其特征在于所述的氮肥是一种或多种选自氯化铵、硫酸铵或硝酸钙的氮肥。

5.根据权利要求3所述的腐植酸复合缓释肥料，其特征在于所述的磷肥是一种或多种选自磷矿粉、磷酸铵、过磷酸钙、重过磷酸钙、钙镁磷肥或钢渣磷肥的磷肥。

6、根据权利要求3所述的腐植酸复合缓释肥料，其特征在于所述的钾肥是一种或多种选自氯化钾、硫酸钾或钾镁肥的钾肥。

7.一种腐植酸复合缓释肥料的生产方法，其特征在于该方法的步骤如下：

A.往100重量份风化煤加入2％的氢氧化钾5～10重量份或30～40重量份25％氨水或20～30重量份碳酸氢铵和15～25重量份水，搅拌均匀后压紧成堆，覆盖一层煤灰或塑料薄膜，放置3～5天后，即可得到所述的活化风化煤；

B.让步骤A得到的活化风化煤与水进行混合，得到含水55～60％的料浆，然后加入一种或多种选自氮肥、磷肥或钾肥的化学肥料，混合均匀制成有机无机复合料浆；加入的化学肥料应该使最后的腐植酸复合缓释肥料达到如下组成：

活化风化煤         30～80重量份

化学肥料           20～70重量份。

C.往步骤B得到的料浆中通入压力6～10MPa、温度120～180℃的水蒸汽，将该复合料浆加热到50℃～80℃，

D.然后使用高压泵借助4～6MPa压缩空气将该复合料浆直接喷射在喷浆造粒***中的转鼓料幕上，所述的料幕是由后续造粒的返料粉粒和钾肥粉粒组成的；

E.往步骤D的所述料幕上同时吹入温度300℃～400℃的热风，在高温热风的作用下迅速成粒并干燥，在出料口时所述肥料的温度为85℃、水含量达到0.2～0.5％(重量份)；

F.将步骤E得到的肥料颗粒送入滚筒筛进行筛分，冷却，分装，得到所述的腐植酸复合缓释肥料。

8、根据权利要求7所述的方法，其特征在于所述的喷浆造粒***是高温喷浆造粒干燥机。

9、根据权利要求7所述的方法，其特征在于所述的返料粉粒与钾肥粉粒的比例是2～4。

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