CN102219618B - 一次性全量施用的水稻育苗控释氮肥及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一次性全量施用的水稻育苗控释氮肥及其制备方法，采用热塑性树脂包膜工艺将大颗粒尿素分两层包膜，内层涂膜相对较厚，含有大量开孔剂，外涂层包膜相对较薄，含有一定的密封剂成分，可使该控释氮肥具有前期养分释放较慢(在前30左右天内养分累积释放率≤3％)，随后可加速释放养分的功能，在160天左右，养分基本释放完全。可将水稻整个生育期所需要的氮肥，以控释控释尿素的形式随水稻种子一起接触育苗，不会烧苗，成苗后控释氮肥可随插秧移至稻田，在水稻的整个生育期内不用再追施氮肥。本发明的产品氮素利用率是普通尿素的1.5-2倍，在减少一般氮素用量的前提条件下，仍然可以增产，且施用方便、省工省时、具有广阔的应用推广前景。

Description

一次性全量施用的水稻育苗控释氮肥及其制备方法

(一)技术领域

本发明属于新型肥料生产领域，涉及一种可一次性全量施用的水稻育苗控释氮肥的生产配方及其制备方法。

(二)背景技术

我国已成为世界上最大的化肥生产国和消费国，化肥年产量约占全球的30％，消费量占全球的35％。但我国化肥利用率较低，研究表明，我国化肥当季利用率平均约为30％，远低于欧美国家60～70％的水平，目前，我国化肥消费量约5500万吨/年，且以逐年5％的速度递增，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。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，急需一种集配方施肥、控释技术为一体的物化肥料产品。缓/控释肥料这一高新技术为解决化肥利用率低的问题提出了新的思路和途径，因此，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。

控释肥的发展历史可追溯到本世纪20年代，当时美国为了解决冶炼工业中副产品硫的利用问题，相继开发出硫包尿素，经过近30年的研究于60年代才形成一定规模的生产能力，随后在加拿大、日本、以色列等国相继有此类产品问世。目前，美国和日本在控释肥料的研究和应用领域均居世界领先地位。中国最早的研究在70年代初期，中科院南京土壤研究所用钙镁磷肥包裹颗粒碳铵，但未形成规模化生产。90年代末期再度重视包膜控释肥料的研究，国内现有多家研究单位、企业具备试制、生产包膜控释肥的水平。自上世纪90年代以来，缓控释肥料的消费量平均年递增4.0％，目前国外主要应用在苗圃、园林、花卉、高尔夫球场草坪等经济作物上，在一般农业生产上应用较少。

在我国水稻是主要的粮食作物，其产质量直接影响我国人民的温饱问题，水稻传统的耕作方式决定了其施肥方法主要依靠基施和撒施，需要多次追肥，费工费时，氮素利用率低(约30％)，大部分氮肥进入水体，造成地下水体污染和农业面源污染，甚至由反硝化作用引起大气环境污染，同时还浪费大量肥料资源。在水稻插秧时，即使施用普通的控释肥也无法直接施在水稻根部，肥料利用率提高有限。解决的办法就是将水稻一季生长需要的氮肥，随水稻种子一起播种育苗，成苗后可将控释氮肥随插秧移至稻田，不用再追施其它氮肥。但是目前已有的控释肥无法达到这一要求，要么是前期养分释放快导致烧苗，要么是养分释放缓慢，无法满足水稻中后期对氮素养分的大量需求。本发明成功解决了上述问题，可以在水稻育苗期内养分缓慢释放(前30-40天，氮素养分释放≤3％)，在水稻插秧后加速释放养分，保证水稻分蘖和营养生长对氮素的需求，在水稻灌浆完成时，氮素养分也释放完毕，即该控释氮肥的养分释放规律可与水稻对氮素的需求规律基本相同步。

(三)发明内容

本发明的目的是提供一次性全量施用的水稻育苗控释氮肥的制备方法，可将该控释氮肥与水稻种子一起接触育苗，即将水稻整个生育期内所需的氮肥以控释氮的形式在育苗时一次施入，苗期不会烧苗，成苗后即可根部带肥插秧，氮素利用率约是普通尿素的1.5-2倍。

本发明的技术要点如下：

一种一次性全量施用的水稻育苗控释氮肥，是采用热塑性树脂工艺包膜，肥料核芯采用大颗粒尿素(46-0-0)，将肥料核芯在流化床内分两层包膜，先喷涂内层膜，再喷涂外层膜。其中，内层膜占肥料总重量的5-9％；外层膜占肥料总重量的1-3％；本发明制得的水稻育苗控释氮肥中氮肥的养分含量在40-43％。

所述的内层膜由热塑性树脂A(高密度聚乙烯和改性聚丙烯烃混合物)和开孔剂组成；

内层膜喷涂液配制时，先用有机溶剂将热塑性树脂A溶解，然后再加入开孔剂，按质量比配制成3-5％(开孔剂和热塑性树脂A与有机溶剂的质量比)的溶液。

所述的外层膜由热塑性树脂B(聚烯烃和聚乳酸酯混合物)和密封剂组成；外层膜喷涂液配制时，先用有机溶剂将热塑性树脂B溶解，再添加密封剂，按质量比配制成1-3％(热塑性树脂B和密封剂与有机溶剂的质量比)的溶液。

所述的有机溶剂是松节油和石脑油各占50％(按重量比)的混合溶液。

所述的开孔剂为改性淀粉醚和一种十二烷基苯磺酸盐的混合物，改性淀粉醚添加比例占内层膜重量的10％-20％，十二烷基苯磺酸盐添加比例占内层膜重量的0.5-1％。

所述外层膜的密封剂为一种聚烯烃蜡(平均分子量范围在MW2000-10000，熔点在100-110度)，添加的重量占外层膜总重量的5-10％；

一种一次性全量施用的水稻育苗控释氮肥的制备方法，其特征在于有如下步骤：

(1)配制内层膜溶液：先用有机溶剂将热塑性树脂A(聚烯烃和聚丙烯烃的混合物)溶解，然后再加入开孔剂，按重量比配制成3-5％的溶液；

(2)配制外层膜溶液：先用有机溶剂将热塑性树脂B(聚烯烃和聚乳酸酯混合物)溶解，再添加密封剂，按重量比配制成1-3％的溶液；

(3)将大颗粒尿素送入流化床包膜塔中，开启鼓风机，使其处于流化状态并预热至55℃。

(4)喷涂包膜层：将包膜溶液加压至0.5Mpa，先喷涂内层包膜液，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；内层包膜液喷完后重复该步骤喷涂外层包膜液。

本发明的有益效果：

根据本发明制得的一次性全量施用的水稻育苗控释氮肥是分层包膜加工的产品，由于内膜层和外膜层所用的包膜材料和添加剂不同，使水分开始较难透过含有密封剂的外层包膜，阻止水分通过内层膜进入肥料，使前期养分释放较慢，30-40天内，养分累积释放率≤3％，可以保证该控释氮肥与水稻种子接触育苗不会烧苗(水稻育苗期30-40天左右)；当经过30-40天的前期养分释放后，外层膜相对较薄，其上的微孔通道已经被打通，水分可经过外层膜，快速通过含有大量开孔剂的内层膜，进入膜壳内，将肥料溶出，形成了一个加速释放的过程，在40-140天，氮素养分累积释放≥75％，这时水稻已经被移栽到大田，能够满足其分蘖和营养生长对氮素的需求。其后在水稻的灌浆和成熟期，控释氮肥的养分释放率可累积释放≥85％，完全保证了氮素供应。

(四)附图说明

图1是水稻育苗控释氮肥的结构示意图，其中1是加入密封剂的外层膜，2是添加开孔剂的内层膜，3是大颗粒尿素核芯。

图2是水稻育苗控释氮肥的加工流程示意图。将大颗粒尿素1加入流化床包膜塔2内，配制内层膜溶液3，并将其喷涂到包膜塔内的大颗粒肥料上，形成内层涂膜，然后将配制好的外层包膜溶液4喷涂到包膜塔内的大颗粒肥料上形成外层膜，将加工好的控释肥料冷却和包装5即为水稻育苗控释肥产品。

(五)具体实施方式

实施例1

1)向溶解釜A和B中分别加入松节油和石脑油各500kg；

2)将高密度聚乙烯和改性聚丙烯烃(英文名：Polypropylene，modified)各30kg加入溶解釜A中，搅拌溶解后再加入改性淀粉醚8kg和十二烷基苯磺酸钠0.35kg充分搅拌均匀后形成内层包膜溶液；将高密度聚乙烯和聚乳酸酯各12kg加入溶解釜B中，搅拌溶解后再加入聚烯烃蜡(平均分子量范围在MW2000-10000，熔点在100-110度)1kg，充分搅拌均匀后形成外层包膜溶液。

3)将1000kg大颗粒尿素加入流化床包膜塔后，再开启鼓风机，使其处于流化状态并预热至55℃。

4)将A釜包膜溶液加压至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，A釜喷完后重复该步骤喷涂B釜，完成包膜制得包膜材料占肥料总重量约为8.5％的水稻育苗控释氮肥。

使用时随水稻种子一起播种育苗，成苗后可将控释氮肥随插秧移至稻田，不用再追施其它氮肥。

实施例2

1)向溶解釜A和B中分别加入1000kg有机溶剂(按重量比松节油和石脑油各占50％)。

2)将高密度聚乙烯和改性聚丙烯各32kg加入溶解釜A中，搅拌溶解后再加入改性淀粉醚10.5kg，十二烷基苯磺酸钠0.42kg充分搅拌均匀后形成内层包膜溶液；将高密度聚乙烯和聚乳酸酯各8kg加入溶解釜B中，搅拌溶解后再加入聚烯烃蜡(平均分子量范围在MW2000-10000，熔点在100-110度)0.7kg，充分搅拌均匀后形成外层包膜溶液。

3)将1000kg大颗粒尿素加入流化床包膜塔后，再开启鼓风机，使其处于流化状态并预热至55℃。

4)将A釜包膜溶液加压至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，A釜喷完后重复该步骤喷涂B釜，完成包膜制得包膜率约10％的水稻育苗控释氮肥。

使用时随水稻种子一起播种育苗，成苗后可将控释氮肥随插秧移至稻田，不用再追施其它氮肥。

实施例3

1)向溶解釜A和B中分别加入1000kg有机溶剂(按重量比松节油和石脑油各占50％)。

2)将高密度聚乙烯和改性聚丙烯各40kg加入溶解釜A中，搅拌溶解后再加入改性淀粉醚13.5kg，十二烷基苯磺酸钠0.63kg充分搅拌均匀后形成内层包膜溶液；将高密度聚乙烯和聚乳酸酯各10kg加入溶解釜B中，搅拌溶解后再加入聚烯烃蜡(平均分子量范围在MW2000-10000，熔点在100-110度)0.8kg，充分搅拌均匀后形成外层包膜溶液。

3)将1000kg大颗粒尿素加入流化床包膜塔后，再开启鼓风机，使其处于流化状态并预热至55℃。

4)将A釜包膜溶液加压至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，A釜喷完后重复该步骤喷涂B釜，完成包膜制得包膜率约8.4％的水稻育苗控释氮肥。

使用时随水稻种子一起播种育苗，成苗后可将控释氮肥随插秧移至稻田，不用再追施其它氮肥。

Claims (2)

1.一种水稻育苗控释氮肥，其特征在于首先在大颗粒尿素外喷涂内层膜，内层膜外再喷涂上外层膜；所述的内层膜占肥料总重量的5-9％；所述的外层膜占肥料总重量的1-3％；所述的内层膜由热塑性树脂A和开孔剂组成；所述的热塑性树脂A为高密度聚乙烯和改性聚丙烯烃混合物；所述的内层膜喷涂液配制时，先用有机溶剂将热塑性树脂A溶解，然后再加入开孔剂，按质量比配制成3-5％的溶液；所述的外层膜由热塑性树脂B和密封剂组成；所述的热塑性树脂B为聚烯烃和聚乳酸酯混合物；所述的外层膜喷涂液配制时，先用有机溶剂将热塑性树脂B溶解，再添加密封剂，按质量比配制成1-3％的溶液。

2.根据权利要求1所述的一种水稻育苗控释氮肥，其特征在于所述的有机溶剂是松节油和石脑油按重量比各占50％的混合溶液；所述的开孔剂为改性淀粉醚和一种十二烷基苯磺酸盐的混合物，所述的改性淀粉醚占内层膜重量的10％-20％，所述的十二烷基苯磺酸盐占内层膜重量的0.5-1％；所述外层膜的密封剂为一种平均分子量范围在MW2000-10000，熔点在100-110度的聚烯烃蜡，所述密封剂添加的重量占外层膜总重量的5-10％。