CN102826894A - 一种双包膜球形肥料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于肥料领域，具体涉及一种以无机肥料为核心的新型双包膜球形肥料的制备方法。将粘结剂、无机包膜层和有机无机复合包膜层依次包裹肥芯，得到双包膜球形肥料；所述无机包膜层为按重量份数计，石膏15-17份、重钙5-6份、灰钙粉2-3份和粘结剂5-8份组成；所述有机无机复合包膜层为按重量份数计，棉秆腐熟物25-30份、淀粉5-10份、重钙10-15份、灰钙粉5-10份、石膏5-7份和粘结剂14-20份组成。本发明以天然有机物和无机矿物为主原料，通过多重包膜工艺，研制大颗粒球形包膜肥料。肥芯为作物提供了营养元素，有机包膜层为改良土壤性状提供了条件，通过矿物包膜和天然有机物包膜可以较大程度的提高肥效利用。

Description

一种双包膜球形肥料及其制备方法

技术领域

本发明属于肥料领域，具体涉及一种以无机肥料为核心的新型双包膜球形肥料的制备方法。

背景技术

包膜肥料是目前提高作物产量和发展可持续高效农业的方向，已成为世界各国研发的重点。包膜肥料一般是以复混肥料或者尿素为肥芯，然后在肥芯表面包一层有机或者无机膜，以控制肥料养分缓慢释放，以达到延长肥效和提高肥料利用率的目的。

目前，国内外研制的包膜材料主要有两类，一是有机高分子聚合物(例如树脂聚烯烃类)，二是难水溶性或微水溶性的无机材料(如硫磺、磷矿粉、钙镁磷肥等)。高分子聚合物包膜型缓释肥料的制作需要特制的包膜塔和溶剂，包膜材料价格较贵，生产过程繁琐，成本较高，包膜材料在土壤中分解慢，易残留。难水溶性或微水溶性的无机材料包膜型缓释肥料可用开放型普通造粒设备制作，生产过程成本低，肥料价格低，但其控释性能相对较差，养分缓释效果不够理想。

目前，国内市场上的包膜肥料颗粒直径一般在2.0-2.5mm。根据球表面积计算公式和球体积计算公式，颗粒越小，则其比表面积(单位重量颗粒的总表面积)越大；颗粒的直径缩小一倍，其比表面积便增大一倍。因此，较小的包膜肥料颗粒具有以下弊端：①生产包膜肥料所耗费的膜材料较多，生产成本较高。②由于比表面积大，颗粒间接触面积也大，储存过程中容易结块。目前，为了防止无机包膜肥料的结块，一般采用在颗粒表面喷涂防结块剂的方法，因此，比表面积大，耗费的防结块剂也较多，生产和使用成本也较高。③颗粒小，比表面积大，与土壤的接触面积也大；颗粒小，施入土壤后分散度也大；因此，肥料有效养分被土壤固定的几率大，使肥料利用率降低。④农民施用肥料时，一般是徒手撒施，遇有风天气，颗粒小的肥料会随风飘散，不能撒远、撒匀，影响施肥效率和效果。

发明内容

本发明目的在于提供一种新型双包膜球形肥料的制备方法

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种双包膜球形肥料，将粘结剂、无机包膜层和有机无机复合包膜层依次包裹肥芯，得到双包膜球形肥料；所述无机包膜层为按重量份数计，石膏15-17份、重钙5-6份、灰钙粉2-3份和粘结剂5-8份组成；所述有机无机复合包膜层为按重量份数计，棉秆腐熟物25-30份、淀粉5-10份、重钙10-15份、灰钙粉5-10份、石膏5-7份和粘结剂14-20份组成。

所述粘结剂按重量份数计，10-15份的小麦淀粉、4-5份的过氧化氢、8-10份的氢氧化钾、0.5-1份的四硼酸钠、1-2份的无水氯化钙、0.5-1份的无水乙醇和66-76份的水。所述无机包膜层和有机无机复合包膜层中滑石粉替换重钙，石灰粉替换灰钙粉。

双包膜球形肥料制备方法，将无机包膜层和有机无机复合包膜层原料按上述配比混合后粉碎至细度为80-100目，粉碎后将粘结剂包裹于肥芯将其粘结成团，再通过圆盘造粒工艺将粘结成团的肥芯用无机包膜层原料包膜成粒径为13-15mm的无机包膜肥芯颗粒，然后将有机无机复合包膜层原料对无机包膜肥芯进行二次滚动包膜，得到肥料雏形，经烘干或风干处理，得双包膜球形肥料。

所述二次滚动包膜膜层厚度为13-17mm。所述双包膜球形肥料粒径为28-30mm。所述无机包膜层和有机无机复合包膜层中滑石粉替换重钙，石灰粉替换灰钙粉。

所述粘结剂的制备为：

1)将10-15重量份的小麦淀粉和4-5重量份的过氧化氢加入至50-55℃的40-50重量份的水中搅拌均匀，待用；

2)将8-10重量份的氢氧化钾，溶于14-15重量份的水中，待用；

3)将步骤1)所得混合溶液加热至60-65℃，而后将步骤2)中溶液缓缓加入到其中，待用；

4)将0.5-1重量份的四硼酸钠，溶于6-8重量份的水中混合后加入到步骤3)的混合溶液中后反应10-15分钟；而后加入0.5-1重量份的无水乙醇和溶于6-8重量份的水中的1-2重量份的无水氯化钙，保温反应30-40分钟，自然冷却至室温后可得淀粉基粘结剂。

本发明肥料结构，无机包膜肥芯占肥料总质量的30％-40％，有机无机复合包膜层约占肥料总质量的60％-70％；两次包膜工序完成后，肥料雏形的含水量为15-20％；肥料球体直径为28-30mm。

本发明所具有的优点：

本发明肥料的有机包膜物料为棉秆腐熟物。棉秆因其木质化严重，直接还田效果差，难以降解等缺点，往往被直接焚烧，造成空气污染，影响人们的生活质量。因此本发明首先采用棉秆腐熟技术(已于2011年8月申请发明了专利，申请号201110220168.X)，将棉秆加以堆积腐解，从而达到棉秆有机化、无害化、高效化。棉秆具有产量大、利用少、成本低的特点，采用本发明的技术措施对其加以利用，将其以有机包膜材料和缓释物料的形式用于肥料生产，具有广阔的应用和开发前景。

本发明以天然有机物和无机矿物为主原料，通过多重包膜工艺，研制大颗粒球形包膜肥料。肥芯为作物提供了营养元素，有机包膜层为改良土壤性状提供了条件，通过矿物包膜和天然有机物包膜可以较大程度的提高肥效利用。

本发明以难水溶性或微水溶性无机矿物为无机包膜材料，通过有机粘结剂粘合制成无机包膜肥芯，然后将有机包膜原料-棉秆腐熟物与一定比例的无机矿物掺混，对无机包膜肥芯进行二次包膜，从而制得双包膜球形肥料。

本发明双包膜球形肥料为大颗粒球形外形设计，此设计方式可以降低肥料的比表面积，在一定程度上减少肥料与土壤的接触面积，从而可以减少肥料养分被土壤固定的几率；与现在市场上的包膜肥料相比，按颗粒直径增加一倍计算，则包膜材料减少一倍；比表面积的降低，可以节省了包膜材料的使用量，从而降低肥料的生产成本和使用成本；同时大颗粒球形设计增加了肥料的重量，可以避免肥料在施用过程中被风吹散，保证了肥料的撒施均匀

本发明通过双包膜和胶结手段对肥料进行多重控释，所研制的肥料缓释效果明显增强。本发明有机无机复混肥有较高的利用率，在耕作时施用方便，消除了环境二次污染的发生；同时该肥料制作工艺简单，原料成本低廉，投资成本低，肥料颗粒机械强度高，不潮解，耐储运，施用方便，具有广阔的应用前景。

附图说明

图1为本发明实施例提供的双包膜球形肥料剖面结构示意图，其中1.有机无机复合包膜层；2.无机包膜层；3.粘结剂；4.肥芯。

具体实施方式

实施例1

双包膜球形肥料及其制备方法：

1肥芯：肥芯养为复合肥(16-16-16，48％)，称取0.6kg，通过淀粉基粘结剂将其粘结成团。

所述粘结剂的制备为：

1)向反应容器中加入500ml水，加热使其升至50℃。

2)向反应器中加入100g小麦淀粉，搅拌均匀，再将40ml过氧化氢(纯度为30％)加入其中。

3)将上述反应器中反应物迅速提高温度，使反应器内液体温度达到65℃，将80g氢氧化钾溶于140ml水中，边搅拌反应器中液体边缓缓加入氢氧化钾溶液。

4)取5g四硼酸钠，溶于60ml水中，缓缓加入反应器液体中，反应10分钟。

5)取10g无水氯化钙，溶于60ml水中，然后将氯化钙溶液缓缓加入反应器液体中，而后再加入5ml无水乙醇，保温反应40分钟，自然冷却至室温后可得微黄色半透明淀粉基粘结剂。

2无机包膜层：无机包膜层按如下原料配比：石膏15kg、重钙5kg、灰钙粉2kg、淀粉基粘结剂6kg，将上述原料混合后粉碎至细度为80目。

3有机无机复合包膜层：有机无机复合包膜层按如下原料配比：棉秆腐熟物30kg、淀粉6.4kg、重钙10kg、灰钙粉5kg、石膏5kg、淀粉基粘结剂15kg，将上述原料混合后粉碎至细度为80目。

所述棉秆腐熟物，参见申请号为201110220168.X记载；重钙(重钙为重质碳酸钙的简称，分子式CaCO₃相对分子量100.09)；灰钙粉(主要成分是Ca(OH)₂、CaO和少量CaCO₃的混合物)；石膏(主要化学成分是硫酸钙(CaSO₄))。

4造粒工序：粉碎后将粘结剂包裹于肥芯将其粘结成团，而后采用圆盘造粒工艺，将肥芯用已经调配好的无机包膜材料进行包膜，此步骤可制得无机包膜肥芯颗粒，粒径为13-15mm；然后在造粒机中添加有机无机复合包膜物料，对无机包膜肥芯进行二次滚动包膜，膜层厚度为13-17mm，得到肥料雏形，经烘干或风干处理，制得新型双包膜球形肥料，肥料球体直径为28-30mm(参见图1)。

实施例2

双包膜球形肥料及其制备方法：

1肥芯：肥芯为复合肥(16-16-16，48％)，称取1.2kg，通过淀粉基粘结剂将其粘结成团。

所述粘结剂的制备为：

1)向反应容器中加入500ml水，加热使其升至50℃。

2)向反应器中加入100g小麦淀粉，搅拌均匀，再将40ml过氧化氢(纯度为30％)加入其中。

3)将上述反应器中反应物迅速提高温度，使反应器内液体温度达到65℃，将80g氢氧化钾溶于140ml水中，边搅拌反应器中液体边缓缓加入氢氧化钾溶液。

4)取5g四硼酸钠，溶于60ml水中，缓缓加入反应器液体中，反应10分钟。

5)取10g无水氯化钙，溶于60ml水中，然后将氯化钙溶液缓缓加入反应器液体中，而后再加入5ml无水乙醇，保温反应40分钟，自然冷却至室温后可得微黄色半透明淀粉基粘结剂。

2无机包膜层：无机包膜层按如下原料配比：石膏15kg、重钙5kg、灰钙粉3kg、淀粉基粘结剂5kg，将上述原料混合后粉碎至细度为80目。

3有机无机复合包膜层：有机无机复合包膜层按如下原料配比：棉秆腐熟物25kg、淀粉5.8kg、重钙12kg、灰钙粉8kg、石膏5kg、淀粉基粘结剂15kg，将上述原料混合后粉碎至细度为80目。

4造粒工序：粉碎后将粘结剂包裹于肥芯将其粘结成团，而后采用圆盘造粒工艺，将肥芯用已经调配好的无机包膜材料进行包膜，此步骤可制得无机包膜肥芯颗粒，粒径为13-15mm；然后在造粒机中添加有机无机复合包膜物料，对无机包膜肥芯进行二次滚动包膜，膜层厚度为13-17mm，得到肥料雏形，经烘干或风干处理，制得新型双包膜球形肥料，肥料球体直径为28-30mm。

实施例3

1肥芯：肥芯为复合肥(16-16-16，48％)，称取1.8kg，通过淀粉基粘结剂将其粘结成团。

所述粘结剂的制备为：

1)向反应容器中加入500ml水，加热使其升至50℃。

2)向反应器中加入100g小麦淀粉，搅拌均匀，再将40ml过氧化氢(纯度为30％)加入其中。

3)将上述反应器中反应物迅速提高温度，使反应器内液体温度达到65℃，将80g氢氧化钾溶于140ml水中，边搅拌反应器中液体边缓缓加入氢氧化钾溶液。

4)取5g四硼酸钠，溶于60ml水中，缓缓加入反应器液体中，反应10分钟。

5)取10g无水氯化钙，溶于60ml水中，然后将氯化钙溶液缓缓加入反应器液体中，而后再加入5ml无水乙醇，保温反应40分钟，自然冷却至室温后可得微黄色半透明淀粉基粘结剂。

2无机包膜层：无机包膜层按如下原料配比：石膏15kg、重钙6kg、灰钙粉3kg、淀粉基粘结剂6kg，将上述原料混合后粉碎至细度为80目。

3有机无机复合包膜层：有机无机复合包膜层按如下原料配比：棉秆腐熟物26kg、淀粉5.2kg、重钙11kg、灰钙粉7kg、石膏5kg、淀粉基粘结剂14kg，将上述原料混合后粉碎至细度为80目。

4造粒工序：粉碎后将粘结剂包裹于肥芯将其粘结成团，而后采用圆盘造粒工艺，将肥芯用已经调配好的无机包膜材料进行包膜，此步骤可制得无机包膜肥芯颗粒，粒径为13-15mm；然后在造粒机中添加有机无机复合包膜物料，对无机包膜肥芯进行二次滚动包膜，膜层厚度为13-17mm，得到肥料雏形，经烘干或风干处理，制得新型双包膜球形肥料，肥料球体直径为28-30mm。

实施例4

1肥芯：肥芯为复合肥(16-16-16，48％)，称取2.4kg，通过淀粉基粘结剂将其粘结成团。

所述粘结剂的制备为：

1)向反应容器中加入500ml水，加热使其升至50℃。

2)向反应器中加入100g小麦淀粉，搅拌均匀，再将40ml过氧化氢(纯度为30％)加入其中。

3)将上述反应器中反应物迅速提高温度，使反应器内液体温度达到65℃，将80g氢氧化钾溶于140ml水中，边搅拌反应器中液体边缓缓加入氢氧化钾溶液。

4)取5g四硼酸钠，溶于60ml水中，缓缓加入反应器液体中，反应10分钟。

5)取10g无水氯化钙，溶于60ml水中，然后将氯化钙溶液缓缓加入反应器液体中，而后再加入5ml无水乙醇，保温反应40分钟，自然冷却至室温后可得微黄色半透明淀粉基粘结剂。

2无机包膜层：无机包膜层按如下原料配比：石膏15kg、重钙6kg、灰钙粉2kg、淀粉基粘结剂6kg，将上述原料混合后粉碎至细度为80目。

3有机无机复合包膜层：有机无机复合包膜层按如下原料配比：棉秆腐熟物27kg、淀粉4.6kg、重钙10kg、灰钙粉8kg、石膏5kg、淀粉基粘结剂14kg，将上述原料混合后粉碎至细度为80目。

4造粒工序：粉碎后将粘结剂包裹于肥芯将其粘结成团，而后采用圆盘造粒工艺，将肥芯用已经调配好的无机包膜材料进行包膜，此步骤可制得无机包膜肥芯颗粒，粒径为13-15mm；然后在造粒机中添加有机无机复合包膜物料，对无机包膜肥芯进行二次滚动包膜，膜层厚度为13-17mm，得到肥料雏形，经烘干或风干处理，制得新型双包膜球形肥料，肥料球体直径为28-30mm。

本发明产品与普通肥料的试验对比(见表1)：

肥料的浸泡试验是验证肥料缓释效果的常用实验。25℃条件下，经30天的浸泡试验后得到以下结果：

表1肥料水溶性试验效果对比

处理	氮素溶出率/％	磷素溶出率/％	钾素溶出率/％
				CK(普通复合肥，48％)	99.5	98.8	99.2
实施例1产品	50.2	45.3	60.5
				实施例2产品	56.8	52.7	65.8
实施例3产品	59.7	61.2	69.7
				实施例4产品	62.4	62.8	71.6

注：溶出率(％)＝溶液中某种元素含量×100/初始样品该元素含量

由表1可知，经30天25℃条件下的浸泡试验，CK处理氮磷钾的溶出率均接近100％，而实施例1-4的产品均小于CK，其中以实施例1产品的缓释效果最佳，其氮磷钾的溶出率最低，其次为实施例2产品。说明本发明产品可以在一定程度上延缓养分的释放。

在实际操作中，可根据施肥对象的营养需求，灵活组配肥芯种类，以满足不同作物的需肥特点。本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种双包膜球形肥料，其特征在于：将粘结剂、无机包膜层和有机无机复合包膜层依次包裹肥芯，得到双包膜球形肥料；

所述无机包膜层为按重量份数计，石膏15-17份、重钙5-6份、灰钙粉2-3份和粘结剂5-8份组成；

所述有机无机复合包膜层为按重量份数计，棉秆腐熟物25-30份、淀粉5-10份、重钙10-15份、灰钙粉5-10份、石膏5-7份和粘结剂14-20份组成。

2.按权利要求1所述的双包膜球形肥料，其特征在于：所述粘结剂按重量份数计，10-15份的小麦淀粉、4-5份的过氧化氢、8-10份的氢氧化钾、0.5-1份的四硼酸钠、1-2份的无水氯化钙、0.5-1份的无水乙醇和66-76份的水。

3.按权利要求1所述的双包膜球形肥料，其特征在于：所述无机包膜层和有机无机复合包膜层中滑石粉替换重钙，石灰粉替换灰钙粉。

4.一种权利要求1所述的双包膜球形肥料制备方法，其特征在于：将无机包膜层和有机无机复合包膜层原料按上述配比混合后粉碎至细度为80-100目，粉碎后将粘结剂包裹于肥芯将其粘结成团，再通过圆盘造粒工艺将粘结成团的肥芯用无机包膜层原料包膜成粒径为13-15mm的无机包膜肥芯颗粒，然后将有机无机复合包膜层原料对无机包膜肥芯进行二次滚动包膜，得到肥料雏形，经烘干或风干处理，得双包膜球形肥料。

5.按权利要求4所述的双包膜球形肥料制备方法，其特征在于：所述二次滚动包膜膜层厚度为13-17mm。

6.按权利要求4所述的双包膜球形肥料制备方法，其特征在于：所述双包膜球形肥料粒径为28-30mm。

7.按权利要求4所述的双包膜球形肥料制备方法，其特征在于：所述粘结剂的制备为：

1)将10-15重量份的小麦淀粉和4-5重量份的过氧化氢加入至50-55℃的40-50重量份的水中搅拌均匀，待用；

2)将8-10重量份的氢氧化钾，溶于14-15重量份的水中，待用；

3)将步骤1)所得混合溶液加热至60-65℃，而后将步骤2)中溶液缓缓加入到其中，待用；

4)将0.5-1重量份的四硼酸钠，溶于6-8重量份的水中混合后加入到步骤3)的混合溶液中后反应10-15分钟；而后加入0.5-1重量份的无水乙醇和溶于6-8重量份的水中的1-2重量份的无水氯化钙，保温反应30-40分钟，自然冷却至室温后可得淀粉基粘结剂。

8.按权利要求4所述的双包膜球形肥料制备方法，其特征在于：所述无机包膜层和有机无机复合包膜层中滑石粉替换重钙，石灰粉替换灰钙粉。

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