CN101484404A - 包覆肥料 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及包覆肥料、生物质组合物和生产生物质组合物的方法；所述包覆肥料包含被生物质组合物包覆的肥料颗粒，所述生物质组合物包含1－60wt.％具有0和150μm之间D50的固体生物质颗粒和99－40wt.％的油；所述生物质组合物中生物质组合物包含具有0和150μm之间D50的固体生物质颗粒；所述方法中过滤生物质组合物(其包含具有30和500μm之间D50的固体颗粒)并研磨残余物，直到固体颗粒具有0和150μm之间的D50为止。

Description

包覆肥料
本发明涉及包覆肥料(coated fertilizer)。
多种肥料是已知的，用于包覆肥料的多种试剂也是已知的。肥料和用于肥料的包覆层例如在Ullmann′s Encyclopedia of Industrial Chemistry，2002中关于肥料颗粒化(Fertilizer Granulation)的章节中描述。
根据该出版物，对肥料应用包覆层，以促进储存和操作期间良好物理条件(如流动性)的维持。该包覆剂不促进肥料的施肥特性。因此根据Ullmann，优选使用其他手段(如良好的干燥)避免肥料颗粒的结块。结块是肥料颗粒的团聚，通过其接触点的粘附形成难以破碎的致密块。结块对肥料的流动性有消极的影响。
已知用于肥料的包覆剂的一个缺点是这些包覆剂在肥料的大田应用后留在土壤中并在其中累积，因为已知的包覆剂是可缓慢降解的。因此，已知的包覆剂对环境是有害的。
本发明的目的在于克服该缺点。
本发明涉及包含肥料颗粒的包覆肥料，所述肥料颗粒被生物质(biomass)组合物包覆，所述生物质组合物包含1-60wt.％(重量％)具有0和150μm之间D50的固体生物质颗粒和99-40wt.％的油。
通过该途径达成了：肥料的包覆层大部分是可生物降解的并且对环境无害。
可以用生物质组合物包覆的肥料是包含下述颗粒的固体肥料，所述颗粒具有0.5-10mm的直径，尤其是具有1-5mm的直径。
肥料的例子为硝酸钙、硝酸铵、硝酸钙铵(CAN)、硝酸硫酸铵、硫酸铵、尿素、过磷酸盐、三重过磷酸盐、磷酸一铵、磷酸氢二铵、多磷酸铵、硝基磷酸盐、钾碱、磷酸钾、硝基磷酸钾、NPK肥料和这些肥料的组合。这些肥料可以通过颗粒化(granulation)、粒化(prilling)和压片(flaking)生产。
优选地，肥料是颗粒状的尿素或硝酸钙铵(CAN)，因为这些肥料被大量生产和使用，并且储存和运输期间的结块对于这些肥料是一个大问题。
包含1-60wt.％具有0和150μm之间D50的固体生物质颗粒的生物质组合物的例子为：
1.酵母细胞、细菌细胞或真菌细胞的生物质，
2.植物起源的生物质，和
3.得自有机和/或生物学废料处理的废水淤泥(sludge)。
来自第1、2和/或3组的不同生物质的组合也是可能的。
更具体地，第一组的生物质组合物可以例如是微生物自身或酵母细胞、细菌细胞和/或真菌细胞的级分，所述级分不溶于水，并可如下获得：通过物理、机械、化学或酶的方法(或这些方法中两个或更多的组合)打开酵母细胞、细菌细胞和/或真菌细胞，随后释放酵母细胞、细菌细胞或真菌细胞的内容物并回收不可溶的级分。微生物自身优选地为干燥的形式。
对酵母而言，任何酵母可被用作生物质组合物的初始材料。例子为啤酒酵母(brewers yeast)、葡萄酒酵母(wine yeast)、面包酵母(bakers yeast)和产朊假丝酵母(torula yeast)。更具体的例子是Sacchromyces cerevisiae、Sacchromyces pastorianus、Sacchromyces rouxii、Sacchromycescarisbergensis、Sacchromycespombe、Candida utilis、Candida tropicalis、Candida lipolytica、Candida flaveri、Candida boidinii、Kluyveromyces和Rhodotrura minuta。这些酵母可单独或组合使用。
对细菌而言，任何细菌可被用作生物质组合物的初始材料。例子为Bacillus subtilus和E-coli。
对真菌而言，任何真菌可被用作生物质组合物的初始材料。例子为Aspergillus Niger和Penicillinum Crysogenum。
更具体地，第二组的生物质组合物可以是例如任何植物来源的小颗粒。这些生物质组合物的初始材料的例子为纤维、椰子的粗粉(scrap meal)或细粉(flour)、油棕种子(oil palm seed)、亚麻子、苜蓿、草、玉米、油菜、大豆和向日葵种子。
更具体地，第三组生物质组合物可以是例如来自发酵过程的废水淤泥；如来自柠檬酸生产的废水淤泥、来自市政废料处理的废水淤泥、来自农业过程(如马铃薯、甜菜和甘蔗工业)的废水淤泥。
生物质组合物包含固体生物质颗粒，所述固体生物质颗粒是不溶的并可例如在细胞被打开且其内容物被取出后获得。
可如下回收不溶级分，例如通过固-液分离方法如离心或过滤，然后任选地用水洗涤固体级分和/或压榨和/或挤压和/或通过标准的干燥技术来干燥固体级分。
打开细胞的物理、机械、化学或酶方法是本领域已知的。通过化学方法打开可例如通过用盐、碱和/或一种或多种表面活性剂或洗涤剂处理来实现。通过物理方法打开可例如通过加热(例如通过煮沸或高压灭菌)细胞来实现。通过机械方法打开可例如通过使用匀化技术来实现。为此，使用高压匀化器是可能的。其他匀化技术可包括将例如沙和/或玻璃珠与颗粒混合，并使用研磨设备(例如砂磨机)。通过酶方法打开细胞(酶水解)可通过使细胞的悬浮液受到天然酶和/或添加的外源酶(例如蛋白酶、核酸酶和葡聚糖酶)作用来进行。进行酶水解的条件取决于使用的酶种类，并可由本领域技术人员容易地确定。
根据生物质的性质，固体生物质颗粒具有30和500μm之间D50的颗粒大小。
当生物质组合物中固体生物质颗粒具有小于150μm的D50时，可以使用生物质组合物自身作为包覆剂。当固体生物质颗粒的D50高于150μm时，需要减小颗粒的大小。
这可以通过用例如柱磨机(pin mill)、球磨机(ball mill)、匀化器、转子-定子混合器(例如Ultraturrax)或通过使用高压匀化器(例如Microfluidizer)来完成。也可以使用这些研磨方法的组合。
在研磨前，可过滤生物质组合物(其可含有水)并部分或完全干燥。还可能在研磨前向生物质组合物中添加(更多)水或其他液体，优选油。另一种可能性是，在研磨之前对生物质组合物进行干燥并且添加除水外的其他液体(优选油)。优选地，至多包含25wt％水的生物质组合物被分散在油中并随后被研磨。
研磨生物质组合物直至生物质组合物中的颗粒具有0和150μm之间、优选地0和100μm之间、更优选地0和50μm之间、最优选地0和10μm之间的D50。
除固体生物质颗粒外，生物质组合物可包含其他成分，如液体、填料和其他包覆剂。液体可被用于分散固体生物质颗粒。液体的例子是水、醇和油。填料的例子是滑石、石灰、高岭土和硅藻土。其他包覆剂的例子是蜡、脂肪胺、石蜡、磺酸盐、醛或尿素-醛树脂。
生物质组合物中使用的分散液为油。生物质组合物中使用的油可以是天然油、矿物油或合成油。天然油是来源于天然来源的油，例如植物油、动物油和鱼油。植物油的例子为芝麻油、玉米油、大豆油、蓖麻油、花生油(peanut oil)、菜籽油、棕榈油、椰子油、向日葵油、棉籽油、亚麻子油、落花生油(arachidic oil)和橄榄油。矿物油是原油蒸馏中的产物，并通常为多种级分的混合物。合成的油是从二氧化碳、甲烷和/或一氧化碳开始使用例如Fisher-Tropsch工艺为了某一目的专门合成制备的油。也可使用任何上述油的混合物。
优选地，该油为天然油，因为其为可生物降解的油，并且在生物质组合物中使用天然油时，肥料的包覆层将是可完全生物降解的。
如上所述的包覆肥料可以根据多种工艺制备。为了制备根据本发明的包覆肥料，使用生物质本身，或者生物质被研磨直至其具有小于150μm、优选地0和100μm之间、更优选地0和50μm之间和最优选地0和10μm之间的D50。如果生物质中的固体生物质颗粒过大，则生物质组合物的包覆能力较小，这导致肥料颗粒的更多结块。
可以在例如平板制粒机(pan granulator)、旋转鼓(rotating drum)或流化床装置中通过在肥料上添加(例如通过喷雾或滴落)生物质组合物来生产包覆肥料。优选地，包覆肥料包含以肥料总重为基础0.001-10wt.％、更优选地0.1-1wt.％的包覆层。优选地，包覆层包含1-60wt.％的生物质和99-40wt.％的油；更优选地包含40-60wt.％的生物质和60-40wt.％的油。
本发明还涉及生物质组合物。该生物质组合物特别适合用作肥料的包覆层。该生物质组合物包含固体生物质颗粒。颗粒越小，生物质组合物的包覆能力越好。生物质组合物中的颗粒具有0和150μm之间、优选地0和100μm之间、更优选地0和50μm之间和最优选地0和10μm之间的D50。
另外，生物质组合物优选地包含油，更优选地包含如上文定义的天然油。
还可能使用某些特定种类的根据本发明的包覆肥料，例如被包覆的尿素颗粒，作为牛饲料而不是作为肥料。
本发明将在下文实施例中更详细地解释，但不仅限于此。
实施例
D 50 的测定
根据ISO 13320-1测定生物质的颗粒大小。D50是生物质中50vol％颗粒具有的颗粒大小。
根据ISO-DIS 8397和ISO 565测定肥料的颗粒大小。D50是具有下述筛目大小的理论筛孔，50wt.％的肥料颗粒大于该筛目大小且50wt.％的肥料颗粒小于该筛目大小。
结块趋势的测定
如下进行结块测试：
-用100-200g材料填充圆筒状的样品容器。样品容器由柔性橡胶膜制成；
-用附着在柔性膜上的盖子闭合样品容器；
-将样品容器倒置过来并置于压力舱中；
-因为柔性膜的缘故，可以通过在舱中应用超压对样品施加压力，将样品压缩；
-在1天中将样品在室温下储存于0.1MPa的超压下；
-在储存后，借助于抗张工作台(tensile bench)/固结工作台(consolidating bench)破碎结块的样品。这通过降低样品容器上的活塞和记录破碎样品所需的压力来完成。记录的最大值就是以MPa(即最大力除以直径40mm的样品容器的上表面)表示的结块趋势。
-结块趋势的值优选地低于0.08MPa，更优选地低于0.05MPa，最优选地低于0.025MPa。
产品列表
肥料
·荷兰DSM Agro的标准氮肥硝酸钙铵(CAN 27，Nutramon)，其具有3.6mm的D50。
·荷兰DSM Agro的标准氮肥硝酸铵33.5(AN)，其具有3.6的D50。
·荷兰DSM Agro的标准氮肥尿素，其具有3.5mm的D50。
·荷兰DSM Agro的标准氮肥含石膏硝酸铵(NS，Dynamon S)，其具有3.6mm的D50。
生物质
·1类
Aspergillus Niger的生物质；将该生物质过滤直至30wt％的水含量，之后进一步干燥直至5wt％的水含量。
·2类
Celltex(R)悬浮液；得自荷兰Delft的DSM Food Specialties
·油棕
油棕种子的油棕粗粉；得自荷兰Cargill
·淤泥
淤泥来自比利时Tienen的Citric Belgique S.A.柠檬酸生产的废水处理油
·矿物石蜡加工油(Mineral parafinnic process oil)；Total的Solvent700。
·亚麻子油
滑石
Talc de Luzenac的Talcum Luzenac 2S。
添加剂
脂肪胺，Clarifant，Benelux的Genamin SH 100
研磨和匀化装置
·平底研磨机：Pallman PXL 18(P)
·转子-定子搅拌器：IKA Labortechnik的Ultraturrax，T50型，带有标准分散工具GM(U)
·高压匀化器：Microfluidics Inc.的Microfluidizer(M)。
制备包覆肥料
通过使用研磨或匀化设备将生物质分散在油中，以制备生物质组合物。
将生物质组合物加热至60℃并滴加到或喷雾到1.5kg肥料颗粒上，所述肥料颗粒于35℃下在转鼓(35rpm，直径25cm，长度15cm)上保持移动。如果实施例或实验需要添加滑石的话，则在向肥料颗粒添加生物质组合物后两分钟添加滑石。之后将肥料再转动两分钟。将样品从转鼓中取出并储存，以冷却至室温。获得了包含涂层的肥料颗粒，所述涂层包含生物质组合物并可能包含滑石。
Figure A200780024927D00101
Figure A200780024927D00111
Figure A200780024927D00131

Claims (8)

1.一种包覆肥料，其特征在于所述肥料包含被生物质组合物包覆的肥料颗粒，所述生物质组合物包含1-60wt.％具有0和150μm之间D50的固体生物质颗粒和99-40wt.％的油。
2.根据权利要求1的包覆肥料，其特征在于所述肥料包含以其总重为基础0.001-10wt.％的生物质组合物。
3.根据权利要求1-2中任一项的包覆肥料，其特征在于所述油为天然油。
4.一种生物质组合物，其特征在于所述生物质组合物包含具有0和150μm之间D50的固体生物质颗粒。
5.根据权利要求4的生物质组合物，其特征在于所述生物质组合物还包含油。
6.根据权利要求5的生物质组合物，其特征在于所述油为天然油。
7.用于生产根据权利要求4-6中任一项的生物质组合物的方法，其特征在于对包含具有30和500μm之间D50的固体颗粒的生物质组合物过滤并研磨残余物，直到所述固体颗粒具有0和150μm之间的D50为止。
8.用于生产根据权利要求4-6中任一项的生物质组合物的方法，其特征在于将下述生物质组合物分散在油中并随后研磨，直到所述固体颗粒具有0和150μm之间的D50为止，所述生物质组合物包含具有30和500μm之间D50的固体颗粒并包含至多25wt.％的水。
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