CN103435425A - 分层缓控多元肥及其制造工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种肥料和生产方法，即一种分层缓控多元肥及其制造工艺，其特征在于：提供一种分层缓控多元肥，这种肥料包括以下原料：尿素60-75重量份，粘合剂1.5-5重量份，拒水粉10-15份，褐煤腐植酸5-15重量份。有益效果是：尿素分层包裹，各层密度和拒水性根据实验数据设定，缓释控释性能得到优化，其养分利用率提高两倍以上。包裹材料含水极少，加工过程中氮素不会损失，凝固后具有良好的拒水性和密封性。实验表明：这种肥料具有加工简单、成本低廉、使用方便、可控性强等优点，深受试验地农民的好评，市场前景十分可观。

Description

分层缓控多元肥及其制造工艺
技术领域
本发明涉及一种肥料和生产方法，即一种分层缓控多元肥及其制造工艺。
背景技术
化肥的使用对于粮食产量的提高发挥了巨大作用。可是，由于化肥在农田里溶解较快，不能长时间提供养分，因而需要多次施肥，劳动强度较大，养分利用率低。为此，人们提出了化肥缓释和控释技术。所谓缓释是指养份释放速率较慢，所谓控释是指在设定的时间释放养分。缓释控释肥料能改变传统的施肥方式，可减少追肥次数，实现一次性施肥，可大幅度提高肥料利用率，减少肥料施用量，减轻劳动强度，降低成本，增加收益，是化肥使用技术的一次阶段性的进步。现有缓释控释化肥的加工方法主要有以下四种：1、合成缓溶有机氮肥，如脲甲醛(UF)、异丁叉十脲(1BDU)等；2、合成缓溶无机氮肥，如磷酸铵镁(NH4MgP04)等；3、生产抑制剂改良的缓释肥料，如长效碳铵(添加DCD))、长效尿素(添加HQ)等。4、包膜(裹)缓释/控释肥料，如硫衣尿素、涂层尿素、Nutricote CAFS、Luxuriance(乐喜施)；前三种，目前已经在化肥中使用，缓释效果很好，但缓释的时间还比较短，并且难以达到控释的标准。后一种不仅能够缓释，而且控释效果也很好，但肥料的成分还很单一，不能代替有机肥料的作用。为了解决这个问题，人们研制了复合肥，采用腐植酸、泥炭土等有机肥料包裹化肥，既可提供养分，又能改良土壤结构，也具有一定的缓释作用，很受农民欢迎。可是，现有复合肥存在以下问题：一是还不能实现控释。二是养分还是比较单一，由于氮肥不宜和钾肥特别是草木灰混合，现有复合肥料多为氮素肥料，还不能同时提供钾肥。三是复合肥料在造粒过程中多采用水或含水的粘合剂，使氮素产生一定的溶解挥发。
发明内容
本发明的目的是提供一种缓释控释性能好，加工过程养分不损失，可同时提供多种养分，可改良土壤，且成本较低、使用方便、肥效显著的肥料。
上述目的是由以下技术方案实现的：提供一种分层缓控多元肥，这种肥料包括以下原料：尿素60-75重量份，粘合剂1.5-5重量份，拒水粉10-15份，褐煤腐植酸5-15重量份。
所说的粘合剂是聚氨酯或不饱和聚酯树脂。
所说的粘合剂是粘土和水搅拌而成的乳状粘土液或黏米和水加热而成的乳状黏米液，其中的黏米液是用糯米加20-50倍重量的水加热熬制的粘稠液体或面粉加10-30倍重量的水熬制的粘稠液体。
所说的拒水粉由粉煤灰和脂肪酸制成，具体制法是：粉煤灰加热到75-80℃投入碾磨机，将以脂肪酸防水剂按100：1.5-2的比例加入于热粉煤灰中，碾磨20-30分钟，脂肪酸在碾磨中进行渗透并且包裹粉煤灰的表面，再经热风烘干，排出有害气体，成为防水粉。
所说的拒水粉是有机醇钠与粉煤灰制成，具体制法是：将有机硅醇钠与粉煤灰混合进行反应，生成防水浆料，在二氧化碳环境下再进行反应，经烘干制得防水粉。
所说的拒水粉是120目以上的滑石粉或方解石粉与脂肪酸酯以100：1-2的比例混合，在100-120℃温度下搅拌，再保温半小时即可。
所说的拒水粉是把120目以上的沸石粉和石蜡乳液以100：0.5-2的重量比混合，在80-100℃下充分搅拌研磨，直至石蜡乳液完全吸收，冷却至常温即可。
所说的原料还包括固氮菌剂0.3-2重量份、硅酸盐菌剂0.2-1.5重量份或钾含量50-60％的氯化钾肥或硫酸钾肥5-10重量份。
所说的肥料的制造方法是：将尿素20-25份放入造粒盘，喷入雾化聚氨脂1.5-2.5重量份，同时喷入拒水粉5-6份，滚动形成微孔层；再加入尿素20-30份，同时喷入雾化聚氨脂0.8-1.5份、拒水粉4-5份、褐煤腐植酸2-5份，滚动形成中孔层；再加入尿素20-25重量份，喷入雾化聚氨脂0.4-1份，拒水粉2-3份，同时加入生化腐植酸6-18份，滚动形成大孔层。
所说的肥料的制造方法是：将尿素20-25份放入造粒盘，喷入雾化聚氨脂1.5-2.5重量份，同时喷入拒水粉5-6份，滚动形成微孔层；再加入尿素20-30份，同时喷入雾化聚氨脂0.8-1.5份、拒水粉4-5份、褐煤腐植酸2-5份，滚动形成中孔层；再加入尿素20-25重量份，喷入雾化聚氨脂0.4-1份，同时加入拒水粉2-3份，滚动形成大孔层，取出待凝固干燥后再放入造粒盘，喷入雾化乳状粘土液或乳状黏米液，褐煤腐植酸2-5份、固氮菌剂0.3-2重量份、硅酸盐菌剂0.2-1.5重量份，滚动形成附加层。
所说的肥料的制造方法是：将尿素20-25份放入造粒盘，喷入雾化聚氨脂1.5-2.5重量份，同时喷入拒水粉5-6份，滚动形成微孔层；再加入尿素20-30份，同时喷入雾化聚氨脂0.8-1.5份、拒水粉4-5份，褐煤腐植酸2-5份，滚动形成中孔层；再加入尿素20-25重量份，喷入雾化聚氨脂0.4-1份，同时加入拒水粉2-3份，褐煤腐植酸2-5份，滚动形成大孔层，取出待凝固干燥后再放入造粒盘，喷入雾化乳状粘土液或乳状黏米液，同时加入氯化钾或硫酸钾或草木灰5-10重量份，滚动形成附加层，成球后50-60℃下烘干。
本发明的有益效果是：尿素分层包裹，各层密度和拒水性根据实验数据设定，缓释控释性能得到优化，其养分利用率提高两倍以上。包裹材料含水极少，加工过程中氮素不会损失，凝固后具有良好的拒水性和密封性。实验表明：这种肥料具有加工简单、成本低廉、使用方便、可控性强等优点，深受试验地农民的好评，市场前景十分可观。
具体实施方式
本发明总的构思是将尿素用粘合剂及拒水粉包裹起来，形成可控的缓释层，满足作物各生长阶段对养分的需求。下面围绕这一构思介绍六个实施例：
第一种实施例：将尿素20-25份放入造粒盘，喷入雾化聚氨脂1.5-2.5重量份，同时喷入拒水粉5-6份，滚动形成微孔层；再加入尿素20-30份，同时喷入雾化聚氨酯0.8-1.5份、拒水粉4-5份、褐煤腐植酸2-5份，滚动形成中孔层；再加入尿素20-25重量份，喷入雾化聚氨脂0.4-1份，拒水粉2-3份，同时加入生化腐植酸6-18份，滚动形成大孔层。
这里的聚氨酯可采用市售的各种液体或可配制成液体的聚氨酯产品，推荐采用聚氨酯防水涂料，有双组份和单组份两种，其中单组份涂料比较简便，是由异氰酸酯、聚醚等经加成聚合反应而成的含异氰酸酯基的预聚体，配以催化剂、无水助剂、无水填充剂、溶剂等，经混合等工序加工制成的单组分聚氨酯防水涂料。
这里的拒水粉由粉煤灰和脂肪酸制成，具体制法是：粉煤灰加热到75-80℃投入碾磨机，将以脂肪酸防水剂按100：1.5-2的比例加入于热粉煤灰中，碾磨20-30分钟，脂肪酸在碾磨中进行渗透并且包裹粉煤灰的表面，再经热风烘干，排出有害气体，成为防水粉。
采用聚氨酯速凝粘合剂，不会造成化肥的溶解，可是，用量过多会增加成本，而且崩解时间过长。加入拒水粉与聚氨酯共同结成封闭膜，既可降低聚氨酯的用量，又可防止水分的进入，延长化肥溶解的时间，而拒水粉的基料均为对土壤结构有利且容易降解的材料，降解时间短于聚氨酯，因而能够及时崩解，达到缓释控释的目的。
使用时，先对粉煤灰进行化验，选用有毒物质含量不超标的粉煤灰，并且筛除金属等杂质，然后参与造粒。据测定，粉煤灰中含钙1％、钾1.8％、磷0.66％、钠0.27％、镁0.16％、铁2％、铜32ppm、锌26ppm、锰300ppm，可为土壤的补给肥源。实验表明：施用本肥料的土壤孔隙度明显增加，土壤容重减轻，土壤保肥水能力提高，地温提高0.7℃～1.2℃。特别是对于粘土、盐碱土改良效果十分突出，豆科作物增产效果尤其显著。
粉煤灰加入球肥此前未见报道，而且是一个颇具争议的问题，许多复合肥厂家认为，粉煤灰氮素养分很低，虽然具有改良土壤的效果，但增加了肥料的体积，运输和使用都不方便，得不偿失。但从本项实验效果来看，加入粉煤灰还是有价值的，试点农户普遍认为可行，纷纷预订产品，可见前景十分乐观。
实验情况：2009年以来，分别进行了室内实验和田间实验，情况简介如下：
一、室内实验：
1、饱和水浸实验。将内层、中层、外层配方分别制成标准样，浸水，记录崩解时间，从中优选本例的配方，其崩解时间分别为5天、12天、30天，说明三个包裹层的拒水性能呈较大的梯次变化。
2、建立试验床，模拟田间土壤含水量的变化，按玉米的生育期，即播种前15天、拔节期、扬花期三次灌溉，土壤含水量短时间达到饱和水，平时含水量达20-25％，气温分别为15-20℃/30天、20-25℃/30天、22-30℃/30天、18-25℃/30天。将多种配方的样本分别进行实验，本例样本的各层平均崩解时间分别为10天、45天、90天，合乎农艺要求，故定为优选配方。
二、田间实验：
2010-2011年，进行了多点田间实验，在同品种、同地块、同用肥量、同管理的情况下，进行了多种对比。实验组采用播种同时一次性深施，对照组分别为播种同时一次性深施和一次底肥、两次追肥。两次追肥分为人工扎眼追肥和机械追肥。实验结果显示：与一次施肥相比，实验组产量提高15％。与三次施肥的机械追肥相比，产量提高8％，产生成本降低5％。与人工追肥相比，产量提高11％，施肥成本降低了20％。可见，这种使用这种肥料的效益是十分显著的，受到了实验区农户的高度赞扬。
第二种实施例：制备粘土液或黏米液备用。其中，粘土液由粘土和水搅拌制成乳状，黏米液推荐参与糯米加20-50倍重量的水加热熬制成乳状液，或面粉加10-30倍重量的水熬制的乳状液。
制备拒水粉：取有机醇钠，其中典型的市售产品是甲基硅醇钠，分子式：(CH3)3SiONa，将有机硅醇钠与粉煤灰混合进行反应，生成防水浆料，在二氧化碳环境下再进行反应，经烘干得防水粉。
将尿素20-25份放入造粒盘，喷入雾化聚氨脂1.5-2.5重量份，同时喷入拒水粉5-6份，滚动形成微孔层；再加入尿素20-30份，同时喷入雾化聚氨脂0.8-1.5份、拒水粉4-5份、褐煤腐植酸2-5份，滚动形成中孔层；再加入尿素20-25重量份，喷入雾化聚氨脂0.4-1份，同时加入拒水粉2-3份，滚动形成大孔层，取出待凝固干燥后再放入造粒盘，喷入雾化乳状粘土液或乳状黏米液，褐煤腐植酸2-5份、固氮菌剂0.3-2重量份、硅酸盐菌剂0.2-1.5重量份，滚动形成附加层。
这里的固氮菌剂的作用是吸收土壤内的氮素，同时降低肥料中氮素的释放。硅酸盐菌剂是能分解土壤最主要成分硅铝酸盐，释放出钾和其它灰份元素，将土壤中磷灰土和磷灰石的磷转变为可给态磷，而且能固定空气中的氮素。目前，这种硅酸盐菌剂都是作为菌肥单独使用，还没有与尿素复合的报道。本例采用隔离层外附加菌肥，通过一次施肥即可达到活化土壤中的钾以及释磷固氮的效果。
实验结果显示：与一次施肥相比，实验组产量提高22％。与三次施肥的机械追肥相比，产量提高12.6％，产生成本降低5％。与人工追肥相比，产量提高15.3％，施肥成本降低了20％。
第三种实施例：制备粘土液或黏米液备用。其中，粘土液由粘土和水搅拌制成乳状，黏米液推荐参与糯米加20-50倍重量的水加热熬制成乳状液，或面粉加10-30倍重量的水熬制的乳状液。
制备拒水粉：120目以上的滑石粉或方解石粉与脂肪酸酯以100：1-2的比例混合，在100-120℃温度下加热并搅拌，再保温半小时即可。
将尿素20-25份放入造粒盘，喷入雾化聚氨脂1.5-2.5重量份，同时喷入拒水粉5-6份，滚动形成微孔层；再加入尿素20-30份，同时喷入雾化聚氨脂0.8-1.5份、拒水粉4-5份，褐煤腐植酸2-5份，滚动形成中孔层；再加入尿素20-25重量份，喷入雾化聚氨脂0.4-1份，同时加入拒水粉2-3份，褐煤腐植酸2-5份，滚动形成大孔层，取出待凝固干燥后再放入造粒盘，喷入雾化乳状粘土液或乳状黏米液，同时加入氯化钾或硫酸钾或草木灰5-10重量份，滚动形成附加层，成球后50-60℃下烘干。
第四种实施例：以不饱和聚酯树脂等量替代前三个实施例所用的粘合剂聚氨酯。具体方式以191不饱和聚酯树脂为例：把促进剂或固化剂之一与基质混合，在造粒盘上用两个喷头对里面的物料进行喷雾球化，其用量可参照前三个实施例的聚氨酯的用量，由内向外逐渐递减。不饱和聚酯树脂可以按照商品说明稀释到最小浓度，固化速度可以按照商品说明并且根据加工需要通过改变固化剂和促进剂的量来调整。
实验表明：以不饱和聚酯树脂替代聚氨酯，其缓释作用和增产效果更为显著。但由于不饱和聚酯树脂的固化速度很快，固化前必须散开，否则容易成坨。为了减轻这个环节的难度，推荐采用石蜡包裹在沸石粉的表面而制成的拒水粉。具体制法是：120目以上的沸石粉和石蜡乳液以100：0.5-2的重量比混合，在80-100℃下充分搅拌研磨，直至石蜡乳液没有剩余，冷却至常温即可得到拒水粉。显然，石蜡与不饱和聚酯树脂容易脱离，可以防止球体的粘连。

Claims (11)

1.一种分层缓控多元肥及其制造工艺，其特征在于：提供一种分层缓控多元肥，这种肥料包括以下原料：尿素60-75重量份，粘合剂1.5-5重量份，拒水粉10-15份，褐煤腐植酸5-15重量份。
2.根据权利要求1所述的分层缓控多元肥及其制造工艺，其特征在于：所说的粘合剂是聚氨酯或不饱和聚酯树脂。
3.根据权利要求1所述的分层缓控多元肥及其制造工艺，其特征在于：所说的粘合剂是粘土和水搅拌而成的乳状粘土液或黏米和水加热而成的乳状黏米液，其中的黏米液是用糯米加20-50倍重量的水加热熬制的粘稠液体或面粉加10-30倍重量的水熬制的粘稠液体。
4.根据权利要求1所述的分层缓控多元肥及其制造工艺，其特征在于：所说的拒水粉由粉煤灰和脂肪酸制成，具体制法是：粉煤灰加热到75-80℃投入碾磨机，将以脂肪酸防水剂按100：1.5-2的比例加入于热粉煤灰中，碾磨20-30分钟，脂肪酸在碾磨中进行渗透并且包裹粉煤灰的表面，再经热风烘干，排出有害气体，成为防水粉。
5.根据权利要求1所述的分层缓控多元肥及其制造工艺，其特征在于：所说的拒水粉是有机醇钠与粉煤灰制成，具体制法是：将有机硅醇钠与粉煤灰混合进行反应，生成防水浆料，在二氧化碳环境下再进行反应，经烘干制得防水粉。
6.根据权利要求1所述的分层缓控多元肥及其制造工艺，其特征在于：所说的拒水粉是120目以上的滑石粉或方解石粉与脂肪酸酯以100：1-2的比例混合，在100-120℃温度下搅拌，再保温半小时即可。
7.根据权利要求1所述的分层缓控多元肥及其制造工艺，其特征在于：所说的拒水粉是把120目以上的沸石粉和石蜡乳液以100：0.5-2的重量比混合，在80-100℃下充分搅拌研磨，直至石蜡乳液完全吸收，冷却至常温即可。
8.根据权利要求1所述的分层缓控多元肥及其制造工艺，其特征在于：所说的原料还包括固氮菌剂0.3-2重量份、硅酸盐菌剂0.2-1.5重量份或钾含量50-60％的氯化钾肥或硫酸钾肥5-10重量份。
9.根据权利要求1所述的分层缓控多元肥及其制造工艺，其特征在于：所说的肥料的制造方法是：将尿素20-25份放入造粒盘，喷入雾化聚氨脂1.5-2.5重量份，同时喷入拒水粉5-6份，滚动形成微孔层；再加入尿素20-30份，同时喷入雾化聚氨脂0.8-1.5份、拒水粉4-5份、褐煤腐植酸2-5份，滚动形成中孔层；再加入尿素20-25重量份，喷入雾化聚氨脂0.4-1份，拒水粉2-3份，同时加入生化腐植酸6-18份，滚动形成大孔层。
10.根据权利要求1所述的分层缓控多元肥及其制造工艺，其特征在于：所说的肥料的制造方法是：将尿素20-25份放入造粒盘，喷入雾化聚氨脂1.5-2.5重量份，同时喷入拒水粉5-6份，滚动形成微孔层；再加入尿素20-30份，同时喷入雾化聚氨脂0.8-1.5份、拒水粉4-5份、褐煤腐植酸2-5份，滚动形成中孔层；再加入尿素20-25重量份，喷入雾化聚氨脂0.4-1份，同时加入拒水粉2-3份，滚动形成大孔层，取出待凝固干燥后再放入造粒盘，喷入雾化乳状粘土液或乳状黏米液，褐煤腐植酸2-5份、固氮菌剂0.3-2重量份、硅酸盐菌剂0.2-1.5重量份，滚动形成附加层。
11.根据权利要求1所述的分层缓控多元肥及其制造工艺，其特征在于：所说的肥料的制造方法是：将尿素20-25份放入造粒盘，喷入雾化聚氨脂1.5-2.5重量份，同时喷入拒水粉5-6份，滚动形成微孔层；再加入尿素20-30份，同时喷入雾化聚氨脂0.8-1.5份、拒水粉4-5份，褐煤腐植酸2-5份，滚动形成中孔层；再加入尿素20-25重量份，喷入雾化聚氨脂0.4-1份，同时加入拒水粉2-3份，褐煤腐植酸2-5份，滚动形成大孔层，取出待凝固干燥后再放入造粒盘，喷入雾化乳状粘土液或乳状黏米液，同时加入氯化钾或硫酸钾或草木灰5-10重量份，滚动形成附加层，成球后50-60℃下烘干。
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