CN102093127B - 玻璃基质型缓释复合肥料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种玻璃基质型缓释复合肥料及其制备方法，该复合肥料的配方及其质量配比为：废玻璃10-30份，碳化钙40-60份，磷肥1-30份，钾肥0-30份，填充剂0-10份，氮气300-400方/吨肥料（标准大气压）。该肥料具有调节土壤酸碱度，改良土壤酸化的作用，可以减缓肥料养分释放速度，提高养分利用率，减少肥料损失，减轻施肥带来的环境压力，具良好的生态环境效益，并且利用在高温下直接合成氮化钙，解决了以住玻璃肥料中难以加入氮素的问题。

Description

玻璃基质型缓释复合肥料及其制备方法

技术领域

 本发明属于肥料学中缓/控释肥料技术领域，特别是涉及一种以玻璃基质材料与矿质肥料复配熔融的玻璃基质型缓释复合肥料及其制备方法。

背景技术

 20世纪80年代以来，控释肥料成为国内外新型肥料的研究热点，目前国内外已研制出多种不同控释途径的控释肥料，包括低水溶性有机氮化合物、低水溶性无机化合物、物理障碍物控释肥料和载体型控释肥料等。然而，尽管控释肥料的研究取得了较大的进展，但是还存在诸多不足，尤其是生产工艺较复杂、生产成本过高和某些控释材料难于降解等方面的问题尚未解决，以至于半个多世纪以来，控释肥料的商品化进展不大，所占的市场份额还非常小，仅占化肥用量的1%，主要在花卉、草坪、苗圃等经济价值比较高的非农业领域上使用，限制了这些肥料在各种大田作物上的广泛使用。

为此，寻找高效、廉价、易得的天然或半天然材料作为控释材料来研制缓/控释肥料是新型肥料的发展方向之一。由于玻璃的溶解速度慢，持续时间长，所以玻璃肥料能长期地为植物提供所需要的某些微量营养元素， 因此它是一种理想的缓释长效肥料。玻璃基质型缓释肥料的研究国外进行比较早，国内只有少数学者进行过类似研究，在生产和应用基本属于空白。传统的玻璃基质缓释肥料是将植物所需要的微量元素以适当比例熔入玻璃材料中，再将其研磨成一定粒度的粉末，作为缓释微量肥料使用，仅添加植物生长所需的微量元素如硼、锌、铜、锰、钼等，后来也有学者在玻璃基质中加入钾，作为缓释钾来应用。但是由于玻璃肥料的制作过程需要经过高温熔融的过程，而氮素又存在热不稳定性，因此目前还未见同时含有氮、磷、钾和钙、镁等大中量元素玻璃基质型缓释复合肥的相关报道。

发明内容

 针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种玻璃基质型缓释复合肥料，同时含有氮、磷、钾、钙、镁等大中量元素，满足植物生长所需的各种营养元素。

   本发明的另一目的在于提供一种玻璃基质型缓释复合肥料的制备方法，该方法解决了传统玻璃肥料加工制作过程中需要大量热能熔（软）化玻璃基质材料的问题，节约了能源动力费，降低生产成本。

   本发明是通过以下技术方案实施的：

  一种玻璃基质型缓释复合肥料的配方及其质量配比为：

废玻璃                            10-30份

碳化钙                            40-60份

磷肥                             1-30份

钾肥                             0-30份

填充剂                           0-10份

氮气                             300-400方/吨肥料（标准大气压）

所述的复合肥料的配方及其质量配比为：

废玻璃                                    10-30份

碳化钙                                    40-60份

磷肥                                      1-30份

钾肥                                      1-30份

填充剂                                    1-10份

氮气                                      300-400方/吨肥料（标准大气压）

所述的磷肥为磷酸二氢钙，磷酸氢钙、磷酸氢钾或其它含磷化合物。

所述的钾肥为氯化钾，硫酸钾或其他含钾化合物。

所述的填充剂为氧化镁、硼酸、硼酸钠、硫酸镁、钼酸钠、钼酸铵、硫酸锰、硫酸锌中的一种或几种。

所述的废玻璃也可以加工玻璃的原材料硅酸盐、磷酸盐替代。

所述的复合肥料可根据作物的养分需求减少其中任何一种或多种营养元素，制作成为单质控释肥料或二元以及多元控释复合肥料，也可以根据作物的养分需求加入微量元素硼、铁、锌、铜、锰、钼等，制作成为玻璃基质型缓释多元肥。

玻璃基质型缓释复合肥料的制备方法的具体步骤为：将物料粉碎，过1mm筛，按所述比例将各种物料混合均匀，放入高温炉，并加入氮气；氮气与碳化钙反应生成氮化钙，利用碳化钙产生的热量加热使玻璃软化，各种材料熔融成块状；出炉，冷却后将块状肥料进行破碎，便可制成所述玻璃基质型缓释复合肥料。

本发明的优点在于：利用废玻璃或者玻璃制造的原材料作为控释材料，研制玻璃基质型缓释复合肥，解决了缓/控释肥料成本过高、制作加工工艺复杂等问题。利用在高温条件下直接合成氮化合物用于玻璃基质型缓释复合肥的制作，解决氮素热不稳定的问题。此外，对比传统玻璃加工制作过程中需要大量的热能来熔（软）化玻璃基质材料，加工成本比较高的问题，本发明利用碳化钙反应产生的热量来熔（软）化玻璃基质材料，节约了能源动力费，降低了加工制作成本。并且制备的玻璃基质型缓释复合肥料同时含有氮、磷、钾、钙、镁等大中量元素，具有调节土壤酸碱度，改良土壤酸化的作用；可以减缓肥料养分释放速度，提高养分利用率，减少肥料损失，减轻施肥带来的环境压力，具良好的生态环境效益；在相同施肥量的条件下，玻璃基质型缓释复合肥料在减少多次追肥的处理下还可以增加作物产量，提高作物生产的经济效益。

具体实施方式

一种玻璃基质型缓释复合肥料的配方及其质量配比为：废玻璃10-30份，碳化钙40-60份，磷肥1-30份，钾肥0-30份，填充剂0-10份，氮气300-400方/吨肥料（标准大气压）。

所述的复合肥料的配方及其质量配比为：废玻璃10-30份，碳化钙40-60份，磷肥1-30份，钾肥1-30份，填充剂1-10份，氮气300-400方/吨肥料（标准大气压）；

所述的磷肥为磷酸二氢钙，磷酸氢钙、磷酸氢钾或其它含磷化合物。

所述的钾肥为氯化钾，硫酸钾或其他含钾化合物。

所述的填充剂为氧化镁、硼酸、硼酸钠、硫酸镁、钼酸钠、钼酸铵、硫酸锰、硫酸锌中的一种或几种。

所述的废玻璃也可以加工玻璃的原材料硅酸盐、磷酸盐替代。

所述的复合肥料可根据作物的养分需求减少其中任何一种或多种营养元素，制作成为单质控释肥料或二元以及多元控释复合肥料，也可以根据作物的养分需求加入微量元素硼、铁、锌、铜、锰、钼等制作成为玻璃基质型缓释多元肥。

玻璃基质型缓释复合肥料的制备方法的具体步骤为：将物料粉碎，过1mm筛，按所述比例将各种物料混合均匀，放入高温炉，并加入氮气；氮气与碳化钙反应生成氮化钙，利用碳化钙产生的热量加热使玻璃软化，各种材料熔融成块状；出炉，冷却后将块状肥料进行破碎，便可制成所述玻璃基质型缓释复合肥料。

实施例1

一种玻璃基质型缓释复合肥料的配方及其质量配比为：废玻璃20份，碳化钙50份，磷酸二氢钙8份，氯化钾14份，氧化镁8份，氮气380方/吨肥料（标准大气压）。

玻璃基质型缓释复合肥料的制备方法的具体步骤与具体实施方式相同，制备成2mm-5mm的肥料颗料。

实施例2

一种玻璃基质型缓释复合肥料的配方及其质量配比为：硅酸钠10份，碳化钙60份，磷酸氢钙20份，氮气400方/吨肥料（标准大气压）。

玻璃基质型缓释复合肥料的制备方法的具体步骤与具体实施方式相同，制备成2mm-5mm的肥料颗料。

实施例3

一种玻璃基质型缓释复合肥料的配方及其质量配比为：硅酸钠29份，磷酸氢钙1份，碳化钙40份，碳酸钾30份，硫酸锰10份，氮气400方/吨肥料（标准大气压）。

玻璃基质型缓释复合肥料的制备方法的具体步骤与具体实施方式相同，制备成2mm-5mm的肥料颗料。

实施例4

一种玻璃基质型缓释复合肥料的配方及其质量配比为：废玻璃25份，碳化钙40份，磷酸二氢钙和磷酸氢钾25份，碳酸钾10份，氮气300方/吨肥料（标准大气压）。

玻璃基质型缓释复合肥料的制备方法的具体步骤与具体实施方式相同，制备成2mm-5mm的肥料颗料。

实施例5

一种玻璃基质型缓释复合肥料的配方及其质量配比为：废玻璃30份，碳化钙45份，磷肥5份，氯化钾15份，硼酸钠和硫酸锌5份，氮气350方/吨肥料（标准大气压）。

玻璃基质型缓释复合肥料的制备方法的具体步骤与具体实施方式相同，制备成2mm-5mm的肥料颗料。

实施例6

一种玻璃基质型缓释多元肥的配方及其质量配比为：废玻璃20份，碳化钙40份，磷肥5份，氯化钾15份，硼酸钠和硫酸锌5份，添加微量元素铁、钼，氮气350方/吨肥料（标准大气压）。

该肥料的制备方法的具体步骤与具体实施方式相同，制备成2mm-5mm的肥料颗料。

对比例1

对比例，普通尿素（养分含量46%），钙镁磷（钙含量12%），氯化钾（氧化钾含量60%）

将实例1中制成的玻璃基质型缓释复合肥料放入装有100ml去离子水的培养瓶中，盖上瓶盖，在25℃恒温箱中静置培养，分别于.5天、1天、2天、4天和6天测定水溶液中的养分含量，并与相同处理的、等养分量和比例的普通肥料（尿素、钙镁磷和氯化钾）对比。对比结果表明，该肥料具有较好的养分控释效果。玻璃肥料养分在去离子水中培养试验结果显示，普通肥料培养0.5天氮素和钾素基本释放完全，而玻璃基质型缓释复合肥料的养分释放可以持续到6天后，这说明玻璃基质型缓释复合肥料对氮素和钾有较好的控释效果。0.5天、1天和2天的培养过程中，玻璃基质型缓释复合肥料的氮素和钾素释放率分别比普通肥料降低了41.75、24.64、11.98个百分点和35.22、22.36、12.87个百分点，差异显著（P＜0.01）

对比例2

普通尿素（养分含量46%），钙镁磷（钙含量12%），氯化钾（氧化钾含量60%）

将实施例1中制成的玻璃基质型缓释复合肥料与100g风干土混合均匀后装入一个在离瓶底1/4处割开，并在瓶口套上尼龙网的500ml装矿泉水瓶。加入去离子水，控制水分含量为70%，放到25℃恒温箱中静置培养。分别于第1天、第4天、第8天、第12天、第16天、第20天、第24天和第28天用70ml去离子水进行淋溶、过滤，分别测定滤出液中的N、P、K含量，并按溶液体积计算养分释放率。与相同处理、同等养分量的普通肥料（尿素、钙镁磷和氯化钾）对比。对比结果显示，玻璃基质型缓释复合肥料第1天的氮素和钾素溶出率明显低于普通肥料，分别比普通肥料降低了40.0个百分点和32.1个百分点；而第4天后，玻璃基质型缓释复合肥料的氮素和钾素的溶出率开始显著高于普通肥料。

对比例3

普通尿素（养分含量46%），钙镁磷（钙含量12%），氯化钾（氧化钾含量60%）

供试作物为花生，土壤为水稻土。玻璃基质型缓释复合肥料作为基肥1次性施用，普通肥分2次施用处理的氮肥和钾肥60%作为基肥, 40%作为追肥，磷肥全部作为基肥施用。基肥于播种后开沟施肥，追肥于初花期开沟施用，施后覆土。

对比试验结果表明，花生生长前期各肥料处理的花生生物量差异不明显，但是玻璃基质型缓释复合肥料对花生根瘤的影响明显小于普通肥料。这说明该肥料前期有一定的养分释放，但释放量比普通肥料小，可以满足花生前期生长的养分需求，又不至于会因为养分（特别是氮肥）过多而影响花生根瘤的生长。到了花生生长的中后期，玻璃肥料还可以释放出部分养分，满足花生生长发育的养分需求。因此，花生根瘤重、荚果产量和总生物量都明显高于普通肥料处理，花生荚果产量增产8.1%，总生物量增产5.6%。玻璃基质型缓释复合肥料的氮和钾利用率分别比普通肥料处理提高了4.3个百分点和8.0百分点，氮磷钾总养分利用率分别比普通肥料提高了11.6个百分点。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (2)

1.一种玻璃基质型缓释复合肥料，其特征在于：所述的复合肥料的配方及其质量配比为：

废玻璃                           10-30份；

碳化钙                           40-60份；

磷肥                               1-30份；

钾肥                               0-30份；

填充剂                            0-10份；

氮气                             标准大气压下300-400方/吨肥料；

所述的磷肥为磷酸二氢钙，磷酸氢钙、磷酸氢钾或其他含磷化合物；所述的钾肥为氯化钾，硫酸钾或其他含钾化合物；所述的填充剂为氧化镁、硼酸、硼酸钠、硫酸镁、钼酸钠、钼酸铵、硫酸锰、硫酸锌中的一种或几种；所述的废玻璃也可以加工玻璃的原材料硅酸盐、磷酸盐替代；所述的复合肥料可根据作物的养分需求减少其中任何一种或多种营养元素，制作成为单质控释肥料或二元以及多元控释复合肥料；所述的复合肥料可根据作物的养分需求加入微量元素硼、铁、锌、铜、锰、钼制作成为玻璃基质型缓释多元肥。

2.根据权利要求1所述的一种玻璃基质型缓释复合肥料，其特征在于：所述的复合肥料的配方及其质量配比为：

废玻璃                             10-30份；

碳化钙                             40-60份；

磷肥                                 1-30份；

钾肥                                 1-30份；

填充剂                              1-10份；

氮气                               标准大气压下 300-400方/吨肥料。