CN102249798B - 一种以酶工程技术为基础开发的生化长效肥 - Google Patents
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Abstract
一种以酶工程技术为基础开发的生化长效肥，属于化工领域，其发明宗旨在于改变我国农田长期施用“裸露化肥”对土壤生态环境的破坏，以及粮、果、蔬品质变劣的现状，减少化肥施用量、提高肥料利用率。该生化长效肥的有效配比按重量百分比计为：黄腐酸FA+棕腐酸HYA3.5-5.3％；全氮N11-15％；速效磷P2O56-8％；速效钾K2O6-9％；矿质稳定剂10-13％；其中：矿物钾K2O1.0-1.9％；矿物硅SiO24.2-5.4％；矿物钙Cao+矿物镁Mgo4.8-5.7％；金属硫酸盐MSO41.8-2.0％；上述总有效成份比为38.3-52.3％，剩余为其他矿物质。该生化长效肥不吸湿、不结块，在阳光下有闪光现象；对玉米、苹果等具有特殊的“专一性”和“选择性”，在年生长周期或一个生长季，只一次施肥；禾谷类和果菜类平均增产20％以上。
Description
技术领域：
本发明涉及一种用于农业的生化长效肥，特别是一种以酶工程技术为基础开发的生化长效肥。
背景技术：
目前我国农业施用的许多化肥，从生态学而论皆为裸露化肥，其施入土壤后经淋溶、固定、挥发等途径，只少部分被植物体吸收，利用率只有20-25％，且呈逐年下降的趋势；由于多年连续不断的施入裸露化肥，对土壤、大气、水系、生物体都会产生累积性破坏，使粮、果、蔬品质变劣，而且增产单位粮、果、蔬所需化肥的数量，呈逐年上升的趋势。近年新发展的肥料，比如生物有机肥、生物菌肥、聚乙稀肥料、多聚脲醛控释肥料等，其中生物有机肥和生物菌肥是有机材料的二次加工，肥料中含有蛔虫卵、大肠干菌、铅、砷、镉重金属离子等有害物质，农田施用这种肥料后，必须再施相当数量的化学肥料才能达到增产的效果，这种二次施肥的方式，浪费工时，成本增加，有碍于农业生产的发展；聚乙稀肥料和多聚脲醛控释肥料可以延缓尿素氮肥在土壤中氨化水解的速度，提高尿素氮肥的利用率，但养分单一、工艺复杂、造价高、环境效应不佳。
发明内容：
本发明的目的是为了克服现有化肥及生物有机肥的诸多缺陷，发明一种利用风化煤中的临苯二甲酸、羟基水扬酸型结构的物质为抑制-激活剂，与混合物料中的氨化腐植酸、腐植酸钾等，对土壤和植物体的尿酶、蛋白酶、ATP酶(ATP-高能磷酸键)等酶系统进行抑制-激活，把“同步异向效应机制”这一“酶触工程技术”引进化肥工业，研制出生化长效肥。
本发明的目的是按如下的技术方案来实现的：
该长效肥的有效配比，按重量百分比计：
黄腐酸FA+棕腐酸HYA 3.5-5.3％；
全氮N 11-15％；
速效磷P2O5 6-8％；
速效钾K2O 6-9％；
矿质稳定剂 10-13％；
其中：矿物钾K2O 1.0-1.9％；
矿物硅SiO2 4.2-5.4％；
矿物钙Cao+矿物镁Mgo 4.8-5.7％；
金属硫酸盐MSO4 1.8-2.0％；
上述总有效成份比为38.3-52.3％，剩余为其他矿物质。
该成品具有以下特性：
(1)H2O≤5％；
(2)有效粒径：1-3，4-6，7-10mm/粒；
(3)强度：15-20N/粒；
(4)PH值为5.5-6.5；
(5)该产品既不吸湿又不结块；
(6)颗粒在阳光下有闪光现象。
所述黄腐酸FA+棕腐酸HYA的载体为风化煤，所述全氮N包括铵态氮和酰胺氮，所述酰胺氮的载体为尿素，所述铵态氮的载体为磷酸二铵，所述速效磷P2O5的载体为磷酸二铵和过磷酸钙，所述速效钾K2O的载体为硫酸钾或氯化钾。
所述风化煤在混合物料反应体系中腐植酸HA与尿素的最佳配比为1∶4-1∶5。
所述风化煤中黄腐酸FA+棕腐酸HYA的含量为29.5-37.5％，所述尿素中酰胺氮的含量为45.6-46.4％，所述磷酸二铵中铵态氮和速效磷P2O5的含量分别为16-18％和45-46％，所述过磷酸钙中速效磷P2O5的含量为14-18％，所述硫酸钾或氯化钾中速效钾K2O的含量为50-60％。所述矿质稳定剂选用黑云母或白云母或微斜长石，其矿物钾K2O含量为12.5-16％，矿物硅SiO2含量为38-45％，矿物钙Cao+矿物镁Mgo含量为45-50％。
本发明的优点和积极效果是：
(1)该项发明的核心技术：是将有机生物抑制-激活剂的不同组分对土壤、植物体酶系统抑制-激活的同步异向效应作用机制，这一‘酶触工程’做为先导技术引进化肥工业，从而实现了长效性肥料研制理论上的重大突破和技术上的创新；
(2)在工艺条件下，混合物料反应体系中，实现了生物抑制-激活剂、矿质稳定剂、金属离子螯合剂与其他氮、磷、钾原料，在非均相介质中，发生脱水缩合，阳离子桥接螯合，胶体吸附反应，故而生化长效肥具有保N、增P2O5、释K2O、补SiO2，迁引养分离子向植株体有效部位移动的功能；
(3)增产优质效应：在等价值投入的情况下，与国内外任何二元或三元“裸露化肥”相比，玉米平均每亩增产84-144公斤，增产率20-42％；小麦增产45-56公斤，增产率20-24％，每亩增加纯收入180元，减少化肥投入20％；苹果单株增产13.8-15.4公斤，增产率21.5-29.9％.提高果品质量：百果增重2.25-3.35公斤，含糖量增加1.3-2.2％，VC增加0.5-3.1毫克/百克，花青苷含量提高8.02+12.44吸收度/百厘米；
(4)提高肥料利用率减少化肥施用量：该肥料较“裸露化肥”相比，15N利用率提高17.4％.吸收32P、Si分别提高9.3％和6.6％.该肥料还能激活上壤潜在的供肥能力：15N激发率高达44.5％，32P激发率达39.4％.每亩施100公斤生化长效肥，较等价值的化肥减少肥料损失折尿素4.54公斤，磷酸二铵6.51公斤、硫酸钾8.28公斤.每亩节省化肥成本50.65元.不仅如此，由于减少了化肥的投入，极大的修复和改善了土壤等生态环境效应.
附图说明：
图1为本发明的工艺流程方框图。
具体实施方式：
该生化长效肥的有效配比，按重量百分比计，如下表所示：
上述总有效成份比为38.3-52.3％。
如将风化煤、尿素、磷酸二铵、过磷酸钙、硫酸钾或氯化钾；黑云母、白云母、微斜长石等十余种加入材料，以吨产品物料的100％，减去有效成分38.3-52.3％，所得差值为47.7-61.7％，即是“其他矿物质”。
作为组成尿素、磷酸二铵、过磷酸钙、硫酸钾或氯化钾等五种加入材料的碳、氢、氧、硫、氯等化学元素，占“其他矿物质”总量的18.6-19.29％，其次是含水量占6.7-7.8％，还有钙镁铁铝氧化物占16.9-17.8％，黑腐酸等有机物仅占2.8-3.4％。对农作物有害的缩二脲和氯根，其含量均在限额之内，不构成对农作物的危害。
该成品具有以下特性：
(1)H2O≤5％；
(2)有效粒径：1-3，4-6，7-10mm/粒；
(3)强度：15-20N/粒；
(4)PH值为5.5-6.5；
(5)该产品既不吸湿又不结块；
(6)颗粒在阳光下有闪光现象。
该生化长效肥的生产工艺如下(参见图1)：
(1)原料的选择：选用的有机生物抑制-激活剂的载体风化煤其技术指标之一就是黄腐酸+棕腐酸含量在29-37％，另一个指标是与风化煤腐植酸呈结合态的矿物钙+镁含量在5％以下。符合上述指标的就可以使用。原生矿物：黑云母、白云母、微斜长石只要矿物钾含量在12.5-16％，二氧化硅在40％以上的矿物均可选用；金属螯合剂(硫酸铜、硫酸锌、硫酸亚铁、硫酸锰)，以及其它化肥原料如：尿素、磷酸二铵、过磷酸钙、硫酸钾、氯化钾等，只要符合国家标定的合格产品即可用；
(2)干燥处理：必须将风化煤、过磷酸钙含水量降至10％以下，原生矿物水分控制在5％以内，否则不能进入粉碎处理工艺环节；
(3)粉碎处理：原生矿物：黑云母、白云母、微斜长石要经球磨粉碎至200目以下，风化煤要求粉碎至60目以下，其他原材料：尿素、磷酸二铵粉碎至40目以下，过磷酸钙粉碎至20目以下；
(4)熟化处理：按产品配方要求称取原生矿物：黑云母或白云母或微斜长石80-120公斤；再称取过磷酸钙240-250公斤；而后称取风化煤120-140公斤；再称取18-20公斤金属螯合剂(硫酸铜、硫酸锌、硫酸亚铁、硫酸锰)。分两组拌合堆放，进行熟化反应，时间一般在4-5小时。其它如尿素、磷酸二铵、过磷酸钙、硫酸钾、氯化钾均不需要熟化，熟化后可以进行计量搅拌环节。
(5)计量搅拌：要求混合物料色泽均一，无白色尿素结块；
(6)喷布造粒：要求粘合剂(水)高度雾化，亦即热水(60-70℃)喷雾造粒，无小水滴，成粒率高达90％以上，成粒的时间15-17分钟，成粒时水分在14-17％；
(7)升温反应，要求回转反应炉进料口温度400-450℃，出料口温度在60-70C，物料温度控制在110±10℃，水分≤6％；
(8)冷却包装：要求冷却机风量大，物流慢，出料口物料温度降至在≤40C，包装时成品水分≤5％。
该生化长效肥关键技术：
(1)粉碎处理环节：含钾原生矿物粉碎粒度必须在200目以下，风化煤粉碎粒度必须在60目以下；
(2)熟化处理：必须满足原生矿物与过磷酸钙混合物料初始反应的PH3.5-3.9熟化的时间4-5小时，以利于破坏原生矿物的晶格结构；
(3)造粒处理环节：混合物料进料口水分必须控制在10％以下，造粒时水分系数在14-17％，把握住含水量的最佳点；
(4)冷却处理：冷却机温度要低，风量要大，出口时成品温度＜40℃，水分≤5％。
Claims (3)
1.一种以酶工程技术为基础开发的生化长效肥，其特征在于：该长效肥原材料的有效成分配比，按重量百分比计：
黄腐酸FA+棕腐酸HyA 3.5—5.3%；全氮 N 11—15%；速效磷P2O5 6—8%；速效钾K2O 6—9%；矿质稳定剂10—13%，其中：矿物钾K2O 1.0—1.9%；矿物硅SiO2 4.2—5.4%；矿物钙CaO+矿物镁MgO 4.8—5.7%；金属硫酸盐MSO4 1.8—2.0%；
所述长效肥总有效成分比为38.3—52.3%，剩余为其他矿物质；
黄腐酸FA+棕腐酸HyA的载体为风化煤，全氮N包括铵态氮和酰胺氮，酰胺氮的载体为尿素，铵态氮的载体为磷酸二铵，速效磷P2O5的载体为磷酸二铵和过磷酸钙，速效钾K2O 的载体为硫酸钾或氯化钾；其矿质稳定剂选用黑云母、白云母或微斜长石，其矿物钾K2O 含量为12.5－16%，矿物硅SiO2含量为38－45%，矿物钙CaO+矿物镁MgO含量为45－50%；
所述长效肥的制备方法按以下步骤进行：
（1）原料的选择：选用的有机生物抑制-激活剂的载体风化煤，其黄腐酸+棕腐酸含量在29－37%，呈结合态的矿物钙+矿物镁含量在5%以下；原生矿物：黑云母、白云母或微斜长石的矿物钾含量在12.5-16%，二氧化硅在40%以上；金属螯合剂以及其它化肥原料：尿素、磷酸二铵、过磷酸钙、硫酸钾、氯化钾要为符合国家标定的合格产品；其中金属螯合剂为硫酸铜、硫酸锌、硫酸亚铁、硫酸锰；
（2）干燥处理：将风化煤、过磷酸钙含水量降至10%以下，原生矿物水分控制在5%以内；
（3）粉碎处理：原生矿物：黑云母、白云母或微斜长石要经球磨粉碎至200目以下，风化煤粉碎至60目以下，其它原材料：尿素、磷酸二铵粉碎至40目以下，过磷酸钙粉碎至20目以下；
（4）熟化处理：按产品配方要求称取原生矿物：黑云母、白云母或微斜长石80-120公斤；再称取过磷酸钙240-250公斤；而后称取风化煤120-140公斤；再称取18-20公斤金属螯合剂；分两组拌合堆放，进行熟化反应，时间4-5小时；其它化肥原料：尿素、磷酸二铵以及硫酸钾或氯化钾均不需要熟化，熟化后进行计量搅拌环节；
（5）计量搅拌：要求混合物料色泽均一，无白色尿素结块；
（6）喷雾造粒：要求水作为粘合剂，高度雾化，即60-70℃热水喷雾造粒，无小水滴，成粒率高达90%以上，成粒的时间15-17分钟，成粒时水分在14-17%；
（7）升温反应：回转反应炉进料口温度400-450℃，出料口温度在60-70℃，物料温度控制在110 ±10℃，水分≤6%；
（8）冷却包装：要求冷却机风量大，物流慢，出料口物料温度降至≤40℃，包装时成品水分≤5%。
2.根据权利要求1所述以酶工程技术为基础开发的生化长效肥，其特征在于：所述风化煤在混合物料反应体系中腐植酸HA与尿素的最佳配比为1:4－1:5。
3.根据权利要求1所述以酶工程技术为基础开发的生化长效肥，其特征在于：所述尿素中酰胺氮的含量为45.6－46.4%，所述磷酸二铵中铵态氮和速效磷P2O5的含量分别为16－18%和45－46%，所述过磷酸钙中速效磷P2O5的含量为14－18%，所述硫酸钾或氯化钾中速效钾K2O 的含量为50－60%。
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