CN104609967A - 一种双控缓释多元素包衣复合肥的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双控缓释多元素包衣复合肥的制备方法，该方法以低甲醛脲醛-氧化淀粉复合材料为胶粘剂，与硅藻土复配，形成缓释体系，合理配比缓效氮肥、速效氮肥、磷素肥料或钾素肥料的用量，通过挤压混合反应，振动筛分，圆盘造粒一体化制备技术获得低甲醛脲醛-氧化淀粉-硅藻土基缓释肥料。施用土壤后可完全被生物降解，对环境友好，既能满足复混肥颗粒化生产需要，还可控制复混肥的释放，提高肥料利用率。

Description

一种双控缓释多元素包衣复合肥的制备方法

技术领域

本发明属于化肥生产技术领域，尤其涉及一种双控缓释多元素包衣复合肥的制备方法。

背景技术

众所周知, 我国是一个农业大国, 肥料需求量相当巨大, 除国内生产外，每年还需进口大量化肥才能满足农、林、渔牧业发展的需要。化肥施入土壤后有3个去向, 即被植物吸收利用、被土壤吸附和损失(流失和气体挥发)。据报道: 以铵盐或酰铵形式施入土壤的氮肥, 水稻吸收利用一般为11～35% , 土壤吸附13～44%, 损失19～45% 。如尿素的利用率仅为30～35% , 碳铵的利用率仅为25～31% 。这表明, 氮、磷、钾养分利用率很低, 即养分的无谓损失是极为严重的。养分的无谓损失, 一方面造成了农户经济上的巨大损失; 另一方面, 导致水质严重污染, 破坏环境。显然, 如何提高肥料利用率, 以减少肥料的施用量, 已经到了刻不容缓的地步。缓释复合肥能够缓慢释放养分、显著提高肥料利用率, 从而减少损失养分对环境造成的污染。因此, 缓释复合肥的研制工作日益受到人们的重视，并被誉为“ 21世纪化学肥料发展的最佳途径”。

我国增效肥料从20世纪70年代开始，中科院南京土壤所、上海市化工研究所等单位先后试制和生产了一些包膜肥料；1985年许秀成等人利用钙镁磷肥包裹尿素，以氮磷泥浆为粘结剂，制得具有一定缓效性能的包裹型复合肥料进入21世纪后，北京市农林科学院、华南农业大学、山东农业大学、中国农业大学研制成功包膜缓释肥料，可提高氮肥利用率10～15个百分点，价格只有国际同类产品的1/2～1/3，同时还研制了包膜缓释肥料的专用加工设备，制定了专用的工艺和技术规程，并且创建了我国缓释肥料的检测方法与评判标准。

以上相关增效技术在目前的生产使用中主要存在二次污染环境、影响土壤酸碱度、工艺设备复杂、施肥技术要求高和成本高等相关问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种以低甲醛脲醛-氧化淀粉复合材料为胶粘剂，与硅藻土复配，形成缓释体系，合理配比缓效氮肥、速效氮肥、磷素肥料或钾素肥料的用量，通过挤压混合反应，振动筛分，圆盘造粒一体化制备技术获得低甲醛脲醛- 氧化淀粉- 硅藻土基缓释肥料的方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的，该双控缓释多元素包衣复合肥的制备方法包括以下步骤：

 ①合成低甲醛脲醛：将摩尔比为1∶0.6-1.2的尿素和甲醛一次性加入反应器中，加热并搅拌，当温度升至25 ℃时停止加热，尿素溶解后，调节pH 值至4.0-5.0，反应10-20 min 后，出现浑浊点，调节pH值5.0-6.0，反应一段时间，用氢氧化钠溶液调pH 值7.0-8.0，降温出料。

②制备脲醛-氧化淀粉-硅藻土有机-无机复合缓释材料： 选取1∶1.0-1.3 的配比混合制备脲醛-氧化淀粉粘结剂，再与硅藻土以3∶1 质量比混合制备脲醛-氧化淀粉-硅藻土复合缓释材料；其性状：外观: 浅黄色粘性液体, 无沉淀, 无分层现象；固含量: 5 0-6 0 %；粘度(20 ℃,涂4 ) 55-60秒；游离甲醛含量( % ) <0.3；比重: (20℃ )1.78-2.25；PH值: 7-8；保存期: 1-3个月。

③挤压混合反应- 振动筛分-圆盘造粒：分别称取15-20质量份硫酸铵，20-25 质量份尿素，45-55质量份过磷酸钙（含磷11.3%），10-15质量份氯化钾（含钾46.5%），混合均匀，加入其混合质量15-20% 氧化淀粉-硅藻土有机-无机复合缓释材料，反复挤压5-10 次使其充分混合反应，再经振动破碎、筛分，圆盘造粒制得表面光洁，致密度高，粒径为3-6 mm 的球形颗粒，干燥至含水率小于2.5%，再用聚乙烯醇缩甲醛PVF进行包膜即制得包膜缓释复合肥。

所述氧化淀粉的制备：将淀粉加水搅拌配制成约45 %的乳浊液， 加入氯酸钠，调PH值呈酸性，升温至48-55℃(最高不超过60 ℃ )。在不断搅拌下加入过硫酸铁水溶液，恒温反应2-2.5h。氧化反应结束后，将淀粉乳液过滤，得到的滤饼加定量水搅拌，加入少量的消泡剂（磷酸三丁脂），在室温下用30% 浓度的氢氧化钠水溶液做糊化剂，让其反应10-20 nim，然后再加入交联稳定剂（尿素）、络合剂（硼砂）。

所述硅藻土的提纯：称取硅藻土10份和膨润土0.3份，混合均匀后，边加水边用搅拌，至泥团可塑成型，用分样筛将泥团挤压成条，放置40-50ｍｉｎ，然后置于马弗炉中于320-370℃焙烧１.5ｈ，冷却即得。

本发明的有益效果：

脲醛-氧化淀粉-硅藻土复合缓释材料是有机-无机粘结剂结合体，造粒性能优于无机粘结剂，可完全被生物降解，对环境友好，既能满足复混肥颗粒化生产需要，还可控制复混肥的释放，提高肥料利用率，同时可提供缓释氮素，延长肥效期。

复合缓释材料中的氧化淀粉氧化淀粉改性脉醛树脂粘结剂，是以玉米淀粉和脲醛树脂为主体材料，再将淀粉氧化，糊化， 络合与脲醛树脂混合而成。通过对淀粉有限度的水解或氧化，改变其分子结构或性质，便可以任意控制淀粉的溶解性和粘度。氧化淀粉中的羧基也容易和脲醛树脂中的羟基发生反应，并快速形成一种高聚合的高分子化合物，从而提高干燥速度和粘结强度。

复合缓释材料中的硅藻土是以硅藻遗骸为主的一种生物沉积矿， 其主要成分是非晶质SiO₂，其具有孔隙率高， 比表面积大， 因而拥有良好的化学稳定性和热稳定性，导致其吸附性能良好。所以， 硅藻土的加入不但起到了缓释肥效的作用，同时还具有防止肥料结块的功效，既有利于作物的吸收，又改良了土壤。

田间试验资料

沂南县黄瓜研究所于2013年在黄瓜上进行试验，试验证明，施用双控缓释多元素包衣复合肥的处理，不仅产量高，黄瓜质量也好。相比常规施肥处理，施用双控缓释多元素包衣复合肥显著增加了黄瓜的产量，增产幅度为14.6%。而且施用双控缓释多元素包衣复合肥显著增加了黄瓜的NPK吸收量，其中吸氮量增加16.9%，吸P 量增加10.2%，吸钾量增加14.2%。

施用双控缓释多元素包衣复合肥相比常规施肥显著降低了黄瓜的硝酸盐含量，降幅为12.3%，同时控释肥处理的黄瓜Vc和水溶性糖含量含量更高，但差异未达到显著性水平。

具体实施方式

该双控缓释多元素包衣复合肥的制备方法包括以下步骤：

合成低甲醛脲醛：将摩尔比为1∶0.8的尿素和甲醛一次性加入反应器中，加热并搅拌，当温度升至25 ℃时停止加热，尿素溶解后，调节pH 值至4.0-5.0，反应10-20 min 后，出现浑浊点，调节pH值5.0-6.0，反应一段时间，用氢氧化钠溶液调pH 值7.0-8.0，降温出料。

制备脲醛-氧化淀粉-硅藻土有机-无机复合缓释材料：选取1∶1.2的配比混合制备脲醛-氧化淀粉粘结剂，再与硅藻土以3∶1 质量比混合制备脲醛-氧化淀粉-硅藻土复合缓释材料。其性状：外观: 浅黄色粘性液体, 无沉淀, 无分层现象；固含量: 5 0-6 0 %；粘度(20 ℃,涂4 ) 55-60秒；游离甲醛含量( % ) <0.3；比重: (20℃ )1.78-2.25；PH值: 7-8；保存期: 1-3个月。

挤压混合反应- 振动筛分-圆盘造粒：分别称取18kg硫酸铵，22 kg尿素石膏，50kg过磷酸钙（含磷11.3%），13kg氯化钾（含钾46.5%），混合均匀，加入其混合质量15-20% 氧化淀粉-硅藻土有机-无机复合缓释材料，反复挤压5~10 次使其充分混合反应，再经振动破碎、筛分，圆盘造粒制得表面光洁，致密度高，粒径为3~6 mm 的球形颗粒，干燥至含水率小于2.5%，再用聚乙烯醇缩甲醛PVF进行包膜即制得包膜缓释复合肥（N 5.74%，P 4.69%，K 6.12%，S 0.59%）。

Claims (3)

1.一种双控缓释多元素包衣复合肥的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

 ①合成低甲醛脲醛：将摩尔比为1∶0.6-1.2的尿素和甲醛一次性加入反应器中，加热并搅拌，当温度升至25 ℃时停止加热，尿素溶解后，调节pH 值至4.0-5.0，反应10-20 min 后，出现浑浊点，调节pH值5.0-6.0，反应一段时间，用氢氧化钠溶液调pH 值7.0-8.0，降温出料；

②制备脲醛-氧化淀粉-硅藻土有机-无机复合缓释材料：选取1∶1.0-1.3 的配比混合制备脲醛-氧化淀粉粘结剂，再与硅藻土以3∶1 质量比混合制备脲醛-氧化淀粉-硅藻土复合缓释材料，其性状：外观: 浅黄色粘性液体, 无沉淀, 无分层现象；固含量: 55-65 %；粘度(20 ℃,涂4 ) 55-60秒；游离甲醛含量( % ) <0.25；比重: (20℃ )1.79-2.26；PH值: 7-8；保存期: 2-3个月；

③挤压混合反应- 振动筛分-圆盘造粒：分别称取15-20质量份硫酸铵，20-25 质量份尿素，45-55质量份过磷酸钙（含磷11.3%），10-15质量份氯化钾（含钾46.5%），混合均匀，加入其混合质量15-20% 氧化淀粉-硅藻土有机-无机复合缓释材料，反复挤压5-10 次使其充分混合反应，再经振动破碎、筛分，圆盘造粒制得表面光洁，致密度高，粒径为3-6 mm 的球形颗粒，干燥至含水率小于2.5%，再用聚乙烯醇缩甲醛PVF进行包膜即制得包膜缓释复合肥。

2.如权利要求1所述的一种双控缓释多元素包衣复合肥的制备方法，其特征在于所述氧化淀粉的制备：将淀粉加水搅拌配制成约45 %的乳浊液， 加入氯酸钠， 调PH值呈酸性；升温至48-55℃(最高不超过60 ℃ )，在不断搅拌下加入过硫酸铁水溶液，恒温反应2-2.5h；氧化反应结束后，将淀粉乳液过滤，得到的滤饼加定量水搅拌，加入少量的消泡剂（磷酸三丁脂），在室温下用30% 浓度的氢氧化钠水溶液做糊化剂，让其反应10-20 nim，然后再加入交联稳定剂（尿素）、络合剂（硼砂）。

3.如权利要求1所述的一种双控缓释多元素包衣复合肥的制备方法，其特征在于所述硅藻土的提纯：称取硅藻土10份和膨润土0.3份，混合均匀后，边加水边用搅拌，至泥团可塑成型．用分样筛将泥团挤压成条，放置40-50ｍｉｎ，然后置于马弗炉中于320-370℃焙烧1.5ｈ，冷却即得。