CN102515983B - 一种有机-无机-二氧化碳气体肥料复混肥及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种有机-无机-二氧化碳气体肥料复混肥及其制造方法，其特征在于，氮钾肥熔融料浆采用二氧化碳气体喷淋，料浆喷淋后的造粒、冷却固化、硫磺包膜、石蜡包膜过程都是在高浓度二氧化碳环境下进行的。该复混肥料中的缓释肥部分富含有大量的二氧化碳气体，其特别适用于小麦种植的基肥使用。由于该复混肥的缓释部分富含大量的二氧化碳气体成分，在其肥效的释放过程中，部分二氧化碳气体通过作物的根部吸收，部分二氧化碳气体经地表上升沉积在小麦作物的植株之间，从而大幅度的改善和提升小麦灌浆期、成熟期的光和作用，能实现小麦较明显的增产，种植出的小麦具有颗粒饱满、均匀、光鲜感突出及口感好等特点。

Description

一种有机-无机-二氧化碳气体肥料复混肥及其制造方法

技术领域

本发明属于复混肥料生产技术领域，涉及一种含生物、有机、无机营养成分的具有速效、缓释功能的掺混肥料及其制造方法，尤其是一种有机-无机-二氧化碳气体肥料复混肥及其制造方法。

背景技术

植物生长过程需要不断地吸收二氧化碳进行光合作用，一定范围内，二氧化碳的浓度越高，植物的光合作用也越强，因此二氧化碳是最好的气肥。据报道，美国科学家在新泽西州的一家农场里，利用二氧化碳对不同作物的不同生长期进行了大量的试验研究，他们发现二氧化碳在农作物的生长旺盛期和成熟期使用，效果最显著。在这两个时期中，如果每周喷射两次二氧化碳气体，喷上4～5次后，蔬菜可增产90%，水稻增产70%，大豆增产60%，高粱甚至可以增产200%。

我国尿基塔式熔体造粒技术自1996年上海化工院研究开发成功以来，该技术已在国内各复混肥生产厂家得到普遍的推广运用。各复混肥生产厂家根据各自的市场需要，在对其复混肥欲销售地域的土壤化学成分的检测的基础上，结合不同农作物的生长周期和生长规律，进行各种无机和有机肥料以及添加剂的掺混，或者是对复混肥包膜材料的选择等方面进行改进，分别研发出各具质量优点、适合不同地域、不同作物生长使用需求的复混肥料，使得传统的单一型有机肥或化学肥料的使用效率得到大幅度的提高，复混肥技术因此得到广泛的应用，对我国粮食作物种植、蔬菜作物种植、果树栽培的产量与品质的提高作出了卓有成效的贡献。

如何将复混肥制造和使用方面的现有技术与二氧化碳气体肥料使用技术集于一身，如何实现在小麦等主要农作物生长关键期补充二氧化碳气肥，更进一步地发展复混肥技术，是本发明的主要指导思想。本发明正是基于这样的指导思想，在对现有尿基塔式熔体造粒技术复混肥生产系统进行改造的基础上，通过在氮钾肥喷淋造粒以及包膜过程中排除空气、通入二氧化碳气体，使得部分二氧化碳气体被包裹、吸附在氮钾肥颗粒内部、氮钾肥-硫磺包膜层-石蜡包膜层的层与层之间，从而创造性的生产出来一种有机-无机-二氧化碳气体肥料的复混肥料。

发明内容

本发明是在生产过程中采用颗粒状有机氮肥、尿基塔式熔体造粒包硫氮钾肥、高分子包膜缓释尿素、大颗粒氯化钾、颗粒磷酸二铵及颗粒状微肥为原料，根据施肥土壤的养分状况，结合施肥作物的需肥规律进行配方，采用掺混肥料生产工艺，生产出一种一次施肥满足小麦作物整个生长周期营养所需，且富含生物、有机、无机、气肥成分的多种营养元素，具有速效、缓效功能的专用肥料，并使该肥养分释放曲线与小麦需肥曲线相近，以此达到提高化学肥料养分利用率，提高产量、减轻环境污染、降低施肥劳动强度、增强作物品质，提升地力水平的目的。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明所用原料的主要化学成分重量百分比及原料的重量组份数分别为：

颗粒状有机氮肥（有机质50%、氮 16%）：400份，

尿基塔式熔体造粒包膜氮钾肥（氮22%、氧化钾 24%、硫8%、二氧化碳0.005%、石蜡0.8%、钙0.8%）：200份，

颗粒状高分子包膜尿素（氮43%）：50份，

颗粒状氯化钾（氧化钾 60%）：145份，

颗粒状磷酸二铵(五氧化二磷46%、氮 18%)：200份，

颗粒状微肥(硫酸锌和/或硼砂)：5份。  

以上原料颗粒粒度直径控制在2-4mm范围，水分控制在0.5%-2%。

该肥制造过程为：首先在高塔复合肥生产装置上，生产出包裹有二氧化碳气体的具有空腔结构的氮钾肥颗粒物，并将该包裹有二氧化碳气体的氮钾肥采用硫磺、石蜡二次包膜处理，然后再配入颗粒状增产菌剂、有机氮肥、氯化钾、磷酸二铵、硫酸锌或硼砂，并将以上原料进行单独筛分，分别计量，再进行混合、计量、包装成为本发明产品。具体工艺步骤如下：

步骤1：在高塔造粒复合肥生产装置上，将尿素54份加热熔融形成尿素熔融液，配入氯化钾44份,钙粉2份，进行加热、混合形成料浆，然后将该料浆在造粒塔顶进行喷淋造粒，造粒塔在料将进入前先进性经真空泵抽真空处理，真空度达到在75KPa-400 KPa范围时，通过塔底部、侧壁部与二氧化碳气源联通的多组气管，使得开启喷淋前的塔内充满二氧化碳气体；料浆喷嘴前部的喷管为夹层结构，管内设置有中心管，其长度比喷管略短1-2mm，即中心管出口距离喷嘴出口距离为1-2mm,另一端与二氧化碳气源连接，与料浆喷射同步开启二氧化碳气源，二氧化碳气体的压力根据料浆流速和颗粒粒径进行调节，料浆经二氧化碳气体喷射作用遇冷形成封闭的空腔结构，其内部包裹有二氧化碳气体，同时料浆在二氧化碳气体的冷却过程中其外部表层也吸附有大量的二氧化碳气体。冷却后的结晶颗粒再进入转鼓冷却机中，在空气的作用下将该颗粒冷却到55-65℃，加入振动筛中进行筛分，制成直径2-3.5mm的颗粒氮钾肥。塔顶排放出的含有固体颗粒成分的二氧化碳尾气经净化处理后，再次循环利用用于尿素-氯化钾料浆的冷却。

开启转鼓包膜机真空泵抽真空，当转鼓包膜机内真空度达到75-400KPa后，开启二氧化碳气源，连续充入二氧化碳气体，直至包膜过程完成后关闭二氧化碳气体；按颗粒氮钾肥90份、液体硫磺10份、液体石蜡1份的比例依次进行硫磺包膜和石蜡包膜处理，硫磺喷嘴和石蜡喷嘴均采用与料浆喷嘴相同的结构，使用二氧化碳气体进行硫磺喷射，硫磺包膜处理完成后，再进行石蜡包膜处理，制备出富含二氧化碳气体的具有缓释功能的尿基塔式熔体造粒包膜氮钾肥。该具有缓释功能的尿基塔式熔体造粒包膜氮钾其主要成分（重量百分比）包括：氮 22%、氧化钾 24%、硫 8%、二氧化碳0.005%、石蜡0.8%、钙0.8%；

将所有颗粒原料采用滚动筛进行筛分，筛分后的颗粒直径为2.5-4mm。 

在6个原料料仓中分别放入各种原料，并经电子自动配料计量装置进行计量，将有机氮肥400份、包硫氮钾肥200份、高分子包膜尿素50份、大颗粒氯化钾145份、磷酸二铵200份、硫酸锌5份计量后进入皮带输送机输送到混合机内进行混合，混合均匀物料采用料斗提升机提升到产品料仓，在自动计量包装装置上进行计量、包装。

其中，有机氮肥是家禽、家畜粪便、甘蔗渣、各种农作物秸秆、酒糟、味精渣、糠麸等原料的发酵混合物。

采用本发明生产方法生产出的复混肥，其缓释肥部分因富含有二氧化碳气体，使得在小麦生长后期二氧化碳随其中的缓释肥肥效释放期间释放，在小麦的根部释放出二氧化碳气体，部分二氧化碳气体经由地下到地上，沉积在地表、作物的茎、叶之间，从而保证小麦灌浆期、成熟期始终处于富二氧化碳的生长环境；而且由于该部分二氧化碳经由地下释放到地表，对疏松土壤、防止土壤板结也具有一定的改善效果。

另一部分二氧化碳气体被小麦的根部吸收，经小麦的茎内空腔，最终进入叶片，促进小麦作物灌浆期、成熟期的光合作用；由于该部分二氧化碳气体在小麦的体内循环，这种靠自然方法施用气肥的方式，大大降低了传统的采用二氧化碳作气体肥料的劳动强度、人工或机械成本、技术难度、操作与使用时机控制的复杂性，大大增强了小麦作物对气肥的利用率。

本发明的包裹有二氧化碳气体的复混肥是一种集生物、有机、无机、气体肥料和速效、缓效肥料为一体的多功能型专用肥料，既有适合小麦生长所需的生物、有机、无机养分，又具有现有复混肥无法具备的能改善作物生长旺盛期和成熟期的光合作用的气体肥料，它还兼有改良土壤的特效性，它养分齐全、供肥持久稳定，有提高化肥利用率、改土、抗逆、防衰、增产、提高农产品品质的综合优势，是一种理想的生物绿色环境友好型肥料。具体体现在以下方面：

养分利用率高。该肥的生产配方是根据土壤养分状况结合施肥作物需肥规律进行配方的作物基肥，该肥能够达到一次施肥不需追肥及满足机械化施肥的要求。因富含有机质和气体成分，其各种营养成分利用率高，可有效减少土壤中化学成分的残留和各种营养成分随雨水冲刷带来的流失，从而有利于环保。

营养全面。该肥既含有生物肥、有机质肥、气体肥料，又含有氮、磷、钾、中微肥营养元素；既有速效肥料，又有缓效肥料；可做到不同的肥料在不同的时期为作物提供养分，满足植物整个生长周期的营养所需。它能有效增加小麦植株分蘖数量，促进小麦作物植株生长粗壮，增强抗倒伏能力。

改良土壤。该肥可增加土壤中的有机质含量，促进土壤团粒结构形成，防止土壤板结，改善土壤生态环境。 

刺激小麦生长。该肥能刺激作物生长、促进作物新陈代谢和各种养分的吸收、促进种子萌发、根系生长和吸水吸肥能力，增加植株分孽数量，提高作物对光能的利用效率，从而提高作物产量和产品质量。经过三组800亩大田种植对比实验，在施用量基本相同的情况下，使用本发明复混肥与使用普通复混肥的对比试验可看出，使用本发明复混肥的小麦亩产分别比使用无机和有机成分基本相近的普通复混肥的小麦亩产平均提高8-12%，平均成熟期分别提前7-10天。

参与种植试验的农民均反映，使用本发明复混肥种植出的小麦具有比普通小麦颗粒更饱满、更香甜以及普通小麦所不具备的类似于“糯米”的口感。生产出的小麦具备外观颗粒饱满均匀、光鲜感突出的特点。

本发明通过简单易行的复混肥生产工艺的改进，在生产成本增加不大的情况下，生产出的产品，对于小麦的产质量的提高具有意想不到的使用效果。

根据本发明的技术思想，根据马铃薯、红薯、玉米、高粱、甘蔗等农作物的不同生长周期和需肥曲线的不同，进行原料比例的相应调整，可生产出适合对应农作物生长的系列专用有机-无机-二氧化碳气体肥料的复混肥。

具体实施方式

实施例一

将尿素54份加热熔融形成尿素熔融液，配入氯化钾44份,钙粉2份，进行加热、混合形成料浆，然后将该料浆在造粒塔顶进行喷淋造粒，造粒塔在料将进入前先开启真空泵抽真空，当真空度达到在75KPa-400 KPa范围时，开启塔底部、侧壁部与二氧化碳气源联通的多组气管，使得开启喷淋前的塔内充满二氧化碳气体；开启二氧化碳气源进行料浆喷射，喷出的料浆在塔内高浓度二氧化碳气体环境下冷却却到55-65℃，进入振动筛中进行筛分，制成直径2-3.5mm的颗粒状氮钾肥，进一步将物料的温度继续冷却至50-60℃。

开启转鼓包膜机真空泵抽真空，当转鼓包膜机内真空度达到75-400KPa后，开启二氧化碳气源，连续充入二氧化碳气体；按颗粒氮钾肥90份、液体硫磺10份、液体石蜡1份的比例，依次进行液体硫磺包膜和液体石蜡包膜，液体硫磺喷嘴与液体石蜡喷嘴均采用与料浆喷嘴相同的结构，开启与液体硫磺喷嘴连接的二氧化碳气源，采用二氧化碳气体进行硫磺喷射，硫磺包膜处理完成后，关闭与硫磺喷嘴连接的二氧化碳气源，再开启与液体石蜡喷嘴连接的二氧化碳气源，采用二氧化碳气体进行液体石蜡喷射，直至石蜡包膜处理完成后关闭与石蜡喷嘴连接的二氧化碳气源。

将所有颗粒原料采用滚动筛进行筛分，筛分后各种颗粒原料的颗粒直径达到2.5-4mm；

将上述6原料分别存放入原料料仓中，经电子自动配料计量装置进行计量，按有机氮肥400份、包硫氮钾肥200份、高分子包膜尿素50份、大颗粒氯化钾145份、磷酸二铵200份、硫酸锌5份的比例，进入皮带输送机输送到混合机内，再经过混合、匀化，经料斗提升机提升到产品料仓，在自动计量包装装置上进行计量、分装。

实施例二

我们分别进行了三组800亩大田小麦种植对比试验，分别将采用本发明复混肥与采用化学组分基本相同的普通复混肥施用情况进行对比，采用本发明复混肥的施用量均为60公斤每亩；采用化学组份基本相同的普通复混肥的施用量为60公斤每亩，并在作物灌浆期和成熟期之间分6次进行二氧化碳的田间喷射，喷射频率为每10天进行一次，每次、每亩喷射量控制在0.3公斤左右，二氧化碳气体喷射的位置为作物的叶面和/茎部。

对比实验结果如下下：

实际上，采用普通复混肥的种植试验的作物，在每亩施用量方面，计算出的各种肥料成分总的实际使用量为固态复混肥60公斤，总的二氧化碳气体喷射量为1.8公斤左右，其总的各种有效化学成分的施用量均高于本发明复混肥的施用量（理论计算出的固态成分总量为59.7公斤、二氧化碳气体总量为0.3公斤）。

从上述实验条件可以看出，采用本发明复混肥种植的小麦与采用化学成分基本相同的普通复混肥结合在作物灌浆期和成熟期采用二氧化碳气体进行气肥喷射施用的方式种植出的小麦，无论是产、质量的提高幅度，还是有效缩短作物的生长期等方面均具有十分明显的良好效果。可以肯定，本发明富含二氧化碳气体成分的有机-无机-二氧化碳气体肥料复混肥其各固态化学成分之间、各固态化学成分与二氧化碳气体之间，以及作物对该整个复混肥中的多种养分的吸收和利用之间相互配合、相互支持，共同促进了小麦作物的茁壮成长、产量明显提高以及小麦产品品质的明显改善的效果。

Claims (2)

1.一种有机-无机-二氧化碳气体肥料复混肥，其原料的主要化学成分重量百分比及原料的重量组份数分别为：

颗粒状有机氮肥，主要成分：有机质50%、氮 16%，400份，

颗粒状高分子包膜尿素，主要成分：氮43%，50份，

颗粒状氯化钾，主要成分：氧化钾 60%， 145份，

颗粒状磷酸二铵，主要成分：五氧化二磷 46%、氮 18%，200份，

颗粒状微肥，主要成分：硫酸锌和/或硼砂，5份；

以及尿基塔式熔体造粒包膜氮钾肥，主要成分：氮 22%、氧化钾 24%、硫 8%、二氧化碳0.005%、石蜡0.8%、钙0.8%，200份；

所述有机氮肥是家禽、家畜粪便、甘蔗渣、各种农作物秸秆、酒糟、味精渣、糠麸的发酵混合物；

其特征在于，所述尿基塔式熔体造粒包膜氮钾肥为二氧化碳-氮钾肥-硫磺-石蜡的层状结构，所述氮钾肥内部有空腔，二氧化碳以气态形式存在于封闭的空腔内；

所述层状结构的氮钾肥-硫磺-石蜡各相邻层间也包裹有被吸附的二氧化碳气体成分；

所述有机-无机-二氧化碳气体肥料复混肥各种原料颗粒直径为2.5-4mm，水分含量为0.5%-2%。

2.一种实现权利要求1所述有机-无机-二氧化碳气体肥料的复混肥产品生产方法，包括以下步骤：

①将尿素54份加热熔融形成尿素熔融液，配入氯化钾44份，碳酸钙粉2份，进行加热、混合形成料浆，然后将该料浆在造粒塔顶进行喷淋造粒，造粒塔在料将进入前预先经真空泵抽真空处理，真空度达到在75KPa-400 KPa范围时，开启塔底部、侧壁部与二氧化碳气源联通的多组气管；

开启与料浆喷嘴连接的二氧化碳气源进行料浆喷淋，喷出的料浆冷却到55-65℃后，进入振动筛中进行筛分，制成直径2-3.5mm的颗粒状氮钾肥，喷淋造粒完成后关闭所有二氧化碳气源；二氧化碳尾气经净化处理后，再次循环利用用于料浆的冷却；

②开启转鼓包膜机真空泵抽真空，当转鼓包膜机内真空度达到75-400KPa后，开启二氧化碳气源，连续充入二氧化碳气体，直至包膜过程完成后关闭二氧化碳气体；按颗粒氮钾肥90份、液体硫磺10份、液体石蜡1份的比例依次进行硫磺包膜和石蜡包膜；开启与硫磺喷嘴连接的二氧化碳气源进行液体硫磺喷射，硫磺包膜过程完成后，关闭与硫磺喷嘴连接的二氧化碳气源；开启与液体石蜡喷嘴连接的二氧化碳气源进行液体石蜡喷射，石蜡包膜过程完成后关闭与石蜡喷嘴连接的二氧化碳气源，同时关闭与转鼓包膜机连接的所有二氧化碳气源；

③将所有颗粒原料采用滚动筛进行筛分，筛分后各种颗粒原料的颗粒直径要求2.5-4mm；

④将上述各种原料分别存放入原料料仓中，经电子自动配料计量装置进行计量，按有机氮肥400份、包硫氮钾肥200份、高分子包膜尿素50份、大颗粒氯化钾145份、磷酸二铵200份、硫酸锌5份的比例，进入皮带输送机输送到混合机内，再经过混合、匀化，经料斗提升机提升到产品料仓，在自动计量包装装置上进行计量、分装。