定植養分的複合肥料及其製備方法
2023-08-03 08:40:01 3
專利名稱：定植養分的複合肥料及其製備方法
技術領域：
本發明屬於農業、環境領域，涉及一種定植氮磷鉀養分的複合肥料及其製備 方法。
背景技術：
2002年，聯合國環境規劃署發表《全球環境展望》報告，將大氣和水汙染惡 化列為八大環境問題之首。大氣汙染最重要的誘因是二氧化碳及氮氧化物等溫室 氣體排放。水汙染主要是氮、磷等進入水體致使水體富營養化。研究表明，由於 化肥的大量使用和使用不當，我國每年有299萬噸氮進入大氣，123.5萬噸通過地 表水涇流到江河湖泊，49.4萬噸進入地下水。美國國家環境保護局環境研究實驗 室0memik的研究表明，在以農業為主的地區隨水土流失而損耗的土壤氮量和磷 量,分別是森林覆蓋區的7倍和10倍。我國每年隨水土流失帶走的氮、磷、鉀及微 量元素等養分約相當於全國l年的化肥使用總量。黃河流域每年流經三門峽的全 氮、全磷為416209噸。可見，化肥的大量損失形成了 "從地下到空中"的立體 汙染，造成的危害是觸目驚心的-
1、 化肥利用率下降化肥養分的流失和揮發降低了化肥利用率，而化肥利 用率的下降又人為增加了化肥的施用量。大量化肥施用和不當使用使土壤板結、
農田生態破壞，形成惡性循環；
2、 水體富營養化大量化肥中的氮、磷等營養元素隨水土流失進入地表水 和地下水，構成水體面源汙染；
3、溫室氣體排放以二氧化碳和氮氧化物為主的溫室氣體排放是導致全球變 暖的主要原因，而化肥中氨氮分解和揮發是氮氧化物的主要來源。
因此，發展化肥營養元素定植技術，減少化肥營養元素氮磷鉀的流失和揮發， 是未來先進化肥的發展方向。 .
發明內容
本發明的目的是提供一種定植養分的複合肥料及其製備方法，定植單元肥磷
肥與鉀肥中的磷或鉀，二元複合肥中的氮磷、氮鉀、磷鉀，三元複合肥中的氮磷 鉀等。利用天然一維納米礦物材料凹凸棒土，經煅燒研磨，與有機絮凝劑聚丙烯 醯胺和無機絮凝劑聚合氯化鋁鐵復配，按一定比例與組成單元肥、二元和三元物 料混勻造粒，製得定植單元肥或複合肥。這樣製得的營養元素定植肥施用後遇水， 即刻將氮素(氨氮、尿素等)和磷素(磷酸根等)以及鉀元素'定植'在土壤中， 阻止氮素、磷素以及鉀素通過淋溶、徑流及揮發三種途徑的散失。 本發明的技術方案
定植養分的複合肥料，其特徵在於是將肥料與凹凸棒土、聚丙烯醯胺、聚合 氯化鋁鐵按一定比例混合，製成的顆粒肥，所述的肥料是指氮、磷、鉀肥或者其 混合物，其各種組分的重量配比為
(1) 、所述的肥料為過磷酸鈣，過磷酸鈣凹凸棒土聚丙烯醯胺聚合氯化鋁 鐵為1000: (100—150): (l—2): (1—5);
(2) 、所述的肥料為氯化鉀，氯化鉀凹凸棒土聚丙烯醯胺聚合氯化鋁鐵為 1000: (100—200): (l—4): (3—7);
(3) 、所述的肥料為尿素、氯化銨、磷酸銨的混合物，尿素、氯化銨、磷酸銨的
混合物凹凸棒土聚丙烯醯胺聚合氯化鋁鐵為1000: (100—250): (1—4): (2—9);
(4) 、所述的肥料為尿素、氯化銨、氯化鉀的混合物，尿素、氯化銨、氯化鉀的 混合物凹凸棒土聚丙烯醯胺聚合氯化鋁鐵為1000: (100—300): (2—5):
(2—7);
(5) 、所述的肥料為磷酸二氫鉀、氯化鉀的混合物，磷酸二氫鉀、氯化鉀的混合 物凹凸棒土聚丙烯醯胺聚合氯化鋁鐵為1000: (100—200): (1—3): (2 一5);
(6) 、所述的肥料為尿素、磷酸一銨、磷酸二銨、氯化銨、碳酸輕銨、氯化鉀的 混合物，尿素、磷酸一銨、磷酸二銨、氯化銨、碳酸輕銨、氯化鉀的混合物凹 凸棒土聚丙烯醯胺聚合氯化鋁鐵為1000: (100~300): (1—5): (2—10)。
所述的凹凸棒土用其他天然納米及多孔材料替代，所述的聚丙烯醯胺、聚合 氯化鋁鐵用其他絮凝材料替代。
所述的定植養分的複合肥料的製備方法，其特徵在於包括以下步驟-
(1) 、凹凸棒土原礦經風化、粉碎，加入2%—4%氧化鎂，在水中浸泡24 小時，碾壓成片，烘乾後研磨成200—400目粉末；
(2) 、將各種組分混合進行滾筒造粒，加水方式為噴水蒸氣，加水量控制在
3%以下；如有組分為尿素，則尿素是經過噴漿設備添加到混合料；
(3) 、烘乾，烘乾溫度進口溫度控制在160度與170度之間；
(4) 、出料，分裝。
本發明利用凹凸棒土的納米孔道結構、高比表面積和高離子交換容量的性 質，將氮素、磷素以及鉀素通過化學和物理吸附的方式儲存在納米孔道內部和外 表面上，然後利用聚丙烯醯胺和聚合氯化鋁鐵遇水時的強混凝作用，使凹凸棒土 及其周圍的土壤混凝，形成以凹凸棒土為骨架的網狀結構，阻止納米尺度的凹凸 棒土被水流從土壤孔隙中帶走。這種網狀結構還可以增大凹凸棒土對氮素、磷素 以及鉀素的吸附率，從而達到化肥養分定植在土壤中的目的。
本發明所用的活性礦物土為凹凸棒土，它是一種具有層鏈狀結構的含水富鎂 鋁的矽酸鹽礦物，常與蒙脫土、石英、白雲石等礦物混雜共生,目前我國發現的具 有工業價值的凹凸棒土主要位於蘇皖交界的三角地帶,如江蘇的盱眙、六合，安 徽的明光、全椒等地，在我國是一種非常重要的非金屬礦資源.其主要成分的分子
式為Mg5(H2O)4(Si4O10)2(OH)2 。
凹凸棒土的基本結構單位為兩層矽氧四面體與一層鎂(鋁)氧八面體構成，其 中含有結晶水和處於結構內部的羥基，各基本結構單位通過四角的公共氧原子相
互聯結，構成與鏈平行的孔道，孔道的截面積約為0.37nmX0.60nm,具有層鏈狀結 構的過渡型特徵，有較高的形狀比。凹凸棒土的顯微結構由三個層次構成， 一是 其基本結構單元一棒晶。棒晶呈針狀，長約lum 2um，直徑為0.01 lim， 屬一維納米材料。二是由棒晶緊密平行聚集而成的棒晶束。三是由晶束間相互聚 集而成的各種聚集體。 '
凹凸棒土來源廣、價格低廉，並具有良好的物化性質其具有納米孔道結構、 高比表面積及大電荷交換華容量性質，因而有強吸附性，可將氮素、磷素以及鉀 素通過物理和化學作用吸附在納米孔道內或者外表面上。然後在潮溼的土壤中， 經聚丙烯醯胺網捕、巻掃、電荷中和的作用，形成巨大的分子網捕，因此，吸附 了氮素、磷素以及鉀素的凹凸棒晶也就不容易隨水流失，從而達到複合肥養分定
植的目的。
另外，凹凸棒土取之於土壤，使用並不會造成二次汙染，或破壞土壤的微結構。
凹凸棒土按性質分為吸附性和高粘型，本發明中選用的是高粘型。高粘原礦 經過深加工而成，其具體流程是原礦經風^作用，粉碎，然後加入2%—4%氧
化鎂，在與礦等質量的水中浸泡24小時，再經壓片機碾壓成片，而後在200度 左右烘乾，最後粉碎成200—400目粉末。
該方法製成的凹凸棒土，具有高粘性，添加到化肥中，可以明顯增強化肥的 粘滯性，從而使化肥牢牢地粘附在土壤中，不容易隨雨水流失。
2、本發明所用的聚丙烯醯胺是一種線性水溶性聚合物，是水溶性聚合物中 應用最廣泛的品種之一。它由丙烯醯胺等單體聚合而成，其分子鏈很長，這就 使它在粒子之間架橋，將它們拉在一起而形成絮體。另外，其分子的主鏈上帶有 大量側基—醯胺基。醯胺基的活性很大，可以和多種化合物反應而產生許多聚丙 烯醯胺的衍生物。這樣，聚丙烯醯胺不僅具有一系列衍生物，而且具有多種寶貴
的性能，如絮凝、增粘(稠)、表面活性等。由於其生產工藝比較成熟、價格
較低、本身沒有毒性，所以目前已作為絮凝劑被廣泛應用。
3，聚合氯化鋁鐵。研究發現，聚合氯化鋁鐵與聚丙烯醯胺按照一定比例復 配對凹凸棒土絮凝效果優於單用聚丙烯醯胺，可以大大降低聚丙烯醯胺的用量。 因為聚合氯化鋁鐵的價格遠低於聚丙烯醯胺，從而大大降低了成本。 有益效果
1、 本發明可以減少氮素淋失達20%—60%，減少氨氮揮發達40%—80%;減 少磷素流失達30%—75%，減少鉀肥流失達25%—70%。提高複合肥利用 率，減少氮素、磷素對水體和大氣的汙染。
2、 .成本低。製成的複合肥料，每袋價格不高於常規同類型複合肥
月巴。易被農民接受，大面積推廣，因而頗具應用價值和市場潛力。
3、 所加材料全部環境友好，長期使用，對土壤有改良作用。
具體實施例方式
根據土壤結構或者作物對營養的需求，將尿素、磷酸一銨、磷酸二銨、氯化 銨、碳酸輕銨、氯化鉀等化肥生產基本原料按一定比例混勻，與凹凸棒土、聚丙
烯醯胺、聚合氯化鋁鐵三種材料構成的定植劑混合造粒，粒徑控制在l一6mm， 可製成磷、鉀單元肥也可以做成氮、磷二元複合肥，還可做成氮、磷、鉀三元復 合肥。定植劑佔化肥原料比例為5 — 15%。具體方案如下-
(1) 、定植磷素的磷肥配方過磷酸鈣凹凸棒土聚丙烯醯胺聚合氯化 鋁鐵按1000: (100—150): (l—2): (l—5)的配比混勻造粒，粒徑控制在2—
5mm。定植劑佔總重量的5 — 10%。
(2) 、定植鉀素的鉀肥配方氯化鉀凹凸棒土聚丙烯醯胺聚合氯化鋁
鐵按1000: (100—200): (l—4): (3—7)的配'比混勻造粒，粒徑控制在l一3mm。 定植劑佔總重量的5 — 10%。
(3) 、定植氮素、磷素二元肥配方尿素、氯化銨以及磷酸銨的一定比例混 合物凹凸棒土聚丙烯醯胺聚合氯化鋁鐵按1000: (100—250): (l—4): (2
一9)的配比混勻造粒，粒徑控制在2—6mm。定植劑佔總重量的5—9%。
(4) 、定植氮素、鉀素二元肥配方尿素、氯化銨以及氯化鉀的一定比例混
合物凹凸棒土聚丙烯醯胺聚合氯化鋁鐵按1000: (100—300): (2—5): (2
一7)的配比混勻造粒，粒徑控制在2—6mm。定植劑佔總重量的8 — 13%。
(5)、定植磷素、鉀素二元肥配方磷酸二氫鉀以及氯化鉀的一定比例混
合物凹凸棒土聚丙烯醯胺聚合氯化鋁鐵按1000: (100—200): (l—3): (2
一5)的配比混勻造粒，粒徑控制在2—6mm。定植劑佔總重量的8 — 14%。
(6)、定植氮、磷、鉀三元肥配方尿素、憐酸一銨、磷酸二銨、氯化銨、
碳酸輕銨、氯化鉀等原料按一定比例的混合物凹凸棒土聚丙烯醯胺聚合氯
化鋁鐵按1000: (100—300): (l—5): (2—10)的配比混勻造粒，粒徑控制在2 一6mm。定植劑佔總重量的9一15%。
生產工藝如下
(1) 、凹凸棒土原礦經風化、粉碎，加入2%—4%氧化鎂，在等質量中性水中浸 泡24小時，碾壓成片，在200度左右烘乾後研磨成200—400目粉末備用。
(2) 、將各種組分混合進行滾筒造粒，加水方式為噴水蒸氣，加水量控制在3% 以下；如有組分為尿素，則尿素是經過噴漿設備添加到混合料；
(3) 、烘乾，烘乾溫度進口溫度控制在160度與170度之間；(4)、出料，分裝。
權利要求
1、定植養分的複合肥料，其特徵在於是將肥料與凹凸棒土、聚丙烯醯胺、聚合氯化鋁鐵按一定比例混合，製成的顆粒肥，所述的肥料是指氮、磷、鉀肥或者其混合物，其各種組分的重量配比為(1)、所述的肥料為過磷酸鈣，過磷酸鈣∶凹凸棒土∶聚丙烯醯胺∶聚合氯化鋁鐵為1000∶(100-150)∶(1-2)∶(1-5)；(2)、所述的肥料為氯化鉀，氯化鉀∶凹凸棒土∶聚丙烯醯胺∶聚合氯化鋁鐵為1000∶(100-200)∶(1-4)∶(3-7)；(3)、所述的肥料為尿素、氯化銨、磷酸銨的混合物，尿素、氯化銨、磷酸銨的混合物∶凹凸棒土∶聚丙烯醯胺∶聚合氯化鋁鐵為1000∶(100-250)∶(1-4)∶(2-9)；(4)、所述的肥料為尿素、氯化銨、氯化鉀的混合物，尿素、氯化銨、氯化鉀的混合物∶凹凸棒土∶聚丙烯醯胺∶聚合氯化鋁鐵為1000∶(100-300)∶(2-5)∶(2-7)；(5)、所述的肥料為磷酸二氫鉀、氯化鉀的混合物，磷酸二氫鉀、氯化鉀的混合物∶凹凸棒土∶聚丙烯醯胺∶聚合氯化鋁鐵為1000∶(100-200)∶(1-3)∶(2-5)；(6)、所述的肥料為尿素、磷酸一銨、磷酸二銨、氯化銨、碳酸輕銨、氯化鉀的混合物，尿素、磷酸一銨、磷酸二銨、氯化銨、碳酸輕銨、氯化鉀的混合物∶凹凸棒土∶聚丙烯醯胺∶聚合氯化鋁鐵為1000∶(100-300)∶(1-5)∶(2-10)。
2、 根據權利要求1所述的定植養分的複合肥料，其特徵在於所述的凹凸棒 土用其他天然納米及多孔材料替代，所述的聚丙烯醯胺、聚合氯化鋁鐵用其他絮 凝材料替代。
3、 根據權利要求1所述的定植養分的複合肥料的製備方法，其特徵在於包 括以下步驟(1) 、凹凸棒土原礦經風化、粉碎，加入2%—4%氧化鎂，在水中浸泡24 小時，碾壓成片，烘乾後研磨成200—400目粉末；(2) 、將各種組分混合進行滾筒造粒，加水方式為噴水蒸氣，加水量控制在 3%以下；如有組分為尿素，則尿素是經過噴漿設備添加到混合料； (3) 、烘乾，烘乾溫度進口溫度控制在160度與170度之間;(4) 、出料，分裝。
全文摘要
本發明公開了定植養分的複合肥料及其製備方法，其特徵在於是將肥料與凹凸棒土、聚丙烯醯胺、聚合氯化鋁鐵按一定比例混合，製成的顆粒肥，所述的肥料是指氮、磷、鉀肥或者其混合物，本發明利用分子網材料與複合肥原料復配造粒，將氮、磷、鉀養分定植在土壤中，可以減少氮素流失達20％-60％；減少氨氮揮發達40％-80％；減少磷素流失達30％-75％；減少鉀肥流失達25％-70％。提高複合肥利用率，減少氮素、磷素對水體和大氣的汙染。
文檔編號C05G3/00GK101353278SQ20071002570
公開日2009年1月28日 申請日期2007年7月28日 優先權日2007年7月28日
發明者菊 喬, 餘增亮, 波 卞, 吳躍進, 蔡冬清 申請人:中國科學院等離子體物理研究所