CN101362663B - 一种热塑性树脂包膜控释肥及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种热塑性树脂包膜控释肥，制备方法为：配制包膜溶液；向流化床通入气体，加入颗粒肥料，使其处于流化状态并预热；将包膜溶液喷到肥料颗粒表面，得成品热塑性包膜控释肥料。本产品的养分控释期可以根据包膜厚度及添加调理剂来调节，可以精确地控制在1个月到12个月不等，控释效果极佳。
Description
技术领域
本发明属于化工产品领域，具体涉及一种热塑性树脂包膜控释肥产品及其生产方法。
背景技术
我国化肥消耗量约占世界化肥消费总量的20-30％，居世界第一位，发达国家化肥当季利用率平均为50-60％，我国化肥当季利用率平均仅为30-35％。大量营养元素的流失浪费不仅给社会带来巨大的经济损失，而且还会造成严重的环境污染。目前，随着化肥用量的不断增加，在农产品追求产量与质量并重，以及环境友好的多重目标要求下，肥料的改性问题就显得更为重要。开发缓释、控释肥料，提高肥料利用率，减少环境污染，是简单易行的措施，特别适合中国的国情。我国化肥利用率低于发达国家的原因之一，就是在发达国家所采取的系列科学施肥技术在中国难以奏效。我国农民的教育水平低，农户土地面积小而分散，种植体系复杂，机械化程度低，农化服务体系难以建立和到位，配方施肥和其它技术措施很难为农民提供方便的服务；另外，在经济发达地区，农民已不愿意在追肥等农艺操作上花费太多的时间和精力。因此，急需一种集配方施肥、控释技术为一体的物化肥料产品。新型控释复合肥料的出现，不仅能提高肥料利用率，保证粮食安全，减少环境污染，也满足了农民的实际需求。
包膜控释肥料是以颗粒化肥为核心，表层涂覆一层低水溶性或微溶性的无机物质或有机聚合物，改变化肥养分的溶出性，延长或控制肥料养分释放，使土壤养分的供应与作物需肥要求协调的新型肥料剂型。包膜控释肥料的种类，从包膜材料来分，可分为无机物包膜肥料和有机聚合物包膜肥料，前者多数是以含有一定养分的无机肥料或土壤调理剂之类物质，后者包括有机聚合物、低水溶性或难溶性的有机合成物等作为包膜材料。从包膜控释肥料的营养元素种类来看，氮、磷、钾大量元素及一些微量元素均在研究之列，但是，目前主要是以氮、磷、钾包膜化肥为主。
目前，国内外包膜控释肥的研究已经发展到了一个较高的高度，工艺技术已日趋成熟，养分控释性能良好，生产成本高的问题得到了初步解决，包膜控释肥产品已经在大田作物上得到了初步推广，取得了阶段性成果。
发明内容
本发明的目的是提供一种热塑性树脂包膜控释肥料及其生产方法，可在园艺、农作物上推广应用。
本发明的热塑性树脂包膜控释肥，是按照下述步骤制备的：
1)按热塑性树脂与有机溶剂重量比1：15-25，向溶解釜加入有机溶剂，热塑性树脂选自聚乙烯、聚苯乙烯之一或组合，所述有机溶剂选用松节油、四氯乙烯之一或组合；
2)按重量份，将6-7份热塑性树脂、1-3份十二烷基苯磺酸钠和0.5-1份石蜡加入溶解釜，在110-125℃温度下搅拌溶解，制成包膜溶液；
3)向流化床通入气体，按热塑性树脂重量的10-25倍加入颗粒肥料，使其处于流化状态并预热至40-50℃；
4)将包膜溶液加压至0.5Mpa-1.5MPa，通过流化床内的喷头喷到肥料颗粒表面，有机溶剂迅速挥发，热塑性树脂则留在颗粒表面形成光滑致密的膜，得成品热塑性树脂包膜控释肥料。
所述热塑性树脂包膜控释肥，优选的方案，是按照下述步骤制备的：
1)按热塑性树脂与有机溶剂重量比1：15-20，向溶解釜加入有机溶剂，热塑性树脂选自聚乙烯、聚苯乙烯之一或组合，所述有机溶剂选用松节油、四氯乙烯之一或组合；
2)按重量份，将6-7份热塑性树脂、2-3份十二烷基苯磺酸钠和0.8-1份石蜡加入溶解釜，在115-120℃温度下搅拌溶解，制成包膜溶液；
3)向流化床通入气体，按热塑性树脂重量的15-25倍加入颗粒肥料，使其处于流化状态并预热至45-50℃；
4)将包膜溶液加压至0.5MPa-1.0MPa，通过流化床内的喷头喷到肥料颗粒表面，有机溶剂迅速挥发，热塑性树脂则留在颗粒表面形成光滑致密的膜，得成品热塑性树脂包膜控释肥料。
所述热塑性树脂包膜控释肥，更为优选的方案，是按照下述步骤制备的：
1)按热塑性树脂与有机溶剂重量比1：17，向溶解釜加入有机溶剂，热塑性树脂选自聚乙烯、聚苯乙烯之一或组合，所述有机溶剂选用松节油、四氯乙烯之一或组合；
2)按重量份，将6.5份热塑性树脂、2.5份十二烷基苯磺酸钠和0.8份石蜡加入溶解釜，在115℃温度下搅拌溶解，制成包膜溶液；
3)向流化床通入气体，按热塑性树脂重量的20倍加入颗粒肥料，使其处于流化状态并预热至45℃；
4)将包膜溶液加压至0.8MPa，通过流化床内的喷头喷到肥料颗粒表面，有机溶剂迅速挥发，热塑性树脂则留在颗粒表面形成光滑致密的膜，得成品热塑性树脂包膜控释肥料。
在优选的方案中，前述的热塑性树脂包膜控释肥为颗粒状肥料，粒径范围是1.0-5.5mm。
在优选的方案中，前述的热塑性树脂包膜控释肥外观可以添加颜料，使其外观为绿色、黄色或橙色等颜色。
在优选的方案中，前述的热塑性树脂包膜控释肥总包膜率为2-16％wt。
在优选的方案中，前述的热塑性树脂包膜控释肥的核芯选自尿素、碳酸氢铵、硝酸铵、硫酸铵、磷酸二铵、磷酸二氢铵、硫酸钾、氯化钾、硝酸磷肥或其他颗粒复合(混)肥料，还可选用颗粒硫酸镁、硫酸锰、硫酸锌、硼粒等微肥。
在优选的方案中，前述的热塑性树脂包膜控释肥的养分释放期为1-12个月。
优选的，所述有机溶剂选用松节油时，步骤3)中向流化床通入的气体为氮气，所述有机溶剂选用四氯乙烯时，步骤3)中向流化床通入的气体为空气。
本发明热塑性树脂包膜控释肥的生产方法，包括下述步骤：
1)按热塑性塑料与有机溶剂重量比1：15-25，向溶解釜加入有机溶剂，热塑性树脂选自聚乙烯、聚苯乙烯之一或组合，所述有机溶剂选用松节油、四氯乙烯之一或组合；
2)按重量份，将6-7份热塑性塑料、1-3份十二烷基苯磺酸钠和0.5-1份石蜡加入溶解釜，在110-125℃温度下搅拌溶解，制成包膜溶液；
3)向流化床通入气体，按热塑性塑料重量的10-25倍加入颗粒肥料，使其处于流化状态并预热至40-50℃；
4)将包膜溶液加压至0.5MPa-1.5MPa，通过流化床内的喷头喷到肥料颗粒表面，有机溶剂迅速挥发，热塑性塑料则留在颗粒表面形成光滑致密的膜，得成品热塑性树脂包膜控释肥料。
优选的，所述有机溶剂选用松节油时，步骤3)中向流化床通入的气体为氮气，所述有机溶剂选用四氯乙烯时，步骤3)中向流化床通入的气体为空气。
本发明的显著效果是：产品的养分控释期可以根据包膜厚度及添加调理剂来调节，可以精确地控制在1个月到12个月不等，另外还可将具有不同释放时期、不同释放特性的产品按一定的比例混合起来，模拟各种作物对养分的需求，做成各种专用包膜控释肥，使控释肥的养分释放曲线与作物对养分的吸收曲线相吻合，达到养分精确控释的目的。该制作方法的主要膜材料采用回收废旧树脂树脂，目前国内外这种回收的泡沫和薄膜数量很大，适于产业化大规模生产，所得的产品不仅成本低，而且养分控释的质量和效果极佳，更重要的是利用回收废旧树脂可减少目前日益严重的白色污染。此产品已在水稻、玉米、烟草、花生、小麦、棉花、草莓、马铃薯、多种花卉、蔬菜、果树、草坪等作物上进行了大量的盆栽试验、田间试验和示范，试验结果表明，此产品在上述作物上均具有显著的增产和增效作用，具有极为广泛的推广应用前景。
附图说明
图1是热塑性树脂包膜控释肥的产品结构示意图。其中，1是控释肥的包膜层，2是控释肥的肥料核芯。
图2是控释期4个月热塑性树脂包膜控释肥12-12-30在25℃水中的养分释放曲线。
图3是控释期12个月热塑性树脂包膜控释肥41-0-0在25℃水中的养分释放曲线。
具体实施方式
下面结合附图、实施例和试验例详细说明本发明的技术方案，但不限于此。各实施例所需原料皆为市售商品。
实施例1：以松节油为溶剂，以聚乙烯生产包膜尿素。步骤如下：
1)将4500kg松节油加入到溶解釜；
2)将300kg聚乙烯、50kg十二烷基苯磺酸钠和25kg石蜡加入溶解釜，在110℃温度下搅拌溶解，制成包膜溶液；
3)向流化床通入氮气，加入3000kg颗粒肥料尿素使其处于流化状态并预热至40℃；
4)将包膜溶液加压至0.5MPa，通过流化床内的喷头喷到肥料颗粒表面，有机溶剂迅速挥发，热塑性树脂则留在颗粒表面形成光滑致密的膜，得成品热塑性包膜尿素。
含松节油的气体经冷凝回收后可循环利用。
实施例2：以四氯乙烯为溶剂，以聚乙烯和聚苯乙烯混合物生产包膜复混肥。
1)将2500kg四氯乙烯加入到溶解釜；
2)将100kg聚乙烯和聚苯乙烯混合物(70kg聚乙烯和30kg聚苯乙烯)、20kg十二烷基苯磺酸钠和10kg石蜡加入溶解釜，在125℃温度下搅拌溶解，制成包膜溶液；
3)向流化床通入空气，加入2500kg颗粒肥料复混肥使其处于流化状态并预热至50℃；
4)将包膜溶液加压至1.5MPa，通过流化床内的喷头喷到肥料颗粒表面，有机溶剂迅速挥发，热塑性树脂则留在颗粒表面形成光滑致密的膜，得成品热塑性包膜复混肥。
实施例3：以松节油和四氯乙烯的混合物为溶剂，以聚乙烯生产包膜硫酸铵。步骤如下：
1)将4500kg松节油和四氯乙烯的混合物加入到溶解釜；
2)将265kg聚乙烯、102kg十二烷基苯磺酸钠和33kg石蜡加入溶解釜，在115℃温度下搅拌溶解，制成包膜溶液；
3)向流化床通入空气，加入5300kg颗粒肥料硫酸铵使其处于流化状态并预热至45℃；
4)将包膜溶液加压至1.0MPa，通过流化床内的喷头喷到肥料颗粒表面，有机溶剂迅速挥发，热塑性树脂则留在颗粒表面形成光滑致密的膜，得成品热塑性包膜硫酸铵。
含松节油和四氯乙烯的混合物的气体经冷凝回收后可循环利用。
步骤4)结束后，继续流化3～5分钟，放料，进入下一循环周期，可以更加有利于溶剂的挥发。
实施例4：以四氯乙烯为溶剂，以聚乙烯和聚苯乙烯混合物生产包膜磷酸二铵。
1)将4000kg四氯乙烯加入到溶解釜；
2)将200kg聚乙烯和聚苯乙烯混合物(130kg聚乙烯和70kg聚苯乙烯)、100kg十二烷基苯磺酸钠和33kg石蜡加入溶解釜，在120℃温度下搅拌溶解，制成包膜溶液；
3)向流化床通入空气，加入5000kg颗粒肥料磷酸二铵使其处于流化状态并预热至50℃；
4)将包膜溶液加压至0.8MPa，通过流化床内的喷头喷到肥料颗粒表面，有机溶剂迅速挥发，热塑性树脂则留在颗粒表面形成光滑致密的膜，得成品热塑性包膜磷酸二铵。
试验例
下面以试验来说明本产品热塑性包膜控释肥的具体效果：
(1)试验材料和设计
试验设在山东省莒县，供试品种为云烟85，供试肥料包括：热塑性树脂包膜控释肥氮磷钾比例为12:12:30，普通常规复合肥氮磷钾比例为15:15:25，以及农家肥。试验完全采取随机区组设计，设3个处理，每个处理4行，3次重复，共设9个小区。
表1.烟草试验方案
| 实验例 | 纯N/667m(kg) | N-P2O5-K2O | Kg/667m2 | 备注 |
| 1 | 5.8 | 1:1:2.5 | 复合肥(15-15-25)38.0+农家肥500.0 | 起垄条施 |
| 2 | 5.8 | 1:1:2.5 | 控释肥(12:12:30)48.3 | 起垄条施 |
| 3 | 4.0 | 1:1:2.5 | 控释肥(12:12:30)33.3 | 起垄条施 |
(2)包膜控释肥对烤烟经济效益的影响
为了分析各处理间的经济效益，各试验点对烤后烟叶进行了产量、产值、均价、上等烟、中等烟比例的统计(表2)。
表2.各处理经济效益比较
| 实施例 | 亩产量(kg) | 亩产值(元) | 均价(元) | 上等烟比例(％) | 中等烟比(％) |
| 1 | 123.5 | 868.06 | 6.91 | 4.4 | 51.6 |
| 2 | 160.0 | 1208.00 | 7.55 | 12.8 | 41.1 |
| 3 | 157.6 | 1172.54 | 7.44 | 6.2 | 50.2 |
试验结果表明，实验例2和实验例3的总体经济效益明显高于实验例1。烟叶的产量、产值、均价、上等烟比例的总体经济效益均以施用热塑性树脂包膜控释肥明显好于当地普通常规施肥，实验例2与实验例3无明显差异。
图2-3是热塑性树脂包膜控释肥在25℃水中的养分释放曲线图，可以看出本发明的热塑性树脂包膜控释肥具有良好的释放周期，很好地起到了控释作用。
本发明热塑性树脂包膜控释肥产品符合2007年10月1日起实施的国家缓控释肥料第HG/T3931-2007号行业标准，在提高作物产量、降低包膜控释肥生产成本及提高控释效果等方面，取得了突出的技术效果，为包膜控释肥的产业化生产开辟了新的道路，代表了包膜控释肥乃至整个肥料生产行业技术发展的新趋势。
应当指出的是，具体实施方式只是本发明比较有代表性的例子，显然本发明的技术方案不限于上述实施例，还可以有很多变形。本领域的普通技术人员，以本发明所明确公开的或根据文件的书面描述毫无异议的得到的，均应认为是本专利所要保护的范围。
Claims (5)
1.一种热塑性树脂包膜控释肥，其特征在于，该控释肥为颗粒状肥料，粒径范围1.0-5.5mm，总包膜率为2-16％wt，养分释放期是1-12个月，是按照下述步骤制备的：
1)按热塑性塑料与有机溶剂重量比1∶15-25，向溶解釜加入有机溶剂，热塑性树脂选自聚乙烯、聚苯乙烯之一或组合，所述有机溶剂选用松节油、四氯乙烯之一或组合；
2)按重量份，将6-7份热塑性塑料、1-3份十二烷基苯磺酸钠和0.5-1份石蜡加入溶解釜，在110-125℃温度下搅拌溶解，制成包膜溶液；
3)向流化床通入气体，按热塑性塑料重量的10-25倍加入颗粒肥料，使其处于流化状态并预热至40-50℃；
4)将包膜溶液加压至0.5MPa-1.5MPa，通过流化床内的喷头喷到肥料颗粒表面，有机溶剂迅速挥发，热塑性塑料则留在颗粒表面形成光滑致密的膜，得成品热塑性树脂包膜控释肥料；
所述有机溶剂选用松节油时，步骤3)中向流化床通入的气体为氮气，所述有机溶剂选用四氯乙烯时，步骤3)中向流化床通入的气体为空气。
2.根据权利要求1所述热塑性树脂包膜控释肥，其特征在于，按照下述步骤制备：
1)按热塑性塑料与有机溶剂重量比1∶15-20，向溶解釜加入有机溶剂，热塑性树脂选自聚乙烯、聚苯乙烯之一或组合，所述有机溶剂选用松节油、四氯乙烯之一或组合；
2)按重量份，将6-7份热塑性塑料、2-3份十二烷基苯磺酸钠和0.8-1份石蜡加入溶解釜，在115-120℃温度下搅拌溶解，制成包膜溶液；
3)向流化床通入气体，按热塑性塑料重量的15-25倍加入颗粒肥料，使其处于流化状态并预热至45-50℃；
4)将包膜溶液加压至0.5MPa-1.0MPa，通过流化床内的喷头喷到肥料颗粒表面，有机溶剂迅速挥发，热塑性塑料则留在颗粒表面形成光滑致密的膜，得成品热塑性树脂包膜控释肥料。
3.根据权利要求2所述热塑性树脂包膜控释肥，其特征在于，按照下述步骤制备：
1)按热塑性塑料与有机溶剂重量比1∶17，向溶解釜加入有机溶剂，热塑性树脂选自聚乙烯、聚苯乙烯之一或组合，所述有机溶剂选用松节油、四氯乙烯之一或组合；
2)按重量份，将6.5份热塑性塑料、2.5份十二烷基苯磺酸钠和0.8份石蜡加入溶解釜，在115℃温度下搅拌溶解，制成包膜溶液；
3)向流化床通入气体，按热塑性塑料重量的20倍加入颗粒肥料，使其处于流化状态并预热至45℃；
4)将包膜溶液加压至0.8MPa，通过流化床内的喷头喷到肥料颗粒表面，有机溶剂迅速挥发，热塑性塑料则留在颗粒表面形成光滑致密的膜，得成品热塑性树脂包膜控释肥料。
4.根据权利要求1-3任一所述的热塑性树脂包膜控释肥，其特征为，外观是绿色、黄色或橙色。
5.根据权利要求1-3任一所述的热塑性树脂包膜控释肥，其特征为，核芯选自尿素、碳酸氢铵、硝酸铵、硫酸铵、磷酸二铵、磷酸二氢铵、硫酸钾、氯化钾、硝酸磷肥或其他颗粒复合(混)肥料。
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Owner name: KINGENTA ECOLOGICAL ENGINEERING GROUP CO., LTD. Free format text: FORMER NAME: SHANDONG KINGENTA BIO-ENGINEERING STOCK CO., LTD. |
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