CN103910577B - 一种缓溶肥及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种缓溶肥，本发明属于农作物肥料领域，具体涉及一种能够在水中和土壤中缓慢溶解，达到缓释控释目的的肥料。本发明缓溶肥是由营养元素与不同溶解速率的材料组成。进一步本发明提供了一种缓溶肥的制备方法，该方法是将营养元素、不同溶解速率的材料、通透控制剂通过熔融分散、喷浆造粒得到颗粒状缓溶肥。该缓溶肥利用不同溶解速率的材料和通透控制剂，使肥料缓慢释放，从而达到控释的目的。其制备工艺易控、成本低、肥效控释稳定，可与农作物生长规律相适应，提高了肥料的利用率，具有市场推广价值。

Description

一种缓溶肥及其制备方法

技术领域

本发明属于农作物的肥料领域，更确切的说是涉及一种缓溶性肥料。

背景技术

随着我国农业的快速发展，化肥在农业中起着越来越重要的作用，现在的化肥在使用中主要存在两大问题：一是肥料施用量大，利用率低，二是对土壤造成污染。如此，解决化肥利用率和土壤污染问题成了研究肥料的重要对象。

目前国内解决以上问题主要是采用固体长效缓控肥，我国的固体长效缓控肥种类比较多，而这些大多存在产品粒度大、释放时间不确定，不能充分利用，降低了利用率。例如包膜控释肥料是指在化肥外包裹一层材料，从而达到缓释、控释的释放特性，但目前的所使用的包膜材料大多为不溶性的无机矿物，或者不易降解的高分子化合物，此类化肥虽能达到很好的缓释控释效果，但工艺复杂，且不易降解的高分子包衣材料残留在土壤中，容易造成土壤的二次污染，不利于农作物生长。

中国专利公开号为CN1470485A公开了一种载体型缓释肥料及其制备方法，该方法是将肥料与载体物质混合，加入交联剂搅拌反应而得。由于交联的反应过程和程度难以控制，从而难以控制肥料的溶解速率，使肥料的释放不能与作物生长周期匹配，降低了肥料的利用率。

中国专利公开号102964169A公开了一种大颗粒长效化肥的制作方法，该方法是肥料经过配方粘土，复合肥，杀虫剂，杀菌剂，微量元素，加上缓溶剂，做成较大颗粒的块状。该肥颗粒太大，且肥料肥效的释放周期不稳定。

中国专利公开号103319286A公开了一种含螯合态中微量元素的脲甲醛复合肥料，该方法是将缓溶有机氮肥合成工艺与包膜技术有效结合，实现氮素缓释长效的功能。其中所使用的缓溶氮素为脲甲醛，利用薄膜材料对其他肥料进行包膜处理。此方法虽能使肥料进行达到控释，但生产工艺复杂，成本高昂，不利于推广。

根据上述，我国的缓控肥料主要存在肥效释放周期不稳定，肥料释放速率不能与作物生长周期相匹配，降低了肥料的利用率，且生产工艺复杂，且易对土壤造成二次污染。因此需要进一步开发能适合作物生长周期的新型肥料，提高肥料的利用率，降低对土壤的污染，达到高效、环保。

发明内容

为了解决上述的不足和缺陷，本发明提出了一种缓溶肥。该缓溶肥是以不同溶解速率的高分子作为缓溶材料，肥料肥效可随着缓溶材料的不同溶解速率的溶解而慢慢释放出来，从而达到缓释控释的目的。

本发明进一步提供了一种缓溶肥的制备方法，通过将肥料与缓溶材料进行熔融混合，加入通透控制剂，改变缓溶材料的通透性和可降解性，使缓溶材料能达到缓慢溶解。其中的罗望子胶具有很好的分散性与可溶解性，罗望子胶先溶解后，在肥料颗粒中可形成通道，使肥料能够随着缓溶材料溶解而缓慢释放。

本发明一种缓溶性化肥，其特征是该缓溶肥各组成按其重量比为：

营养成分50%~80%，

聚乙烯醇2%~30%，

聚氨酯树脂2%~10%，

罗望子多糖胶1%~10%，

通透控制剂1%~5%。

上述所述的营养成分为以下的一种或几种的混合物：硝酸铵、尿素、碳酸氢铵、氯化铵、硫酸铵、脲甲醛、过磷酸钙、重过磷酸钙、磷酸二氢钾、钙镁磷肥、磷酸钾，磷酸铵、氯化钾、硝酸钾、硫酸钾、微量元素、有机酸、生物菌，可根据植物需求进行任意配比。

上述所述的聚乙烯醇是聚合度为1700，醇解度为99%的1799，聚乙烯醇1799在土壤中的溶解速率比较缓慢，且与水溶性树脂聚氨酯树脂结合，具有很好的粘接性，聚乙烯醇缓慢溶解在土壤中，肥料也能慢慢释放出来，提高肥料的利用率；且聚乙烯醇能改良土壤，增加土壤团粒结构，有利于植物的生长；聚乙烯醇也是能降解的高分子化合物，不会污染换土壤。

上述所述的聚氨酯树脂为阴离子型聚氨酯树脂，阴离子聚氨酯中加入了二胺苯基羧酸，引入了羧基，分子量增大，羧基含量增大，导致聚氨酯的交联结构和苯环含量增大，水溶性得到了部分抑制，可缓慢溶解在水中。

上述所述的罗望子多糖胶为天然高分子化合物，在冷水中易分散且溶胀，罗望子多糖胶在水中易溶解，溶解后使颗粒形成多孔通道，可使肥料缓慢释放出来；再者罗望子多糖胶为天然高分子，易降解，降解后形成的小分子，能够活化土壤，提高植物活性，促进植物对养分的吸收。

上述所述的通透控制剂以下的一种或几种无机混合物：沸石、膨润土、麦饭石、凹凸棒、硅藻土、海泡石，这些无机矿物其结构都具有多孔性，由此形成多孔通道。通透控制剂的加入，与熔融状态下的聚乙烯醇进行共混，因其通透控制剂为多孔无机矿物，混合后，能吸收土壤中水分，增大与水的接触面积，能提供肥料颗粒水分，使缓溶性的聚氨酯树脂和聚乙烯醇能够溶解，同时使营养成分能够通过通透控制剂的多孔通道释放出来，达到缓释的目的，提高肥料的利用率。

本发明一种缓溶肥，其特征是制备方法包括以下步骤：

（1）、将1%~5%的通透控制剂细化成400~800目颗粒，备用；

（2）、将步骤（1）中所得细化后的通透控制剂加入到密闭搅拌反应釜中，再加入50%~80%营养成分，2%~30%聚乙烯醇，2%~10%聚氨酯树脂，1%~10%罗望子多糖胶，加入10%~20%水，设定温度并保持在70℃~100℃，搅拌转速为200r/min~300r/min，搅拌时间为50min~120min使混合物达到熔融状态；

（3）、将步骤（2）中的混合物送入到喷浆干燥造粒机中进行喷浆造粒，干燥冷却，即可得一种缓溶肥。

上述所述一种缓溶肥的制备方法步骤（2）中将各物料混合在一起，在70℃~100℃中进行熔融，加入10%~20%的水，可使熔融更加快速，同时进行搅拌，也能使各物质充分混合，达到均匀，且物料中存在一定水分，可提高喷浆造粒中合格颗粒的出产率。

上述所述一种缓溶肥的制备方法步骤（3）中所述的喷浆干燥造粒机设有涡流空气分配器，依据空气动力学和流体力学基本原理，强化了冷空气与热熔雾滴之间的质热交换，系统进风采用逆流、并流方式，保证热熔雾滴被冷空气充分有效冷却，完成冷却造粒过程；造粒塔采用夹套风冷装置，确保造粒塔内壁不发生物料的“热熔挂壁”现象。产品回收系统配有二次流化床冷却干燥装置，对完成喷雾造粒的微粉进行再冷却再干燥，经充分冷却干燥的成品流动性好，温度低，可以直接进行包装。

本发明的突出特点在于：

1、本发明将营养元素与可溶性的罗望子多糖胶、聚氨酯树脂、聚乙烯醇1799混合，利用罗望子多糖胶、聚氨酯树脂、聚乙烯醇1799在水中不同溶解速率的特性，可使该缓溶肥根据植物的生长周期，在不同时期释放出植物所需的养分，使养分充分被植物吸收和利用，提高了肥料的利用率，促进了植物的生长。

2、本发明中营养成分在熔融过程中，由于罗望子多糖胶、聚氨酯树脂、聚乙烯醇都有很好的粘稠性和胶体性质，所以不会使营养成分在这一过程中挥发降解，失去肥效。

3、本发明中选用的罗望子多糖胶、聚氨酯树脂、聚乙烯醇为缓溶可降解材料，降解后对农作物无害，无残留，不污染土壤；且本发明工艺流程简单可控，生产效率高，具有市场推广价值。

4、本发明中选用无机多孔状矿物作为通透控制剂，使部分营养成分能够在短时间内通过无机矿物的多孔通道释放出来，提供作物所需营养物质。营养成分既可以通过通透控制剂达到短期释放，又可以通过缓溶材料的缓慢溶解而达到长期释放，短期和长期完美结合，达到缓释控释的目的。

具体实施方式

以下通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但不应理解为本发明的范围权限仅限于以下的实例。

实施例1

一种缓溶肥，其组分配比如下，各组分均为重量份：

40%尿素、30%磷酸一氢氨、20%聚乙烯醇1799、5%阴离子型聚氨酯树脂、4%罗望子多糖胶、沸石1%。

制备方法步骤如下：

（1）、将1%的通透控制剂沸石细化成400~800目颗粒，备用；

（2）、将步骤（1）中所得细化后的通透控制剂沸石颗粒加入到密闭搅拌反应釜中，再加入40%尿素、30%磷酸一氢氨、20%聚乙烯醇1799、5%阴离子型聚氨酯树脂、4%罗望子多糖胶，加入10%~20%水，设定温度并保持在70℃~100℃，搅拌转速为200r/min~300r/min，搅拌时间为50min~120min使混合物达到熔融状态；

（3）、将步骤（2）中的混合物送入到造粒机中进行喷浆造粒，干燥冷却，即可得一种缓溶肥。

通过尿素浸出测试，本发明缓溶肥养分释放如下表：

施肥时间	肥效浸出率	载体材料溶解率
			24h	10%	4%
30d	85%	75%
			60d	95%	85%
70d	完全消失	完全消失

实施例2

一种缓溶肥，其组分配比如下，各组分均为重量份：

65%磷酸二氢氨、25%聚乙烯醇1799、5%阴离子型聚氨酯树脂、4%罗望子多糖胶、凹凸棒1%。

制备方法步骤如下：

（1）、将1%的通透控制剂凹凸棒细化成400~800目颗粒，备用；

（2）、将步骤（1）中所得细化后的通透控制剂凹凸棒加入到密闭搅拌反应釜中，再加入65%磷酸二氢氨、25%聚乙烯醇1799、5%阴离子型聚氨酯树脂、4%罗望子多糖胶，加入10%~20%水，设定温度并保持在70℃~100℃，搅拌转速为200r/min~300r/min，搅拌时间为50min~120min使混合物达到熔融状态；

（3）、将步骤（2）中的混合物送入到造粒机中进行喷浆造粒，干燥冷却，即可得一种缓溶肥。

通过肥料浸出测试，本发明缓溶肥养分释放如下表：

施肥时间	肥效浸出率	载体材料溶解率
			24h	10%	4%
30d	75%	64%
			60d	93%	82%
80d	完全消失	完全消失

实施例3

一种缓溶肥，其组分配比如下，各组分均为重量份：

40%尿素、20%磷酸一氢氨、10%氯化钾、20%聚乙烯醇1799、5%聚氨酯树脂、3%罗望子多糖胶、硅藻土2%。

制备方法步骤如下：

（1）、将2%的通透控制剂硅藻土细化成400~800目颗粒，备用；

（2）、将步骤（1）中所得细化后的通透控制剂硅藻土加入到密闭搅拌反应釜中，再加入40%尿素、20%磷酸一氢氨、10%氯化钾、20%聚乙烯醇1799、5%阴离子型聚氨酯树脂、3%罗望子多糖胶，加入10%~20%水，设定温度并保持在70℃~100℃，搅拌转速为200r/min~300r/min，搅拌时间为50min~120min使混合物达到熔融状态；

（3）、将步骤（2）中的混合物送入到造粒机中进行喷浆造粒，干燥冷却，即可得一种缓溶肥。

通过尿素浸出测试，本发明缓溶肥养分释放如下表：

施肥时间	肥效浸出率	载体材料溶解率
			24h	6%	3%
30d	70%	62%
			60d	90%	81%
80d	完全消失	完全消失

将所得缓溶肥埋入土壤中，进行讲解测试，120天后完全融入泥土，具有良好的生物降解性能。

实施例4

一种缓溶肥，其组分配比如下，各组分均为重量份：

70%尿素、20%聚乙烯醇1799、5%聚氨酯树脂、3%罗望子多糖胶、麦饭石2%。

制备方法步骤如下：

（1）、将2%的通透控制剂麦饭石细化成400~800目颗粒，备用；

（2）、将步骤（1）中所得细化后的通透控制剂麦饭石加入到密闭搅拌反应釜中，再加入70%尿素、20%聚乙烯醇1799、，5%阴离子型聚氨酯树脂、3%罗望子多糖胶，加入10%~20%水，设定温度并保持在70℃~100℃，搅拌转速为200r/min~300r/min，搅拌时间为50min~120min使混合物达到熔融状态；

（3）、将步骤（2）中的混合物送入到造粒机中进行喷浆造粒，干燥冷却，即可得一种缓溶肥。

通过尿素浸出测试，本发明缓溶肥养分释放如下表：

施肥时间	肥效浸出率	载体材料溶解率
			24h	6%	2%
30d	64%	54.5%
			60d	93%	79.0%
80d	完全消失	完全消失

将所得缓溶肥埋入土壤中，进行讲解测试，120天后完全融入泥土，具有良好的生物降解性能。

Claims (5)

1.一种缓溶肥，其特征在于：该缓溶肥各组成按其重量比为：

营养成分50%~80%，

聚乙烯醇2%~30%，

聚氨酯树脂2%~10%，

罗望子多糖胶1%~10%，

通透控制剂1%~5%，

其中所述的营养成分为以下的一种或几种混合物：硝酸铵、尿素、碳酸氢铵、氯化铵、硫酸铵、脲甲醛、过磷酸钙、重过磷酸钙、磷酸二氢钾、钙镁磷肥、磷酸钾，磷酸铵、氯化钾、硝酸钾、硫酸钾、微量元素、有机酸、生物菌；其中所述聚氨酯树脂为阴离子型聚氨酯树脂，加入了二胺苯基羧酸，引入了羧基，羧基含量增大，可缓慢溶解在水中；其中所述的通透控制剂为以下的一种或几种无机混合物：沸石、膨润土、麦饭石、凹凸棒、硅藻土、海泡石。

2.根据权利要求1所述的一种缓溶肥，其特征在于：其中所述的聚乙烯醇聚合度为1700，醇解度为99%。

3.根据权利要求1所述的一种缓溶肥，其特征在于：其制备方法包括以下步骤：

（1）、将1%~5%的通透控制剂细化成400~800目颗粒，备用；

（2）、将步骤（1）中所得细化后的通透控制剂加入到密闭搅拌反应釜中，再加入50%~80%营养成分，2%~30%聚乙烯醇，2%~10%聚氨酯树脂，1%~10%罗望子多糖胶，加入10%~20%水，设定温度并保持在70℃~100℃，搅拌转速为200r/min~300r/min，搅拌时间为50min~120min使混合物达到熔融状态；

（3）、将步骤（2）中的混合物送入到喷浆干燥造粒机中进行造粒，干燥冷却，即可得一种缓溶肥。

4.根据权利要求3所述的一种缓溶肥，其特征在于制备方法步骤（2）中，将通透控制剂与罗望子多糖胶，聚氨酯树脂，聚乙烯醇混合反应，因其通透控制剂为多孔无机矿物，混合后，能吸收土壤中水分，增大与水的接触面积，能提供肥料颗粒水分，使缓溶性的聚氨酯树脂和聚乙烯醇能够溶解，同时使营养成分能够释放出来。

5.根据权利要求3所述的一种缓溶肥，其特征在于制备方法步骤（3）中所述的喷浆干燥造粒机设有涡流空气分配器，强化了冷空气与热熔雾滴之间的质热交换，系统进风采用逆流、并流方式，造粒塔采用夹套风冷装置，产品回收系统配有二次流化床冷却干燥装置，对完成喷雾造粒的微粉进行再冷却再干燥，成品流动性好，温度低，可以直接进行包装。