玻璃基質型緩釋複合肥料及其製備方法

2023-05-21 13:48:56

專利名稱：玻璃基質型緩釋複合肥料及其製備方法
技術領域：
本發明屬於肥料學中緩/控釋肥料技術領域，特別是涉及一種以玻璃基質材料 與礦質肥料復配熔融的玻璃基質型緩釋複合肥料及其製備方法。
背景技術：
20世紀80年代以來，控釋肥料成為國內外新型肥料的研究熱點，目前國內外已 研製出多種不同控釋途徑的控釋肥料，包括低水溶性有機氮化合物、低水溶性無機化合物、 物理障礙物控釋肥料和載體型控釋肥料等。然而，儘管控釋肥料的研究取得了較大的進展， 但是還存在諸多不足，尤其是生產工藝較複雜、生產成本過高和某些控釋材料難於降解等 方面的問題尚未解決，以至於半個多世紀以來，控釋肥料的商品化進展不大，所佔的市場份 額還非常小，僅佔化肥用量的1%，主要在花卉、草坪、苗圃等經濟價值比較高的非農業領域 上使用，限制了這些肥料在各種大田作物上的廣泛使用。為此，尋找高效、廉價、易得的天然或半天然材料作為控釋材料來研製緩/控釋肥 料是新型肥料的發展方向之一。由於玻璃的溶解速度慢，持續時間長，所以玻璃肥料能長期 地為植物提供所需要的某些微量營養元素，因此它是一種理想的緩釋長效肥料。玻璃基質 型緩釋肥料的研究國外進行比較早，國內只有少數學者進行過類似研究，在生產和應用基 本屬於空白。傳統的玻璃基質緩釋肥料是將植物所需要的微量元素以適當比例熔入玻璃材 料中，再將其研磨成一定粒度的粉末，作為緩釋微量肥料使用，僅添加植物生長所需的微量 元素如硼、鋅、銅、錳、鉬等，後來也有學者在玻璃基質中加入鉀，作為緩釋鉀來應用。但是由 於玻璃肥料的製作過程需要經過高溫熔融的過程，而氮素又存在熱不穩定性，因此目前還 未見同時含有氮、磷、鉀和鈣、鎂等大中量元素玻璃基質型緩釋複合肥的相關報導。

發明內容
針對現有技術的不足，本發明的目的在於提供一種玻璃基質型緩釋複合肥料，同 時含有氮、磷、鉀、鈣、鎂等大中量元素，滿足植物生長所需的各種營養元素。本發明的另一目的在於提供一種玻璃基質型緩釋複合肥料的製備方法，該方 法解決了傳統玻璃肥料加工製作過程中需要大量熱能熔(軟)化玻璃基質材料的問題，節約 了能源動力費，降低生產成本。本發明是通過以下技術方案實施的
一種玻璃基質型緩釋複合肥料的配方及其質量配比為
廢玻璃10-30份
碳化鈣40-60份
磷肥1-30份
鉀肥0-30份
填充劑0-10份
氮氣300-400方/噸肥料(標準大氣壓)所述的複合肥料的配方及其質量配比為
廢玻璃10-30份
碳化鈣40-60份
磷肥1-30份
鉀肥1-30份
填充劑1-10份
氮氣300-400方/噸肥料(標準大氣壓)
所述的磷肥為磷酸二氫鈣，磷酸氫鈣、磷酸氫鉀或其它含磷化合物。所述的鉀肥為氯化鉀，硫酸鉀或其他含鉀化合物。所述的填充劑為氧化鎂、硼酸、硼酸鈉、硫酸鎂、鉬酸鈉、鉬酸銨、硫酸錳、硫酸鋅中 的一種或幾種。所述的廢玻璃也可以加工玻璃的原材料矽酸鹽、磷酸鹽替代。所述的複合肥料可根據作物的養分需求減少其中任何一種或多種營養元素，製作 成為單質控釋肥料或二元以及多元控釋複合肥料，也可以根據作物的養分需求加入微量元 素硼、鐵、鋅、銅、錳、鉬等，製作成為玻璃基質型緩釋多元肥。玻璃基質型緩釋複合肥料的製備方法的具體步驟為將物料粉碎，過Imm篩，按所 述比例將各種物料混合均勻，放入高溫爐，並加入氮氣；氮氣與碳化鈣反應生成氮化鈣，利 用碳化鈣產生的熱量加熱使玻璃軟化，各種材料熔融成塊狀；出爐，冷卻後將塊狀肥料進行 破碎，便可製成所述玻璃基質型緩釋複合肥料。本發明的優點在於利用廢玻璃或者玻璃製造的原材料作為控釋材料，研製玻璃 基質型緩釋複合肥，解決了緩/控釋肥料成本過高、製作加工工藝複雜等問題。利用在高溫 條件下直接合成氮化合物用於玻璃基質型緩釋複合肥的製作，解決氮素熱不穩定的問題。 此外，對比傳統玻璃加工製作過程中需要大量的熱能來熔(軟)化玻璃基質材料，加工成本 比較高的問題，本發明利用碳化鈣反應產生的熱量來熔(軟)化玻璃基質材料，節約了能源 動力費，降低了加工製作成本。並且製備的玻璃基質型緩釋複合肥料同時含有氮、磷、鉀、 鈣、鎂等大中量元素，具有調節土壤酸鹼度，改良土壤酸化的作用；可以減緩肥料養分釋放 速度，提高養分利用率，減少肥料損失，減輕施肥帶來的環境壓力，具良好的生態環境效益； 在相同施肥量的條件下，玻璃基質型緩釋複合肥料在減少多次追肥的處理下還可以增加作 物產量，提高作物生產的經濟效益。
具體實施例方式一種玻璃基質型緩釋複合肥料的配方及其質量配比為廢玻璃10-30份，碳化鈣 40-60份，磷肥1-30份，鉀肥0-30份，填充劑0_10份，氮氣300-400方/噸肥料(標準大氣壓)。所述的複合肥料的配方及其質量配比為廢玻璃10-30份，碳化鈣40-60份，磷肥 1-30份，鉀肥1-30份，填充劑1-10份，氮氣300-400方/噸肥料(標準大氣壓)；
所述的磷肥為磷酸二氫鈣，磷酸氫鈣、磷酸氫鉀或其它含磷化合物。所述的鉀肥為氯化鉀，硫酸鉀或其他含鉀化合物。所述的填充劑為氧化鎂、硼酸、硼酸鈉、硫酸鎂、鉬酸鈉、鉬酸銨、硫酸錳、硫酸鋅中的一種或幾種。所述的廢玻璃也可以加工玻璃的原材料矽酸鹽、磷酸鹽替代。所述的複合肥料可根據作物的養分需求減少其中任何一種或多種營養元素，製作 成為單質控釋肥料或二元以及多元控釋複合肥料，也可以根據作物的養分需求加入微量元 素硼、鐵、鋅、銅、錳、鉬等製作成為玻璃基質型緩釋多元肥。玻璃基質型緩釋複合肥料的製備方法的具體步驟為將物料粉碎，過Imm篩，按所 述比例將各種物料混合均勻，放入高溫爐，並加入氮氣；氮氣與碳化鈣反應生成氮化鈣，利 用碳化鈣產生的熱量加熱使玻璃軟化，各種材料熔融成塊狀；出爐，冷卻後將塊狀肥料進行 破碎，便可製成所述玻璃基質型緩釋複合肥料。實施例1
一種玻璃基質型緩釋複合肥料的配方及其質量配比為廢玻璃20份，碳化鈣50份，磷 酸二氫鈣8份，氯化鉀14份，氧化鎂8份，氮氣380方/噸肥料(標準大氣壓)。玻璃基質型緩釋複合肥料的製備方法的具體步驟與具體實施方式
相同，製備成 2mm-5mm的肥料顆料。實施例2
一種玻璃基質型緩釋複合肥料的配方及其質量配比為矽酸鈉10份，碳化鈣60份，磷 酸氫鈣20份，氮氣400方/噸肥料(標準大氣壓)。玻璃基質型緩釋複合肥料的製備方法的具體步驟與具體實施方式
相同，製備成 2mm-5mm的肥料顆料。實施例3
一種玻璃基質型緩釋複合肥料的配方及其質量配比為矽酸鈉四份，磷酸氫鈣1份，碳 化鈣40份，碳酸鉀30份，硫酸錳10份，氮氣400方/噸肥料(標準大氣壓)。玻璃基質型緩釋複合肥料的製備方法的具體步驟與具體實施方式
相同，製備成 2mm-5mm的肥料顆料。實施例4
一種玻璃基質型緩釋複合肥料的配方及其質量配比為廢玻璃25份，碳化鈣40份，磷 酸二氫鈣和磷酸氫鉀25份，碳酸鉀10份，氮氣300方/噸肥料(標準大氣壓)。玻璃基質型緩釋複合肥料的製備方法的具體步驟與具體實施方式
相同，製備成 2mm-5mm的肥料顆料。實施例5
一種玻璃基質型緩釋複合肥料的配方及其質量配比為廢玻璃30份，碳化鈣45份，磷 肥5份，氯化鉀15份，硼酸鈉和硫酸鋅5份，氮氣350方/噸肥料(標準大氣壓)。玻璃基質型緩釋複合肥料的製備方法的具體步驟與具體實施方式
相同，製備成 2mm-5mm的肥料顆料。實施例6
一種玻璃基質型緩釋多元肥的配方及其質量配比為廢玻璃20份，碳化鈣40份，磷肥 5份，氯化鉀15份，硼酸鈉和硫酸鋅5份，添加微量元素鐵、鉬，氮氣350方/噸肥料(標準大 氣壓)。該肥料的製備方法的具體步驟與具體實施方式
相同，製備成2mm-5mm的肥料顆料。對比例1
對比例，普通尿素(養分含量46%)，鈣鎂磷(鈣含量12%)，氯化鉀(氧化鉀含量60%) 將實例1中製成的玻璃基質型緩釋複合肥料放入裝有IOOml去離子水的培養瓶中，蓋 上瓶蓋，在25°C恆溫箱中靜置培養，分別於.5天、1天、2天、4天和6天測定水溶液中的養分 含量，並與相同處理的、等養分量和比例的普通肥料(尿素、鈣鎂磷和氯化鉀)對比。對比結 果表明，該肥料具有較好的養分控釋效果。玻璃肥料養分在去離子水中培養試驗結果顯示， 普通肥料培養0. 5天氮素和鉀素基本釋放完全，而玻璃基質型緩釋複合肥料的養分釋放可 以持續到6天後，這說明玻璃基質型緩釋複合肥料對氮素和鉀有較好的控釋效果。0. 5天、1 天和2天的培養過程中，玻璃基質型緩釋複合肥料的氮素和鉀素釋放率分別比普通肥料降 低了 41. 75,24. 64、11. 98 個百分點和 35. 22,22. 36、12. 87 個百分點，差異顯著(P < 0. 01) 對比例2
普通尿素(養分含量46%)，鈣鎂磷(鈣含量12%)，氯化鉀(氧化鉀含量60%) 將實施例1中製成的玻璃基質型緩釋複合肥料與IOOg風乾土混合均勻後裝入一個在 離瓶底1/4處割開，並在瓶口套上尼龍網的500ml裝礦泉水瓶。加入去離子水，控制水分含 量為70%，放到25°C恆溫箱中靜置培養。分別於第1天、第4天、第8天、第12天、第16天、 第20天、第M天和第觀天用70ml去離子水進行淋溶、過濾，分別測定濾出液中的N、P、K 含量，並按溶液體積計算養分釋放率。與相同處理、同等養分量的普通肥料(尿素、鈣鎂磷和 氯化鉀)對比。對比結果顯示，玻璃基質型緩釋複合肥料第1天的氮素和鉀素溶出率明顯低 於普通肥料，分別比普通肥料降低了 40. 0個百分點和32. 1個百分點；而第4天後，玻璃基 質型緩釋複合肥料的氮素和鉀素的溶出率開始顯著高於普通肥料。
對比例3
普通尿素(養分含量46%)，鈣鎂磷(鈣含量12%)，氯化鉀(氧化鉀含量60%) 供試作物為花生，土壤為水稻土。玻璃基質型緩釋複合肥料作為基肥1次性施用，普通 肥分2次施用處理的氮肥和鉀肥60%作為基肥，40%作為追肥，磷肥全部作為基肥施用。基 肥於播種後開溝施肥，追肥於初花期開溝施用，施後覆土。對比試驗結果表明，花生生長前期各肥料處理的花生生物量差異不明顯，但是玻 璃基質型緩釋複合肥料對花生根瘤的影響明顯小於普通肥料。這說明該肥料前期有一定的 養分釋放，但釋放量比普通肥料小，可以滿足花生前期生長的養分需求，又不至於會因為養 分(特別是氮肥)過多而影響花生根瘤的生長。到了花生生長的中後期，玻璃肥料還可以釋 放出部分養分，滿足花生生長發育的養分需求。因此，花生根瘤重、莢果產量和總生物量都 明顯高於普通肥料處理，花生莢果產量增產8. 1%，總生物量增產5. 6%。玻璃基質型緩釋復 合肥料的氮和鉀利用率分別比普通肥料處理提高了 4. 3個百分點和8. 0百分點，氮磷鉀總 養分利用率分別比普通肥料提高了 11. 6個百分點。
以上所述僅為本發明的較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做的均等變化與修 飾，皆應屬本發明的涵蓋範圍。
權利要求
1. 一種玻璃基質型緩釋複合肥料，其特徵在於所述的複合肥料的配方及其質量配比為廢玻璃10-30份碳化鈣40-60份磷肥1-30份鉀肥0-30份填充劑0-10份氮氣300-400方/噸肥料(標準大氣壓)。
2.根據權利要求1所述的一種玻璃基質型緩釋複合肥料，其特徵在於所述的複合肥 料的配方及其質量配比為廢玻璃10-30份碳化鈣40-60份磷肥1-30份鉀肥1-30份填充劑1-10份氮氣300-400方/噸肥料(標準大氣壓)。
3.根據權利要求1所述的一種玻璃基質型緩釋複合肥料，其特徵在於所述的磷肥為 磷酸二氫鈣，磷酸氫鈣、磷酸氫鉀或其他含磷化合物。
4.根據權利要求1所述的一種玻璃基質型緩釋複合肥料，其特徵在於所述的鉀肥為 氯化鉀，硫酸鉀或其他含鉀化合物。
5.根據權利要求1所述的一種玻璃基質型緩釋複合肥料，其特徵在於所述的填充劑 為氧化鎂、硼酸、硼酸鈉、硫酸鎂、鉬酸鈉、鉬酸銨、硫酸錳、硫酸鋅中的一種或幾種。
6.根據權利要求1所述的一種玻璃基質型緩釋複合肥料，其特徵在於所述的廢玻璃 也可以加工玻璃的原材料矽酸鹽、磷酸鹽替代。
7.根據權利要求1所述的一種玻璃基質型緩釋複合肥料，其特徵在於所述的複合肥 料可根據作物的養分需求減少其中任何一種或多種營養元素，製作成為單質控釋肥料或二 元以及多元控釋複合肥料。
8.根據權利要求1所述的一種玻璃基質型緩釋複合肥料，其特徵在於所述的複合肥 料可根據作物的養分需求加入微量元素硼、鐵、鋅、銅、錳、鉬製作成為玻璃基質型緩釋多元 肥。
9.一種如權利要求1所述的玻璃基質型緩釋複合肥料的製備方法，其特徵在於所述 方法的具體步驟為將物料粉碎，過Imm篩，按所述比例將各種物料混合均勻，放入高溫爐， 並加入氮氣；氮氣與碳化鈣反應生成氮化鈣，利用碳化鈣產生的熱量加熱使玻璃軟化，各種 材料熔融成塊狀；出爐，冷卻後將塊狀肥料進行破碎，便可製成所述玻璃基質型緩釋複合肥 料。
全文摘要
本發明涉及一種玻璃基質型緩釋複合肥料及其製備方法，該複合肥料的配方及其質量配比為廢玻璃10-30份，碳化鈣40-60份，磷肥1-30份，鉀肥0-30份，填充劑0-10份，氮氣300-400方/噸肥料(標準大氣壓)。該肥料具有調節土壤酸鹼度，改良土壤酸化的作用，可以減緩肥料養分釋放速度，提高養分利用率，減少肥料損失，減輕施肥帶來的環境壓力，具良好的生態環境效益，並且利用在高溫下直接合成氮化鈣，解決了以住玻璃肥料中難以加入氮素的問題。
文檔編號C05G3/00GK102093127SQ20101058087
公開日2011年6月15日 申請日期2010年12月9日 優先權日2010年12月9日
發明者丁洪, 張玉樹, 鄭祥州 申請人:福建省農業科學院土壤肥料研究所