CN102807445B - 一种机施水稻专用控释肥料的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种机施水稻专用控释肥料的制备方法。以高塔造粒复混肥为核心肥料进行双层包膜，底层尿素包膜占核心肥料质量的4~6wt%，外层膜包膜剂的用量以回收聚乙烯薄膜树脂和回收聚苯乙烯泡沫树脂总量计分别占尿素包膜肥料的2wt%、4wt%、6wt%，得到相应的双层包膜控释肥I、双层包膜控释肥II、双层包膜控释肥III。按质量比1∶(1～3)∶(1～2)将双层包膜控释肥I、双层包膜控释肥II、双层包膜控释肥III混合即得机施水稻专用控释肥料。本发明制得的水稻专用控释肥料符合水稻生长期对氮、磷、钾养分的吸收要求，且不易破碎，适于机械施肥。

Description

一种机施水稻专用控释肥料的制备方法

技术领域

本发明涉及一种适用于机械施用的水稻专用控释肥料的制备方法，属于肥料生产及应用技术领域。

背景技术

水稻是我国最重要的粮食作物之一，全国种植面积约占粮食作物面积的30％，产量接近粮食总产量的一半,目前全国种植面积超过4亿亩。随着农业结构的调整，农村劳动力转移，水稻种植管理操作急需升级。进入21世纪，我国的水稻收获机械化得到了较快发展。水稻种植机械化虽然发展较慢，但随着穴盘育秧技术及插秧机械的不断改进，也将推动我国水稻种植机械化的进一步发展。

施肥是水稻管理的一个重要环节，结合水稻的翻耕、播种(或插秧)实现全生育期一次性机械化施肥是降低栽培难度、节约劳动成本、提高生产效率、全面提升农业现代化水平的措施之一。但是,目前与机械施肥相适应的肥料品种不能满足需要。

机械施肥与人工施肥对肥料的要求有很大的不同，如肥料颗粒大小要均一，颗粒硬度相对要大，耐磨、不易破碎等。

CN 200410088479.5公开了一种水稻用缓/控释肥料，是根据各种类型水稻各生育期对氮、磷、钾养分的需求特点，用系列胶结剂和包膜胶结剂制备不同时段释放养分的胶结型和包膜胶结型缓释肥料，通过“异粒变速”工艺，使肥料养分释放时段或释放速率与各种类型水稻各生育期需求养分规律基本一致，做到一次施肥可满足各种类型水稻全生育期对氮、磷、钾的养分需求。CN200710113496.3提供了水稻专用控释肥及其制备方法，该发明根据水稻的需肥规律，将5％和6％热塑性树脂包膜尿素、硫磺包膜尿素与氯化钾复合肥、氯化钾和硫酸锌进行精确复配，形成水稻专用配方控释肥。CN 201010199575.2涉及一种插秧育苗时一次施用的水稻专用控释肥及其制备方法，控释肥原料组成为：硫加高分子聚合物包膜尿素、硫加高分子聚合物包膜复合肥、6％热塑与热固双层包膜尿素、腐植酸包膜复合肥和硫酸锌。该控释肥养分释放与水稻养分吸收相吻合，与种子直接接触不会对种子产生危害，可在插秧育苗时施于种子附近。上述肥料的共同特点是,配方中的部分包膜材料韧性及抗摩擦能力较差，所制备的肥料外膜易破碎，不适于机械施肥；其次他们由不同的肥料品种配制而成，其颗粒均匀性差；再者，所含的锌肥为粉状，容易使机械施肥不匀。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种适用于机械施用的水稻专用控释肥料制备方法。本发明制备的肥料是双层包膜高塔造粒核心肥。

发明概述

本发明采用高塔造粒的复混肥作为核心肥，按照水稻各生长期对氮、磷、钾养分的吸收要求，利用尿素、磷酸一铵、氯化钾进行复配，高塔造粒，形成水稻专用核心肥料；再采用双层包膜，内层膜改善肥料颗粒表面特性，外层膜对养分释放起控制作用，并采用不同的外层膜厚度对养分释放进一步调节，使之更适合水稻养分吸收要求。经过试验,取得了良好的效果。

术语说明：

高塔造粒复混肥，是一种采用高塔造粒生产工艺制备的颗粒肥料，可市场购买或者按现有高塔造粒技术制备。高塔造粒工艺原理是先将原料制备成高温熔浆，从高塔顶部抛撒，液体在下降过程中由于表面张力原因变成球状，落入塔底即成颗粒肥料。高塔造粒肥料不用烘干，水分含量低，颗粒硬度好。在复混肥生产中，高塔造粒适应的氮素含量高，主要用于高氮复混肥和高氮作物专用肥的生产。

机施肥料：适用于机械施用的肥料。

发明详述

一种机施水稻专用控释肥料制备方法，以高塔造粒复混肥为核心肥料进行双层包膜，步骤如下：

（1）核心肥料的制备

尿素、磷酸一铵、氯化钾按质量比1∶(0.25～0.4)∶(0.20～0.6)混合，按现有技术高塔造粒制得复混肥，过筛，选取粒径2-4毫米的颗粒肥料作为核心肥料备用；

（2）底层尿素包膜肥料的制备

将步骤（1）的核心肥料在转鼓中预热至40°C～50°C，将125°C熔融的尿素液喷涂到转鼓中不断转动的核心肥料颗粒上，形成尿素膜，尿素膜质量占核心肥料质量的4~6wt%,得尿素包膜肥料；

（3）配制外层膜包膜剂

按质量比1～3∶1,取回收聚乙烯薄膜树脂和回收聚苯乙烯泡沫树脂，将两者混溶于二氯甲烷与四氯乙烯1∶1～4质量比的混合溶剂中，加入占回收聚乙烯薄膜树脂和回收聚苯乙烯泡沫树脂总量1～2wt%的植物淀粉，混合均匀，得外层膜包膜剂；

（4）不同包膜量的三种双层包膜控释肥的制备

将步骤(2)制备的尿素包膜肥料在转鼓中预热至60°C～70°C，同时将步骤(3)制得的外层膜包膜剂预热至125°C，通过喷流嘴喷到不断转动的尿素包膜肥料上。外层膜包膜剂的用量以回收聚乙烯薄膜树脂和回收聚苯乙烯泡沫树脂总量计分别占尿素包膜肥料的2wt%、4wt%、6wt%,分别得到相应的双层包膜控释肥I、双层包膜控释肥II、双层包膜控释肥III。

（5）复配

按质量比1∶(1～3)∶(1～2)，将步骤(4)制备的I、II、III三种双层包膜控释肥料进行复配即得本发明机施水稻专用控释肥料。

上述步骤（3）中的植物淀粉为玉米淀粉或地瓜淀粉。

根据本发明，优选的：

步骤（1）所述核心肥料中尿素、磷酸一铵、氯化钾的质量比为1∶0.33∶0.49。

步骤（2）中核心肥料在转鼓中预热至48°C，尿素膜质量占核心肥料质量的5%。

步骤（3）中，按质量比2∶1,取回收聚乙烯薄膜树脂和回收聚苯乙烯泡沫树脂，将两者混溶于二氯甲烷与四氯乙烯1∶4质量比的混合溶剂中，加入占回收聚乙烯薄膜树脂和回收聚苯乙烯泡沫树脂总量1.5wt%的地瓜淀粉或玉米淀粉，混合均匀，得外层膜包膜剂。

步骤（4）中，将步骤(2)制备的尿素包膜肥料在转鼓中预热至65°C。

步骤（5）中，按质量比1∶1∶1,将步骤（4）制得的双层包膜控释肥I、双层包膜控释肥II、双层包膜控释肥III混合均匀,得本发明机施水稻专用控释肥料。

本发明的方法中所用原料均为市购产品。包膜装置为本领域现有技术。

本发明的技术特点：

一、按照水稻对氮、磷、钾养分的吸收要求，将尿素、磷酸一铵、氯化钾按特定的比例进行复配，高塔造粒，形成核心肥料。水稻是吸收氮素较多的作物，生产一次性施用的水稻专用肥，现有的圆盘造粒、转鼓造粒生产工艺等都无法满足高氮需要，而高塔造粒技术则适合的氮素含量范围宽泛。

二、一般来说，高塔造粒肥料颗粒粒径范围较大，不适宜直接包膜。本发明通过筛分，缩小粒径范围并选取合适的大小，使后续肥料包膜更均匀。

三、对高塔造粒水稻专用肥先包一层尿素膜，制备成表面更光滑、坚硬的尿素包膜肥，节约外层包膜剂，并使包膜更加均匀。

四、水稻在全生育期内所处的土壤大部分时间为水饱和状态，对控释肥的包膜材料要求严格，即必须为非水溶性材料，本发明所应用的回收聚乙烯薄膜树脂和回收聚苯乙烯泡沫树脂包膜肥在土壤饱和水条件下有很好的养分控释性能。再者，本发明将外层膜设计成不同的厚度进行二次复配，使养分释放更好地满足水稻需求。

本发明制备的机施水稻专用控释肥料使用方便，方法如下列之一：

ⅰ利用机械全部在水稻插秧时施入本田，施肥位置是种子正下方或一侧，距离地表7-10厘米；或者，

ⅱ在水稻播种前利用机械均匀撒施于地表,然后翻耕入土。

肥料用量：折合成纯氮、五氧化二磷、氧化钾三者总量每亩25-35公斤。

本发明的优良效果：

1.肥料颗粒物理性状好，不易破碎

本发明肥料有三个主要特征，一是颗粒坚硬，高塔肥料是将物料在熔融状态下造粒，所含水分很少，形成的颗粒硬度大；二是内层膜为尿素，颗粒表面更光滑；三是外层膜材料成膜均匀，韧性好，抗摩擦能力强，机械施肥不易破碎。

2.肥料养分控释性能好

水稻生长的土壤环境在整个生育期内以水饱和状态为主，本发明控释肥料的外层膜材料为非水性的回收聚乙烯薄膜树脂和回收聚苯乙烯泡沫树脂，不会因水分的长期浸泡失去控释性能。

3.养分释放和养分配比适合水稻生长

本发明肥料从两方面满足水稻对养分的吸收要求，一是配方中原料养分配比考虑了水稻全生育期总的养分需求，二是通过调节具有养分控释作用外层膜的厚度使肥料的养分释放尽量满足水稻不同生育阶段对养分的吸收需求。

附图说明

图1是本发明实施例4肥料氮、磷、钾三种养分释放规律与水稻的营养吸收规律曲线图，粗线为本发明肥料氮、磷、钾总养分释放规律线，细线为水稻的氮、磷、钾总养分吸收规律曲线，横坐标是水稻插秧后的时间(天)，纵坐标是不同阶段本发明肥料氮、磷、钾总养分释放占肥料施用总量的质量百分比(%)和不同阶段水稻吸收氮、磷、钾总养分占水稻全生育期吸收总量的质量百分比(%)。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步说明，但不限于此。实施例中的原料用量%均为质量百分比。回收聚乙烯薄膜树脂、回收聚苯乙烯泡沫树脂购自上海隆宝废旧物资回收有限公司。

实施例1：

机施水稻专用控释肥料制备方法，步骤如下：

（1）取尿素500公斤，磷酸一铵200公斤，氯化钾300公斤，混合均匀，按现有技术高塔造粒，将所得颗粒肥料过筛，保留粒径2-4毫米的颗粒状肥料，得核心肥料。

（2）取步骤（1）制备的核心肥料300公斤,将该肥料在转鼓中预热至50°C，将125°C快速熔融的尿素液18公斤通过喷嘴喷涂到转鼓中不断转动的核心肥料颗粒上，形成尿素膜，尿素膜质量占核心肥料质量的6wt%，得尿素包膜肥料。

（3）按质量比1∶1,取回收聚乙烯薄膜树脂8公斤、回收聚苯乙烯泡沫树脂8公斤，将两者混溶于二氯甲烷与四氯乙烯1∶1质量比的200公斤混合溶剂中，加入玉米淀粉0.24公斤，混合均匀。得外层包膜剂。

（4）取步骤(2)制备的尿素包膜肥料100公斤在转鼓中预热至65°C，同时将步骤(3)制备的外层膜包膜剂预热至125°C，通过喷流嘴喷到不断转动的尿素包膜肥料上，形成外层膜。外层膜包膜剂的用量以回收聚乙烯薄膜树脂和回收聚苯乙烯泡沫树脂总量计占尿素包膜肥料的2wt%,得双层包膜控释肥I。

另取步骤(2)制备的尿素包膜肥料100公斤在转鼓中预热至65°C，同时将步骤(3)制备的外层膜包膜剂预热至125°C，通过喷流嘴喷到不断转动的尿素包膜肥料上,形成外层膜。外层膜包膜剂的用量以回收聚乙烯薄膜树脂和回收聚苯乙烯泡沫树脂总量计占尿素包膜肥料的4wt%,得双层包膜控释肥II。

另取步骤(2)制备的尿素包膜肥料100公斤在转鼓中预热至65°C，同时将步骤(3)制备的外层膜包膜剂预热至125°C，通过喷流嘴喷到不断转动的尿素包膜肥料上，形成外层膜。外层膜包膜剂的用量以回收聚乙烯薄膜树脂和回收聚苯乙烯泡沫树脂总量计占尿素包膜肥料的6wt%,得双层包膜控释肥III。

(5)按质量比1∶2∶1,将步骤(4)制得的双层包膜控释肥I、双层包膜控释肥II、双层包膜控释肥III混合均匀,得本发明机施水稻专用控释肥料。

实施例2：

机施水稻专用控释肥料制备方法，步骤如下：

（1）取尿素600公斤，磷酸一铵150公斤，氯化钾250公斤，混合均匀，高塔造粒，将所得颗粒肥料过筛，保留粒径2-4毫米的颗粒状肥料，得核心肥料。

（2）取步骤（1）制备的核心肥料300公斤,将该肥料在转鼓中预热至45°C，将125°C快速熔融的尿素液15公斤通过喷嘴喷涂到转鼓中不断转动的核心肥料颗粒上，形成尿素膜，尿素膜质量占核心肥料质量的5wt%，得尿素包膜肥料。

（3）按质量比2∶1,取回收聚乙烯薄膜树脂8公斤、回收聚苯乙烯泡沫树脂4公斤，将两者混溶于二氯甲烷与四氯乙烯1∶3质量比的120公斤混合溶剂中，加入地瓜淀粉0.24公斤，混合均匀。得外层包膜剂。

（4）回收聚乙烯薄膜树脂和回收聚苯乙烯泡沫树脂总量分别占尿素包膜肥料的2wt%、4wt%、6wt%的三种双层包膜控释肥I、II、III的制备方法同实施例1。

(5)按质量比1∶2∶2,取步骤（4）的双层包膜控释肥I、双层包膜控释肥II、双层包膜控释肥III，混合均匀,得本发明机施水稻专用控释肥料。

实施例3：

机施水稻专用控释肥料制备方法，步骤如下：

（1）取尿素650公斤，磷酸一铵200公斤，氯化钾150公斤，混合均匀，高塔造粒，将所得颗粒肥料过筛，保留粒径2-4毫米的颗粒状肥料，得核心肥料。

（2）取步骤（1）制备的核心肥料300公斤,将该肥料在转鼓中预热至40°C，将125°C快速熔融的尿素液12公斤通过喷嘴喷涂到转鼓中不断转动的核心肥料颗粒上，形成尿素膜，尿素膜质量占核心肥料质量的4wt%，得尿素包膜肥料。

（3）按质量比3∶1,取回收聚乙烯薄膜树脂12公斤、回收聚苯乙烯泡沫树脂4公斤，将两者混溶于二氯甲烷与四氯乙烯1∶2质量比的160公斤混合溶剂中，加入玉米淀粉0.16公斤，混合均匀。得外层包膜剂。

（4）回收聚乙烯薄膜树脂和回收聚苯乙烯泡沫树脂总量分别占尿素包膜肥料的2wt%、4wt%、6wt%的三种双层包膜控释肥I、II、III的制备方法同实施例1。

(5)按质量比1∶3∶1,将步骤（4）的双层包膜控释肥I、双层包膜控释肥II、双层包膜控释肥III混合均匀,得本发明机施水稻专用控释肥料。

实施例4

机施水稻专用控释肥料制备方法，步骤如下：

（1）取尿素550公斤，磷酸一铵180公斤，氯化钾270公斤，混合均匀，高塔造粒，将所得颗粒肥料过筛，保留粒径2-4毫米的颗粒状肥料，得核心肥料。

（2）取步骤（1）制备的核心肥料300公斤,将该肥料在转鼓中预热至48°C，将125°C快速熔融的尿素液15公斤通过喷嘴喷涂到转鼓中不断转动的核心肥料颗粒上，形成尿素膜，尿素膜质量占核心肥料质量的5wt%，得尿素包膜肥料。

（3）按质量比2∶1,取回收聚乙烯薄膜树脂8公斤、回收聚苯乙烯泡沫树脂4公斤，将两者混溶于二氯甲烷与四氯乙烯1∶4质量比的110公斤混合溶剂中，加入地瓜淀粉0.18公斤，混合均匀。得外层包膜剂。

（4）回收聚乙烯薄膜树脂和回收聚苯乙烯泡沫树脂总量分别占尿素包膜肥料的2wt%、4wt%、6wt%的三种双层包膜控释肥I、II、III的制备方法同实施例1。

(5)按质量比1∶1∶1,将步骤（4）的双层包膜控释肥I、双层包膜控释肥II、双层包膜控释肥III混合均匀,得本发明机施水稻专用控释肥料。

对比例：

基肥：氮、磷、钾三元素普通复混肥(16-16-16)，养分含量48wt%。菏泽金正大生态工程有限公司生产。追肥：普通尿素，含氮量46wt%。

实施例1～4和对比例的应用效果如下：

试验地点：湖北枝江市；吉林省公主岭市。

试验时间：2011年5月至2011年10月。

供试水稻品种:枝江市用两优培九，公主岭市用吉粳806号。

设实施例1－4和对比例共5个处理，每个处理小区面积200平方米，重复三次。实施例和对比例的肥料用量相同，折合成纯氮、五氧化二磷、氧化钾三者总量每亩30公斤。实施例1－4肥料施用方法是：利用机械全部在水稻插秧时施用，施肥位置是插秧行正下方，距离地表9厘米；对比例中的氮、磷、钾三元素复混肥施肥方法与实施例相同，而尿素作追肥施用。其它管理措施相同。应用效果见表1。

表1.与对比例相比实施例1-4的应用效果

Claims (1)

1.一种机施水稻专用控释肥料制备方法，以高塔造粒复混肥为核心肥料进行双层包膜，步骤如下：

（1）核心肥料的制备

尿素、磷酸一铵、氯化钾按质量比1∶(0.25～0.4)∶(0.20～0.6)混合，按现有技术高塔造粒制得复混肥，过筛，选取粒径2-4毫米的颗粒肥料作为核心肥料备用；

（2）底层尿素包膜肥料的制备

将步骤（1）的核心肥料在转鼓中预热至40℃～50℃，将125^oC熔融的尿素液喷涂到转鼓中不断转动的核心肥料颗粒上，形成尿素膜，尿素膜质量占核心肥料质量的4~6 wt%,得尿素包膜肥料；

（3）配制外层膜包膜剂

按质量比1～3∶1, 取回收聚乙烯薄膜树脂和回收聚苯乙烯泡沫树脂，将两者混溶于二氯甲烷与四氯乙烯1∶1～4质量比的混合溶剂中，加入占回收聚乙烯薄膜树脂和回收聚苯乙烯泡沫树脂总量1～2wt%的植物淀粉，混合均匀，得外层膜包膜剂；

   （4）不同包膜量的三种双层包膜控释肥的制备

将步骤(2)制备的尿素包膜肥料在转鼓中预热至60℃～70℃，同时将步骤(3)制得的外层膜包膜剂预热至125℃,通过喷流嘴喷到不断转动的尿素包膜肥料上；外层膜包膜剂的用量以回收聚乙烯薄膜树脂和回收聚苯乙烯泡沫树脂总量计分别占尿素包膜肥料的2wt%、4wt%、6wt%,分别得到相应的双层包膜控释肥 I、双层包膜控释肥 II、双层包膜控释肥III；

   （5）复配;

按质量比1∶(1～3)∶(1～2)，将步骤(4)制备的三种双层包膜控释肥I、II、III进行复配即得机施水稻专用控释肥料。

2. 如权利要求1所述的机施水稻专用控释肥料制备方法，其特征在于步骤（1）所述核心肥料中尿素、磷酸一铵、氯化钾的质量比为1∶0.33∶0.49。

3. 如权利要求1所述的机施水稻专用控释肥料制备方法，其特征在于步骤（2）中核心肥料在转鼓中预热至48℃，尿素膜质量占核心肥料质量的5%。

4. 如权利要求1所述的机施水稻专用控释肥料制备方法，其特征在于步骤（3）中，回收聚乙烯薄膜树脂和回收聚苯乙烯泡沫树脂按质量比2∶1混溶于二氯甲烷与四氯乙烯1∶4质量比的混合溶剂中，加入占回收聚乙烯薄膜树脂和回收聚苯乙烯泡沫树脂总量1.5wt%的地瓜淀粉或玉米淀粉，混合均匀，得外层膜包膜剂。

 5. 如权利要求1所述的机施水稻专用控释肥料制备方法，其特征在于步骤（4）中，将步骤(2)制备的尿素包膜肥料在转鼓中预热至65℃。

 6. 如权利要求1所述的机施水稻专用控释肥料制备方法，其特征在于步骤(5)中，按质量比1∶1∶1,将步骤(4)制得的双层包膜控释肥 I、双层包膜控释肥 II、双层包膜控释肥III混合均匀,得机施水稻专用控释肥料。

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