一種雙包膜球形肥料及其製備方法

2023-10-04 20:16:09

專利名稱：一種雙包膜球形肥料及其製備方法
技術領域：
本發明屬於肥料領域，具體涉及一種以無機肥料為核心的新型雙包膜球形肥料的製備方法。
背景技術：
包膜肥料是目前提高作物產量和發展可持續高效農業的方向，已成為世界各國研發的重點。包膜肥料一般是以復混肥料或者尿素為肥芯，然後在肥芯表面包一層有機或者無機膜，以控制肥料養分緩慢釋放，以達到延長肥效和提高肥料利用率的目的。目前，國內外研製的包膜材料主要有兩類，一是有機高分子聚合物(例如樹脂聚 烯烴類)，二是難水溶性或微水溶性的無機材料(如硫磺、磷礦粉、鈣鎂磷肥等)。高分子聚合物包膜型緩釋肥料的製作需要特製的包膜塔和溶劑，包膜材料價格較貴，生產過程繁瑣，成本較高，包膜材料在土壤中分解慢，易殘留。難水溶性或微水溶性的無機材料包膜型緩釋肥料可用開放型普通造粒設備製作，生產過程成本低，肥料價格低，但其控釋性能相對較差，養分緩釋效果不夠理想。目前，國內市場上的包膜肥料顆粒直徑一般在2.0-2. 5mm。根據球表面積計算公式和球體積計算公式，顆粒越小，則其比表面積(單位重量顆粒的總表面積)越大；顆粒的直徑縮小一倍，其比表面積便增大一倍。因此，較小的包膜肥料顆粒具有以下弊端①生產包膜肥料所耗費的膜材料較多，生產成本較高。②由於比表面積大，顆粒間接觸面積也大，儲存過程中容易結塊。目前，為了防止無機包膜肥料的結塊，一般採用在顆粒表面噴塗防結塊劑的方法，因此，比表面積大，耗費的防結塊劑也較多，生產和使用成本也較高。③顆粒小，比表面積大,與土壤的接觸面積也大；顆粒小，施入土壤後分散度也大；因此，肥料有效養分被土壤固定的機率大，使肥料利用率降低。④農民施用肥料時，一般是徒手撒施，遇有風天氣，顆粒小的肥料會隨風飄散，不能撒遠、撒勻，影響施肥效率和效果。

發明內容
本發明目的在於提供一種新型雙包膜球形肥料的製備方法為實現上述目的，本發明採用的技術方案為—種雙包膜球形肥料，將粘結劑、無機包膜層和有機無機複合包膜層依次包裹肥芯，得到雙包膜球形肥料；所述無機包膜層為按重量份數計，石膏15-17份、重鈣5-6份、灰鈣粉2-3份和粘結劑5-8份組成；所述有機無機複合包膜層為按重量份數計，棉杆腐熟物25-30份、澱粉5-10份、重鈣10-15份、灰鈣粉5_10份、石膏5_7份和粘結劑14-20份組成。所述粘結劑按重量份數計，10-15份的小麥澱粉、4-5份的過氧化氫、8_10份的氫氧化鉀、O. 5-1份的四硼酸鈉、1-2份的無水氯化鈣、O. 5-1份的無水乙醇和66-76份的水。所述無機包膜層和有機無機複合包膜層中滑石粉替換重鈣，石灰粉替換灰鈣粉。雙包膜球形肥料製備方法，將無機包膜層和有機無機複合包膜層原料按上述配比混合後粉碎至細度為80-100目，粉碎後將粘結劑包裹於肥芯將其粘結成團，再通過圓盤造粒工藝將粘結成團的肥芯用無機包膜層原料包膜成粒徑為13-15_的無機包膜肥芯顆粒，然後將有機無機複合包膜層原料對無機包膜肥芯進行二次滾動包膜，得到肥料雛形，經烘乾或風乾處理，得雙包膜球形肥料。所述二次滾動包膜膜層厚度為13-17mm。所述雙包膜球形肥料粒徑為28_30mm。所述無機包膜層和有機無機複合包膜層中滑石粉替換重鈣，石灰粉替換灰鈣粉。所述粘結劑的製備為I)將10-15重量份的小麥澱粉和4- 5重量份的過氧化氫加入至50_55°C的40-50重量份的水中攪拌均勻，待用；2)將8-10重量份的氫氧化鉀，溶於14-15重量份的水中，待用；3)將步驟I)所得混合溶液加熱至60_65°C，而後將步驟2)中溶液緩緩加入到其中，待用；4)將O. 5-1重量份的四硼酸鈉，溶於6-8重量份的水中混合後加入到步驟3)的混合溶液中後反應10-15分鐘；而後加入O. 5-1重量份的無水乙醇和溶於6-8重量份的水中的1-2重量份的無水氯化鈣，保溫反應30-40分鐘，自然冷卻至室溫後可得澱粉基粘結劑。本發明肥料結構，無機包膜肥芯佔肥料總質量的30% -40%，有機無機複合包膜層約佔肥料總質量的60% -70% ;兩次包膜工序完成後，肥料雛形的含水量為15-20% ;月巴料球體直徑為28-30mm。本發明所具有的優點本發明肥料的有機包膜物料為棉杆腐熟物。棉杆因其木質化嚴重，直接還田效果差，難以降解等缺點，往往被直接焚燒，造成空氣汙染，影響人們的生活質量。因此本發明首先採用棉杆腐熟技術(已於2011年8月申請發明了專利，申請號201110220168. X)，將棉杆加以堆積腐解，從而達到棉杆有機化、無害化、高效化。棉杆具有產量大、利用少、成本低的特點，採用本發明的技術措施對其加以利用，將其以有機包膜材料和緩釋物料的形式用於肥料生產，具有廣闊的應用和開發前景。本發明以天然有機物和無機礦物為主原料，通過多重包膜工藝，研製大顆粒球形包膜肥料。肥芯為作物提供了營養元素，有機包膜層為改良土壤性狀提供了條件，通過礦物包膜和天然有機物包膜可以較大程度的提高肥效利用。本發明以難水溶性或微水溶性無機礦物為無機包膜材料，通過有機粘結劑粘合製成無機包膜肥芯，然後將有機包膜原料-棉杆腐熟物與一定比例的無機礦物摻混，對無機包膜肥芯進行二次包膜，從而製得雙包膜球形肥料。本發明雙包膜球形肥料為大顆粒球形外形設計，此設計方式可以降低肥料的比表面積，在一定程度上減少肥料與土壤的接觸面積，從而可以減少肥料養分被土壤固定的機率；與現在市場上的包膜肥料相比，按顆粒直徑增加一倍計算，則包膜材料減少一倍；比表面積的降低，可以節省了包膜材料的使用量，從而降低肥料的生產成本和使用成本；同時大顆粒球形設計增加了肥料的重量，可以避免肥料在施用過程中被風吹散，保證了肥料的撒施均勻本發明通過雙包膜和膠結手段對肥料進行多重控釋，所研製的肥料緩釋效果明顯增強。本發明有機無機復混肥有較高的利用率，在耕作時施用方便，消除了環境二次汙染的發生；同時該肥料製作工藝簡單，原料成本低廉，投資成本低，肥料顆粒機械強度高，不潮解，耐儲運，施用方便，具有廣闊的應用前景。


圖I為本發明實施例提供的雙包膜球形肥料剖面結構示意圖，其中I.有機無機複合包膜層；2.無機包膜層；3.粘結劑；4.肥芯。
具體實施例方式實施例I雙包膜球形肥料及其製備方法I肥芯肥芯養為複合肥(16-16-16,48% )，稱取O. 6kg，通過澱粉基粘結劑將其粘
結成團。所述粘結劑的製備為I)向反應容器中加入500ml水，加熱使其升至50°C。2)向反應器中加入IOOg小麥澱粉，攪拌均勻，再將40ml過氧化氫(純度為30% )加入其中。3)將上述反應器中反應物迅速提高溫度，使反應器內液體溫度達到65°C，將80g氫氧化鉀溶於140ml水中，邊攪拌反應器中液體邊緩緩加入氫氧化鉀溶液。4)取5g四硼酸鈉，溶於60ml水中，緩緩加入反應器液體中，反應10分鐘。5)取IOg無水氯化鈣，溶於60ml水中，然後將氯化鈣溶液緩緩加入反應器液體中，而後再加入5ml無水乙醇，保溫反應40分鐘，自然冷卻至室溫後可得微黃色半透明澱粉基粘結劑。2無機包膜層無機包膜層按如下原料配比石膏15kg、重鈣5kg、灰鈣粉2kg、澱粉基粘結劑6kg，將上述原料混合後粉碎至細度為80目。3有機無機複合包膜層有機無機複合包膜層按如下原料配比棉杆腐熟物30kg、澱粉6. 4kg、重韓10kg、灰韓粉5kg、石膏5kg、澱粉基粘結劑15kg,將上述原料混合後粉碎至細度為80目。所述棉杆腐熟物，參見申請號為201110220168. X記載；重鈣(重鈣為重質碳酸鈣的簡稱，分子式CaCO3相對分子量100. 09);灰鈣粉(主要成分是Ca(OH)2XaO和少量CaCO3的混合物)；石膏(主要化學成分是硫酸鈣(CaSO4))。4造粒工序粉碎後將粘結劑包裹於肥芯將其粘結成團，而後採用圓盤造粒工藝，將肥芯用已經調配好的無機包膜材料進行包膜，此步驟可製得無機包膜肥芯顆粒，粒徑為13-15mm ;然後在造粒機中添加有機無機複合包膜物料，對無機包膜肥芯進行二次滾動包膜，膜層厚度為13-17mm，得到肥料雛形，經烘乾或風乾處理，製得新型雙包膜球形肥料，肥料球體直徑為28-30mm(參見圖I)。實施例2雙包膜球形肥料及其製備方法I肥芯肥芯為複合肥(16-16-16,48% )，稱取I. 2kg，通過澱粉基粘結劑將其粘結成團。所述粘結劑的製備為
I)向反應容器中加入500ml水，加熱使其升至50°C。2)向反應器中加入IOOg小麥澱粉，攪拌均勻，再將40ml過氧化氫(純度為30% )加入其中。3)將上述反應器中反應物迅速提高溫度，使反應器內液體溫度達到65°C，將80g氫氧化鉀溶於140ml水中，邊攪拌反應器中液體邊緩緩加入氫氧化鉀溶液。4)取5g四硼酸鈉，溶於60ml水中，緩緩加入反應器液體中，反應10分鐘。5)取IOg無水氯化鈣，溶於60ml水中，然後將氯化鈣溶液緩緩加入反應器液體中，而後再加入5ml無水乙醇，保溫反應40分鐘，自然冷卻至室溫後可得微黃色半透明澱粉基粘結劑。 2無機包膜層無機包膜層按如下原料配比石膏15kg、重I丐5kg、灰I丐粉3kg、澱粉基粘結劑5kg，將上述原料混合後粉碎至細度為80目。3有機無機複合包膜層有機無機複合包膜層按如下原料配比棉杆腐熟物25kg、澱粉5. 8kg、重韓12kg、灰韓粉8kg、石膏5kg、澱粉基粘結劑15kg,將上述原料混合後粉碎至細度為80目。4造粒工序粉碎後將粘結劑包裹於肥芯將其粘結成團，而後採用圓盤造粒工藝，將肥芯用已經調配好的無機包膜材料進行包膜，此步驟可製得無機包膜肥芯顆粒，粒徑為13-15mm ;然後在造粒機中添加有機無機複合包膜物料，對無機包膜肥芯進行二次滾動包膜，膜層厚度為13-17mm，得到肥料雛形，經烘乾或風乾處理，製得新型雙包膜球形肥料，肥料球體直徑為28-30mm。實施例3I肥芯肥芯為複合肥(16-16-16,48% )，稱取I. 8kg，通過澱粉基粘結劑將其粘結成團。所述粘結劑的製備為I)向反應容器中加入500ml水，加熱使其升至50°C。2)向反應器中加入IOOg小麥澱粉，攪拌均勻，再將40ml過氧化氫(純度為30% )加入其中。3)將上述反應器中反應物迅速提高溫度，使反應器內液體溫度達到65°C，將80g氫氧化鉀溶於140ml水中，邊攪拌反應器中液體邊緩緩加入氫氧化鉀溶液。4)取5g四硼酸鈉，溶於60ml水中，緩緩加入反應器液體中，反應10分鐘。5)取IOg無水氯化鈣，溶於60ml水中，然後將氯化鈣溶液緩緩加入反應器液體中，而後再加入5ml無水乙醇，保溫反應40分鐘，自然冷卻至室溫後可得微黃色半透明澱粉基粘結劑。2無機包膜層無機包膜層按如下原料配比石膏15kg、重鈣6kg、灰鈣粉3kg、澱粉基粘結劑6kg，將上述原料混合後粉碎至細度為80目。3有機無機複合包膜層有機無機複合包膜層按如下原料配比棉杆腐熟物26kg、澱粉5. 2kg、重韓I lkg、灰韓粉7kg、石膏5kg、澱粉基粘結劑14kg,將上述原料混合後粉碎至細度為80目。4造粒工序粉碎後將粘結劑包裹於肥芯將其粘結成團，而後採用圓盤造粒工藝，將肥芯用已經調配好的無機包膜材料進行包膜，此步驟可製得無機包膜肥芯顆粒，粒徑為13-15mm ;然後在造粒機中添加有機無機複合包膜物料，對無機包膜肥芯進行二次滾動包膜，膜層厚度為13-17mm，得到肥料雛形，經烘乾或風乾處理，製得新型雙包膜球形肥料，肥料球體直徑為28-30mm。實施例4I肥芯肥芯為複合肥(16-16-16，48%)，稱取2. 4kg，通過澱粉基粘結劑將其粘結成團。所述粘結劑的製備為I)向反應容器中加入500ml水，加熱使其升至50°C。2)向反應器中加入IOOg小麥澱粉，攪拌均勻，再將40ml過氧化氫(純度為30% )加入其中。
3)將上述反應器中反應物迅速提高溫度，使反應器內液體溫度達到65°C，將80g氫氧化鉀溶於140ml水中，邊攪拌反應器中液體邊緩緩加入氫氧化鉀溶液。4)取5g四硼酸鈉，溶於60ml水中，緩緩加入反應器液體中，反應10分鐘。5)取IOg無水氯化鈣，溶於60ml水中，然後將氯化鈣溶液緩緩加入反應器液體中，而後再加入5ml無水乙醇，保溫反應40分鐘，自然冷卻至室溫後可得微黃色半透明澱粉基粘結劑。2無機包膜層無機包膜層按如下原料配比石膏15kg、重鈣6kg、灰鈣粉2kg、澱粉基粘結劑6kg，將上述原料混合後粉碎至細度為80目。3有機無機複合包膜層有機無機複合包膜層按如下原料配比棉杆腐熟物27kg、澱粉4. 6kg、重韓10kg、灰韓粉8kg、石膏5kg、澱粉基粘結劑14kg,將上述原料混合後粉碎至細度為80目。4造粒工序粉碎後將粘結劑包裹於肥芯將其粘結成團，而後採用圓盤造粒工藝，將肥芯用已經調配好的無機包膜材料進行包膜，此步驟可製得無機包膜肥芯顆粒，粒徑為13-15mm ;然後在造粒機中添加有機無機複合包膜物料，對無機包膜肥芯進行二次滾動包膜，膜層厚度為13-17mm，得到肥料雛形，經烘乾或風乾處理，製得新型雙包膜球形肥料，肥料球體直徑為28-30mm。本發明產品與普通肥料的試驗對比(見表I):肥料的浸泡試驗是驗證肥料緩釋效果的常用實驗。25°C條件下，經30天的浸泡試驗後得到以下結果表I肥料水溶性試驗效果對比
處理氮素溶出率/%磷素溶出率/%鉀素溶出率/%
CK(普通複合肥，48% ) 99Γ598 899 2
實施例I產品5024^3605
實施例2產品567852 765 8
實施例3產品59 76ΤΓ269 權利要求
1.一種雙包膜球形肥料，其特徵在於將粘結劑、無機包膜層和有機無機複合包膜層依次包裹肥芯，得到雙包膜球形肥料； 所述無機包膜層為按重量份數計，石膏15-17份、重鈣5-6份、灰鈣粉2-3份和粘結劑5-8份組成； 所述有機無機複合包膜層為按重量份數計，棉杆腐熟物25-30份、澱粉5-10份、重鈣10-15份、灰鈣粉5-10份、石膏5-7份和粘結劑14-20份組成。
2.按權利要求I所述的雙包膜球形肥料，其特徵在於所述粘結劑按重量份數計，I O-15份的小麥澱粉、4-5份的過氧化氫、8-10份的氫氧化鉀、O. 5-1份的四硼酸鈉、I _2份的無水氯化1丐、0. 5-1份的無水乙醇和66-76份的水。
3.按權利要求I所述的雙包膜球形肥料，其特徵在於所述無機包膜層和有機無機複合包膜層中滑石粉替換重鈣，石灰粉替換灰鈣粉。
4.一種權利要求I所述的雙包膜球形肥料製備方法，其特徵在於將無機包膜層和有機無機複合包膜層原料按上述配比混合後粉碎至細度為80-100目，粉碎後將粘結劑包裹於肥芯將其粘結成團，再通過圓盤造粒工藝將粘結成團的肥芯用無機包膜層原料包膜成粒徑為13-15_的無機包膜肥芯顆粒，然後將有機無機複合包膜層原料對無機包膜肥芯進行二次滾動包膜，得到肥料雛形，經烘乾或風乾處理，得雙包膜球形肥料。
5.按權利要求4所述的雙包膜球形肥料製備方法，其特徵在於所述二次滾動包膜膜層厚度為13-17mm。
6.按權利要求4所述的雙包膜球形肥料製備方法，其特徵在於所述雙包膜球形肥料粒徑為28-30mm。
7.按權利要求4所述的雙包膜球形肥料製備方法，其特徵在於所述粘結劑的製備為 1)將10-15重量份的小麥澱粉和4-5重量份的過氧化氫加入至50-55°C的40-50重量份的水中攪拌均勻，待用； 2)將8-10重量份的氫氧化鉀，溶於14-15重量份的水中，待用； 3)將步驟I)所得混合溶液加熱至60-65°C，而後將步驟2)中溶液緩緩加入到其中，待用； 4)將O.5-1重量份的四硼酸鈉，溶於6-8重量份的水中混合後加入到步驟3)的混合溶液中後反應10-15分鐘；而後加入O. 5-1重量份的無水乙醇和溶於6-8重量份的水中的1-2重量份的無水氯化鈣，保溫反應30-40分鐘，自然冷卻至室溫後可得澱粉基粘結劑。
8.按權利要求4所述的雙包膜球形肥料製備方法，其特徵在於所述無機包膜層和有機無機複合包膜層中滑石粉替換重鈣，石灰粉替換灰鈣粉。
全文摘要
本發明屬於肥料領域，具體涉及一種以無機肥料為核心的新型雙包膜球形肥料的製備方法。將粘結劑、無機包膜層和有機無機複合包膜層依次包裹肥芯，得到雙包膜球形肥料；所述無機包膜層為按重量份數計，石膏15-17份、重鈣5-6份、灰鈣粉2-3份和粘結劑5-8份組成；所述有機無機複合包膜層為按重量份數計，棉稈腐熟物25-30份、澱粉5-10份、重鈣10-15份、灰鈣粉5-10份、石膏5-7份和粘結劑14-20份組成。本發明以天然有機物和無機礦物為主原料，通過多重包膜工藝，研製大顆粒球形包膜肥料。肥芯為作物提供了營養元素，有機包膜層為改良土壤性狀提供了條件，通過礦物包膜和天然有機物包膜可以較大程度的提高肥效利用。
文檔編號C05G3/00GK102826894SQ20111038261
公開日2012年12月19日 申請日期2011年11月25日 優先權日2011年11月25日
發明者孫凱寧, 於君寶, 陳小兵 申請人:中國科學院煙臺海岸帶研究所