CN102942414B - 烟草专用缓释钾肥及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种烟草专用缓释钾肥及制备方法，它是以传统钾肥为缓释肥中心，以无机膜材料和有机材料复配为包膜材料包裹成微囊，产品经干燥后为颗粒状，粒径在3-5mm；其包膜材料重量占肥料总重量的30%-50%；无机膜材料占包膜材料重量的80%-90%，有机材料（包括有机膜材料、粘结剂和封闭剂）占包膜材料重量的10%-20%；先将无机膜材料和有机膜材料高速混合，然后依次将传统钾肥、混合料加入到旋转造粒机中造粒、包膜，期间适时喷洒相应的粘结溶液而制成，最后喷洒封闭剂。本烟草专用缓释钾肥在较少施用量的条件下，提高烤烟上部烟叶和中部烟叶钾元素的含量30%以上；同时相对其他缓释钾肥，大幅度的简化了制作工艺，减少了生产成本。

Description

烟草专用缓释钾肥及制备方法

技术领域

本发明涉及烟草专用肥料及制备技术领域，特别是涉及一种成本低廉、制备简单、效果显著的烟草专用缓释钾肥及制备方法。

背景技术

我国目前烟草种植中肥料利用率普遍偏低，氮（N）约30-35 %，磷（P）约为10-20 %，钾（K）约为35-50 %，大量投入的肥料未被当季生长的烟草所利用或大量流失，一方面造成了严重的资源浪费与环境污染；另一方面由于水体富营养化严重，可导致土壤板结，理化性质下降。提高肥料率用率、降低肥料的副作用，对稳定烟叶生产，提高烟叶质量，促进我国烟草生产和经济发展具有极其重要的意义。虽然目前我国无论烟草种植面积还是总产量，都位居世界首位。但是我国却不是一个烟草生产强国，主要原因是烟叶质量级别低。而制约烟叶质量提高的主要问题是烟叶含钾量低。提高烟叶的含钾量是目前烟草生产中要解决的关键问题之一。

缓/控释肥料研究始于二十世纪六十年代中期，这类肥料是利用无机材料、有机材料或者是复合材料在肥料的表面形成一层薄膜，控制肥料在土壤中的溶出速率，使其溶出速率与植物生长需求相一致，从而达到节省肥料、提高利用率和增加农业经济效益的目的。目前，美国、日本在缓/控释肥料的研究居于世界前沿，产品主要运用于高尔夫球场、优质观赏植物、园林等方面。但国内在烟草缓释肥料研究方面很少，根据国内外肥缓释肥料的研究经验，膜表面包裹技术是制备烟草用缓释肥料的有效途径和手段。王少先等人（中国发明专利1887826A 20060627）运用微囊技术，将烟草专用肥制成粒径3-1000 μm肥微囊，该产品提高了烟草专用肥的生物利用率。但是存在肥料粒径小，比表面积较大，缓释性能不佳；粒径分布范围大，易导致施肥不均匀，导致不同种植块烟叶产量差异大等的问题。金国清（中国发明专利 201678603 U 20101222）研制出了含颗粒肥料层、缓释硝铵层和高分子化合物包膜层的三层结构缓释肥。该产品含多种营养元素，且营养元素能缓慢持久的释放出。但该产品完全采用高分子材料包裹，长期施用会造成土地板结，引起白色污染；另一方面该产品结构复杂，相应的生产工艺也就复杂，同时高分子包膜材料又较贵，致使产品成本高，不适合大范围推广。郭会仙（松香甘油酯包膜肥料的制备及其在烤烟种植中的应用研究.云南：昆明理工大学化学工程学院，2007 ）用松香与甘油反应所得的松香甘油酯包膜肥料，并研究了包膜工艺、所制肥料的缓释性能以及包膜壳的降解性能。但该产品也存在，原料较贵，生产工艺复杂的问题。

目前尽管国内外在农用缓释肥料的研究、开发和应用上已经取得了较大的进展，但缓释肥料的价格普遍偏高，通常是普通肥料的3-8倍，限制了它的推广和应用。

发明内容：

为了解决目前农用缓释钾肥存在着价格高、制备工艺复杂的问题，本发明的目的是提供一种效果好、成本低、生产工艺简单，易于大面积推广使用的烟草专用缓释钾肥及制备方法。

本发明的技术方案紧下述方式实现的：

一种烟草专用缓释钾肥，以钾肥为缓释肥中心，以无机膜材料和有机材料复配为包膜材料包裹成微囊，经干燥后为颗粒状缓释钾肥，缓释钾肥粒径为3-5mm；缓释包膜材料重量占缓释钾肥总重量的30 %-50 %；无机膜材料占包膜材料重量的80 %-90 %、有机材料占包膜材料重量的10 %-20 %。

所述的无机膜材料为分子筛、蛭石、蒙脱土和/或硅藻土，其重量比为：分子筛：蛭石：蒙脱土：硅藻土=10 -30 ：25-45 ：55 -80 ：45 -85；无机膜材料粒径为50-100 mm。

所述的有机材料包括有机粘接剂、有机封闭剂和有机膜材料；

有机粘接剂包括羧甲基纤维素钠和/或聚乙烯醇，有机封闭剂包括液体石蜡、壳聚糖和/或聚乙烯醇，有机膜材料包括为聚乙烯醇和/或壳聚糖；

羧甲基纤维素钠、液体石蜡、壳聚糖、聚乙烯醇重比为：羧甲基纤维素钠 ：液体石蜡：壳聚糖：聚乙烯醇=1%-40 ：10-25 ：5 -60 ：35 -65。

所述的烟草专用缓释钾肥的制备方法，其步骤如下：

一、分别将有机粘接剂、有机封闭剂溶于相应的溶剂中分别配制成1-7 %的有机粘接剂溶液、1-10 %的有机封闭剂溶液；

二、将无机膜材料和有机膜材料倒入高速混合机搅拌混合成混合料；

三、在旋转造粒机中加入钾肥，开动旋转造粒机，先喷洒少量有机粘接剂溶液；待钾肥呈颗粒后，继续喷洒有机粘接剂溶液至表面充分湿润，加入一定量的混合料转动使肥料表面形成一层致密层；接着喷洒有机粘接剂溶液以浸润包膜层，继续加入混合料转动；重复此过程5-10次后成包裹钾肥料；

四、在包裹钾肥料表面均匀喷洒有机封闭剂溶液，重复此过程4-8次成缓释钾肥；

五、将缓释钾肥放入鼓风烘箱里在65-90 ℃下干燥10-24 h，既得烟草专用缓释钾肥。

所述的配制有机粘接剂溶液、有机封闭剂溶液时升温至60-90 ℃，搅拌速度为200-600  r/min直至全部溶解。

所述的无机膜材料粒径为50-100 mm，无机膜材料和有机材料倒入高速混合机后，在60-80℃、2000-5000  r/min的条件下搅拌30 min。

所述的旋转造粒机中加入硫酸钾，开动旋转造粒机，先喷洒少量有机粘接剂溶液，待硫酸钾呈粒径约1 mm左右颗粒后，继续喷洒有机粘接剂溶液至表面充分湿润，加入适量的混合料，转动3-5 min，使肥料表面形成一层致密层，接着喷洒有机封闭剂以浸润包膜层，继续加入混合料，转动3-10 min，重复此过程5-10次。

本发明的积极效果为：

经过包膜的钾肥在不同水分含量的土壤中，钾素均以缓释的形式进行释放，减少了钾素的淋失； 

经大田试验证实，在钾素施用量相当于传统肥料钾素施用量的50 %条件下，本发明能显著提高中部烟叶和上部烟叶的钾含量，提高幅度达30 %以上；

相对于目前的商业缓释肥料存在着前期供钾不足，以及传统肥料后期供钾不足的问题，本发明更能满足烟株在整个生长过程中钾素的需求；

本发明能有效减少产品成本，经估算本发明生产成本约为市售同类产品的60 % -70 %。

具体实施方式:

下面结合实施例对本发明作进一步说明：

实施例1：

（1）称取50 g聚乙烯醇加入1000 ml蒸馏水，水浴加热到90 ℃并搅拌约25 min，待聚乙烯醇完全溶解后将溶液倒入喷壶备用； 

（2）称取30 g壳聚糖，在55 ℃的条件下溶于1000 ml的2 %醋酸溶液； 

（3）分别称取450 g分子筛粉末、200 g聚乙烯醇和1050 g蒙脱土粉末倒入高速混合机，升温到60 ℃搅拌，速度为2000 r/min的条件下搅拌约30 min；

（4）开动旋转造粒机，将2000 g硫酸钾颗粒置于其中并喷洒溶液（1）至充分浸润，撒入（3）使其均匀分散于硫酸钾颗粒表面；再喷洒溶液（1）以浸润包膜层，然后继续加入（3），转动4 min左右，重复此过程5次；

（5）往已被包裹的肥料表面上喷洒溶液（2），重复5次至肥料表面均匀；

（6）将处理好的硫酸钾放入鼓风烘箱里在65 ℃下干燥12 h，即得烟草专用缓释钾肥。

(有机材料约占包膜材料重量16 %；无机膜材料约占包膜材料重量的84 %；包膜材料约占缓释钾肥重量的47 %)

实施例2：

（1）称取60 g羧甲基纤维素钠加入1000 ml蒸馏水，水浴加热到60 ℃并搅拌约30 min，待羧甲基纤维素钠完全溶解后将溶液倒入喷壶备用；

（2）称取45 g液体石蜡，倒入喷壶备用；

（3）分别称取800 g硅藻土粉末、150 g壳聚糖粉末和1000 g蒙脱土粉末倒入高速混合机，在温度45 ℃、转速1000  r/min的条件下搅拌25 min；

（4）开动旋转造粒机，将2500 kg硫酸钾颗粒置于其中并喷洒溶液（1）至表面充分浸润，撒入（3）使其均匀分散于硫酸钾颗粒表面。再喷洒溶液（1）以浸润包膜层，然后继续加入（3），转动5 min左右。重复此过程7次。

（5）往已包裹的肥料表面上喷洒溶液（2），重复4次至肥料表面均匀；

（6）将处理好的硫酸钾放入鼓风烘箱里在55 ℃下干燥20 h，既得所需缓释钾肥。

(有机材料约占包膜材料重量的12 %；无机膜材料约占包膜材料重量的88 %；包膜材料约占缓释钾肥重量的45 %)

实施例3：

（1）称取40 g羧甲基纤维素钠加入1600 ml蒸馏水，水浴加热到60 ℃并搅拌30 min，待羧甲基纤维素钠完全溶解后将溶液倒入喷壶备用；

（2）称取80 g液体石蜡，倒入喷壶备用；

（3）分别称取200 g分子筛粉末、100 g聚乙烯醇、50 g壳聚糖和1000 g硅藻土粉末倒入高速混合机，在温度为40 ℃、转速为1000  r/min的条件下搅拌约25 min；

（4）开动旋转造粒机，2300 g硫酸钾颗粒置于其中并喷洒溶液（1）至表面充分浸润，撒入（3）使其均匀分散于硫酸钾颗粒表面。再喷洒溶液（1）以浸润包膜层，然后继续加入（3），转动5 min左右。重复此过程8次。

（5）往已包裹的肥料表面上喷洒溶液（2），重复此操作6次至肥料表面均匀；

（6）将处理好的硫酸钾放入鼓风烘箱里在55 ℃下干燥20 h，既得所需缓释肥料。

(有机材料约占包膜材料重量的18 %；无机膜材料约占包膜材料重量的82 %；包膜材料约占缓释钾肥重量的39 %)

实施例4：

（1）称取40 g羧甲基纤维素钠和30g聚乙烯醇加入1000 ml蒸馏水，水浴加热到85 ℃并搅拌40 min，待两者均完全溶解后将溶液倒入喷壶备用；

（2）称取30 g聚乙烯醇，在90 ℃并搅拌的条件下溶于1500 ml的蒸馏水，待聚乙烯醇完全溶解后将溶液倒入喷壶备用；

（3）分别称取300 g蛭石粉末、100 g聚乙烯醇、和900 g蒙脱土粉末倒入高速混合机，升温到70 ℃搅拌，转速1500  r/min的条件下搅拌约30 min；

（4）开动旋转造粒机，将2500 g硫酸钾颗粒置于其中并喷洒溶液（1）至充分浸润，撒入（3）使其均匀分散于硫酸钾颗粒表面。再喷洒溶液（1）以浸润包膜层，然后继续加入（3），转动5 min左右，重复此过程5次。

（5）往已包裹的肥料表面上喷洒溶液（2），重复此操作4次至肥料表面均匀。

（6）将处理好的硫酸钾放入鼓风烘箱里在75 ℃下干燥10 h，既得所需缓释钾肥。

(有机材料约占包膜材料重量的17 %；无机膜材料约占包膜材料的83 %；包膜材料约占缓释钾肥重量的36 %)

经计算本发明的成本（只包括原料成本）约低于一般市售的同类产品一半，是传统肥料的约1.23倍。具体价格见表1.

表1 各种肥料价格对比

*注：仅计算原料成本

经大田实验，结果表明相较于传统肥料烟株生长后期供钾不足，以及某品牌商业缓释肥中前期供钾不足，本发明的施用能满足烟株的整个生长阶段内对钾素的需求，省去了施用追肥的人力和成本，提高烟叶种植的经济效益。由表2可以看出，在本发明钾素施用量只是传统肥料钾素施用量的50%的条件下，所产烟叶中部叶和上部叶钾含量均提高30%以上。

表2施用不同肥料后烟叶钾含量（%）

注：下部叶采摘时间为烟株生长的中前期，中部叶采摘时间为烟株生长的中后期，上部叶采摘时间为烟株生长的后前期。

Claims (2)

1.一种烟草专用缓释钾肥的制备方法，以钾肥为缓释肥中心，以无机膜材料和有机材料复配为包膜材料包裹成微囊，经干燥后为颗粒状缓释钾肥，特征在于：缓释钾肥粒径在3-5mm；缓释包膜材料重量占缓释肥总重量的30 %-50 %；无机膜材料占包膜材料重量的80 %-90 %、有机材料占包膜材料重量的10 %-20 %；

无机膜材料为分子筛、蛭石、蒙脱土、硅藻土，其重量比为：分子筛：蛭石：蒙脱土：硅藻土=10 -30 ：25-45 ：55 -80 ：45 -85；无机膜材料粒径为50-100 mm；

有机材料包括有机粘接剂、有机封闭剂和有机膜材料；

有机粘接剂包括羧甲基纤维素钠，有机封闭剂包括液体石蜡，有机膜材料包括壳聚糖和聚乙烯醇；

羧甲基纤维素钠、液体石蜡、壳聚糖、聚乙烯醇重量比为：羧甲基纤维素钠 ：液体石蜡：壳聚糖：聚乙烯醇=10-40 ：10-25 ：5 -60 ：35 -65；

其制备步骤如下：

一、分别将有机粘接剂、有机封闭剂溶于相应的溶剂中分别配制成1-7 %的有机粘接剂水溶液、1-10 %的有机封闭剂溶液；

二、将无机膜材料和有机膜材料倒入高速混合机搅拌混合成混合料；

三、在旋转造粒机中加入钾肥，开动旋转造粒机，先喷洒少量有机粘接剂水溶液；待钾肥呈颗粒后，继续喷洒有机粘接剂水溶液至表面充分湿润，加入一定量的混合料转动使肥料表面形成一层致密层；接着喷洒有机粘接剂水溶液以浸润包膜层，继续加入混合料转动；重复此过程5-10次后即得包裹钾肥料；

四、在包裹钾肥料表面均匀喷洒有机封闭剂溶液，重复此过程4-8次即得缓释钾肥；

五、将缓释钾肥放入鼓风烘箱里在65-90 ℃下干燥10-24 h，即得烟草专用缓释钾肥；

配制有机粘接剂水溶液时升温至60-90 ℃，搅拌速度为200-600  r/min直至全部溶解；

无机膜材料粒径为50-100 mm，无机膜材料和有机材料倒入高速混合机，在60-80℃、2000-5000  r/min的条件下搅拌30 min。

2.根据权利要求1所述的烟草专用缓释钾肥的制备方法，特征在于：所述钾肥为硫酸钾，硫酸钾粒径为1 mm；所述加入一定量的混合料转动使肥料表面形成一层致密层，其转动时间为3-5 min。