CN102503686A - 一种熔体造粒多肽稳定性控失复合肥及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种熔体造粒多肽稳定性控失复合肥及其制备方法，涉及复合肥技术领域。其以尿素、磷酸一铵、氯化铵、氯化钾、氧化锌、氧化亚铁、硫酸锰、组合脲酶抑制剂、组合硝化抑制剂、多肽增效剂、填料为原料，按规定配比配料；经混合搅拌、喷淋造粒、冷却固化、筛分、计量、包装等工艺制的多肽稳定性控失复合肥产品。本发明产品具有提高肥料利用率、全部降解无残留、被吸收率高的优点。
Description
技术领域
本发明涉及复合肥技术领域，特别是涉及一种熔体造粒多肽稳定性控失复合肥及其制备方法。
背景技术
缓/控释肥料是以各种调控机制使其养分最初释放延缓，延长植物对其有效养分吸收利用的有效期，使其养分按照设定的释放率和释放期缓慢或控制释放的肥料（HG/T3931-2007）。
缓/控释肥料是当今全国乃至全世界研究的热点之一，分为高端缓/控释肥料（园艺作物专用）和低端缓/控释肥料（大田作物专用）。高端和低端缓/控释肥料采用不同的技术，或化学合成、或包膜内控、或内质缓释、或组合缓/控失等，达到减少养分损失、提高肥料利用率、改良土壤结构、减少肥料面源污染、提高产量、改善大田作物品质或观赏植物的观赏性等效果。这种肥料普遍存在控释膜不能完全降解、肥料利用率低和被吸收率有待改善的缺陷。
化肥养分控失技术是中科院合肥物质研究院研发出来的一种新型技术，运用的是经过物理生物改性的凹凸棒晶，通过氢键、范德华力和粘滞力与化肥分子相互作用，形成微纳米尺度的互穿网络，“放大”了化肥分子的空间尺度，因而可以被土壤截留。
控失肥是一种养分控失技术，不同于缓/控释肥料，重在土壤环境中养分离子的保持和抑制转化、流失为关键技术，因此，控失肥料不再局限于一种或几种控失剂的肥料，而是一种能够做到控制养分流失和提高利用率、延长肥效的肥料，目前，国内外尚未有关控失肥料的定义及其相关标准。
发明内容
本发明利用高塔尿基复合肥生产装置，添加组合脲酶抑制剂、组合硝化抑制剂与多肽增效剂及农作物特定需要吸收的矿质营养元素，制备一种熔体造粒多肽稳定性控失复合肥。
本发明熔体造粒多肽稳定性控失复合肥的技术方案如下：
原料组分重量份如下：
尿素 400-600份，
磷酸一铵 200-300份，
氯化铵 0-50份，
氯化钾 150-300份，
氧化锌 1-20份，
氧化亚铁 1-10份，
硫酸锰 1-10份，
组合脲酶抑制剂 0.1-5份，
组合硝化抑制剂 1-5份，
多肽增效剂 0.1-1份，
填料 1-10份；
以上原料均为市售产品，其中：
尿素中氮的含量46.2%，为质量百分比；
磷酸一铵中氮的含量11%，五氧化二磷的含量44%，为质量百分比；
氯化铵中氮的含量24%，为质量百分比；
氯化钾中氧化钾含量61%，为质量百分比；
氧化锌中锌的含量60%，为质量百分比；
硫酸锰中锰的含量29.3%，为质量百分比；
氧化亚铁中铁的含量77%，为质量百分比；
填料为滑石粉、钙粉、凸凹棒土中的一种或两种以上组合；
组合脲酶抑制剂由N-正丁基硫代磷酰三胺（C4H14N3PS，nBPT)、氢醌（C6H6O2，HQ）和苯基磷酰二胺（C6H9N2PO，PPD）按照重量比1：1：1组合而成；
nBPT化学结构式 HQ化学结构式 PPD化学结构式
组合硝化抑制剂是一类由双氰胺(C2H4N4、DCD)、3,5-二甲基吡唑(C5H8N2、DMPZP)按照重量比1：1组合而成；
DCD化学结构式 DMPZP化学结构式
多肽增效剂属于生物高分子材料，是一类分子量2000~5000带有羧酸侧链的聚合多肽氨基酸，是天冬氨酸单体的氨基和羧基缩水而成的聚合物，是一种有效的肥料增效剂。
本发明熔体造粒多肽稳定性控失复合肥，进一步优选的原料组分重量份如下：
尿素 450-550份，
磷酸一铵 230-250份，
氯化铵 0-28份，
氯化钾 180-250份，
氧化锌 5-15份，
氧化亚铁 3-5份，
硫酸锰 3-5份，
组合脲酶抑制剂 0.5-1份，
组合硝化抑制剂 1-2份，
多肽增效剂 0.2-0.5份，
填料 2-5份。
本发明熔体造粒多肽稳定性控失复合肥，最优的原料组分重量份如下：
尿素 472份，
磷酸一铵 230份，
氯化铵 28份，
氯化钾 246份，
氧化锌 9份，
氧化亚铁 5份，
硫酸锰 3份，
组合脲酶抑制剂 0.8份，
组合硝化抑制剂 1份，
多肽增效剂 0.2份，
填料 5份。
本发明采取塔式熔体造粒生产工艺，具体生产工艺步骤如下：
1）在尿素熔融液中添加组合脲酶抑制剂、组合硝化抑制剂、多肽增效剂，搅拌混匀；
2）在步骤1）的熔融液中配入经过加热的磷酸一铵、氯化钾以及氧化锌、氧化亚铁，氯化铵、填料，在熔融混合液自身的温度及机械搅拌作用下，迅速复合成具有一定流动性能的低温共熔体；
3）将步骤2）中的低温共熔体采用喷淋装置进行喷淋造粒，当喷淋滴珠在造粒塔中下落穿过上升的空气流时，冷却固化，形成颗粒，然后，再进一步冷却、筛分、计量、包装，形成外观光滑、圆润的带有针孔状的熔体造粒多肽控失肥产品。
其中，筛分工序筛下的大颗粒经粉碎后返回高塔造粒系统，小颗粒运往转鼓蒸汽造粒复混肥生产系统，作为复混肥生产的颗粒晶核使用。具体工艺流程见附图。
与现有技术相比，本发明涉及的熔体造粒多肽稳定性控失复合肥及其制备方法具有优点和显著的进步性：
1、避免氮素淋溶损失，间接促进土壤pH的降低，有利于磷元素的活化和利用，提高肥料利用率。
由于添加组合脲酶抑制剂，可抑制酰胺态氮素向铵态氮转化，延长酰胺态氮的存留时间，抑制氨挥发和铵态氮淋失，能够稳定肥料中的酰胺态氮3~4周，能够减少尿素中的氮素损失，提高氮素利用率。由于添加组合硝化抑制剂，可抑制铵态氮向硝态氮转化，延长铵态氮的存留时间，可延缓硝酸盐的形成，避免淋溶损失，同时保持土壤中较高含量的铵态氮存在，间接促进土壤pH的降低，有利于磷元素的活化和利用，提高肥料利用率。
2、添加聚天冬氨酸，促进养分吸收，提高作物产量和品质
本发明产品添加了一种可生物降解、无污染、不含激素、无任何副作用的环境友好型生化产品——聚天冬氨酸，作为一种多肽增效剂和肥料增效剂，聚天冬氨酸对金属离子具有螯合作用，同时可富集氮磷钾及微量元素供给作物，促进中微量元素的吸收，使作物养分供应协调，促进根系生长，增强作物的抗病性，提高作物的产量和品质。研究表明，经聚天冬氨酸处理过的作物微量元素含量比未经处理的作物高出3~4倍，而且作物的口感好，耐贮存，品质好。
3、绿色无污染，提高作物抗逆性，增产效果显著
本发明产品施用过量不会烧苗，而且全部被降解，不会有残留物，绿色无污染，不仅能够促进根系生长，增强植物抗逆性，而且还能促进作物早熟7~10天，延长采收期10~15天，收率较高，因此，增产效果显著。
附图说明
附图为本发明熔体造粒多肽稳定性控失复合肥生产工艺流程图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作详细说明，但不仅限如此。
实施例1：
熔体造粒多肽稳定性控失复合肥，总养分为50%，氮磷钾（N-P2O5-K2O）含量分别为28%、11%、11%，锌含量为0.54%，铁含量为0.39%，锰含量为0.09%，均为质量百分比。
原料组分如下：尿素548份，磷酸一铵250份，氯化钾181份，氧化锌9份，氧化亚铁5份，硫酸锰3份，组合脲酶抑制剂0.8份，组合硝化抑制剂1份，多肽增效剂0.2份，填料2份。
制备方法：取尿素厂二段蒸发器出口尿素溶液或熔体548 kg，浓度大于99%，温度约140℃，添加组合硝化抑制剂1.0 kg、组合脲酶抑制剂0.8kg，含量为40.0％的多肽增效剂0.2 kg，搅拌混合，再加入粉状磷酸一铵250kg、氯化钾181 kg、氧化锌9 kg、氧化亚铁5kg，硫酸锰3kg，填料2kg，搅拌混合约2分钟，料浆温度110~120℃，含有固体悬浮物的料浆通过造粒器成为液滴从高度为106米的造粒塔中下落，与上升气流进行传热和传质，冷却并固化为1~4毫米的小球粒，即为颗粒状的熔体造粒多肽稳定性控失复合肥。
实例2：
熔体造粒多肽稳定性控失复合肥，总养分为50%，氮磷钾（N-P2O5-K2O）含量分别为25%、10%、15%，锌含量为0.54%，铁含量为0.39%，锰含量为0.09%，均为质量百分比。
原料组分如下：尿素472份，磷酸一铵230份，氯化铵28份，氯化钾246份，氧化锌9份，氧化亚铁5份，硫酸锰3份，组合脲酶抑制剂0.8份，组合硝化抑制剂1份，多肽增效剂0.2份，填料5份。
制备方法：将固体尿素472 kg与组合脲酶抑制剂0.8 kg、组合硝化抑制剂1kg、含量为40.0％的多肽增效剂0.2 kg混合，加热至136℃成为熔融液，将磷酸一铵230 kg、氯化铵28 kg、氯化钾246 kg、氧化锌9 kg、氧化亚铁5 kg、硫酸锰3 kg、填料5 kg分别加入到上述熔融液中，搅拌混合2-3分钟，料浆温度110-115℃，含有固体悬浮物的料浆通过造粒器成为液滴从高度为106米的造粒塔中下落，与上升气流进行传热和传质，冷却并固化为1-4毫米的小球粒，即为颗粒状的熔体造粒多肽稳定性控失复合肥。
对比例1：传统高塔复合肥(28-11-11)，养分总含量为50%，氮磷钾含量分别为28%、11%和11%，史丹利化肥股份有限公司生产。
对比例2：传统高塔复合肥(25-10-15) ，养分总含量为50%，氮磷钾含量分别为25%、10%和15%，史丹利化肥股份有限公司生产。
申请人专门组建了农化服务队伍，配备农化服务专用车和土壤速测仪，先后与全国部分省、市的11个土肥站进行协作，对山东、河南、东北等主要水稻产区进行了土壤养分状况调查，建立了土壤养分数据库。
公司将试验设在临沭蛟龙镇，土壤类型为褐土，土壤养分含量：有机质0.96%，碱解氮90ppm，速效磷12.4ppm，速效钾89ppm。
水稻品种为汕优10号。
以上实施例1、2和对比例的应用于水稻的试验效果如下：
试验设两个处理，每个处理面积为66.7m2，以施用本发明的熔体造粒多肽稳定性控失复合肥为处理2，以同等养分的传统高塔复合肥为处理1，其中每666.7m2施肥各50kg，以不施肥为对照，其他同大田管理，5月20日育苗，6月5日插秧，10月12日收获。对比实施效果具体见表1。
表1水稻小区试验表
从表1可以看出，与处理1中传统高塔复合肥相比，施用本发明同等养分的熔体造粒多肽稳定性控失复合肥，水稻的平均穗长、有效穗、穗粒数、千粒重等各项经济性状指标均高于处理1中的传统高塔复合肥，增产效果显著。
可抑制酰胺态氮素向铵态氮转化，延长酰胺态氮的存留时间，抑制氨挥发和铵态氮淋失，能够减少尿素中的氮素损失，提高氮素利用率。由于添加组合硝化抑制剂，可延缓硝酸盐的形成，避免淋溶损失，同时保持土壤中较高含量的铵态氮存在，间接促进土壤pH的降低，有利于磷元素的活化和利用，提高肥料利用率。
本发明产品由于添加了组合脲酶抑制剂和组合硝化抑制剂，能够稳定肥料中的酰胺态氮3~4周，同时可抑制铵态氮向硝态氮转化，延长铵态氮的存留时间，从而大幅度提高肥料利用率，除此之外，聚天冬氨酸也可以提高肥料利用率，可提高氮肥利用率60.3%、磷肥利用率5.3%、钾肥利用率16.7%，每亩可节省化肥20%~30%。而且本发明产品在土壤中能够全部被降解，不会有残留物，绿色无污染，不仅能够促进根系生长，增强植物抗逆性，而且还能促进作物早熟7~10天，延长采收期10~15天，收率较高，因此，本发明产品具有显著的经济效益、社会效益和环境效益，值得大力推广。
Claims (4)
1.一种熔体造粒多肽稳定性控失复合肥，其特征在于原料组分重量份如下：
尿素 400-600份，
磷酸一铵 200-300份，
氯化铵 0-50份，
氯化钾 150-300份，
氧化锌 1-20份，
氧化亚铁 1-10份，
硫酸锰 1-10份，
组合脲酶抑制剂 0.1-5份，
组合硝化抑制剂 1-5份，
多肽增效剂 0.1-1份，
填料 1-10份；
以上原料均为市售产品，其中：
所述尿素中氮的含量46.2%，为质量百分比；
所述磷酸一铵中氮的含量11%，五氧化二磷的含量44%，为质量百分比；
所述氯化铵中氮的含量24%，为质量百分比；
所述氯化钾中氧化钾含量61%，为质量百分比；
所述氧化锌中锌的含量60%，为质量百分比；
所述硫酸锰中锰的含量29.3%，为质量百分比；
所述氧化亚铁中铁的含量77%，为质量百分比；
所述填料为滑石粉、钙粉、凸凹棒土中的一种或两种以上组合；
所述组合脲酶抑制剂由N-正丁基硫代磷酰三胺、氢醌和苯基磷酰二胺按照重量比1：1：1组合而成；
所述组合硝化抑制剂是一类由双氰胺、3,5-二甲基吡唑按照重量比1：1组合而成；
所述多肽增效剂是分子量为2000~5000的聚天冬氨酸。
2.根据权利要求1所述的一种熔体造粒多肽稳定性控失复合肥，其特征在于原料组分重量份如下：
尿素 450-550份，
磷酸一铵 230-250份，
氯化铵 0-28份，
氯化钾 180-250份，
氧化锌 5-15份，
氧化亚铁 3-5份，
硫酸锰 3-5份，
组合脲酶抑制剂 0.5-1份，
组合硝化抑制剂 1-2份，
多肽增效剂 0.2-0.5份，
填料 2-5份。
3.根据权利要求2所述的一种熔体造粒多肽稳定性控失复合肥，其特征在于原料组分重量份如下：
尿素 472份，
磷酸一铵 230份，
氯化铵 28份，
氯化钾 246份，
氧化锌 9份，
氧化亚铁 5份，
硫酸锰 3份，
组合脲酶抑制剂 0.8份，
组合硝化抑制剂 1份，
多肽增效剂 0.2份，
填料 5份。
4.根据权利要求3所述的一种熔体造粒多肽稳定性控失复合肥的制备方法，包括如下步骤：
1）在尿素熔融液中添加组合脲酶抑制剂、组合硝化抑制剂、多肽增效剂，搅拌混匀；
2）在步骤1）的熔融液中配入经过加热的磷酸一铵、氯化钾以及氧化锌、氧化亚铁，氯化铵、滑石粉物料，在熔融混合液自身的温度及机械搅拌作用下，迅速复合成具有一定流动性能的低温共熔体；
3）将步骤2）中的低温共熔体采用喷淋装置进行喷淋造粒，当喷淋滴珠在造粒塔中下落穿过上升的空气流时，冷却固化，形成颗粒，然后，再进一步冷却、筛分、计量、包装，形成外观光滑、圆润的带有针孔状的熔体造粒多肽稳定性控失复合肥产品。
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