CN103254003A - 一种控失性肥料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及化肥领域，特别涉及一种控失性肥料及其制备方法。该方法在普通肥料中，加入纤维素或凹凸棒土中的一种或两者的混合物形成固溶体，再加入水泥同固溶体中的纤维素或凹凸棒土中的一种或两者的混合物形成笼式载体。制备的肥料在溶解性上介于传统肥和控释肥之间，并具有控制肥料中养分流失的功能。
Description
技术领域
本发明涉及化肥领域，特别涉及一种控失性肥料及其制备方法。
背景技术
肥料，是提供一种或一种以上植物必需的营养元素，改善土壤性质、提高土壤肥力水平的一类物质。农业生产的物质基础之一。农业生产中种植业的发展离不开肥料。我国的农业已经有了1万年的悠久历史，中国早在西周时就已知道田间杂草在腐烂以后，有促进黍稷生长的作用。我国古代最多是利用动物粪便作为肥料，到战国和秦汉又利用腐熟人、畜粪尿、蚕粪、杂草、草木灰、豆萁、河泥、骨汁等。在汉朝已很重视养猪积肥。《汜胜之书》已记述作物施基肥、种肥河特殊的溲种法。宋、元朝已开始使用石灰、石膏、硫磺、食盐、卤水等无机肥料。
1843年世界上第一个化学肥料过磷酸钙研制成功。随着智利硝石和钾盐矿的发现，到合成氨的发明，在世界上建立起巨大的化肥工业。据有关资料记载，我国进口化肥始于1905年，新中国成立以后，1958年和1980年先后两次组织了全国性的土壤普查，对我国的土壤类型、特性、肥力状况等进行了系统的调查测定，促进了化肥的施用和农业化学研究工作。建国以前我国只有两座规模不大的氮肥厂和两个回收氨的车间，1949年氮肥年产量只有0.6万吨，1990年国产化肥产量已达1879.7万吨，跃居世界第三位，1998年化肥产量已达2956万吨，占世界总产量的19%，居世界第一位。化肥已成为我国一项重要的农用物资，在农业生产中发挥重大的作用。
为适应农业现代化发展的需要，化学肥料生产除继续增加产量外，正朝着高效复合化，并结合施肥机械化、运肥管道化、水肥喷灌仪表化方向发展。但是，由于肥料在大田施用期间流失造成的污染问题引起人们越来越多的关注。中国以占世界上7％的耕地养育着占世界22％的人口，其中化肥的使用功不可没。但目前因土壤中高达70％的化肥流失造成的弊端已严重显现：中国最大氮污染来源是农业肥料流失造成的污染，超过了环保部控制的范围；水体富营养化加剧，酿成江河湖泊及近海海域蓝藻、赤潮成灾，水体腥臭。
化肥使用不当是造成水污染的重要原因，很多农民为补上土壤流失的养分，只得加大施肥量。然而，施得越多，流失得也就越多。化肥在大雨或大水漫田灌溉时大量被流水带走，最终随水汇入江河湖海,造成水体的富营养化。因此，化肥流失与大量施用化肥形成了恶性循环。不仅仅是污染水环境，使用化肥不当，还会浪费大量的基础能源，如煤、天然气、石油，这些都是化肥生产的基础原料。因此，提供一种控失性肥料，以减少肥料流失、控制化肥的污染问题具有重要的现实意义。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种控失性肥料及其制备方法。该方法制备的肥料在溶解性上介于传统肥和控释肥之间，并具有控制肥料中养分流失的功能。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种控失性肥料，由控失性肥料组合物和水制得；所述控失性肥料组合物包括纤维素或凹凸棒土中的一种或两者的混合物、水泥和普通肥料。
本发明采用回收纸（特别是新闻纸）制备纸浆，同肥料混合均匀（浓缩，固化后成为固溶体）后，再加水泥，利用水泥同水结合形成交联，同时将固溶体中的纤维素约束在固定区域，形成笼式载体，制备的肥料在溶解性上介于传统肥和控释肥之间，并具有控制肥料中养分流失的功能。
在本发明的一些实施例中，本发明提供的控失性肥料中纤维素或凹凸棒土中的一种或两者的混合物占控失性肥料组合物的质量百分含量为1～10%。
作为优选，本发明提供的控失性肥料中纤维素或凹凸棒土中的一种或两者的混合物占控失性肥料组合物的质量百分含量为5～10%。
在本发明的一些实施例中，本发明提供的控失性肥料中水泥占控失性肥料组合物的质量百分含量为5～10%。
在本发明的一些实施例中，本发明提供的控失性肥料中纤维素以回收纸、纸浆或陈皮的形式添加。
在本发明的一些实施例中，本发明提供的控失性肥料中普通肥料为氮肥，具体为尿素。
本发明还提供了一种控失性肥料的制备方法，取纤维素或凹凸棒土中的一种或两者的混合物与水混合后加热至80～100℃，与普通肥料混合后升温至115～125℃，再与水泥混合，升温至130℃，降温成型，干燥即得。
在本发明的一些实施例中，本发明提供的控失性肥料的制备方法中纤维素或凹凸棒土中的一种或两者的混合物、水泥与普通肥料的质量比为1～5:5～10:80～94。
在本发明的一些实施例中，本发明提供的控失性肥料的制备方法中水与水泥的质量比为10～15:1。
在本发明的一些实施例中，本发明提供的控失性肥料的制备方法中纤维素以回收纸、纸浆或陈皮的形式添加。
在本发明的一些实施例中，本发明提供的控失性肥料的制备方法中普通肥料为氮肥，具体为尿素。
在本发明的一些实施例中，本发明提供的控失性肥料的制备方法中干燥的温度为105℃。
本发明还提供了上述制备方法制得的控失性肥料；制备方法具体为取纤维素或凹凸棒土中的一种或两者的混合物与水混合后加热至80～100℃，与普通肥料混合后升温至115～125℃，再与水泥混合，升温至130℃，降温成型，干燥即得。作为优选，纤维素或凹凸棒土中的一种或两者的混合物、水泥与普通肥料的质量比为1～5:5～10:80～94。作为优选，水与水泥的质量比为10～15:1。作为优选，纤维素以回收纸、纸浆或陈皮的形式添加。作为优选，干燥的温度为105℃。
本发明提供一种控失性肥料及其制备方法。该方法在普通肥料中，加入纤维素或凹凸棒土中的一种或两者的混合物形成固溶体，再加入水泥同固溶体中的纤维素或凹凸棒土中的一种或两者的混合物形成笼式载体。制备的肥料在溶解性上介于传统肥和控释肥之间，并具有控制肥料中养分流失的功能。
附图说明
图1示实施例1制备的控失性肥料的溶出率；
图2示实施例2制备的控失性肥料的溶出率；
图3示实施例3制备的控失性肥料的溶出率；
图4示实施例4制备的控失性肥料的溶出率；
图5示实施例5制备的控失性肥料的溶出率；
图6示实施例6制备的控失性肥料的溶出率；
图7示实施例7制备的控失性肥料的溶出率；
图8示实施例8制备的控失性肥料的溶出率；
图9示实施例9制备的控失性肥料的溶出率；
图10示实施例1制备的控失性肥料的肥料质量扩散速度；
图11示实施例7制备的控失性肥料的肥料质量扩散速度；
图12示实施例9制备的控失性肥料的肥料质量扩散速度；
图13示原料尿素的肥料质量扩散速度。
具体实施方式
本发明公开了一种控失性肥料及其制备方法，本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明。本发明的方法及应用已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的方法和应用进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。
本发明提供的一种控失性肥料及其制备方法中所用化肥与材料均可由市场购得。
下面结合实施例，进一步阐述本发明：
实施例1控失性尿素的制备
在高速搅拌机中，加入回收纸或成品纸浆10g，水150g。高速搅拌至糊状。全部转移至250mL四口瓶中。搅拌，升温至80℃。保温，加入尿素85g。升温至115℃，加入水泥10g，搅拌升温至130℃。热出料。降温，成型。105℃干燥，即得。其中，控失性尿素中尿素的理论含量为81%。
实施例2控失性尿素的制备
在高速搅拌机中，加入回收纸或成品纸浆10，水150g。高速搅拌至糊状。全部转移至250mL四口瓶中。搅拌，升温至100℃。保温，加入尿素85g。升温至125℃，加入水泥5g，搅拌升温至130℃。热出料。降温，成型。105℃干燥，即得。其中，控失性尿素中尿素的理论含量为85%。
实施例3控失性尿素的制备
在高速搅拌机中，加入回收纸或成品纸浆1g，水150g。高速搅拌至糊状。全部转移至250mL四口瓶中。搅拌，升温至90℃。保温，加入尿素95g。升温至120℃，加入水泥5g，搅拌升温至130℃。热出料。降温，成型。105℃干燥，即得。其中，控失性尿素中尿素的理论含量为94%。
实施例4控失性尿素的制备
在高速搅拌机中，加入回收纸或成品纸浆1g，水150g。高速搅拌至糊状。全部转移至250mL四口瓶中。搅拌，升温至85℃。保温，加入尿素90g。升温至117℃，加入水泥10g，搅拌升温至130℃。热出料。降温，成型。105℃干燥，即得。其中，控失性尿素中尿素的理论含量为89%。
实施例5控失性尿素的制备
在高速搅拌机中，加入回收纸或成品纸浆1g，水150g。高速搅拌至糊状。全部转移至250mL四口瓶中。搅拌，升温至95℃。保温，加入尿素90g。升温至115℃，加入水泥5g，升温至125℃，再加入水泥5g，搅拌升温至130℃。热出料。降温，成型。105℃干燥，即得。其中，控失性尿素中尿素的理论含量为89%。
实施例6控失性尿素的制备
在高速搅拌机中，加入回收纸或成品纸浆1g，水150g。高速搅拌至糊状。全部转移至250mL四口瓶中。搅拌，升温至87℃。保温，加入尿素90g。升温至123℃，加入水泥10g，搅拌升温至130℃。热出料。降温，成型。105℃干燥，即得。其中，控失性尿素中尿素的理论含量为90%。
实施例7控失性尿素的制备
在高速搅拌机中，加入回收纸或成品纸浆5g，水150g。高速搅拌至糊状。全部转移至250mL四口瓶中。搅拌，升温至93℃。保温，加入尿素85g。升温至118℃，加入水泥10g，搅拌升温至130℃。热出料。降温，成型。105℃干燥，即得。其中，控失性尿素中尿素的理论含量为85%。
实施例8控失性尿素的制备
在高速搅拌机中，加入陈皮5g，水150g。高速搅拌至糊状。全部转移至250mL四口瓶中。搅拌，升温至98℃。保温，加入尿素85g。升温至124℃，加入水泥10g，搅拌升温至130℃。热出料。降温，成型。105℃干燥，即得。其中，控失性尿素中尿素的理论含量为85%。
实施例9控失性尿素的制备
在高速搅拌机中，加入凹凸棒土5g，水150g。高速搅拌至糊状。全部转移至250mL四口瓶中。搅拌，升温至82℃。保温，加入尿素85g。升温至125℃，加入水泥10g，搅拌升温至130℃。热出料。降温，成型。105℃干燥，即得。其中，控失性尿素中尿素的理论含量为85%。
实施例10溶出率的检测
在50毫升烧杯中，称取实施例1至9制备的控失性尿素3.00克，加水10.00克（烧杯大小应保证尿素全部浸入水中），静置30分钟。吸取水液至无明水。吸取的水液在105度干燥至恒重，称量溶出的尿素量。原烧杯再加水10.00克，静置30分钟。后处理同前。重复3次。记录4次溶出尿素量。绘制累积曲线。如图1至图9所示。从图中可以看出：控失性尿素的溶出比普通尿素慢，不同的制备方法对溶出率有影响，30min分钟普通尿素100%溶出，控失性尿素在40%-80%之间。
实施例11控失率的检测
淋溶管：长300毫米，内径42～43毫米，锥形过渡，下接放液考克。
检测参数及过程：
1， 称取河砂180克（过40～120目筛，105度干燥）；
2， 装柱（过滤纤维填短管，少量河砂垫底）；
3， 称取3.00克实施例1至实施例9制得的控失性尿素（粉碎样品），混合（溶）于70.00克水中；
4， 混合液加入淋溶管中；
5， 将剩余河砂全部加入管中；
6， 震动淋溶管至填充密实；
7， 静置2小时；
8， 开放液考克，让淋溶液滴下至干；
9， 称量接收瓶，记录W1；
10， 干燥；
11， 再次称量接收瓶，记录W2；
12， 计算淋溶水量（W1-2=W1-W2）；
13， 同条件复试空白水样，计算淋溶水量W0；
14， 计算控失率K=1-（W1-2/W0）。
结果见表1。
表1控失率检测结果
用沙柱过滤淋溶法测定控失性尿素的控失率，不同的制备工艺，其控失率有差别，其中，添加10%的纤维素效果较好。
实施例12土埋试验
一，取250毫升普通烧杯，加180克自然土，预加湿至30%（*）。陈化半小时。
二，称量包封尿素的化纤袋。
三，称取3克（千分之一天平）试验组（实施例1、实施例7、实施例9制备的控失性尿素）以及对照组（原料尿素）放入已称量的化纤袋中，再外加一层袋反相封口。
四，将化纤袋夹在二层滤纸中，放入陈化土上面。
五，加90克干土，再补加水至30%水分。
六，封口，静置指定时间（分别为9，24和72小时）。
七，按计划土埋时间开启烧杯。
八，小心除去上层土，揭去第一层滤纸。
九，取出化纤袋，将内层化纤袋放入已称量的铝盒中。
十，在105度干燥4小时。
十一，称重。
十二，计算尿素残留值。
（*）因各地土壤差异较大，建议加湿的含水量以土样实测持水量为参考值。
结果如图10至图13所示。可以看出：控失性尿素（图10-12）比普通尿素（图13）养分释放慢。总之，制备的控失性尿素在溶解性上介于传统尿素和包膜尿素之间，并具有控制尿素中氮养分流失的功能。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (12)
1.一种控失性肥料，其特征在于，由控失性肥料组合物和水制得；所述控失性肥料组合物包括纤维素或凹凸棒土中的一种或两者的混合物、水泥和普通肥料。
2.根据权利要求1所述的控失性肥料，其特征在于，所述纤维素或凹凸棒土中的一种或两者的混合物占所述控失性肥料组合物的质量百分含量为1～10%。
3.根据权利要求1所述的控失性肥料，其特征在于，所述水泥占所述控失性肥料组合物的质量百分含量为5～10%。
4.根据权利要求1所述的控失性肥料，其特征在于，所述纤维素以回收纸、纸浆或陈皮的形式添加。
5.根据权利要求1所述的控失性肥料，其特征在于，所述普通肥料为尿素。
6.一种控失性肥料的制备方法，其特征在于，取纤维素或凹凸棒土中的一种或两者的混合物与过量的水混合后加热至80～100℃，与普通肥料混合后升温至115～125℃，再与水泥混合，升温至130℃，降温成型，干燥即得。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述纤维素或凹凸棒土中的一种或两者的混合物、所述水泥与所述普通肥料的质量比为1～5:5～10:80～94。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述水与所述水泥的质量比为10～15:1。
9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述纤维素以回收纸、纸浆或陈皮的形式添加。
10.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述普通肥料为尿素。
11.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述干燥的温度为105℃。
12.根据权利要求6至11任一项所述的制备方法制得的控失性肥料。
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