CN106116787A - 一种长效包膜控释肥料 - Google Patents

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CN106116787A CN201610424670.5A CN201610424670A CN106116787A CN 106116787 A CN106116787 A CN 106116787A CN 201610424670 A CN201610424670 A CN 201610424670A CN 106116787 A CN106116787 A CN 106116787A
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Abstract

一种长效包膜控释肥料，由长效复合肥料与其外部的高分子包膜构成，其特征在于，长效复合肥料与包膜液按1000∶2‑4的比例使包膜液均匀附着在长效复合肥料颗粒表面，整个包膜即完成，高分子包膜的原料的是：羧甲基纤维素、乙醇、硅油乳液、引发剂、交联剂、乳化剂和水；所述高分子包膜的原料占肥料质量的5～15％。

Description

一种长效包膜控释肥料
技术领域
本发明涉及一种复合肥，特别是涉及一种长效包膜控释肥料。
背景技术
控释肥料能有效提高养分利用率、减少环境效应，节省劳动力，在园艺植物及经济作物中具有广泛的应用。目前，肥料养分的控释可以分为三类：一是将肥料制成有机氮化物，二是包囊法，三是载体法。每一种都有很多实现机制，而利用聚合物对肥料进行包膜属包囊法的一种，也是最具发展前景的控释肥料。世界上缓释/控释肥料的消费总量达100多万吨。其中聚合物包膜肥料占到一半以上。聚合物包膜肥料通过有机包膜层来调节肥料颗粒内部速效养分的释放速率，从而达到肥料中营养元素的释放与作物对养分的需求基本同步。
随着农业技术的发展，环保型高质量复合肥受到欢迎，但无机复合肥易粘连结块，有机复合肥易吸水风化粉化。放一段时间就会成一堆灰土，直接影响肥料的使用，引起机械化操作的不便，给储存、运输造成困难，肥料外观差，被误认为是灰土。直接影响销售。
硅油具有很多优良的特点，如无毒及无刺激性，化学稳定性、润滑性、耐热耐寒性、憎水性、贮存稳定性等,因此广泛用于个人护理、皮革护理和发酵工业等。但因为硅乳状液是由两种(或两种以上)完全不互溶(或部分互溶)的液体所形成的分散***。硅油乳液是将硅油、乳化剂以及去离子水按照一定的乳化配方和先后顺序，经过高速搅拌器得到的一种O/W型乳液。
发明内容
本发明的目的在于提供一种长效包膜控释肥料，使颗粒肥能长时间保持光洁、明亮，不吸水、不粘连、不风化、不粉化。而且成本低、无污染、对作物无害、操作简单、使用方便。。为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种长效包膜控释肥料，由长效复合肥料与其外部的高分子包膜构成，其特征在于，长效复合肥料与包膜液按1000∶2-4的比例使包膜液均匀附着在长效复合肥料颗粒表面，整个包膜即完成，高分子包膜的原料的是：羧甲基纤维素、乙醇、硅油乳液、引发剂、交联剂、乳化剂和水；所述高分子包膜的原料占肥料质量的5～15％；所述高分子包膜的原料是按照以下的重量配比：羧甲基纤维素、乙醇、硅油乳液、引发剂、交联剂、乳化剂和去离子水＝(2—5)∶(2—3.5)∶(1—5)∶(0.05—0.2)∶(0.05—0.2)∶(0.5—2)∶(10—15)所述引发剂为过硫酸钾，交联剂为氮丙啶，乳化剂为OP-10，其制备工艺过程分为包衣液配制和包膜肥料制备，其中，包衣液配制步骤为：
1)将羧甲基纤维素、乙醇、乳化剂和去离子水一起搅拌，形成均匀水相；
2)将得到的水相在持续搅拌下升温，温度上升到70～100℃时，将引发剂溶液和硅油乳液分次交替地分别加入反应体系进行反应得到包衣母液；
3)在包衣母液中，加入交联剂，再用占包衣母液100～200wt％的水稀释包衣母液，调节溶液的pH调节至7-7.5，搅拌均匀配成包衣液；
4)将长效复合肥料置于底喷式或转鼓式流化床中，开机预热至60℃，对肥料颗粒进行预热；在60℃条件下，利用双流体喷头或喷头组将上述所制得的包衣液喷涂到预热的肥料颗粒表面，喷头雾化的压力为0.05-0.35Pa，压缩空气压强0.4-0.8Pa，流量控制在400ml-1500ml/h；每100克肥芯的包膜液用量为50-200ml，同时鼓吹60℃的热风对对肥料进行干燥制成包膜型缓释肥料，然后冷却至室温、分筛、包装后入库。
包衣母液和包衣液分两步配制的优点是：包衣母液能长期存放，而包衣液须利用包衣母液现配现用，因此两步配制的方法可实现水基反应成膜，同时也方便包衣液的制备。
硅油具有耐高低温性、较低的玻璃化温度、较低的表面能、高度的疏水性等突出特点，从而在化妆品、涂料、织物整理剂、防水剂等领域内有着广泛的应用。但因为硅油要在水中分散很难，从而使硅油在很多方面应用得不到拓展。而硅油乳液的成功制备为这一问题提供了解决的途径。所述硅油乳液的制备方法为：取二甲基硅油和乳化剂直接加热使二甲基硅油和复合乳化剂完全溶解，当温度达到80℃时向烧瓶内加入80℃的去离子水，转速1200-1400r/min，搅拌时间为60min，二甲基硅油和乳化剂质量比为1:05-0.8，复合乳化剂的配比Span-60:tween-60为0.4-0.8:0.5-1。
所述长效复合肥料由如下成分按重量份组成：磷矿粉10-40、钾长石10-40、煤矸石15-40、菱镁矿粉10-20、改性腐殖酸6-8份、膨润土4-5份、硅藻土4-5份、柠檬酸铵溶液0.8-0.5份、聚谷氨酸溶液0.3-0.7份，上述各组分按比例混合、造粒，造粒后无需烘干步骤，自然晾干1-2小时，冷却即可。
所述磷矿粉、钾长石、煤矸石与适量焦炭在500℃—800℃温度下焙烧8—16小时、冷却；粉碎过60目筛；得到的焙烧后的混合物作为本发明的组分。
所述改性腐殖酸制备方法为将风化煤或褐煤在温度70-110℃下流态化沸腾50-100min，同时喷洒硝酸溶液，所述硝酸溶液与风化煤或褐煤的质量比为0.5-0.9:1，制得改性腐殖酸。
本发明采用的包膜材料适用各种肥料颗粒表面包膜，如尿素及复合肥料等，大大提高了其使用范围，方便了使用，节约了企业成本。
本发明的包膜方法可采用喷涂的方法，使均匀混合的膜材料最大程度直接到达肥料的表面，固化成膜，从而大大改善了膜材料的肥料颗粒上分布的均一性，提高了缓释膜的综合性能。
具体实施方式
下面对本发明作进一步的详细说明。
配制硅油乳液，取二甲基硅油和乳化剂直接加热使二甲基硅油和复合乳化剂完全溶解，当温度达到80℃时向烧瓶内加入80℃的去离子水，转速1200-1400r/min，搅拌时间为60min，二甲基硅油和乳化剂质量比为1:05-0.8，复合乳化剂的配比Span-60:tween-60为0.4-0.8:0.5-1。制备的硅油乳液呈现乳白色，具有良好的流动性和分散性。硅油乳液中分散相液滴呈圆球状，其平均粒径约为19μm。
实施例1
高分子包膜的原料是按照以下的重量配比：羧甲基纤维素、乙醇、硅油乳液、引发剂、交联剂、乳化剂和去离子水＝2∶2∶1∶0.05∶0.05∶0.5∶10，所述引发剂为过硫酸钾，交联剂为氮丙啶，乳化剂为OP-10，其制备工艺过程分为包衣液配制和包膜肥料制备，其中，包衣液配制步骤为：
1)将羧甲基纤维素、乙醇、乳化剂和去离子水一起搅拌，形成均匀水相；
2)将得到的水相在持续搅拌下升温，温度上升到70～100℃时，将引发剂溶液和硅油乳液分次交替地分别加入反应体系进行反应得到包衣母液；
3)在包衣母液中，加入交联剂，再用占包衣母液100～200wt％的水稀释包衣母液，调节溶液的pH调节至7-7.5，搅拌均匀配成包衣液；
表1为包衣液的各项性能参数
长效复合肥料由如下成分按重量份组成：磷矿粉10-40、钾长石10-40、煤矸石15-40、菱镁矿粉10-20、改性腐殖酸6-8份、膨润土4-5份、硅藻土4-5份、柠檬酸铵溶液0.8-0.5份、聚谷氨酸溶液0.3-0.7份，改性腐殖酸制备方法为将风化煤或褐煤在温度70-110℃下流态化沸腾50-100min，同时喷洒硝酸溶液，所述硝酸溶液与风化煤或褐煤的质量比为0.5-0.9:1，制得改性腐殖酸。磷矿粉、钾长石、煤矸石与适量焦炭在500℃—800℃温度下焙烧8—16小时、冷却；粉碎过60目筛；得到的焙烧后的混合物作为本发明的组分。上述各组分按比例混合、造粒，造粒后无需烘干步骤，自然晾干1-2小时，冷却即可。
将长效复合肥料置于底喷式或转鼓式流化床中，开机预热至60℃，对肥料颗粒进行预热；在60℃条件下，利用双流体喷头或喷头组将上述所制得的包衣液喷涂到预热的肥料颗粒表面，喷头雾化的压力为0.05-0.35Pa，压缩空气压强0.4-0.8Pa，流量控制在400ml-1500ml/h；每100克肥芯的包膜液用量为50-200ml，同时鼓吹60℃的热风对对肥料进行干燥制成包膜型缓释肥料，然后冷却至室温、分筛、包装后入库。
根据《缓释肥料》国家标准(GB/T 23348-2009)，缓释肥料要在25℃静水中浸泡24小时初期养分释放率小于15％，28天累积养分释放率小于80％。由表可见，本发明产品符合国家标准。
项目 GB/T 23348-2009 本发明
24小时内养分释放率 <15％ 11％
28天内养分释放率 <80％ 72％
实施例2：
高分子包膜的原料的是：羧甲基纤维素、乙醇、硅油乳液、引发剂、交联剂、乳化剂和水；所述高分子包膜的原料占肥料质量的5～15％；所述高分子包膜的原料是按照以下的重量配比：羧甲基纤维素、乙醇、硅油乳液、引发剂、交联剂、乳化剂和去离子水＝3∶2∶2∶0.1∶0.1∶1∶10所述引发剂为过硫酸钾，交联剂为氮丙啶，乳化剂为OP-10，其制备工艺过程分为包衣液配制和包膜肥料制备，其中，包衣液配制步骤为：
1)将羧甲基纤维素、乙醇、乳化剂和去离子水一起搅拌，形成均匀水相；
2)将得到的水相在持续搅拌下升温，温度上升到70～100℃时，将引发剂溶液和硅油乳液分次交替地分别加入反应体系进行反应得到包衣母液；
3)在包衣母液中，加入交联剂，再用占包衣母液100～200wt％的水稀释包衣母液，调节溶液的pH调节至7-7.5，搅拌均匀配成包衣液；
表2为包衣液的各项性能参数
长效复合肥料由如下成分按重量份组成：磷矿粉10-40、钾长石10-40、煤矸石15-40、菱镁矿粉10-20、改性腐殖酸6-8份、膨润土4-5份、硅藻土4-5份、柠檬酸铵溶液0.8-0.5份、聚谷氨酸溶液0.3-0.7份，上述各组分按比例混合、造粒，造粒后无需烘干步骤，自然晾干1-2小时，冷却即可。
所述磷矿粉、钾长石、煤矸石与适量焦炭在500℃—800℃温度下焙烧8—16小时、冷却；粉碎过60目筛；得到的焙烧后的混合物作为本发明的组分。所述改性腐殖酸制备方法为将风化煤或褐煤在温度70-110℃下流态化沸腾50-100min，同时喷洒硝酸溶液，所述硝酸溶液与风化煤或褐煤的质量比为0.5-0.9:1，制得改性腐殖酸。
长效复合肥料与包膜液按1000∶2的比例使包膜液均匀附着在长效复合肥料颗粒表面，整个包膜即完成，其过程为：将长效复合肥料置于底喷式或转鼓式流化床中，开机预热至60℃，对肥料颗粒进行预热；在60℃条件下，利用双流体喷头或喷头组将上述所制得的包衣液喷涂到预热的肥料颗粒表面，喷头雾化的压力为0.05-0.35Pa，压缩空气压强0.4-0.8Pa，流量控制在400ml-1500ml/h；每100克肥芯的包膜液用量为50-200ml，同时鼓吹60℃的热风对对肥料进行干燥制成包膜型缓释肥料，然后冷却至室温、分筛、包装后入库。
根据《缓释肥料》国家标准(GB/T 23348-2009)，缓释肥料要在25℃静水中浸泡24小时初期养分释放率小于15％，28天累积养分释放率小于80％。由表3可见，本发明产品符合国家标准。
项目 GB/T 23348-2009 本发明
24小时内养分释放率 <15％ 10％
28天内养分释放率 <80％ 62％
实施例3：
高分子包膜的原料的是：羧甲基纤维素、乙醇、硅油乳液、引发剂、交联剂、乳化剂和水；所述高分子包膜的原料占肥料质量的5～15％；所述高分子包膜的原料是按照以下的重量配比：羧甲基纤维素、乙醇、硅油乳液、引发剂、交联剂、乳化剂和去离子水＝5∶3.5∶5∶0.2∶0.2∶2∶15
所述引发剂为过硫酸钾，交联剂为氮丙啶，乳化剂为OP-10，其制备工艺过程分为包衣液配制和包膜肥料制备，其中，包衣液配制步骤为：
1)将羧甲基纤维素、乙醇、乳化剂和去离子水一起搅拌，形成均匀水相；
2)将得到的水相在持续搅拌下升温，温度上升到70～100℃时，将引发剂溶液和硅油乳液分次交替地分别加入反应体系进行反应得到包衣母液；
3)在包衣母液中，加入交联剂，再用占包衣母液100～200wt％的水稀释包衣母液，调节溶液的pH调节至7-7.5，搅拌均匀配成包衣液；
表2为包衣液的各项性能参数
长效复合肥料由如下成分按重量份组成：磷矿粉10-40、钾长石10-40、煤矸石15-40、菱镁矿粉10-20、改性腐殖酸6-8份、膨润土4-5份、硅藻土4-5份、柠檬酸铵溶液0.8-0.5份、聚谷氨酸溶液0.3-0.7份，上述各组分按比例混合、造粒，造粒后无需烘干步骤，自然晾干1-2小时，冷却即可。
所述磷矿粉、钾长石、煤矸石与适量焦炭在500℃—800℃温度下焙烧8—16小时、冷却；粉碎过60目筛；得到的焙烧后的混合物作为本发明的组分。所述改性腐殖酸制备方法为将风化煤或褐煤在温度70-110℃下流态化沸腾50-100min，同时喷洒硝酸溶液，所述硝酸溶液与风化煤或褐煤的质量比为0.5-0.9:1，制得改性腐殖酸。
长效复合肥料与包膜液按1000∶3的比例使包膜液均匀附着在长效复合肥料颗粒表面，整个包膜即完成，其过程为：将长效复合肥料置于底喷式或转鼓式流化床中，开机预热至60℃，对肥料颗粒进行预热；在60℃条件下，利用双流体喷头或喷头组将上述所制得的包衣液喷涂到预热的肥料颗粒表面，喷头雾化的压力为0.05-0.35Pa，压缩空气压强0.4-0.8Pa，流量控制在400ml-1500ml/h；每100克肥芯的包膜液用量为50-200ml，同时鼓吹60℃的热风对对肥料进行干燥制成包膜型缓释肥料，然后冷却至室温、分筛、包装后入库。
根据《缓释肥料》国家标准(GB/T 23348-2009)，缓释肥料要在25℃静水中浸泡24小时初期养分释放率小于15％，28天累积养分释放率小于80％。由表3可见，本发明产品符合国家标准。
项目 GB/T 23348-2009 本发明
24小时内养分释放率 <15％ 10％
28天内养分释放率 <80％ 60％
实施例4：
高分子包膜的原料的是：羧甲基纤维素、乙醇、硅油乳液、引发剂、交联剂、乳化剂和水；所述高分子包膜的原料占肥料质量的5～15％；所述高分子包膜的原料是按照以下的重量配比：羧甲基纤维素、乙醇、硅油乳液、引发剂、交联剂、乳化剂和去离子水＝2∶3.5∶1∶0.05∶0.2∶2∶10所述引发剂为过硫酸钾，交联剂为氮丙啶，乳化剂为OP-10，其制备工艺过程分为包衣液配制和包膜肥料制备，其中，包衣液配制步骤为：
1)将羧甲基纤维素、乙醇、乳化剂和去离子水一起搅拌，形成均匀水相；
2)将得到的水相在持续搅拌下升温，温度上升到70～100℃时，将引发剂溶液和硅油乳液分次交替地分别加入反应体系进行反应得到包衣母液；
3)在包衣母液中，加入交联剂，再用占包衣母液100～200wt％的水稀释包衣母液，调节溶液的pH调节至7-7.5，搅拌均匀配成包衣液；
表2为包衣液的各项性能参数
长效复合肥料由如下成分按重量份组成：磷矿粉10-40、钾长石10-40、煤矸石15-40、菱镁矿粉10-20、改性腐殖酸6-8份、膨润土4-5份、硅藻土4-5份、柠檬酸铵溶液0.8-0.5份、聚谷氨酸溶液0.3-0.7份，上述各组分按比例混合、造粒，造粒后无需烘干步骤，自然晾干1-2小时，冷却即可。
所述磷矿粉、钾长石、煤矸石与适量焦炭在500℃—800℃温度下焙烧8—16小时、冷却；粉碎过60目筛；得到的焙烧后的混合物作为本发明的组分。所述改性腐殖酸制备方法为将风化煤或褐煤在温度70-110℃下流态化沸腾50-100min，同时喷洒硝酸溶液，所述硝酸溶液与风化煤或褐煤的质量比为0.5-0.9:1，制得改性腐殖酸。
长效复合肥料与包膜液按1000∶4的比例使包膜液均匀附着在长效复合肥料颗粒表面，整个包膜即完成，其过程为：将长效复合肥料置于底喷式或转鼓式流化床中，开机预热至60℃，对肥料颗粒进行预热；在60℃条件下，利用双流体喷头或喷头组将上述所制得的包衣液喷涂到预热的肥料颗粒表面，喷头雾化的压力为0.05-0.35Pa，压缩空气压强0.4-0.8Pa，流量控制在400ml-1500ml/h；每100克肥芯的包膜液用量为50-200ml，同时鼓吹60℃的热风对对肥料进行干燥制成包膜型缓释肥料，然后冷却至室温、分筛、包装后入库。
根据《缓释肥料》国家标准(GB/T 23348-2009)，缓释肥料要在25℃静水中浸泡24小时初期养分释放率小于15％，28天累积养分释放率小于80％。由表3可见，本发明产品符合国家标准。
项目 GB/T 23348-2009 本发明
24小时内养分释放率 <15％ 10％
28天内养分释放率 <80％ 62％
采用未添加本实施例的复合肥作对照，序号为0。分别观察并记录复合肥的外观和结块情况。结果如表所示。
由上表可知，未添加本实施例制得的复合肥，初始时颜色黑色，状态较好，放置一段时间后，颜色褪色，泛白，变成灰白色或白色，并严重板结；而添加本实施例制得的黑色肥料多功能添加剂后，肥料初始时肥料颗粒黑色，表面有金属光泽，放置一段时间后，颜色无变化，没有褪色等现象发生，仍黑色有金属光泽，且肥料无结块现象或轻微结块，无需工人摔包，正常装车即可松散，说明本实施例制得的黑色肥料多功能添加剂具有防止褪色，防止肥料结块的作用。

Claims (5)

1.一种长效包膜控释肥料，由长效复合肥料与其外部的高分子包膜构成，其特征在于，长效复合肥料与包膜液按1000∶2-4的比例使包膜液均匀附着在长效复合肥料颗粒表面，整个包膜即完成，高分子包膜的原料的是：羧甲基纤维素、乙醇、硅油乳液、引发剂、交联剂、乳化剂和水；所述高分子包膜的原料占肥料质量的5～15％；所述高分子包膜的原料是按照以下的重量配比：羧甲基纤维素、乙醇、硅油乳液、引发剂、交联剂、乳化剂和去离子水＝(2—5)∶(2—3.5)∶(1—5)∶(0.05—0.2)∶(0.05—0.2)∶(0.5—2)∶(10—15)所述引发剂为过硫酸钾，交联剂为氮丙啶，乳化剂为OP-10，其制备工艺过程分为包衣液配制和包膜肥料制备，其中，包衣液配制步骤为：
1)将羧甲基纤维素、乙醇、乳化剂和去离子水一起搅拌，形成均匀水相；
2)将得到的水相在持续搅拌下升温，温度上升到70～100℃时，将引发剂溶液和硅油乳液分次交替地分别加入反应体系进行反应得到包衣母液；
3)在包衣母液中，加入交联剂，再用占包衣母液100～200wt％的水稀释包衣母液，调节溶液的pH调节至7-7.5，搅拌均匀配成包衣液；
4)将长效复合肥料置于底喷式或转鼓式流化床中，开机预热至60℃，对肥料颗粒进行预热；在60℃条件下，利用双流体喷头或喷头组将上述所制得的包衣液喷涂到预热的肥料颗粒表面，喷头雾化的压力为0.05-0.35Pa，压缩空气压强0.4-0.8Pa，流量控制在400ml-1500ml/h；每100克肥芯的包膜液用量为50-200ml，同时鼓吹60℃的热风对对肥料进行干燥制成包膜型缓释肥料，然后冷却至室温、分筛、包装后入库。
2.根据权利要求1所述的长效包膜控释肥料，其特征在于：所述硅油乳液的制备方法为：取二甲基硅油和乳化剂直接加热使二甲基硅油和复合乳化剂完全溶解，当温度达到80℃时向烧瓶内加入80℃的去离子水，转速1200-1400r/min，搅拌时间为60min，二甲基硅油和乳化剂质量比为1:05-0.8，复合乳化剂的配比Span-60:tween-60为0.4-0.8:0.5-1。
3.根据权利要求1所述的长效包膜控释肥料，其特征在于：所述长效复合肥料由如下成分按重量份组成：磷矿粉10-40、钾长石10-40、煤矸石15-40、菱镁矿粉10-20、改性腐殖酸6-8份、膨润土4-5份、硅藻土4-5份、柠檬酸铵溶液0.8-0.5份、聚谷氨酸溶液0.3-0.7份，上述各组分按比例混合、造粒，造粒后无需烘干步骤，自然晾干1-2小时，冷却即可。
4.根据权利要求3所述的长效包膜控释肥料，其特征在于：所述磷矿粉、钾长石、煤矸石与适量焦炭在500℃—800℃温度下焙烧8—16小时、冷却；粉碎过60目筛；得到的焙烧后的混合物作为本发明的组分。
5.根据权利要求3所述的长效包膜控释肥料，其特征在于：所述改性腐殖酸制备方法为将风化煤或褐煤在温度70-110℃下流态化沸腾50-100min，同时喷洒硝酸溶液，所述硝酸溶液与风化煤或褐煤的质量比为0.5-0.9:1，制得改性腐殖酸。
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