CN102001887B - 一种高效环保型缓释肥料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高效环保型缓释肥料及其制备方法，其原料组分的重量份为化肥原料75-88份、内质型缓释材料10-20份、外包膜缓释材料2-10份、着色剂0.02-0.05份。制备方法为：将化肥原料、着色剂、膨润土和聚丙烯酰胺计量、破碎、混匀后，送入转鼓造粒机中，喷涂聚乙烯醇水溶液，经二段干燥、半冷却和粗细筛分后进入包膜机中，依次喷涂油剂型缓释材料和粉剂型缓释材料，充分混匀、冷却和包装，得成品。本发明缓释材料不造成土壤污染，可提高肥料利用率，产品具有色彩标记，便于识别，工艺简单，操作方便，成本低，效益好。

Description

一种高效环保型缓释肥料及其制备方法

技术领域

本发明涉及肥料技术领域，具体是一种高效环保型缓释肥料及其制备方法。

背景技术

中国是农业大国，也是当今世界最大的化肥生产国和消费国。我国用占世界7％的耕地养活占世界的22％人口，化肥在我国粮食增产上起到举足轻重的作用。肥料投入占农民粮食生产投入的50％左右，据联合国粮农组织的统计资料表明，施用化肥可提高粮食作物单产55％-57％，提高总产30％-31％。目前化肥施用中存在的主要问题是使用的肥料绝大部分为普通速效性化肥，加上不合理的施肥措施，降低了肥料利用率，造成资源浪费、环境污染和农产品品质下降。中国化肥的当季利用率：氮肥约为30％-35％，磷肥约为10％-20％，钾肥约为35％-50％，远低于世界发达国家水平。大量的化肥通过挥发、淋溶、径流等途径进入水体和大气，导致温室效应加重、水体富营养化，引起藻类疯长、水质恶化、水生生物死亡，地下水大面积硝态氮超标等一系列问题。如何提高化学肥料利用率，减少因施化学肥料而造成的环境污染，发展可持续高效农业已成为世界各国共同关注的问题，对提高肥料利用率的研究，科技人员提出了多种技术手段，其中施用缓释肥料是最有效的途径之一。缓释肥料与传统肥料相比有很多优势，成为目前肥料界的一个研究热点与前沿，缓释肥料是农艺与工艺相结合的产品，能减少养分流失，大幅度提高肥料利用率，是低碳经济时代的新型增值肥料，被国外称为“施肥技术的一次革命”和“21世纪的肥料”，发展缓控释肥料可实现农业增产增收、资源节约、环境友好的目标，具有十分重要的意义。

目前，国际上出现的缓控释肥料主要有以下4种类型：含转化抑制剂类稳定性肥料、合成有机氮类缓释肥料、包膜(裹)型缓控释肥料、载体类缓控释肥料。从缓释肥料研究进展情况来看，在现有的缓释肥料中，主要存在以下几个问题：

(1)价格问题。包膜(裹)型缓控释肥料生产工艺复杂，产能低，制造成本居高不下，只用于经济价值高的花卉、蔬菜、草皮等生产中，很难在大田作物上大面积推广应用，而采用添加抑制剂的非包膜缓控释肥料成本虽不高，但养分控释效果不稳定。

(2)缓释养分问题。目前市场上许多缓释肥料主要侧重氮素养分，对磷钾等养分的缓控释研究较少。

(3)产业化问题。目前以生物法生产的缓控释肥料生产工艺简单，基本实现产业化，而包膜缓释肥料制作工艺较传统肥料工艺更复杂，养分控制要求比较高，关键设备和工艺配套的研究相对薄弱，难以形成大规模产业化。

将内质型缓释材料与外包膜缓释材料相结合，生产一种新型缓释肥料，实行内质和包膜双重缓释，可有效减缓肥料养分的释放，降低产品制造成本，推动缓释肥料规模产业化，彩色缓释肥料外观鲜艳油亮、颜色均匀、牢固，并以此作为新型缓释肥料的色彩标记，便于购买者识别，更好促进新产品推广应用。

发明内容

本发明的目的是提供了一种高效环保型缓释肥料及其制备方法。

为实现上述目的本发明采用如下技术方案：

一种高效环保型缓释肥料，其特征在于，其原料组分的重量份为：

化肥原料    75-88份

内质型缓释材料    10-20份

外包膜缓释材料    2-10份

着色剂            0.02-0.05份

所述的高效环保型缓释肥料，其特征在于：所述的化肥原料选自氮肥、磷肥、钾肥中的一种或多种任意比例的混合物。

所述的高效环保型缓释肥料，其特征在于：所述的内质型缓释材料选自膨润土、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇水溶液三种物质的混合物，三种物质的的重量比为膨润土∶聚丙烯酰胺∶聚乙烯醇水溶液＝(3-15)∶(0.04-0.40)∶(4-12)，聚乙烯醇水溶液的质量百分浓度为2-5％。

所述的高效环保型缓释肥料，其特征在于：所述的外包膜缓释材料包括油剂型缓释材料和粉剂型缓释材料，油剂型缓释材料是由植物油、天然树脂、石蜡组成，各组分的重量比为植物油∶天然树脂∶石蜡＝1.0∶(0.5-3.0)∶(1.0-5.0)，粉剂性缓释材料为沸石粉、凹凸棒粉、硅藻土中的一种或几种的混合物，油剂型缓释材料与粉剂型缓释材料的重量比为油剂型缓释材料∶粉剂型缓释材料＝(1-5)∶(1-6)。

所述的高效环保型缓释肥料，其特征在于：所述的着色剂是选自柠檬黄、耐晒黄、桔黄、联苯胺黄、永固黄、立索尔大红、甲苯胺红、氧化铁红、永固红、酞菁兰、亮兰、酞菁绿、墨绿、葡萄紫、亮黑中的一种。

所述的化肥原料，其特征在于：所述的氮肥是指尿素、氯化铵、硫酸铵、硝酸铵、液氨中的一种或几种混合物；所述的磷肥是指磷酸一铵、磷酸二铵、磷酸氢钙、过磷酸钙、重钙中的一种或几种混合物；所述的钾肥是指氯化钾、硫酸钾、钾镁肥中的一种或几种混合物。

所述的一种高效环保型缓释肥料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)物料计量、破碎、混匀：按重量份比将化肥原料、膨润土、聚丙烯酰胺、着色剂进行配比、破碎和混合均匀，送入氨化转鼓造粒机中；

(2)氨酸法造粒：在造粒机前端喷洒液氨和稀硫酸，造粒机中端喷洒聚乙烯醇水溶液；

(3)干燥、半冷却、筛分：将造粒后的颗粒进行二段干燥、半冷却和粗细筛分，筛分后粒径2.0-4.5mm的颗粒进入特制包膜机内，大于4.5mm大颗粒返回破碎，小于2.0mm细粒返回造粒；

(4)连续熔化转鼓涂膜法包膜：将油剂型缓释材料输送至包膜机前端经空气雾化均匀喷涂，包膜机中端加入粉剂性缓释材料；

(5)冷却、包装：包膜好的肥料经充分混匀、冷却、包装，得成品。

本发明原理：利用膨润土优异的阳离子交换性能及吸附性能，膨润土蒙脱石中硅氧四面体和铝氧八面体中的硅、铝离子被其它不等价阳离子置换而产生层间负电荷，将肥料养分通过化学和物理吸附的方式固定在其晶层间，然后利用聚丙烯酸胺的絮凝性和聚乙烯醇的成膜性、粘接力，在颗粒内部构建较稳固的复合结构，有效减缓了肥料养分释放，再加上外部喷涂的二层包膜材料，形成致密的低渗透性膜，从而控制水进入肥料核心以及养分溶液从膜内向外部扩散的速度，使肥料有效态养分更能达到随着时间而缓慢释放的目的。

本发明的优点如下：

本发明生产技术简单，且投资少，易操作，效益高；内添加的缓释材料，可提高物料成球率，减少系统返料，提高生产效率，降低能耗；使用的缓释材料降解快，不存在二次污染问题，原料来源广，获取容易；采用内添加和外包膜相结合，降低缓释肥料生产成本，增强了肥料的缓释效果，提高养分利用率，减免肥料带来的农业面源污染，耕作上简化施肥作业，作物施用后增产增收；产品颗粒圆润、光滑、坚硬、不结块，产品外观颜色油亮、均匀且牢固，不同规格产品可着成不同颜色，方便用户识别。

附图说明

图1是本发明的工艺流程图。

具体实施方式

实施例1

总养分(N+P₂O₅+K₂O)≥42％，规格为22-8-12(含氯)高效环保型缓释复混肥料，具体工艺操作步骤如下：

(1)分别称量18.73kg氯化钾(含K₂O-60.0％)、16.95kg磷酸一铵(含N-11.0％、含P₂O₅-44.0％)、10.70kg氯化铵(含N-23.5％)、33.89kg尿素(含N-46.2％)、4.46kg膨润土、0.27kg聚丙烯酰胺、0.02kg柠檬黄，将以上原料破碎、混合均匀，得混合物料，送入氨化转鼓造粒机中；

(2)在造粒机内对上述混合物料喷洒2.41kg液氨、2.32kg浓度为60％稀硫酸、6.24kg浓度为3％聚乙烯醇水溶液；

(3)采用二段干燥、半冷却和粗细筛分，筛分后粒径2.0-4.5mm的颗粒进入特制包膜机内，大于4.5mm大颗粒返回破碎，小于2.0mm细粒返回造粒；

(4)包膜时采用连续熔化转鼓涂膜法包裹工序，对每吨筛分后粒径合格的颗粒，使用计量泵将21.36kg油剂型缓释材料输送至包膜机前端经空气雾化均匀喷涂，油剂型缓释材料各组分的重量比为植物油∶天然树脂∶石蜡＝1.0∶0.6∶1.2，包膜机中端用螺旋调速输送机加入20.42kg沸石粉；

(5)包膜好的肥料充分混匀、冷却、包装，得成品。

实施例2

总养分(N+P₂O₅+K₂O)≥42％，规格为16-10-16(硫酸钾型)高效环保型缓释复混肥料，具体工艺操作步骤如下：

(1)分别计量29.58kg硫酸钾(含K₂O-50.0％)、21.30kg磷酸一铵(含N-11.0％、含P₂O₅-44.0％)、3.55kg硫酸铵(含N-20.5％)、24.25kg尿素(含N-46.2％)、7.10kg膨润土、0.06kg聚丙烯酰胺、0.03kg耐晒黄，将以上原料破碎、混合均匀，得混合物料，送入氨化转鼓造粒机中；

(2)造粒机内对上述混合物料喷洒2.07kg液氨、2.07kg稀硫酸(质量百分浓度为60％)、7.10kg聚乙烯醇水溶液(质量百分浓度为2％)；

(3)采用二段干燥、半冷却和粗细筛分，筛分后粒径2.0-4.5mm的颗粒进入特制包膜机内，大于4.5mm大颗粒返回破碎，小于2.0mm细粒返回造粒；

(4)包膜时采用连续熔化转鼓涂膜法包裹工序，对每吨筛分后粒径合格的颗粒，使用计量泵将13.39kg油剂型缓释材料输送至包膜机前端经空气雾化均匀喷涂，油剂型缓释材料各组分的重量比为植物油∶天然树脂∶石蜡＝1.0∶1.2∶1.0，包膜机中端用螺旋调速输送机加入16.48kg硅藻土；

(5)包膜好的肥料充分混匀、冷却、包装，得成品。

实施例3

总养分(N+P₂O₅+K₂O)≥37％，规格为27-0-10(含氯)高效环保型缓释复混肥料，具体工艺操作步骤如下：

(1)分别计量15.34kg氯化钾(含K2O-60.0％)、14.25kg氯化铵(含N-23.5％)、47.13kg尿素(含N-46.2％)、9.86kg膨润土、0.11kg聚丙烯酰胺、0.04kg永固红，将以上原料破碎、混合均匀，得混合物料，送入氨化转鼓造粒机中；

(2)造粒机内对上述混合物料喷洒1.97kg液氨、2.19kg稀硫酸(质量百分浓度为60％)、4.38kg聚乙烯醇水溶液(质量百分浓度为4％)；

(3)采用二段干燥、半冷却和粗细筛分，筛分后粒径2.0-4.5mm的颗粒进入特制包膜机内，大于4.5mm大颗粒返回破碎，小于2.0mm细粒返回造粒；

(4)包膜时采用连续熔化转鼓涂膜法包裹工序，对每吨筛分后粒径合格的颗粒，使用计量泵将26.45kg油剂型缓释材料输送至包膜机前端经空气雾化均匀喷涂，油剂型缓释材料各组分的重量比为植物油∶天然树脂∶石蜡＝1.0∶1.0∶1.5，包膜机中端用螺旋调速输送机加入22.98kg凹凸棒粉；

(5)包膜好的肥料充分混匀、冷却、包装，得成品。

实施例4

总N≥32％高效环保型缓释复合氮肥，具体工艺操作步骤如下：

(1)分别计量15.44kg氯化铵(含N-23.5％)、15.44kg硫酸铵(含N-20.5％)、49.42kg尿素(含N-46.2％)、6.18kg膨润土、0.21kg聚丙烯酰胺、0.03kg酞菁兰，将以上原料破碎、混合均匀，得混合物料，送入氨化转鼓造粒机中；

(2)造粒机内对上述混合物料喷洒1.54kg液氨、2.57kg稀硫酸(质量百分浓度为60％)、5.15kg聚乙烯醇水溶液(质量百分浓度为2％)；

(3)采用二段干燥、半冷却和粗细筛分，筛分后粒径2.0-4.5mm的颗粒进入特制包膜机内，大于4.5mm大颗粒返回破碎，小于2.0mm细粒返回造粒；

(4)包膜时采用连续熔化转鼓涂膜法包裹工序，对每吨筛分后粒径合格的颗粒，使用计量泵将19.27kg油剂型缓释材料输送至包膜机前端经空气雾化均匀喷涂，油剂型缓释材料各组分的重量比为植物油∶天然树脂∶石蜡＝1.0∶1.6∶1.1，包膜机中端用螺旋调速输送机加入22.50kg凹凸棒粉与硅藻土混合物；

(5)包膜好的肥料充分混匀、冷却、包装，得成品。

Claims (2)

1.一种高效环保型缓释肥料，其特征在于，其原料组分的重量份为：

所述的化肥原料选自氮肥、磷肥、钾肥中的一种或多种任意比例的混合物，所述的氮肥是指尿素、氯化铵、硫酸铵、硝酸铵、液氨中的一种或几种混合物；所述的磷肥是指磷酸一铵、磷酸二铵、磷酸氢钙、过磷酸钙、重钙中的一种或几种混合物；所述的钾肥是指氯化钾、硫酸钾、钾镁肥中的一种或几种混合物；

所述的内质型缓释材料选自膨润土、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇水溶液三种物质的混合物，三种物质的重量比为膨润土∶聚丙烯酰胺∶聚乙烯醇水溶液＝(3-15)∶(0.04-0.40)∶(4-12)，聚乙烯醇水溶液的质量百分浓度为2-5％；

所述的外包膜缓释材料包括油剂型缓释材料和粉剂型缓释材料，油剂型缓释材料是由植物油、天然树脂、石蜡组成，各组分的重量比为植物油∶天然树脂∶石蜡＝1.0∶(0.5-3.0)∶(1.0-5.0)，粉剂型缓释材料为沸石粉、凹凸棒粉、硅藻土中的一种或几种的混合物，油剂型缓释材料与粉剂型缓释材料的重量比为油剂型缓释材料∶粉剂型缓释材料＝(1-5)∶(1-6)；

所述的着色剂是选自柠檬黄、耐晒黄、桔黄、联苯胺黄、永固黄、立索尔大红、甲苯胺红、氧化铁红、永固红、酞菁兰、亮兰、酞菁绿、墨绿、葡萄紫、亮黑中的一种。

2.如权利要求1所述的一种高效环保型缓释肥料的制备方法，其特征在于， 包括以下步骤：

(1)物料计量、破碎、混匀：按重量份比将化肥原料、膨润土、聚丙烯酰胺、着色剂进行配比、破碎和混合均匀，送入氨化转鼓造粒机中；

(2)氨酸法造粒：在造粒机前端喷洒液氨和稀硫酸，造粒机中端喷洒聚乙烯醇水溶液；

(3)干燥、半冷却、筛分：将造粒后的颗粒进行二段干燥、半冷却和粗细筛分，筛分后粒径2.0-4.5mm的颗粒进入特制包膜机内，大于4.5mm大颗粒返回破碎，小于2.0mm细粒返回造粒；

(4)连续熔化转鼓涂膜法包膜：将油剂型缓释材料输送至包膜机前端经空气雾化均匀喷涂，包膜机中端加入粉剂型缓释材料；

(5)冷却、包装：包膜好的肥料经充分混匀、冷却、包装，得成品。 

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