CN101857490B - 一种适用于大田作物的缓释控释复混肥料 - Google Patents

Abstract

本发明是一种适用于大田作物的缓释控释复混肥料，属于可控制营养成分释放速率的混合肥料。其特征是包括熔融造粒和转鼓包膜两个关键工序，首先熔融造粒制备内置缓释复混肥料颗粒，然后，再经异粒变速、转鼓包膜制得，以重量百分数计的原料组成如下：尿素35～65、磷酸一铵或重钙9～36、氯化钾或硫酸钾8～40、造粒辅料1～38、纳米级壳聚糖改性的凹凸棒土3～5、纳米级壳聚糖包膜剂1～2。提供了一种能够根据作物生长的不同阶段对养分的需求，控制肥效释放速率，为作物生长适时、适量的提供养分，肥料利用率高，包膜材料易于降解，有利于环境保护，适用于大田作物施用的缓释控释复混肥料。

Description

一种适用于大田作物的缓释控释复混肥料

技术领域

本发明是一种适用于大田作物的缓释控释复混肥料法，属于可控制营养成分释放速率的混合肥料。

背景技术

化学肥料使用量大、使用面广，已成为农业生产中最重要的生产资料之一，在农业产业成本中占有较大份额。化学肥料的水溶性使其施入土壤后，迅速溶解、分解、挥发、流失，导致养分利用率低，作物对养分的需求和化学肥料对养分的提供不相适应；不仅造成资源的浪费，农业成本的提高，流失的化学肥料对于水体、大气和土壤环境的污染对人类赖以生存的环境构成威胁。因此，化学肥料的可控释放乃是业内人士追求的目标。

现有技术中的控释复合肥料大多采用两种形式，其一是包膜型的工艺，利用硫化床或转鼓包膜机将控释材料包裹到速效肥料颗粒表面。该产品在生产过程中包膜厚度难以控制，导致肥料养分释放超前或滞后，影响了作物的前期或中后期的吸收。其二是将粉状速溶性氮肥、磷肥、钾肥与可降低其溶解性的材料充分混合来制备的非包膜型缓释肥料，通常的载体材料是将低水溶性纳米胶结材料均匀分散到粉状氮肥、磷肥、钾肥之中，改变肥料的溶解特性。由于是低水溶性纳米胶结材料，肥料养分释放比树脂和硫磺包膜相对较快，最长达到120多天，影响了作物的后期吸收。树脂包膜，成本高，且包膜材料难以降解，污染环境。

上述包膜型、非包膜型缓释肥料存在的问题是：

1.不能根据作物生长的不同阶段对养分的需求，控制肥效释放速率，不能为作物生长适时、适量的提供养分。

2.肥料养分利用率低。

3.没有有效解决肥料养分流失、污染环境的问题。

4.现有技术中的高塔造粒工艺存在的工艺适应性单一、兼容性差，工艺复杂，成本较高。

5.包膜材料难降解，污染环境。

6.售价高，不适合于大田作物使用。

发明内容

本发明的目的在于避免上述现有技术中的不足之处，而提供一种能够根据作物生长的不同阶段对养分的需求，控制肥效释放速率，为作物生长适时、适量的提供养分，肥料利用率高，包膜材料易于降解，有利于环境保护，适用于大田作物的缓释控释复混肥料。

本发明的目的还在于提供一种采用熔融风冷造粒，工艺适应性强、兼容性好，节约能源，包膜工艺简单，投资少成本较低的制备方法。

本发明的目的可以通过如下措施来达到：

本发明的适用于大田作物的缓释控释复混肥料，其特征是包括熔融造粒和转鼓包膜两个关键工序，首先熔融造粒制备内置缓释复混肥料颗粒，然后，再经异粒变速、转鼓包膜制得，所用原料和制备方法如下：

A.原料

以重量百分数计的原料组成如下：

尿素                        35～65

磷酸一铵或重钙              9～36

氯化钾或硫酸钾              8～40

造粒辅料                    1～38

纳米级壳聚糖改性的凹凸棒土  3～5

纳米级壳聚糖包膜剂          1～2

B.制备方法包括如下步骤：

步骤1.熔融造粒

a.尿素熔融、计量、投料

将颗粒尿素倒入尿素皮带输送机，经斗式提升机，提升到尿素料仓，经螺旋输送机进入尿素熔融器，尿素熔融后流入尿液缓冲槽，经尿液泵输送到塔顶一级混合槽，进入一级混合槽的尿素熔液为35～65重量份。

b.其他原料计量、投料

磷酸一铵或重钙、氯化钾或硫酸钾、粉状钙粉或石膏粉或元明粉或腐殖酸分别倒入皮带输送机，经斗式提升机提升至各自料仓，料仓底部设电子计量皮带秤，分别计量磷酸一铵或重钙9～36重量份、氯化钾或硫酸钾8～40重量份、钙粉或石膏粉或元明粉或腐殖酸1～38重量份去粉体加热器加热，加热后的物料流入到粉体皮带机，同时，将纳米级改性凹凸棒土3～5重量份计量加入到粉体皮带机上，经斗提机送入造粒工序的塔顶一、二级混合槽，充分混匀，备造粒用；

c.造粒

将步骤b混匀的物料，采用造粒机喷淋到造粒塔内，自然冷却、固化，即得内置缓释复混肥料颗粒；

步骤2.转鼓包膜

将步骤1制备的内置缓释复混肥料颗粒98～99重量份，输送到烘干包膜机内，利用异粒变速技术，将纳米壳聚糖包膜剂，通过电磁阀调节喷洒量，将包膜剂1～2重量份，均匀喷洒到99～98重量份的内置缓释复混肥料颗粒表面，经包膜区转鼓包膜后，随即进入烘干区烘干、冷却机冷却，计量、包装，制得粒径不同、包膜厚度各异的适用于大田作物的缓释控释复混肥料。

本发明的适用于大田作物的缓释控释复混肥料是一种由内置型缓释肥与包膜型控释肥技术相结合而成的高效环保新型缓/控释肥料。传统的内置型缓释肥也称纳米结构肥，是将肥料与可降低其溶解性的低水溶性纳米胶结材料混合而成的肥料。本发明的内置型缓释肥选用的低水溶性纳米胶结材料-纳米级壳聚糖改性凹凸棒土，是一种环保型纳米胶结材料，选用环境友好型天然高分子网格材料-纳米级凹凸棒土和生物高分子材料-壳聚糖为原料，进行物理和化学复配改性后制得，其与氮、磷、钾粉体及尿素熔体进行充分混合，通过离子交换及吸附作用，形成胶体网状结构，“网捕”住肥料养分，改变了肥料的溶解特性。与传统的内置型缓释肥料相比，缓释效果有显著提高。

本发明的原料组分纳米级壳聚糖改性的凹凸棒土和纳米级壳聚糖包膜剂都采用了壳聚糖，壳聚糖是甲壳素脱去乙酰基后的产物，是自然界储量丰富的天然有机物。纤维素分子中的C₂位上的-OH基被-NH₂基取代后就是壳聚糖。壳聚糖无毒无味、可生物降解，是一种新型的植物生长调节剂，能提高植物叶片中叶绿素含量、提高作物的储减蛋白质含量、提高种子的抗病能力、发芽率发芽数和实生苗株高。另外，壳聚糖对人畜无害，来源广泛，降解产物可以作为土壤碳和氮的来源。因此本发明的原料组分采用壳聚糖改性的凹凸棒土作为缓释剂，而且选用纳米壳聚糖包膜剂。对于完成本发明的任务做出了积极贡献。

本发明的熔融造粒工艺在熔融体自身的温度及强力搅拌混合及高剪切分散乳化作用下，通过离子交换、吸附、网捕作用形成互穿分子网状结构的纳米复合材料且具有一定流动性能的低温共熔体，然后采用造粒塔喷淋造粒工艺进行造粒，当喷淋滴珠在造粒塔中下落通过上升的空气流时，被迅速冷却结晶成球状，形成一种具有速效、中效功能的内置型缓释复混肥料颗粒。

本发明的包膜工艺是将内置型缓释复混肥料颗粒输送到烘干包膜机内，利用异粒变速技术，将纳米壳聚糖包膜剂，通过电磁阀调节包膜剂喷洒量，将包膜剂均匀喷洒到内置型缓释复混肥料颗粒表面，经包膜区转鼓包膜后，随即进入烘干区烘干及冷却机冷却，再经计量包装，最终生产出不同颗粒表面形成不同包膜厚度的适用于大田作物的缓释控释复混肥料，即具有速效、中效+长效功能。

本发明采用的纳米级壳聚糖改性凹凸棒土由安徽帝元生物科技有限公司产售，商品牌号为KS-3，纳米级壳聚糖改性凹凸棒土是一种添加于普通肥料中能够控制肥料释放速率的添加剂，通过对天然材料进行物理和生物改性，与复配材料协同作用，形成巨大互穿网络，“网捕”住化肥养分，从而达到提高化肥利用率，减少养分流失，降低环境污染的目的。

本发明采用的纳米壳聚糖包膜剂，是滨州鑫龙油田化工有限公司生产销售的商品牌号为NMT-1的产品，纳米壳聚糖包膜剂以含十几种作物需求的营养元素的天然纳米矿物材料与生物高分子材料-高分子壳聚糖，经化工微乳化、高剪切技术改性而成的一种环保型包膜材料。

本发明的适用于大田作物的缓释控释复混肥料，其特征是所述之以重量百分数计的原料组成如下：

尿素                           35～65

磷酸一铵或重钙                 24～28

氯化钾或硫酸钾                 22～24

造粒辅料                       6～38

纳米级壳聚糖改性的凹凸棒土     3～5

纳米级壳聚糖包膜剂             1～2。

是本发明公开的优选的技术方案。

本发明的适用于大田作物的缓释控释复混肥料，其特征是A原料中所述之造粒辅料选自钙粉、石膏粉、元明粉、腐殖酸中的任意一种。

本发明的适用于大田作物的缓释控释复混肥料，其特征是A原料中所述之纳米级壳聚糖改性的凹凸棒土中，壳聚糖的重量含量≥3％是优选的技术方案。

本发明的适用于大田作物的缓释控释复混肥料，其特征是A原料中所述之纳米级壳聚糖包膜剂中，壳聚糖的重量含量≥5％。

本发明的适用于大田作物的缓释控释复混肥料及其制备方法，其特征是所述之以重量百分数计的原料组成如下

尿素                     38

磷酸一铵                 26

氯化钾                   13

钙粉                     19

纳米级壳聚糖改性的凹凸棒土        3

纳米级壳聚糖包膜剂                1。

是一个优选的技术方案。

本发明的适用于大田作物的缓释控释复混肥料，其特征是所述之以重量百分数计的原料组成如下

尿素                             40

磷酸一铵                         18

氯化钾                           20

钙粉                             16.5

纳米级壳聚糖改性的凹凸棒土       4

纳米级壳聚糖包膜剂               1.5。

是另一个优选的技术方案。

本发明的适用于大田作物的缓释控释复混肥料，其特征是所述之以重量百分数计的原料组成如下

尿素                             50

重钙                             27

硫酸钾                           10

腐植酸                           6.5

纳米级壳聚糖改性的凹凸棒土       5

纳米级壳聚糖包膜剂               1.5。

也是一个优选的技术方案。

本发明相比现有技术有如下积极效果：

1.提供了一种能够根据作物生长的不同阶段对养分的需求，控制肥效释放速率，为作物生长适时、适量的提供养分，肥料利用率高，包膜材料易于降解，有利于环境保护，适用于大田作物的缓释控释复混肥料。

2.提供了一种采用熔融风冷造粒，工艺适应性强、兼容性好，节约能源，包膜工艺简单，投资少及成本较低的制备方法。

3..本发明的复混肥料能够根据作物生长的不同阶段对养分的需求，控制肥效释放速率，为作物生长适时、适量的提供养分。

2.肥料养分利用率高，氮肥利用率在水稻上≥75％。在小麦上≥65％。

3.有效解决了肥料养分流失、污染环境的问题。

4.对现有技术中的高塔造粒生产装置和工艺进行简单改造即可适用于本发明的熔融造粒工艺要求。

5.包膜材料易于降解，不会对水体、土壤、空气带来不利影响，保护环境。

6.原材料获取容易，生产成本低，售价适中，适合于大田作物使用。

7.本发明方法的生产工艺能提高融液的凝固点，使产品颗粒光滑、圆润，外观呈浅氯色，减少颗粒缩孔，降低氨损失。且该产品的养分合理、水分含量低，不易结块，便于机械化施肥。

8.本发明的复混肥料能保持养分纵向平衡，控制流失。该产品在土壤中能均衡营养，做到作物前期、中期、后期不缺肥；能更多的被植物吸收，流失的肥料养分大幅减少，富余的肥料养分存留在土壤中，可供下季植物继续吸收利用。改变了普通肥料养份释放过于集中及树脂包膜控释肥、硫磺包膜控释肥养分释放超前或滞后的缺点。

9.在土壤中易降解，其降解产物进入土壤有机-无机复合胶体内，长期施用可改善土壤理化特性，提高土壤保肥和保水能力。

10.本发明的复混肥料适宜于大田作物上施用，可作为基肥一次性使用，中间不需要追肥，农民省时、省力，同时节省肥料投入。

附图说明

附图是适用于大田作物的缓释控释复混肥料制备方法工艺流程示意图

具体实施方式

本发明下面将结合实施例作进一步详述：

实施例1按照如下步骤制备本发明的适用于大田作物的缓释控释复混肥料

步骤1.熔融造粒

a.尿素熔融、计量、投料

将颗粒尿素倒入尿素皮带输送机，经斗式提升机，提升到尿素料仓，经螺旋输送机进入尿素熔融器，尿素熔融后流入尿液缓冲槽，经尿液泵输送到塔顶一级混合槽，进入一级混合槽的尿素熔液为35～65重量份。

b.其他原料计量、投料

磷酸一铵或重钙、氯化钾或硫酸钾、粉状钙粉或石膏粉或元明粉或腐殖酸分别倒入皮带输送机，经斗式提升机提升至各自料仓，料仓底部设电子计量皮带秤，分别计量磷酸一铵或重钙9～36重量份、氯化钾或硫酸钾8～40重量份、钙粉或石膏粉或元明粉或腐殖酸1～38重量份去粉体加热器加热，加热后的物料流入到粉体皮带机，同时，将纳米级改性凹凸棒土3～5重量份计量加入到粉体皮带机上，经斗提机送入造粒工序的塔顶一、二级混合槽，充分混匀，备造粒用；

c.造粒

将步骤b混匀的物料，采用造粒机喷淋到造粒塔内，自然冷却、固化，即得内置缓释复混肥料颗粒；

步骤2.转鼓包膜

将步骤1制备的内置缓释复混肥料颗粒98～99重量份，输送到烘干包膜机内，利用异粒变速技术，将纳米壳聚糖包膜剂，通过电磁阀调节喷洒量，将包膜剂1～2重量份，均匀喷洒到99～98重量份的内置缓释复混肥料颗粒表面，经包膜区转鼓包膜后，随即进入烘干区烘干、冷却机冷却，计量、包装，制得粒径不同、包膜厚度各异的适用于大田作物的缓释控释复混肥料。

实施例2～实施例8

按照实施例1的方法和步骤，按照表1的原料配方制备适用于大田作物的缓释控释复混肥料

表1

原料名称	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5	实施例6	实施例7	实施例8
								尿素	35	38	40	49	35	36	65
磷酸一铵	16		10		12		9
								重钙		22		36		28
氯化钾	40		22		11		8
								硫酸钾		17		9		24
钙粉	4		23
								石膏粉		19					11
元明粉					38
								腐植酸				1		6
纳米级壳聚糖改性的凹凸棒土	3	3	4	3.5	3	4	5
								纳米级壳聚糖包膜剂	2	1	1	1.5	1	2	2

Claims (8)

1.一种适用于大田作物的缓释控释复混肥料，其特征是包括熔融造粒和转鼓包膜两个关键工序，首先熔融造粒制备内置缓释复混肥料颗粒，然后，再经异粒变速、转鼓包膜制得，所用原料和制备方法如下：

A.原料

以重量份数计的原料组成如下：

B.制备方法包括如下步骤：

步骤1.熔融造粒

a.尿素熔融、计量、投料

将颗粒尿素倒入尿素皮带输送机，经斗式提升机，提升到尿素料仓，经螺旋输送机进入尿素熔融器，尿素熔融后流入尿液缓冲槽，经尿液泵输送到塔顶一级混合槽，进入一级混合槽的尿素熔液为35～65重量份。

b.其他原料计量、投料

磷酸一铵或重钙、氯化钾或硫酸钾、粉状钙粉或石膏粉或元明粉或腐殖酸分别倒入皮带输送机，经斗式提升机提升至各自料仓，料仓底部设电子计量皮带秤，分别计量磷酸一铵或重钙9～36重量份、氯化钾或硫酸钾8～40重量份、钙粉或石膏粉或元明粉或腐殖酸1～38重量份去粉体加热器加热，加热后的物料流入到粉体皮带机，同时，将纳米级壳聚糖改性的凹凸棒土3～5重量份加入到粉体皮带机上，经斗提机送入造粒工序的塔顶一、二级混合槽，充分混匀，备造粒用；

c.造粒

将步骤b混匀的物料，采用造粒机喷淋到造粒塔内，自然冷却、固化，即得内置缓释复混肥料颗粒；

步骤2.转鼓包膜

将步骤1制备的内置缓释复混肥料颗粒98～99重量份，输送到烘干包膜机内，利用异粒变速技术，将纳米壳聚糖包膜剂，通过电磁阀调节喷洒量，将包膜剂1～2重量份，均匀喷淋到99～98重量份的内置缓释复混肥料颗粒表面，经包膜区转鼓包膜后，随即进入烘干区烘干、冷却机冷却，计量、包装，制得粒径不同、包膜厚度各异的适用于大田作物的缓释控释复混肥料。

2.根据权利要求1的适用于大田作物的缓释控释复混肥料，其特征是所述之以重量份数计的原料组成如下：

3.根据权利要求1的适用于大田作物的缓释控释复混肥料，其特征是A原料中所述之造粒辅料选自钙粉、石膏粉、元明粉、腐殖酸中的任意一种。

4.根据权利要求1的适用于大田作物的缓释控释复混肥料，其特征是A原料中所述之纳米级壳聚糖改性的凹凸棒土中，壳聚糖的重量含量≥3％。

5.根据权利要求1的适用于大田作物的缓释控释复混肥料，其特征是A原料中所述之纳米级壳聚糖包膜剂中，壳聚糖的重量含量≥5％。

6.根据权利要求1的适用于大田作物的缓释控释复混肥料，其特征是所述之以重量份数计的原料组成如下

7.根据权利要求1的适用于大田作物的缓释控释复混肥料，其特征是所述之以重量份数计的原料组成如下

8.根据权利要求1的适用于大田作物的缓释控释复混肥料，其特征是所述之以重量份数计的原料组成如下

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