CN102424633B - 一种自固化包膜缓控释肥料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自固化包膜缓控释肥料及其制备方法。所述制备方法包括以下步骤：在圆盘造粒机内加入颗粒肥料；在圆盘造粒机旋转的情况下，喷入胶液，使胶液均匀分布在颗粒肥料的表面;将用于固化反应的含钙粉料喷撒于颗粒肥料表面，继续旋转直至颗粒肥料被均匀包覆为止；将被包覆的颗粒肥料烘干过筛。由本发明制备的自固化包膜缓控释肥料,缓控释层自身在空气中可固化，节省胶粘剂用量，降低成本；缓控释层在水中可通过化学反应缓慢形成可溶于水的物质，最终可以补充土壤中的钙元素；不形成环境污染，完全环保，无有害物残留；还可调节酸性土壤，解决土壤的日益酸化；不但能提高农作物的产量，而且能提升其品质。

Description

一种自固化包膜缓控释肥料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种缓控释肥料及其制备方法，尤其涉及一种自固化包膜缓控释肥料及其制备方法。

背景技术

以尿素为主的氮肥，其硝解和氨化的速度很快，在目前的农作物种植当中，往往造成前期氮肥过剩，造成徒长，而后期脱肥，目前我国氮肥利用率只有30%。缓控释肥料的发展是迫在眉睫。缓控释肥作为一种环保型的高新技术产品，具有提高化肥利用率，减少化肥使用量和施肥次数，节省劳动力，减少对环境污染，提高农产品品质等优点，是科学施肥技术的载体和肥料发展的一个趋势。

目前，肥料市场上出现的缓控释肥料主要有以下几种类型：含硝化抑制剂的稳定性氮肥、有机合成缓释性氮肥、高分子聚合物包膜缓控释肥和其它包膜型缓控释肥；

（1）含硝化抑制剂的稳定性氮肥：抑制尿酶和硝化剂通常选用的是氢醌和双氢氨，其主要功能是抑制尿素转化和硝化过程的氮损，减少淋失和反硝化过程中造成的气态损失，对延长肥效有一定的作用，此类肥料发展的历史较长，但始终未形成主导产品，新型的高效硝化抑制剂价格昂贵，长期使用对根际微生态系统有不良影响；

（2）有机合成微溶态缓释氮肥：这是早期研究的缓效和长效肥料，包括醛缩脲素、草酰胺、异丁叉二脲等一类常见的有机氮肥，本类肥料的养分释放缓慢，能有效地提高肥料的利用率，但是养分释放速率受到土壤水分、PH、微生物等各类因素的影响，人为调控的可能性小，其商品售价也很高，市场发展速度慢；

（3）高分子聚合物包膜缓控释肥：本肥料已进入了规模化生产，控释效果较好，肥料的养分释放主要受温度的影响，其它因素影响较小，能够实现作物生育期内一次性施肥满足作物营养所需，明显减少了劳动量，提高生产效率，但该产品设备和工艺复杂相对生产成本高，市场难以接受，另一方面本产品由于采用了高分子为包膜材料，而高分子在土壤中一般需要30～50年才能降解，因此本工艺又存在对土壤的二次污染问题；在倡议环保的时代，普通树脂包衣面对的阻力和批评将越来越大。可降解的环保型树脂包衣，生产成本又高得离奇。世界领先的优质异丁烯包衣尿素，每吨售价高达3000美元。价格之昂贵，令人咋舌。

（4）无机包裹类自固化包膜缓控释肥料；国内市场的主流缓控释尿素是硫包衣尿素，这种工艺以高塔造粒为基础，用硫涂液喷在大颗粒尿素上，工艺改造难度不大，得到传统尿素厂商的欢迎。但是，对于忌硫类作物，这种尿素显然没有市场。而且，从时效来看，与其它类型的缓控释尿素相比，硫包衣尿素略显短促。硫包衣肥料的长期施用会导致土壤的酸化。其它无机包裹类缓控释肥料，以磷复肥包覆尿素，具有以肥包肥的特点，但施入土壤后，受到水分，特别是微生物等因素的影响，达不到缓控肥的标准，虽然上述肥料都能起到肥料作用，增加化肥的施用量，产量得到了提高，但是在高产的喜悦外，环境污染问题却令人担忧，土壤有效养分的挥发、淋失降低了肥料的利用率，不仅造成了资源的严重浪费，而且还对土壤、水系生态环境造成了一定的污染。

发明内容

本发明针对目前肥料市场上出现的缓控释肥料存在的上述不足，提供一种自固化包膜缓控释肥料及其制备方法。该缓控释肥采用一种可自身在空气中固化的缓控释层，可不用胶粘剂或减少胶粘剂用量。该缓控释层可在土壤中释放弱碱性物质，改良土壤酸化，释放的钙元素，可解决作物缺钙问题。 

本发明的第一目的是通过包膜，延缓有效氮钾成分的释放，达到缓控释肥的效果。

本发明在满足第一目的同时，降低胶粘剂用量，减少能耗，降低成本。

本发明还提供了有益土壤的中量元素，环保，同时又可改良土壤。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种自固化包膜缓控释肥料的制备方法包括以下步骤：首先，在圆盘造粒机内加入颗粒肥料；其次，在所述圆盘造粒机旋转的情况下，喷入胶液，使胶液均匀分布在颗粒肥料的表面，没有多余的胶液留存在造粒机内; 然后，将用于固化反应的含钙粉料喷撒于颗粒肥料表面，继续旋转直至颗粒肥料被均匀包覆为止；最后，将被包覆的颗粒肥料烘干过筛，即可制成自固化包膜缓控释肥料。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述颗粒肥料、胶液和用于固化反应的含钙粉料三者的重量份数之比为65～70：1～5：20～25。

进一步，所述肥料为含氮肥料、含钾肥料和含氮钾肥料中一种或者任意几种的混合物。

进一步，所述胶液的浓度为1～10%。操作过程中可以加适量的水，达到粉料全部包覆在颗粒上，而用水量越少越好为原则。

进一步，所述胶液为海藻胶、纤维素、植物胶、水玻璃、硅胶和聚合物胶中一种或者任意几种的混合物。

进一步，所述纤维素为甲基纤维素、乙基纤维素或者羟丙基甲基纤维素；所述植物胶为瓜尔胶或者明胶；所述聚合物胶为聚乙烯醇、107胶、聚醋酸乙烯乳液或者聚丙烯酸乳液。

进一步，所述用于固化反应的含钙粉料为氧化钙、氢氧化钙、脱水石膏粉和煅烧白云石粉中一种或者任意几种的混合物。

进一步，在喷撒用于固化反应的含钙粉料的同时，还可以一起喷入腐殖酸粉，所述喷入的腐殖酸粉的重量小于或者等于所有包覆用总重量的5%。

本发明还提供一种解决上述技术问题的技术方案如下：一种自固化包膜缓控释肥料包括颗粒肥料，以及包覆在所述颗粒肥料表面的缓控释层；所述缓控释层包括用于固化反应的含钙粉料，其厚度为0.1～0.3mm。

可将上述烘干碳化过筛后的产品，表面喷布一层石蜡等憎水物质，可获得更好的缓释效果。缓控释层除采用含氧化钙和氢氧化钙的粉料以外，还可以采用或混合使用脱水石膏，或称为半水硫酸钙，该材料在空气中可固化成二水石膏，具有一定的强度。

本发明的有益效果是：由本发明自固化包膜缓控释肥料的制备方法制备的缓控释肥料最终释放的是钙元素，不形成环境污染，完全环保，无有害物残留，可有效控制氮肥的释放；可以减少胶粘材料用量，降低成本，还可以补充土壤中的钙元素；释放的弱碱性物质，可调节酸性土壤，解决土壤的日益酸化；不但能提高农作物的产量，而且能提升其品质，在保持同等氮磷钾施用量的情况下，可以使小麦增产10%～20%，水稻增产10%～25%，花生增产10%～30%，玉米增产15%～20%，棉花增产10%～15%，瓜果增产10%～20%。

具体实施方式

以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

普通的树脂包膜是通过高科技制成的高分子树脂包膜外壳来完成的，它的核心是把复合肥料或是单质肥料包上一层均匀的外壳。当肥料施入土壤后，土壤水分从膜孔进入，溶解了一部分养分，然后通过膜孔释放出来，当温度升高时，植物生长加快，养分需求量加大，肥料释放速率也随之加快；当温度降低时，植物生长缓慢或休眠，肥料释放速率也随之变慢或停止释放。另一方面，作物吸收养分多时，肥料颗粒膜外侧养分浓度下降，造成膜内外浓度梯度增大，肥料释放速率加快，从而使养分释放模式与作物需肥规律相一致，使肥料利用率最大化。无机包膜缓控释肥是在传统肥料外层包一层较厚的其他材料，采用硫包衣的要在高温熔融的情况下进行，采用其它包衣的都要加入各种粘结剂。

而本发明包膜材料在空气中自固化，可显著减少胶粘剂用量，降低成本；更重要的是本发明的缓控释层在土壤中水分的长期浸泡，可微溶于水，最终达到缓控释的效果，这是本发明的巧妙之处。消石灰在空气中由氢氧化钙变成碳酸钙，而具有一定的强度，而碳酸钙在水中形成碳酸氢钙，碳酸氢钙微溶于水，可逐渐消化于土壤当中。因此该缓控释层自身可在空气中硬化，可显著降低胶粘剂用量；同时该缓控释层在水中可逐渐溶解释放出内层有效物质，缓控释层最终不会形成硬块，并释放出微碱性物质，改良土壤酸化板结，同时释放的钙元素为植物所需要的重要元素。该发明除具备很好的缓释效果外，还具有减少胶粘剂用量，节能，降低成本，改良土壤等多种辅助效果。

加入的胶溶液可以调节缓控释层的硬度和密实度，影响肥料缓释时间的长短。胶溶液可以为海藻胶、纤维素、植物胶或者聚合物胶。掺加的腐植酸粉可使包膜强度降低，孔隙率增加，溶解速度加快，缓释时间缩短。消石灰粉的成分为氢氧化钙，在空气中固化形成碳酸钙，具有较高的强度，但在土壤中有水分存在的情况下，碳酸钙变成碳酸氢钙，微溶于水，从而不断释放内部尿素，最后完全崩解。该方法可有效控制氮肥的释放；该方法减少胶粘材料用量，降低成本；还可补充土壤中的钙元素；该方法释放出的碳酸氢钙为弱碱性，可调节酸性土壤，解决土壤的日益酸化；目前由于长期施用农药化肥，土壤酸性化程度已非常高，据统计大棚内土壤酸碱度普遍在4～5，个别酸度已达3.6，山东胶东地区果园普遍酸碱度在4～5.7，在这样情况下作物生长受到严重影响。

实施例1

原材料颗粒尿素、海藻胶、消石灰粉。按照重量份数颗粒尿素：海藻胶：消石灰粉=70：5：25的比例，依次备料后，将海藻胶配制成10%浓度的液体，先在圆盘造粒机内加入尿素，在旋转的情况下喷入海藻胶，另外喷洒消石灰干粉，旋转至均匀包覆为止。颗粒经烘干碳化后，过筛，得成品。

实施例1制得的自固化包膜缓控释肥料的缓释时间为3个月，将实施例1制得的自固化包膜缓控释肥料应用于小麦上，可以使小麦增产15%。试验地选在山东威海，按照实施例1制得的自固化包膜缓控释尿素的含氮量要比普通尿素含氮量低，实际施用时的用量折合含氮量与普通尿素一致，其它肥料用量完全一致。施用控释肥的麦苗呈现出以下几个显著特点：苗壮、苗青、苗高；返青时间能提前3天；长势旺盛；叶片宽厚肥大，叶色呈现深绿色；根系发达，次生根多；无无效小穗，麦穗显得很饱满，成穗率提高12%；植株高度能高出8～10厘米；而施用普通尿素的小麦叶片相对的比较窄小，颜色呈浅绿色，并且有倒伏的情况发生。5亩示范田平均亩穗数55万，穗粒数30粒，千粒重40g，亩产量是552公斤，对照田是478公斤，亩产增效74公斤，亩增产15%。

实施例2

原材料颗粒尿素、聚醋酸乙烯乳液、消石灰粉。按照重量份数颗粒尿素：聚醋酸乙烯乳液：消石灰粉=70：3：25的比例，聚醋酸乙烯乳液为市售，依次备料后，先在圆盘造粒机内加入尿素，在旋转的情况下喷入聚醋酸乙烯乳液，旋转均匀后喷洒消石灰干粉，旋转至均匀包覆为止。颗粒经烘干碳化后，过筛，得成品。

实施例2制得的自固化包膜缓控释肥料的缓释时间为3个月，将实施例2制得的自固化包膜缓控释肥料应用于水稻上，相同含氮量的情况下可以使水稻增产14%。在黑龙江农垦总局牡丹江管局以及辽宁、安徽、云南等地试验表明缓控释肥在中稻上增产效果明显。由于肥料对养分的控释作用，确保中后期养分的平稳供应，穗粒数、实粒数、结实率均有所提高。增产效果比较明显，在等氮量条件下，增产幅度在12%～15%之间，在减少26%氮用量（缓控释尿素含氮量34%）条件下仍能保持稳产或取得5-10%的增产效果。

实施例3

原材料复合肥颗粒（尿素、磷酸二铵、硫酸钾混合而成，氮磷钾比例30:8:12）、海藻胶、羟丙基甲基纤维素溶液、消石灰粉。按照重量份数复合肥颗粒：海藻胶：羟丙基甲基纤维素：消石灰粉=65：3：1：23的比例，依次备料后，将海藻胶3份配制成10%浓度的液体和羟丙基甲基纤维素1份配成1%的液体混合搅拌均匀，先在圆盘造粒机内加入尿素，在旋转的情况下喷入上述胶液，待表面均匀分布后喷洒消石灰干粉，旋转至均匀包覆为止。颗粒经烘干碳化后，过筛，得成品。

实施例3制得的自固化包膜缓控释肥料的缓释时间为2个月，将实施例3制得的自固化包膜缓控释肥料应用于花生上，可以使花生增产23%。

试验地选在威海荣成。采用田间试验法,就缓控释肥对花生的增产增效作用与配方施肥和农民习惯施肥进行比较研究。采用5个地块，每个地块留出三分之一用于普通复合肥，三分之二用实施例3制得的缓控释肥。结果表明,在同等生产条件下，缓控释肥氮磷钾含量与普通复合肥一致。缓控释肥处理花生单株结果枝数、单株饱果数、百果重和百仁重分别比习惯施肥处理增加0.5条、2.6个、7.0 g和3.0 g。缓控释肥处理较习惯施肥处理增加荚果9.3%,增加籽仁23%,经济效益增加3516元/hm²。同时缓控释肥是一次性施用,减轻了劳动强度,在花生生产上具有较好的推广应用价值。

实施例4

原材料颗粒尿素、海藻胶、消石灰粉、脱水石膏粉。按照重量份数颗粒尿素：海藻胶：消石灰粉：脱水石膏粉=70：3：15:7的比例，依次备料后，将海藻胶配制成10%浓度的液体，将消石灰粉与脱水石膏粉混合均匀，先在圆盘造粒机内加入尿素，在旋转的情况下喷入海藻胶，另外喷洒消石灰与脱水石膏干粉，旋转至均匀包覆为止。颗粒经烘干碳化后，过筛，得成品。

实施例4制得的自固化包膜缓控释肥料的缓释时间为3个月，将实施例4制得的自固化包膜缓控释肥料应用于玉米上，在相同含氮量的情况下可以使玉米增产16%，如施肥总量相同，实例4中的缓释尿素实际含氮量为35%左右，仍能保持6%的增产，节约氮肥24%。在吉林长春市农安县合隆镇试验结果显示，玉米在每公顷施用300千克，缓释尿素不追肥情况下，玉米公顷产量为12110千克，施普通尿素300千克的对照区产量为11415千克，增产6.0%。参与试验的专家一致认为，玉米植株密度均衡，说明缓释尿素不烧苗，并且绿叶持续时间长，后期不脱肥。同时，专家们认为，缓释尿素虽然含氮浓度(35%)比普通尿素低，但还表现增产，说明氮素的吸收利用率提高了，对于减轻氮肥污染、保护环境具有重要意义。

实施例5

原材料颗粒尿素、白乳胶（聚醋酸乙烯乳液）、消石灰粉、腐植酸粉、石蜡。按照重量份数颗粒尿素：白乳胶：消石灰粉：腐植酸粉：石蜡=65：5：23:2:2的比例，依次备料后，先在圆盘造粒机内加入尿素，在旋转的情况下喷入白乳胶，另外消石灰与腐植酸干粉预先混合均匀一起喷入，旋转至均匀包覆为止。颗粒经烘干碳化后，过筛，在表面喷布石蜡得成品。该产品颜色发灰。

实施例5制得的自固化包膜缓控释肥料的缓释时间为3个月，将实施例5制得的自固化包膜缓控释肥料应用于棉花上，在含氮量降低28%（经计算本缓控释尿素含氮量33%）的情况下，可以使棉花增产9.5%。在山东德州进行田间试验，设两个处理三次重复。即对照处理(常规施肥处理区)和控释肥处理。 

常规施肥区（对照区），即当地群众习惯性施肥。总施肥情况如下:基追肥尿素20 千克/亩，分二次在播种时4月20日，以及大约两个月后，6月25日进行追肥。除尿素外过磷酸钙40 千克/亩，氯化钾6千克/亩播种时沟施。 

控释肥施肥处理,施肥量为：基施本实施例5制作的缓控释尿素20千克/亩，尿素总量相同，但含氮量降低。同时过磷酸钙40 千克/亩，氯化钾6千克/亩播种时沟施，与对照区相同。一次性基施，4月20日施肥。

结果表明施用缓控释尿素亩产籽棉335Kg，施用普通尿素亩产籽棉306Kg，缓控释尿素在含氮量降低28%的情况下，仍增产9.5%。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种自固化包膜缓控释肥料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：首先，在圆盘造粒机内加入颗粒肥料；其次，在所述圆盘造粒机旋转的情况下，喷入胶液，使胶液均匀分布在颗粒肥料的表面，没有多余的胶液留存在造粒机内; 然后，将用于自固化反应的含钙粉料喷撒于颗粒肥料表面，继续旋转直至颗粒肥料被均匀包覆为止，所述含钙粉料为氧化钙和脱水石膏粉中一种或者两种的混合物；所述颗粒肥料、胶液和用于自固化反应的含钙粉料三者的重量份数之比为65～70：1～5：20～25；最后，将被包覆的颗粒肥料烘干过筛，即可制成自固化包膜缓控释肥料。

2.根据权利要求1所述的自固化包膜缓控释肥料的制备方法，其特征在于，所述肥料为含氮肥料、含钾肥料和含氮钾肥料中一种或者任意几种的混合物。

3.根据权利要求1所述的自固化包膜缓控释肥料的制备方法，其特征在于，所述胶液的浓度为1～10%。

4.根据权利要求1所述的自固化包膜缓控释肥料的制备方法，其特征在于，所述胶液为植物胶、水玻璃和聚合物胶中一种或者任意几种的混合物。

5.根据权利要求4所述的自固化包膜缓控释肥料的制备方法，其特征在于，所述植物胶为海藻胶；所述聚合物胶为聚乙烯醇、107胶、聚醋酸乙烯乳液或者聚丙烯酸乳液。

6.根据权利要求1所述的自固化包膜缓控释肥料的制备方法，其特征在于，在喷撒用于自固化反应的含钙粉料的同时，还可以一起喷入腐殖酸粉，所述喷入的腐殖酸粉的重量小于或者等于所有包覆用总重量的5%。

7.一种由如权利要求1至6任一所述的自固化包膜缓控释肥料的制备方法制备的自固化包膜缓控释肥料，其特征在于，所述自固化包膜缓控释肥料包括颗粒肥料，以及包覆在所述颗粒肥料表面的缓控释层；所述缓控释层包括用于固化反应的含钙粉料，其厚度为0.1～0.3mm。