CN101298404B

CN101298404B - 控释因子复合肥料添加剂

Info

Publication number: CN101298404B
Application number: CN2008101501613A
Authority: CN
Inventors: 陆洋; 王俊义
Original assignee: SHAANXI YANGLING HUAYANG CHEMICAL INDUSTRY Co Ltd
Current assignee: SHAANXI YANGLING HUAYANG CHEMICAL INDUSTRY Co Ltd
Priority date: 2008-06-27
Filing date: 2008-06-27
Publication date: 2011-03-16
Anticipated expiration: 2028-06-27
Also published as: CN101298404A

Abstract

本发明公开了一种控释因子复合肥料添加剂，该添加剂由A组分、B组分和C组分组成，其中A组分由磷酸氢二铵、腐植酸、双氰胺、脒基脲、造纸黑液木素和沸石粉制成，B组分聚乙烯、聚乙烯-醋酸乙烯酯和氯代烃制成，C组分由可溶性淀粉水溶液和纳米级滑石粉制成。本发明产品质量稳定，控释效果理想，养分释放期长，对磷钾也有控释功能，生产成本和销售成本较低，可在大田作物上推广应用，能提高作物产量，改善作物品质，改良土壤，活化土壤，培肥地力，包膜材料价格低，供应充足，可完全生物降解，对土壤及生态环境无不良影响，具有良好的经济效益、社会效益和生态效益。

Description

控释因子复合肥料添加剂

技术领域

本发明属于复合肥料添加剂技术领域，具体涉及一种控释因子复合肥料添加剂。

背景技术

我国是一个人口众多，可耕土地资源不足的农业大国，以占世界9％的耕地养活了占世界21％的人口。我国也是世界上肥料生产与使用量最大的国家，其中氮肥生产与使用量居世界第一位，占世界9％的耕地却消耗了占世界30％的肥料，其原因在于我国的肥料利用率比较低。世界上发达国家的肥料当季平均利用率都比较高，氮肥为55％-70％，磷肥为20％-50％，钾肥为60％-80％。而我国肥料的当季平均利用率都比较低，氮肥为30％-35％，磷肥为10％-30％，钾肥为35％-60％，单位质量化肥的增产效果也逐年下降。以氮肥为例，平均利用率为30％-35％，就意味着有近2/3的氮肥损失于施用过程中，这不仅造成资源的巨大浪费，而且导致地下水硝酸盐含量增高，江河湖泊水系富营养化，大气NO_x含量增高和大气温室效应加剧，恶化了地球生态环境。危机人类的生活质量和生存健康。据科学观测，氮肥损失中因反硝化作用排入大气中的N₂O量占人类活动向大气排入的NO_x量的44％，而N₂O的增温作用是CO₂的300倍。

用于农业的肥料和农药造成的污染是工业污染的5-6倍。因此，提高化肥的利用率已成为世界各国共同关注并亟待解决的课题。

针对我国肥料利用率低下的严峻形势，国家一方面正在大力推动施肥技术进步，正如农业部现在正在开展的测土配方施肥工程，另一方面从高技术肥料产品入手，发展缓释控释肥料。我国十分注重缓释控释肥料的技术研发与产业化发展，《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》与2007年的“中央一号”文件分别将缓释控释肥料作为“十一五”国家科技支撑计划项目。

所谓控释肥料是指通过各种调控机制措施设定肥料在作物各生长期的释放模式，使其养分释放规律与作物养分吸收需求同步，从而达到提高其利用率目的的一种肥料。

我国有30多家科研机构从事缓释控释肥料的研究，70多家企业从事缓释控释肥料的生产，由此促进了我国缓释控释肥料行业的技术进步和产业化发展，但这仅仅是起步，与国外同行业相比仍有较大差距。主要表现在：缓释控释肥料产品质量不稳定，完全符合《缓控释肥料》HG/T3931-2007标准要求有一定的生产难度；缓控释效果不够理想，养分释放期达不到生长期较长的作物(如北方冬小麦)的需肥要求，且对养分磷钾缺乏控释技术；缓控释肥料的生产成本和销售成本明显高于传统肥料，使得这种肥料仅用于专业园艺、苗圃、温室、高尔夫球场、家居庭院、景观园林和公园等高价作物的非农业领域，难以在低产值的大田作物上推广应用；目前开发的缓控释肥料生产工艺和材料只着重于能确保其缓控释功能的良好和稳定，较少考虑同肥料一起入土的缓控释材料对土壤及生态环境的影响。若长期使用聚烯烃包膜材料对生态环境，尤其对作物根系和土壤微生物会产生严重的影响。因此，开发质量稳定，效果理想，成本较低，大田作物可推广应用，包膜材料和结构材料可被光热或生物降解的缓控释肥料；既是发展优质优化高产高效农业的需要，也是发展循环农业的需要，又是发展可持续发展农业的需要，还是发展资源节约型、环境友好型农业的需要，总之是发展现代农业的需要。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种产品质量稳定，控释效果理想，养分释放期长，对磷钾也有控释功能，生产成本和销售成本较低的控释因子复合肥料添加剂。该复合肥料添加剂可在大田作物上推广应用，能提高作物产量，改善作物品质，改良土壤，活化土壤，培肥地力，包膜材料价格低，供应充足，可完全生物降解，对土壤及生态环境无不良影响，具有良好的经济效益、社会效益和生态效益。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种控释因子复合肥料添加剂，其特征在于该添加剂由A组分、B组分和C组分组成，它们的质量百分比为A∶B∶C＝1∶2-6∶2-6，其中A组分的原料组成及质量百分数为：

磷酸氢二铵 10％-20％腐植酸 25％-35％

双氰胺 10％-20％脒基脲 10％-20％

造纸黑液木素 15％-20％沸石粉 10％-15％；

B组分的原料组成及质量百分数为：聚乙烯5％-10％，聚乙烯-醋酸乙烯酯5％-10％，氯代烃80％-90％；所述氯代烃为氯仿和二氯乙烷的混合物，其质量百分比为氯仿∶二氯乙烷＝1∶1-2。

C组分的原料组成及质量百分数为：可溶性淀粉水溶液99.0％-99.5％，纳米级滑石粉0.5％-1.0％。

上述A组分的制备工艺：将称取的上述质量百分数的磷酸氢二铵、腐植酸、双氰胺、脒基脲、造纸黑液木素和沸石粉混合，用粉碎机粉碎至粒度为80目-100目，装入内衬塑料袋的编织袋中即可。

上述B组分的制备工艺：将称取的上述质量百分数的聚乙烯(PE)、聚乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)和氯代烃置于有加热回流装置的反应釜内，加热搅拌使其溶解，溶解温度控制在50℃-80℃，待反应液温度降至室温后，将溶解后的物料放入塑料桶中，加盖密封即可。

上述C组分的制备工艺：将称取的上述质量百分数的可溶性淀粉水溶液和纳米级滑石粉(粉体粒度小于100纳米)置于带有搅拌装置的溶解槽中搅拌，使纳米级滑石粉均匀分散在可溶性淀粉水溶液中，待分散完全后，在搅拌装置正常运行的状况下将槽中物料放入塑料桶中，加盖存放。

可溶性淀粉水溶液的制备工艺为：按可溶性淀粉∶水＝0.5∶99.5的质量百分比，在带有加热搅拌装置的溶液槽中加入水，加热至水微沸，开启搅拌器，在不断搅拌下缓慢加入淀粉，继续搅拌，直至淀粉完全溶解为止，冷却至室温，将物料放入塑料桶中加盖存放。

所述沸石粉粒度≤100目。

所述纳米级滑石粉粉体粒度小于100纳米。

本发明中A组份的主要功能是抑制脲酶和硝化(亚硝化)及反硝化细菌的活性即控制酰胺态氮的水解氨化、铵态氮和硝态氮的释放、铵态氮转化为硝态氮的速率及硝态氮反硝化的速率，从而减少氮素在土壤环境中以易损失形态存在的质量分数。当氮肥施入土壤中经脲酶和硝化(亚硝化)细菌及反硝化细菌分解转化后，分别生成铵态氮(NH₄ ⁺)和硝态氮(NO₃ ^-)及氮氧化物(N₂O、NO_x)、氮气。其中铵态氮和硝态氮若不能及时被作物吸收或土壤吸附，就会流失，氮氧化物和氮气不被作物吸收，散发到大气中。

A组份中的磷酸氢二铵为脲酶抑制剂。由于含尿素肥料添加了脲酶抑制剂，使尿素水解速度减缓，提高了氮素利用率，同时降低了施用于作物种子和植物根系周围尿素的毒害。双氰胺及脒基脲为硝化抑制剂，双组分协同作用的效果远大于单组分。由于减少硝化作用，使植物吸收铵态氮时，导致植物根系周围的酸碱度(PH值)下降，有利于土壤中被固定的磷素活化，增强了磷素活性，促进植物对磷素的吸收。

腐植酸(HA)既是脲酶抑制剂，也是作物生长调节剂，还是土壤改良剂。腐植酸具有良好的化学活性和生物活性，分子结构中含有酸性基团，对脲酶有抑制作用，对铵态氮和氨有吸附、控释作用，能刺激植物生长发育，促进植物吸收代谢，改善植物营养状况，增加产量、提升品质。腐植酸是分子中有多个碳原子的有机物，为土壤微生物的生存繁衍提供了丰富的碳源，改善了土壤中微生物的生活条件，通过微生物的活动，分解和释放土壤中的有效养分。腐植酸为有机酸，可使土壤中难溶性的潜在养分缓慢转化为可溶性养分，从而培肥土壤，也可改良碱性土壤。

造纸黑液木素为土壤改良剂，当它作为肥料养分施入土壤时，除了对营养物质的缓释功能之外，由于木素的胶体性质及结构中具有的丰富酸性基团，可改善土壤团粒结构，提高土壤阳离子交换量和缓冲土壤酸碱性，从而提高土壤保水、保肥、保温和通气性能。沸石粉既是缓释剂，也是保水剂，还是土壤改良剂。因沸石粉孔隙率高，吸附性能好，吸水吸肥能力强，可减缓肥料养分的释放和水分的释放及蒸腾，高孔隙率的沸石粉无疑增强和改善了土壤的通气性能。

本发明中B组份为控释肥料的包膜材料。养分释放可通过将透水性差的聚乙烯(PE)与透水性较强的聚乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)混合并调节两者的混合比例来控制，也可在膜中加入一种矿物粉(如滑石粉)作为开孔剂来改进由温度控制的养分释放。这种树脂包膜材料养分释放过程为：水分通过膜上的微孔渗透到膜内，增加了膜内的渗透压力造成膜膨胀，从而增大了微孔，使养分从增大的孔中释放出来。氯代烃(氯仿和二氯乙烷的)是树脂的溶剂，溶解后的树脂再喷涂在肥料颗粒上。

本发明C组份中的可溶性淀粉水溶液作为包膜的粘结剂，同时也作为包膜材料生物降解的促进剂。纳米级滑石粉作为包膜树脂的开孔剂，同时也作为养分吸收的促进剂，纳米级滑石粉的小尺寸效应可使肥料颗粒带有磁效应，从而使肥料易被作物吸收。

本发明控释因子复合肥料添加剂应用于团粒法复合肥生产的工艺过程为：将质量百分数为0.2％-0.4％的A组份与质量百分数为97.2％-97.8％的复合肥生产原料混合造粒，粒状物料经热风干燥，初筛后喷洒质量百分数为1.0％-1.2％的C组份送包膜机，再喷洒质量百分数为1.0％-1.2％的B组份进行包膜，包膜后的物料再经干燥、冷却、筛分和计量包装即为产品。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、养分控释功能突出：本发明不但对氮磷有优异的控释功能，而且对钾也有一定的控释功能，氮养分释放期可延长50-100天，养分利用率可提高20％-30％。

2、增加作物产量，提升作物品质：本发明中的腐植酸等化学活性和生物活性物质能刺激植物生长发育，促进植物吸收代谢，改善作物营养状况，提高光合作用速率。施用本添加剂生产的控释肥，增产幅度约30％-40％，作物提质效果明显，大田实验结果表明，番茄果实的有机酸含量降幅为3.5％-22.2％，可溶性糖含量增幅为6％-10.2％，VC含量增幅为10.5％-42.6％，硝酸盐含量降幅为10.0％-18.6％。柑桔单果重增加20％-30％，果形大小匀称，果实中可溶性固形物、总糖、还原糖含量增幅分别为5％-10％、20％-30％、5％-8％，糖酸比提高了22％-28％，VC含量增幅为9％-20％，硝酸盐含量降幅为12％-23％。其它作物大田实验结果也表明，提质效果令人满意。

3、活化土壤，培肥地力：本发明中腐植酸及造纸黑液木素为土壤中微生物的生存繁衍提供了丰富的碳源，通过微生物的活动，分解和释放土壤中的有效养分。腐植酸和木素分子结构中含有的酸性基团，可使土壤中潜在的难溶性养分缓慢转化成可溶养分，这就活化了土壤，培肥了地力。

4、改良土壤，提高土壤的保肥、保水、保温和通气性能：本发明中木素的胶体性质和结构中的酸性基团可改善土壤团粒结构，提高土壤阳离子交换量和缓冲土壤酸碱性。腐植酸、木素、沸石粉协同作用，会大大提高土壤的保水、保肥、保温和通气性能。

5、包膜材料可完全生物降解，对土壤及生态环境无污染：本发明中的腐植酸、木素、淀粉为土壤中微生物提供了丰富的营养源，加上本发明改良土壤的效果，使微生物生存的土壤环境改善，微生物活动活跃，能加速包膜材料的生物降解。

6、生产成本低，易在大田作物推广应用：本发明所用原料充足易得价廉，生产成本低，施肥投入少，易在低价的大田作物上推广应用。

7、生产工艺先进，产品质量稳定领先：本发明的添加剂生产简便，产品质量好。用本添加剂生产控释肥料的工艺先进，质量领先，产品的各项质量技术指标均优于《缓控释肥料》HG/T3931-2007的相关规定。

具体实施方式

实施例1

A组分的制备：

按下列质量百分数称取各原料：

磷酸氢二铵 10％腐植酸(HA) 35％

双氰胺 10％脒基脲 10％

造纸黑液木素 20％沸石粉 15％。

其制备工艺为：将称取的磷酸氢二铵、腐植酸、双氰胺、造纸黑液木素和沸石粉混合，用粉碎机粉碎至粒度为80目-100目，装入内衬塑料袋的编织袋中即制成A组分。

B组分的制备：

按下列质量百分数称取各原料：

聚乙烯(PE) 5％

聚乙烯-醋酸乙烯酯(EVA) 5％

质量百分比为1∶1的氯仿和二氯乙烷混合物 90％。

其制备工艺为：将称取的聚乙烯(PE)、聚乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)和氯代烃置于有加热回流装置的反应釜内，加热搅拌使其溶解，溶解温度控制在50℃-80℃。待反应液温度降至室温后，将溶解后的物料放入塑料桶中，加盖密封即制成B组分。

C组分的制备：

按下列质量百分数称取各原料：

可溶性淀粉水溶液 99.0％

纳米级滑石粉(粉体粒度小于100纳米) 1.0％。

其制备工艺为：将称取的可溶性淀粉水溶液和纳米级滑石粉(粉体粒度小于100纳米)置于带有搅拌装置的溶解槽中搅拌，使纳米级滑石粉均匀分散在可溶性淀粉的水溶液中，待分散完全后，在搅拌装置正常运行的状况下将槽中物料放入塑料桶中，加盖存放即制成C组分。

上述可溶性淀粉水溶液的制备工艺为：按质量百分比可溶性淀粉∶水＝0.5∶99.5，在带有加热搅拌装置的溶解槽中加入水，加热至水微沸，开启搅拌器，在不断搅拌下缓慢加入淀粉，继续搅拌，直至淀粉完全溶解为止，冷却至室温，将物料放入塑料桶中加盖存放即制成可溶性淀粉水溶液。

实施例2

A组分的制备：

按下列质量百分数称取各原料：

磷酸氢二铵 10％腐植酸(HA) 25％

双氰胺 20％脒基脲 20％

造纸黑液木素 15％沸石粉 10％。

其制备工艺同实施例1。

B组分的制备：

按下列质量百分数称取各原料：

聚乙烯(PE) 10％

聚乙烯-醋酸乙烯酯(EVA) 10％

质量百分比为1∶1的氯仿和二氯乙烷混合物 80％。

其制备工艺同实施例1。

C组分的制备：

按下列质量百分数称取各原料：

可溶性淀粉水溶液 99.5％

纳米级滑石粉(粉体粒度小于100纳米) 0.5％。

其制备工艺同实施例1。

实施例3

A组分的制备：

按下列质量百分数称取各物料：

磷酸氢二铵 20％腐植酸(HA) 35％

双氰胺 10％脒基脲 10％

造纸黑液木素 15％沸石粉 10％。

其制备工艺同实施例1。

B组分的制备：

按下列质量百分数称取各原料：

聚乙烯(PE) 5％

聚乙烯-醋酸乙烯酯(EVA) 10％

质量百分比为1∶2的氯仿和二氯乙烷混合物 85％。

其制备工艺同实施例1。

C组分的制备：

按下列质量百分数称取各物料：

可溶性淀粉水溶液 99.2％

纳米级滑石粉(粉体粒度小于100纳米) 0.8％。

其制备工艺同实施例1。

实施例4

A组分的制备：

按下列质量百分数称取各物料：

磷酸氢二铵 15％腐植酸(HA) 30％

双氰胺 15％脒基脲 10％

造纸黑液木素 15％沸石粉 15％。

其制备工艺同实施例1。

B组分的制备：

按下列质量百分数称取各物料：

聚乙烯(PE) 8％

聚乙烯-醋酸乙烯酯(EVA) 8％

质量百分比为1∶2的氯仿和二氯乙烷混合物 84％。

其制备工艺同实施例1。

C组分的制备：

按下列质量百分数称取各物料：

可溶性淀粉水溶液 99.4％

纳米级滑石粉(粉体粒度小于100纳米) 0.6％。

其制备工艺同实施例1。

实施例5

复合肥料浆法生产工艺：将质量百分比为0.2％-0.3％的A组份与97.7％-97.8％的复合肥生产原料(含氮量为15％-25％)混合造粒，粒状物料经干燥初筛后，喷洒质量百分比为1.0％的C组份，送包膜机，再喷洒质量百分比为1.0％的B组份进行包膜，包膜后的物料经干燥、冷却、筛分、计量、包装即为成品。

实施例6

复合肥团粒法生产工艺：将质量百分比为0.2％-0.4％的A组份与97.2％-97.4％的复合肥生产原料(含氮量为8％-18％)混合造粒，粒状物料经干燥初筛后，喷洒质量百分比为1.2％的C组份，送包膜机，再喷洒质量百分比为1.2％的B组份进行包膜，包膜后的物料经干燥、冷却、筛分、计量、包装即为成品。

实施例7

BB肥混配掺和法生产工艺：按每吨BB肥添加4Kg A组份(含氮量为18％-28％)、10Kg B组份和10Kg C组份，在混合器内使A组份与BB肥混合均匀，物料送入包膜机，依次喷洒C组份、B组份进行包膜，再用防结材料进行包裹，经筛分、计量、包装即为成品。

实施例8

BB肥混配掺和法生产工艺：按每吨BB肥添加4Kg A组份(含氮量为18％-28％)、8Kg B组份和8Kg C组份，在混合器内使A组份与BB肥混合均匀，物料送入包膜机，依次喷洒C组份、B组份进行包膜，再用防结材料进行包裹，经筛分、计量、包装即为成品。

实施例9

BB肥混配掺和法生产工艺：按每吨BB肥添加4Kg A组份(含氮量为18％-28％)、24Kg B组份和24Kg C组份，在混合器内使A组份与BB肥混合均匀，物料送入包膜机，依次喷洒C组份、B组份进行包膜，再用防结材料进行包裹，经筛分、计量、包装即为成品。

Claims

1.一种控释因子复合肥料添加剂，其特征在于该添加剂由A组分、B组分和C组分组成，它们的质量百分比为A∶B∶C＝1∶2-6∶2-6，其中A组分的原料组成及质量百分数为：

磷酸氢二铵 10％-20％腐植酸 25％-35％

双氰胺 10％-20％脒基脲 10％-20％

造纸黑液木素 15％-20％沸石粉 10％-15％；

B组分的原料组成及质量百分数为：聚乙烯5％-10％，聚乙烯-醋酸乙烯酯5％-10％，氯代烃80％-90％；所述氯代烃为氯仿和二氯乙烷的混合物，其质量百分比为氯仿∶二氯乙烷＝1∶1-2

；

2.根据权利要求1所述的控释因子复合肥料添加剂，其特征在于所述沸石粉粒度≤100目。

3.根据权利要求1所述的控释因子复合肥料添加剂，其特征在于所述纳米级滑石粉粉体粒度小于100纳米。