CN100436382C

CN100436382C - 夏玉米用缓/控释肥料生产方法

Info

Publication number: CN100436382C
Application number: CNB2004100884808A
Authority: CN
Inventors: 张夫道; 王玉军; 史春余; 张建峰; 张树清; 王茹芳
Original assignee: SOIL AND FERTILIZER INST CHINE
Current assignee: SOIL AND FERTILIZER INST CHINE
Priority date: 2004-11-03
Filing date: 2004-11-03
Publication date: 2008-11-26
Anticipated expiration: 2024-11-03
Also published as: CN1609077A

Abstract

本发明所研制的夏玉米用缓/控释肥料，是根据夏玉米各生长发育阶段对氮、磷、钾养分的需求特点，用自行研制的胶结剂和包膜胶结剂制备不同时间段释放养分的胶结型和包膜胶结型缓释肥料，通过“异粒变速”工艺，使缓释肥料养分释放时段与夏玉米各生育期需求养分规律基本吻合，做到一次施肥可满足夏玉米全生育期的养分需求。

Description

夏玉米用缓/控释肥料生产方法

本发明属于农业、生态环境领域。

本发明所涉及的一些专用词限定如下含义：

1、缓释肥：指肥料养分特别是氮素在土壤中具有缓慢释放的效果。目前国内外所采用的缓释标准是以氮在24小时内水溶出率和48小时内土柱淋出率或微分溶出率为指标，在田间尚未有统一标准。与国内几位著名肥料专家讨论结果(仅作为参考指标)，肥料氮素在土壤中(土壤含水量为田间最大持水量的70％～80％)释放时间为20天以上，方可称为缓释肥料。

2、胶结型缓释肥：采用具有缓释性能的胶结(粘结)剂制备的颗粒肥料，该肥料中的养分(氮、磷、钾)在土壤中缓慢释放，养分释放时间长短取决于胶结(粘结)剂的性质。

3、包膜型缓释肥：采用可以成膜的材料(又称包膜剂)包裹在尿素或复合(混)肥颗粒表面，使肥料氮具有缓慢释放的作用，释放时间长短取决于包膜材料的性质和包膜的厚度。

4、包膜胶结型缓释肥：在胶结型缓释肥颗粒表面再包裹一层膜而形成的缓释肥料，从而延长了肥料养分的释放时间。

5、氮素释放时段：指肥料氮在某一时间段内基本上从肥料中释放至土壤中。

6、异粒变速：所谓异粒变速，是将不同胶结剂和包膜胶结剂生产的颗粒肥料按比例进行组合并掺混均匀，该肥料组合中不同肥料颗粒的养分释放速率(或释放时段)是不一样的。

本发明的目的

将不同时段释放养分的胶结型和包膜胶结型缓释肥料，通过“异粒变速”工艺，按夏玉米各生长发育期养分需求比例组合并掺混成夏玉米专用缓/控释肥料。

本发明的详细描述

目前国内外生产的缓释肥料有三个特点，一是养分释放只有一个高峰期，与作物生育期需肥高峰不一致；二是通用型，缺乏专用型；三是成本过高，粮食作物产值不高，农民买不起。

1、夏玉米各生育期养分需求特点

夏玉米生育期为：苗期，拔节至孕穗期，孕穗至成熟期。各生育期养分需求比例：氮素为10％、76％、14％；磷素为10％、63％、27％；钾素为10％、74％、16％。共同的规律是，拔节至孕穗期均是夏玉米吸收氮、磷、钾的高峰期。夏玉米全生育期对氮、磷、钾的吸收比例为：N∶P₂O₅∶K₂O＝1∶0.34-0.45∶0.77～0.91。因夏玉米的播种时间在每年6月份，温度较高，土壤磷、钾释放较多，除了考虑各地土壤肥力状况对夏玉米专用肥氮、磷、钾比例进行调整外，主要对氮素进行控释。

2、申报本专利的前期工作

2.1研制了5种水溶性(或胶团水溶液)而又具有不同缓释性能的肥料胶结(粘结)剂和包膜胶结剂。

(1)有机复混肥造粒粘结剂(申请号：02123522.8，公开号：CN1390812A，见本发明人2002年7月2日提交的发明专利申请书)；

(2)纳米级腐殖酸类混聚物肥料包膜胶结剂(申请号：02123975.4，公开号：CN1390877A，见本发明人2002年7月11日提交的发明专利申请书)；

(3)纳米级废弃塑料-淀粉混聚物肥料包膜胶结剂(申请号：02125678.0，公开号：CN1388169A，见本发明人2002年7月26日提交的发明专利申请书)；

(4)纳米级粘土-聚酯混聚物肥料包膜胶结剂(申请号：02126009.5，公开号：CN1414033A，见本发明人2002年8月9日提交的发明专利申请书)；

(5)纳米级磺化木质素混聚物肥料包膜胶结剂(申请号：02149247.6，公开号：CN1417173A，见本发明人2002年11月11日提交的发明专利申请书)。

2.2不同胶结和包膜胶结型缓释肥料氮素在土壤中释放时段

在北京昌平褐潮土和江西进贤红壤上试验结果：

(1)尿素：2周内在土壤中释放98％以上并转化为硝态氮；

(2)有机复混肥造粒粘结剂(CF2)胶结型缓释肥：施入土壤后氮素30-80天释放98％以上；

(3)粘土-聚酯混聚物胶结型缓释肥：施入土壤后氮素50-100天释放98％以上；

(4)磺化木质素混聚物胶结型缓释肥：施入土壤后50-90天氮素释放98％以上；

(5)腐殖酸类混聚物胶结型缓释肥：施入土壤后氮素50-100天释放98％以上；

(6)CF2胶结、废弃塑料-淀粉混聚物包膜型缓释肥：施入土壤后氮素100-150天释放98％以上。

2.3夏玉米肥效试验

2.3.1供试土壤

北京昌平“国家褐潮土土壤肥力与肥料效益监测基地”，土壤质地为粉砂质壤土，试验前已种植2年谷子匀地。土壤有机质含量1.2％，全N0.888g·Kg^-1，碱解N 76.43g·Kg^-1，速效P4.12g·Kg^-1，速效K 90g·Kg^-1。

2.3.2施肥量

小区面积20m²，重复3次，缓释复合肥料N-P₂O₅-K₂O＝15％-7％-14％，按N量计，每亩施用15kgN，对照为等N、P、K养分化肥。玉米品种：中单8578。

2.3.3试验结果

与等N、P、K化肥对照比较：

(1)CF2胶结型缓释肥处理增产8.0％；

(2)磺化木质素混聚物胶结型缓释肥增产12.05％；

(3)粘土-聚酯混聚物胶结型缓释肥增产18.45％；

(4)CF2胶结、废弃塑料-淀粉混聚物包膜型缓释肥增产27％；

(5)腐殖酸类混聚物胶结型缓释肥处理增产23.57％；

(6)10％尿素N+76％CF2胶结缓释肥N+14％CF2胶结、废弃塑料-淀粉混聚物包膜型缓释肥N处理增产30.21％。

田间试验结果，处理6增产率最高，其次是处理5和处理4，可见“异粒变速”型玉米专用缓/控释肥效果最好。

3、本发明的技术关键

(1)具有不同缓释性能的胶结(粘结)剂和包膜胶结剂生产方法

研制了CF2胶结(粘结)剂、磺化木质素混聚物包膜胶结剂、粘土-聚酯混聚物包膜胶结剂、废弃塑料-淀粉混聚物包膜胶结剂、腐殖酸类混聚物包膜胶结剂的生产方法。

(2)胶结(粘结)型和包膜胶结型缓释肥生产方法

使用自行研制的肥料胶结剂和包膜胶结剂，生产系列(释放时段不同)胶结(粘结)型和包膜胶结型缓释肥料的生产方法。

(3)“异粒变速”养分缓/控释工艺

根据夏玉米不同生育期对养分的需求比例(以N为基准)，将不同时间段释放养分的缓释肥料按比例组合掺混均匀，成为养分释放时段各异的缓/控释肥料，即所谓“异粒变速”养分缓/控释工艺。夏玉米每到一个生育阶段，相应就有一种缓释肥开始释放养分，形成三个养分释放高峰期，与夏玉米三个生育期对养分的需求量基本吻合。

4、主要工艺路线

4.1工艺流程见附图1。

4.2工艺路线

本发明的工艺路线包括三个部分，一是胶结型缓释肥料制备，二是包膜胶结型缓释肥料制备，三是“异粒变速”型缓/控释肥的制备。

4.2.1胶结型缓释肥料生产工艺

4.2.1.1原料准备

(1)氮、磷、钾化肥原料：氮选用尿素，磷选用磷酸一铵，钾选用氯化钾或硫酸钾。粉碎过60～70目筛孔，筛孔直径相当于0.25～0.21mm；

(2)辅料：风化煤烘干、粉碎过100目筛孔。

(3)胶结剂的选择和稀释：选择胶结剂需根据当地原料供应情况，因地制宜。胶结剂稀释：在试车时首先应摸清不同原料使用不同胶结剂时的最佳浓度范围。在上述包膜胶结剂中，一般用水稀释至1％～2％。加水稀释时，需用搅拌器搅拌。

4.2.1.2原料混合

按夏玉米生育期对养分需求和肥料原料养分含量按比例称取原料，在钾含量相对较高的土壤上，N∶P₂O₅∶K₂O＝1∶0.4∶0.5～0.8；在缺钾土壤上(土壤速效K＜100mg·kg^-1)N∶P₂O₅∶K₂O＝1∶0.5∶0.7～0.9。在非对称双螺旋混料机中充分混匀，再加入稀释后的胶结剂。胶结剂加入量：按肥料干基计，胶结(粘结)剂加入量为肥料质量的0.5％～1.0％。

4.2.1.3造粒

加入胶结(粘结)剂水溶液并搅拌均匀后的物料经皮带输送机送至造粒圆盘或转鼓造粒机中造粒，如果水分不足，可通过圆盘内物料上方或转鼓内物料上方工业净水喷洒管按需要补充。

4.2.1.4干燥

皮带输送机将造粒后肥料送入旋转干燥筒中，随着干燥筒的旋转，也是再造粒过程，进行肥料颗粒的干燥工序。

4.2.1.5筛分

肥粒颗粒干燥后直接送进圆筒转筛或往复式振动筛，小于1mm的粉末物和大于5mm的大颗粒均为返料，经粉碎再使用。

4.2.1.6涂蜡刨光

(1)石蜡-滑石粉(或高岭土)混合乳液的制备

其生产方法为：固体石蜡(选取低熔点的石蜡)加热50℃以上熔化后加入石蜡乳化剂RZB201(石蜡质量的15％～25％)，搅拌，生成石蜡膏状物，加水(石蜡质量的5倍)，高速搅拌(2万转/分)10分钟左右，生成石蜡乳液。然后加入滑石粉(或高岭土，过300目筛孔，筛孔直径相当于0.053～0.04mm，加入量为石蜡质量的20％～30％)，高速搅拌(2万转/分)10分钟左右，即为石蜡-滑石粉(或高岭土)混合乳液。

(2)涂蜡刨光工序

用传送带将筛分后的颗粒肥料送至圆盘或转筒(Φ1400×8000mm)中，一边旋转，一边加压(压强≥0.4Mpa)雾喷石蜡-滑石粉混合乳液，至肥料颗粒全部湿润，用量为肥料质量的1％～2％。最后用80℃～100℃热风烘干，石蜡与滑石粉融为一体，冷却后在肥料颗粒表面形成具有一定强度的光滑蜡质外壳，即为胶结型缓释肥料成品。

4.2.2包膜胶结型缓释肥料生产工艺

将上述造粒、干燥和筛分而未涂蜡刨光的胶结肥料再用包膜胶结剂包裹，即为包膜胶结型缓释肥料。

缓释复合肥包膜在自行设计加工的包膜转筒中进行(包膜转筒见附图2)，主要由以下部分组成：

(1)包膜胶结剂预处理装置：为1M³带搅拌器的夹层罐，夹层间通入循环热水加热至50℃～60℃，包膜胶结剂用压力泵打入罐内，加水稀释至包膜胶结剂含量5％～8％。

(2)加压喷雾装置：用压力泵加压，压强≥0.4Mpa，喷嘴孔径5～10微米。

(3)旋转包膜筒：圆筒直径1500mm，长8000mm，分为两段，前半段为包膜室，后半段为扑粉干燥室，在内壁中间4000mm处焊有一半圆形隔档，高100mm，内壁还焊有12排抄料板，抄料板长250～300mm，高150mm，交错排列。包膜筒入料端沿轴线方向伸进一根管子，管端垂直轴线方向焊有包膜剂喷洒管(不锈钢管)，长800mm、直径为25mm，管子两端安装2个喷头，喷嘴孔径5～10μm，包膜剂用水稀释至5％～8％由压力泵(压强≥0.4Mpa)压入管内，呈雾状喷洒(见附图2)。包膜胶结剂用量为肥料干基质量的1％～2％。

(4)包膜操作：A、开动包膜转筒；B、用皮带输运机将上述含NPK的圆颗粒胶结缓释肥送入包膜转筒，由于圆筒的旋转作用，筒内抄板将肥料颗粒在圆筒内扬起；C、开动加压喷雾装置，包膜剂呈雾状与滚动扬起的肥料颗粒接触，将其表面湿润，形成一定厚度的包膜；D、从包膜转筒出口端伸进一扑粉管，包膜后的肥料越过圆筒中间隔挡后进入扑粉室，滚动上扬的肥料颗粒与滑石粉相遇，肥料颗粒表面粘上一层滑石粉，滑石粉用量为肥料干基质量的1％～2.5％；E、从包膜转筒出口端吹入80℃～100℃热风，扑粉后湿润的薄膜干燥后，与滑石粉一起包裹在肥料颗粒表面。由于包膜转筒有一定斜度(可根据包膜厚度和产量调节)，包膜干燥后的肥料颗粒流入皮带输送机，进入肥料储存仓。

4.2.3夏玉米用“异粒变速”型缓/控释肥料生产工艺

按照夏玉米苗期，拔节至孕穗期，孕穗至成熟期三个生育期对养分需求比例(以N计)为10％∶76％∶14％，施肥量按15kgN/亩计算，将不同时间段释放养分的胶结型缓释肥和包膜胶结型缓释肥按此比例组合掺混均匀，即成为夏玉米用缓/控释肥料。

本发明的优点：

根据夏玉米各生育期对养分的需求特点，选择不同时段释放氮素的胶结和包膜胶结型缓释肥料，按夏玉米各生育期需肥比例组合、掺混，即成为“异粒变速”的夏玉米专用缓/控释肥料，做到一次作基肥施用，可满足夏玉米各生育期的养分需求。

实施例：

1、原料配比(在缺钾和施钾有效的土壤上，按N∶P₂O₅∶K₂O＝15％∶7％∶14％计算进行配料；在不缺钾土壤上，按N∶P₂O₅∶K₂O＝15％∶7％∶12％计算进行配料。)

(1)胶结型缓释肥

原料	缺钾土壤	非缺钾土壤
原料	缺钾土壤	非缺钾土壤	尿素(含N 46％)	288.9kg	288.9kg
磷酸一铵(含P<sub>2</sub>O<sub>5</sub>45％，N 11％)	155.6kg	155.6kg	尿素(含N 46％)	288.9kg	288.9kg
磷酸一铵(含P<sub>2</sub>O<sub>5</sub>45％，N 11％)	155.6kg	155.6kg	氯化钾(含K<sub>2</sub>O 60％)	233.4kg	200kg
风化煤(辅料)	319.1kg	352.5kg	氯化钾(含K<sub>2</sub>O 60％)	233.4kg	200kg
风化煤(辅料)	319.1kg	352.5kg	胶结(粘结)剂(固形物含量10％)	10kg	10kg
石蜡滑石粉乳液(固形物含量20％)	10kg	10kg	胶结(粘结)剂(固形物含量10％)	10kg	10kg
石蜡滑石粉乳液(固形物含量20％)	10kg	10kg	合计(固形物质量)	1000kg	1000kg

(2)包膜胶结型缓释肥

原料	缺钾土壤	非缺钾土壤
原料	缺钾土壤	非缺钾土壤	尿素(含N46％)	288.9kg	288.9kg
磷酸一铵(含P<sub>2</sub>O<sub>5</sub>45％，N 11％)	155.6kg	155.6kg	尿素(含N46％)	288.9kg	288.9kg
磷酸一铵(含P<sub>2</sub>O<sub>5</sub>45％，N 11％)	155.6kg	155.6kg	氯化钾(含K<sub>2</sub>O 60％)	233.4kg	200kg
风化煤(辅料)	299.1kg	332.5kg	氯化钾(含K<sub>2</sub>O 60％)	233.4kg	200kg
风化煤(辅料)	299.1kg	332.5kg	胶结(粘结)剂(固形物含量10％)	10kg	10kg
包膜剂(固形物含量20％)	10kg	10kg	胶结(粘结)剂(固形物含量10％)	10kg	10kg
包膜剂(固形物含量20％)	10kg	10kg	滑石粉	20kg	20kg
合计(固形物质量)	1000kg	1000kg	滑石粉	20kg	20kg

2、夏玉米用胶结和包膜胶结型缓/控释肥料生产程序：

2.1胶结型缓释肥料生产(按每吨干基肥料计)

(1)CF2胶结型缓释肥料生产(按每吨干基肥料计)

按照N∶P₂O₅∶K₂O＝15∶7∶14的比例，称取尿素288.9kg、磷酸一铵155.6kg、氯化钾233.4kg(非缺钾土壤200kg)、风化煤319.1kg(非缺钾土壤352.5kg)，在非对称双螺旋混料机中充分混合均匀，加入稀释后的CF2胶结剂，用量为10kg母液/t干基肥料(稀释倍数视原料含水量而定)，用皮带输送机送入造粒机中(圆盘造粒机或转鼓式造粒机均可)，造粒后干燥、筛分，小于1mm粉末和大于5mm的大颗粒返料循环利用；1～5mm直径颗粒肥料送至圆盘或转鼓造粒机(Φ1400×8000mm)中，一边旋转，一边通过压强≥0.4Mpa喷嘴喷洒石蜡-滑石粉混合乳液，用量10kg左右母液/t干基肥料，用80℃～100℃热风烘干，即为CF2胶结型缓释肥料。

(2)粘土-聚酯混聚物胶结型缓释肥料生产

按本实施例(1)CF2胶结型缓释肥料的生产方法进行生产，仅以粘土-聚酯混聚物胶结剂代替其中的CF2胶结剂。

(3)磺化木质素混聚物胶结型缓释肥料生产

按本实施例(1)CF2胶结型缓释肥料的生产方法进行生产，仅以磺化木质素混聚物胶结剂代替其中的CF2胶结剂。

(4)腐殖酸类混聚物包膜胶结型缓释肥料生产

按本实施例(1)CF2胶结型缓释肥料的生产方法进行生产，仅以腐殖酸类混聚物胶结剂代替其中的CF2胶结剂。

2.2包膜胶结型缓释肥料生产

按每吨肥料干基计，称取尿素288.9kg、磷酸一铵155.6kg、氯化钾233.4kg(非缺钾土壤200kg)、风化煤299.1kg(非缺钾土壤332.5kg)，按照胶结型缓释肥生产工艺，选择未涂蜡直径1～5mm圆颗粒CF2胶结型缓释肥料送入专用包膜圆筒，通过压强≥0.4Mpa喷嘴雾喷废弃塑料-淀粉混聚物包膜剂水溶液，用量10kg左右母液/t干基肥料，至肥料颗粒表面完全湿润，形成一定厚度的包膜。随着包膜圆筒的转动，包膜后的肥料颗粒通过隔挡进入扑粉工序，滑石粉用量为20kg左右/t干基肥料；从包膜圆筒出料端通入热风管，在80℃～100℃热风下干燥，即为CF2胶结、废弃塑料-淀粉混聚物包膜胶结型缓释肥料。

2.3“异粒变速”型夏玉米专用缓/控释肥料的加工

夏玉米生长发育分为三个阶段，即苗期、拔节至孕穗期、孕穗至成熟期，各生育期养分需求比例，以氮素为基准，三个生育期的比例为10％∶76％∶14％，每亩按15kg氮(N)施用，加工成以下“异粒变速”型夏玉米专用缓/控释肥料组合：

(1)3.3kg尿素+76kgCF2胶结型缓释肥+14kgCF2胶结、废弃塑料-淀粉混聚物包膜型缓释肥；

(2)3.3kg尿素+76kg粘土-聚酯混聚物胶结型缓释肥+14kg CF2胶结、废弃塑料-淀粉混聚物包膜型缓释肥；

(3)3.3kg尿素+76kg磺化木质素混聚物胶结型缓释肥+14kg CF2胶结、废弃塑料-淀粉混聚物包膜型缓释肥；

(4)3.3kg尿素+76kg腐殖酸类混聚物胶结型缓释肥+14kg CF2胶结、废弃塑料-淀粉混聚物包膜型缓释肥。

将上述4组肥料分别在混料机中掺混均匀，送入自动包装机装袋包装，即成为4种组合类型夏玉米专用缓/控释肥料。

Claims

1.一种夏玉米用缓/控释肥料生产方法，其特征由以下工艺过程所组成：

(1)制备石蜡-高岭土乳液：将固体石蜡加热熔化并加入石蜡质量15％～25％的石蜡乳化剂RZB201，充分搅拌生成石蜡膏状物，加入石蜡质量5倍的水，2万r/min搅拌10min，生成石蜡乳化液，然后加入通过300目筛孔的高岭土，加入量为石蜡质量的20％～30％，2万r/min继续搅拌10min而成；

(2)制备胶结型缓释肥料：按夏玉米生育期对养分需求和肥料原料养分含量，在钾含量相对较高的土壤上，按N∶P₂O₅∶K₂O＝1∶0.4∶0.5～0.8、在土壤速效K＜100mg·kg^-1的缺钾土壤上按N∶P₂O₅∶K₂O＝1∶0.5∶0.7～0.9比例称取原料；在非对称性双螺旋混料机中充分混匀，再加入稀释后的CF2胶结剂，按肥料干基计，CF2母液加入量为肥料质量的0.5％～1.0％，用皮带输送机送入造粒机中，造粒后干燥、筛分1～5mm直径颗粒肥料送至圆盘或转鼓中，一边旋转，一边通过压强≥0.4Mpa喷嘴喷洒石蜡-高岭土混合乳化水溶液，用量10kg母液/t干基肥料，用80℃～100℃热风烘干而制成CF2胶结型缓释肥；

(3)制备包膜胶结型缓释肥料：选择未涂蜡直径1～5mm圆颗粒上述CF2胶结型缓释肥料送入专用包膜圆筒，通过压强≥0.4Mpa喷嘴雾喷废弃塑料-淀粉混聚物包膜剂水溶液，用量10kg母液/t干基肥料，包膜后的肥料颗粒通过隔挡进入扑粉工序，滑石粉用量为20kg/t干基肥料，在80℃～100℃热风下干燥而成；

(4)配制：根据夏玉米苗期、拔节至孕穗期、孕穗至成熟期对氮素的需求比例分别为10％、76％、14％，以氮素为基准，按照10％尿素N+76％胶结型缓释肥N+14％包膜胶结型缓释肥料N的比例掺混成夏玉米用缓/控释肥料。

2.如权利要求1所述的一种夏玉米用缓/控释肥料生产方法，其特征是用粘土-聚酯混聚物胶结剂代替其中的CF2胶结剂制备粘土-聚酯混聚物胶结型缓释肥，在配制过程中称取同样质量的粘土-聚酯混聚物胶结型缓释肥替代其中的CF2胶结型缓释肥。

3.如权利要求1所述的一种夏玉米用缓/控释肥料生产方法，其特征是用磺化木质素混聚物胶结剂代替其中的CF2胶结剂制备磺化木质素混聚物胶结型缓释肥，在配制过程中称取同样质量的磺化木质素混聚物胶结型缓释肥代替其中的CF2胶结型缓释肥。

4.如权利要求1所述的一种夏玉米用缓/控释肥料生产方法，其特征是用腐殖酸类混聚物胶结剂代替其中的CF2胶结剂制备腐殖酸类混聚物胶结型缓释肥，在配制过程中称取同样质量的腐殖酸类混聚物胶结型缓释肥代替其中的CF2胶结型缓释肥。