CN103772010A - 一种以硅砂为膜的包膜控释肥及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种以硅砂为膜的包膜控释肥及其制备方法，所述包膜控释肥的原料含有以下成分：尿素、氯化钾、磷酸二铵、过磷酸钙、粘结剂和硅砂。与市场现有常规缓释肥相比，本发明提供的包膜控释肥可以通过改变硅砂粒径大小和硅砂的添加量来控制肥料的释放，并且在4周后还能控制肥料缓慢释放，效果优于现有缓释肥。

Description

一种以硅砂为膜的包膜控释肥及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种包膜控释肥，具体涉及一种以硅砂为膜的包膜控释肥及其制备方法。

背景技术

缓/控释肥料（Slow/Controlled Release Fertilizers，CRFs）是结合现代植物营养与施肥理论和控制释放高新技术，并考虑作物营养需求规律，采取某种调控机制技术延缓或控制肥料在土壤中的释放期与释放量，使其养分释放模式与作物养分吸收相协调或同步的新型肥料。

国际肥料工业协会按照制作过程将缓释和控释肥分成两大类。一类是尿素和醛类的缩合物，这类被称为缓效或缓释肥料；另一类是包膜肥料，被称为控释肥料。

国外多年的研究资料和大量文献以及我们几年来的研究结果表明，真正意义上的控释肥，即肥料的养分释放率与作物养分吸收相同步，应该是包膜肥料。

包膜控释肥的包衣材料分为两类：

一类是热固性树脂（Thermosetting resin)，主要包括聚氨酯树脂、环氧树脂、醇酸树脂、不饱和聚酯树脂、酚醛树脂、丙烯酸树脂、尿素树脂、密胺树脂、硅树脂等。其中以醇酸树脂、聚氨脂、环氧树脂三种包衣材料最为常见。最早的控释肥就是Scotts公司的Osmocote，目前依然是全球控释肥的第一品牌。目前开发的产品中以聚氨脂材料最为常见，因为聚氨脂材料经济，生产速度快，可以做到完全降解，符合环保要求。

第二类为热塑性树脂（Thermoplastic resin），主要是聚烯烃类的，包括聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等，这些材料的包衣工艺必须是溶剂型，基本材料流化床的包衣工艺，溶剂一般是四氯乙烯、松香等。日本是热塑性包衣技术的发源地，代表的品牌为Nutricote。中国现在绝大部分控释肥技术是和日本技术基本相似，比如金正大。溶剂型技术除了包衣成本高、污染环境、生产速度、降解差外，还有非常致命的缺陷就是肥料的释放非常不稳定，主要的特点是初始释放非常快（主要表面缺陷引起），后期释放又很慢造成的曲线是先快后慢，刚好和植物喜欢的S曲线相反。热塑性控释肥材料对温度不敏感，温度的升降对养分的释放影响幅度较小，主要的原因是膜孔不容易膨胀。

因此，急需一种可以解决包膜控释肥的释放速度问题的肥料。

硅砂，是石英砂，俗称硅砂，是铸造生产中造型（芯）用最基本的材料。

目前仅有石英砂在控释肥方面的应用，即CN200410050221.6（公开号为CN1587235A），该专利公开了一种包膜控释草坪专用肥料，其特征是包膜层的投料组分及重量比例如下：聚乙烯醇16.2-16.8、淀粉9-9.9、氮肥控释粉剂0.05-0.2、硫酸铜或硫酸锌粉体0.05、石英砂粉体6-6.6、水66.45-68.55，在特定工艺条件下，制成一种能同时控制氮磷钾养分释放，并且膜层具有可降解和改良土壤物理性能等功能为一体的包膜控释肥料，其中养分控释是以聚乙烯醇和玉米淀粉形成吸水溶胀膜层，通过灌水扩张膜层孔度，控制氮磷钾养分释放；而其中的石英砂粉体是用于改善膜的物理性状，提高自制草坪专用肥或其他肥料颗粒的抗压碎性能。

目前，没有见到硅砂在作为包膜控释肥中的包膜剂的报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种以硅砂为膜的包膜控释肥。

本发明提供一种以硅砂为膜的包膜控释肥，其原料含有以下成分：尿素、氯化钾、磷酸二铵、过磷酸钙、粘结剂和硅砂。

具体的，所述原料含有以下重量份的成分：尿素1-2份、氯化钾1-2份、磷酸二铵1-2份、过磷酸钙1-2份、粘结剂0.01-2份和硅砂2-6份。

优选地，所述原料含有以下重量份的成分：尿素1-2份、氯化钾1-2份、磷酸二铵1份、过磷酸钙1份、粘结剂0.01-0.5份和硅砂3-5份。

上述包膜控释肥中：

所述粘结剂为海藻酸钠、硅胶、淀粉、瓜胶、酚醛树脂或环氧树脂中的一种或几种，优选为海藻酸钠、硅胶或瓜胶；

所述硅砂，又名二氧化硅或石英砂，是以石英为主要矿物成分，其粒径范围是40-200目。

本发明还提供了一种制备上述包膜控释肥的方法，该方法包括以下步骤：按照配比称取各成分，然后将尿素、氯化钾、磷酸二铵、过磷酸钙混匀造粒，然后将肥料颗粒上喷涂粘结剂，再与硅砂共混后，将硅砂粘结在颗粒外层。

具体的，所述方法包括以下步骤：

1）称取尿素、氯化钾、磷酸二铵、过磷酸钙，然后将四种肥料混匀，造粒；

2）将肥料颗粒上喷涂粘结剂，在转鼓中放入硅砂，然后将带有粘结剂的肥料颗粒放入转鼓中，以60-120转/分钟的速度转动8-15分钟，自然晾干或用烘箱低于60℃烘干。

上述方法中：所述烘箱中的烘干温度具体为40-60℃。

本发明还提供了上述包膜控释肥在制备农作物肥料方面的应用。

本发明提供的以硅砂为膜的包膜控释肥具有以下优点：

1、本发明提供的以硅砂为膜的包膜控释肥，可以通过改变硅砂粒径大小和用量来制造出释放速度不同的缓释肥，使释放速度稳定，且后期释放速度提高。肥料可以通过硅砂粒包裹层中的缝隙溶出，与植物生长所需求的肥料浓度吻合，可大大提高肥料的利用率。

2、与市场现有常规缓释肥相比，本发明提供的包膜控释肥可以通过改变硅砂粒径大小和硅砂的添加量来控制肥料的释放，并且在4周后还能控制肥料缓慢释放，效果优于现有缓释肥。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

所述粘结剂的使用，硅胶、瓜胶等液体成分可直接使用，而其他固体产品如海藻酸钠则需要用水溶解使用，如：

所述5%海藻酸钠溶液是指将50g的海藻酸钠溶于1L的水中，所述1L浓度为5%的海藻酸钠溶液中含50g海藻酸钠。

所述瓜胶市场购买时，其为混合好的溶液，以1%瓜胶溶液1L为例，其内容物为10g瓜胶。

实施例1：以硅砂为膜的包膜控释肥

1、原料：尿素2kg、氯化钾1kg、磷酸二铵1kg、过磷酸钙1kg、硅胶0.5kg（或用浓度为5%的海藻酸钠溶液1L或用瓜胶1L）、100-200目硅砂3kg。

2、制备方法：

1）称取尿素、氯化钾、磷酸二铵、过磷酸钙，然后将四种肥料混匀，装入造粒机中进行造粒；

2）将肥料颗粒上喷涂硅胶（或海藻酸钠溶液或瓜胶），在转鼓中放入100-200目硅砂，然后将带有粘结剂的肥料颗粒放入转鼓中，以120转/分钟的速度转动10分钟，自然晾干或用烘箱60℃烘干。

实施例2：以硅砂为膜的包膜控释肥

1、原料：尿素2kg、氯化钾1kg、磷酸二铵1kg、过磷酸钙1kg、硅胶0.5kg（或用浓度为5%的海藻酸钠溶液1L或用瓜胶1L）、50-100目的硅砂3kg。

2、制备方法：

1）称取尿素、氯化钾、磷酸二铵、过磷酸钙，然后将四种肥料混匀，装入造粒机中进行造粒；

2）将肥料颗粒上喷涂硅胶（或海藻酸钠溶液或瓜胶），在转鼓中放入硅砂，然后将带有粘结剂的肥料颗粒放入转鼓中，以60转/分钟的速度转动15分钟，自然晾干或用烘箱55℃烘干。

实施例3：以硅砂为膜的包膜控释肥

1、原料：尿素2kg、氯化钾1kg、磷酸二铵1kg、过磷酸钙1kg、硅胶0.5kg（或用浓度为5%的海藻酸钠溶液1L或用瓜胶1L）、40-70目的硅砂3kg。

2、制备方法：

1）称取尿素、氯化钾、磷酸二铵、过磷酸钙，然后将四种肥料混匀，装入造粒机中进行造粒；

2）将肥料颗粒上喷涂硅胶（或海藻酸钠溶液或瓜胶），在转鼓中放入硅砂，然后将带有粘结剂的肥料颗粒放入转鼓中，以100转/分钟的速度转动10分钟，自然晾干或用烘箱50℃烘干。

实施例4：以硅砂为膜的包膜控释肥

1、原料：尿素2kg、氯化钾2kg、磷酸二铵1kg、过磷酸钙1kg、硅胶0.5kg（或用浓度为5%的海藻酸钠溶液1L或用瓜胶1L）、100-200目的硅砂4kg。

2、制备方法：

1）称取尿素、氯化钾、磷酸二铵、过磷酸钙，然后将四种肥料混匀，装入造粒机中进行造粒；

2）将肥料颗粒上喷涂硅胶（或海藻酸钠溶液或瓜胶），在转鼓中放入硅砂，然后将带有粘结剂的肥料颗粒放入转鼓中，以80转/分钟的速度转动10分钟，自然晾干或用烘箱60℃烘干。

实施例5：以硅砂为膜的包膜控释肥

1、原料：尿素1kg、氯化钾1kg、磷酸二铵1kg、过磷酸钙1kg、硅胶0.5kg（或用浓度为5%的海藻酸钠溶液1L或用瓜胶1L）、100-200目的硅砂5kg。

2、制备方法：

1）称取尿素、氯化钾、磷酸二铵、过磷酸钙，然后将四种肥料混匀，装入造粒机中进行造粒；

2）将肥料颗粒上喷涂硅胶（或海藻酸钠溶液或瓜胶），在转鼓中放入硅砂，然后将带有粘结剂的肥料颗粒放入转鼓中，以100转/分钟的速度转动8分钟，自然量干或用烘箱45℃℃烘干。

对比例1：常规包膜控释肥

按照南京理工大学刘媛媛的硕士论文《新型包膜缓释肥的研制及其性能研究》中下标页为第11-12页（合计为20-21页）公开的缓释肥A的组成及其制备方法制备对比例1，其中：

1、原料：硝酸铵58%，尿素25%，水9%，油类物质（石油裂解产品）4%、乳化剂4%。

2、制备方法包括水相的制备、油相的制备、缓释肥料的制备，具体为：

1）水相的制备：将硝酸铵、尿素及水混合加热溶解，溶液温度控制在110-120℃；

2）油相的制备：在自制的容器中，将油类物质加入乳化剂后，加热混溶搅拌均匀，温度控制在110-120℃；

3）缓释肥料的制备：将已经溶解好的水相溶液在30s内加入盛有上诉油相的装置B部分中，置于油浴郭内，控制油浴郭的温度为110-120℃，开启搅拌器，同时搅拌，搅拌速度为1200r/min，6min后形成乳胶基质。

实验例1：养分的释放速度检测

1、对实施例1-5和对比例1、对比例2（CN200410050221.6（公开号为CN1587235A）的实施例1）提供的包膜控释肥进行释放速度检测，所述养分是以尿素为基准进行检测的，具体方法为：

养分的释放速率只用N的溶出速率来表征，将制备好的缓释肥用水溶液浸泡，肥料：水的重量比为1：10，浸泡一段时间后，用凯式定氮法测溶液中的尿素的浓度。

2、结果见表1：

表1：养分的释放速度

表1结果显示：实施例1-5中，实施例1、4、5的粒径是相同的，硅砂量依次增加，其释放减慢；实施例1、2、3的粒径是依次递增，其释放速度也增加，可通过调节硅砂粒径和用量调节肥料的释放速度；而现有缓释肥如对比例1、2在第4周后已经基本溶出，其浓度不再变化，第5周后已经不再释放。

结果表明：与市场现有常规缓释肥相比，本发明提供的包膜控释肥可以通过改变硅砂粒径大小和硅砂的添加量来控制尿素的释放，并且在4周后还能控制肥料缓慢释放，效果优于现有缓释肥。

虽然，上文中已经用一般性说明、具体实施方式及试验，对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种以硅砂为膜的包膜控释肥，其特征在于，其原料含有以下成分：尿素、氯化钾、磷酸二铵、过磷酸钙、粘结剂和硅砂。

2.根据权利要求1所述的包膜控释肥，其特征在于，所述原料含有以下重量份的成分：尿素1-2份、氯化钾1-2份、磷酸二铵1-2份、过磷酸钙1-2份、粘结剂0.01-2份和硅砂2-6份。

3.根据权利要求1所述的包膜控释肥，其特征在于，所述原料含有以下重量份的成分：尿素1-2份、氯化钾1-2份、磷酸二铵1-2份、过磷酸钙1-2份、粘结剂0.01-0.5份和硅砂3-5份。

4.根据权利要求1-3任一项所述的包膜控释肥，其特征在于，所述粘结剂为海藻酸钠、硅胶、淀粉、瓜胶、酚醛树脂或环氧树脂中的一种或几种。

5.根据权利要求4所述的包膜控释肥，其特征在于，所述粘结剂为海藻酸钠、硅胶或瓜胶。

6.根据权利要求1-3任一项所述的包膜控释肥，其特征在于，所述硅砂的粒径范围是40-200目。

7.一种制备权利要求1-6任一项所述的包膜控释肥的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：按照配比称取各成分，然后将尿素、氯化钾、磷酸二铵、过磷酸钙混匀造粒，然后将肥料颗粒上喷涂粘结剂，再与硅砂共混后，将硅砂粘结在颗粒外层。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

1）称取尿素、氯化钾、磷酸二铵、过磷酸钙，然后将四种肥料混匀，造粒；

2）将肥料颗粒上喷涂粘结剂，在转鼓中放入硅砂，然后将带有粘结剂的肥料颗粒放入转鼓中，以60-120转/分钟的速度转动8-15分钟，自然晾干或用烘箱低于60℃烘干。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述烘箱中的烘干温度为40-60℃。

10.权利要求1-6任一项所述的包膜控释肥在制备农作物肥料方面的应用。