CN103922854A

CN103922854A - 一种保水性缓溶肥及其制备方法

Info

Publication number: CN103922854A
Application number: CN201410180706.0A
Authority: CN
Inventors: 陈庆; 张芝媛
Original assignee: Chengdu New Keli Chemical Science Co Ltd
Current assignee: Liaoning Ying Gang zinc borate acid technology development Co., Ltd.
Priority date: 2014-04-30
Filing date: 2014-04-30
Publication date: 2014-07-16
Anticipated expiration: 2034-04-30
Also published as: CN103922854B

Abstract

一种保水性缓溶肥及其制备方法。本发明保水性缓溶肥是由营养成分与具有保水功能和缓溶性的天然高分子及其改性物组成。进一步本发明提供了一种保水性缓溶肥的制备方法，该方法是将营养成分、天然高分子罗望子多糖胶及其改性物、磷灰石通过熔融混合，辊式挤出造粒，再干燥冷却，得一种保水性缓溶肥。该保水性缓溶肥利用具有保水性的缓溶材料，既能够保持土壤中的水分，使植物能够有充足的水分，促进植物生长，又能缓慢溶解，使营养成分缓慢释放，在植物生长过程中肥效均匀稳定的释放。该保水性缓溶肥生产效率高，成本低，工艺易控，控释稳定，可与农作物生长规律相适应，提高肥料的利用率。

Description

一种保水性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保水性的缓溶性肥料。

背景技术

随着我国人口的不断增加，粮食需求也越来越大，大力发展现代农业越显重要。化肥在农业中起着越来越重要的作用，而现在的化肥在使用中主要存在施用量大，利用率低，和对土壤造成污染这两大问题。最为重要的是，我国水资源缺乏，农业需水量大，旱季缺水是阻碍我国农业发展的一个重要因素之一。如此，解决肥料利用率、土壤污染和节约农业用水问题成了研究肥料的重要对象，而新型肥料是解决这三大问题的重要手段之一。

保水性缓释控释肥是解决这一问题的重要手段。根据植物对肥料在不同时期的需求，通过在预定时间内控制肥料的释放速率和释放量，可提高肥料的利用率，减少肥料的流失，保持土壤中水分，促进作物生长，省时省力。

但是现有保水性缓释控释肥存在保水性能不稳定，保水剂不易降解，易污染环境，再混合和包膜工艺增大了能耗，提高了成本，价格昂贵，不利于推广。

中国专利公开号为CN103420745A公开了一种保水、保肥的缓释肥及其制备方法，该方法是通过对高分子化合物的处理，再与肥料进行共混和包覆。由于高分子化合物与基肥进行共混或包覆，但未对其进行造粒，易使肥料分散在土壤中，缓释效果不佳，且对高分子化合物的处理过程比较复杂，合成过程中易产生很多副反应，降低了高分子化合物的利用，增大了耗能，成本增加，同时对土壤环境造成污染。

中国专利公开号为CN102557811A公开了一种保水缓释肥料，该方法是将肥料与保水性物质混合进行造粒，再对其进行包膜。由于保水物质在膜内，水分进入比较困难，保水性物质在膜分解前期难以发挥保水作用，保水性能不稳定，且包膜工艺复杂，能耗大，成本高。

中国专利公开号为CN102617249A公开了一种新型多糖凝胶保水缓释肥，该方法通过利用具有保水作用的罗望子多糖胶和改性罗望子多糖胶对肥料进行包膜。由于保水性的罗望子多糖胶及其改性物具有一定的水溶性，在土壤中能吸水溶胀，使包膜易受到破坏，肥料的释放不均匀，肥料利用率受到影响，且包膜工艺比较复杂，过程难以控制，肥料价格昂贵，不利于推广。

根据上述所述，目前我国的保水缓释肥主要以包膜型或缓释肥与保水剂混合，或者直接利用保水性的缓溶材料作为包膜层进行包膜。尽管包膜缓释肥具有很好的保水和缓释功能，但保水性能不稳定，且生产中所利用的大部分为高吸水树脂或其他合成高分子，如聚乙烯，聚乙烯醇，聚丙烯等不易降解的聚合物容易对土壤环境造成二次污染，且生产过程复杂，价格比较昂贵，大部份保水缓溶肥仅适用于经济作物中，在传统农业中应用比较少。因而需进一步开发一种保水性稳定，对环境不会造成二次污染，生产方便，价格低廉，适用于传统农作物的高效保水性缓溶肥，以适应于现代农业发展的需要。

发明内容

为了解决上述的不足和缺陷，本发明提出了一种保水性缓溶肥。该保水性缓溶肥是以缓溶性的、具有保水功能、可缓慢溶解的天然高分子作为缓溶材料，肥料肥效可随着保水性缓溶材料的缓慢溶解慢慢释放出来，从而达到肥效在植物生长过程中均匀的释放，保水性缓溶材料吸水膨胀，又可达到保水的目的。

本发明进一步提供了一种保水性缓溶肥的制备方法。通过将营养成分与保水性缓溶材料进行熔融混合，直接造粒所得。保水性缓溶材料既有保水功能，又具有缓溶性，营养成分与保水性缓溶材料进行熔融混合，使营养成分均匀的分散在保水性缓溶材料中，从而通过保水性缓溶材料的缓慢溶解，达到肥料的缓慢释放，在营养成分释放过程中又能保水，提供植物水分，促进植物对养分的吸收。其中加入磷灰石，改变肥料颗粒的通透性，为营养成分的释放提供通道。

本发明一种保水性缓溶肥，其特征是该缓溶肥各组成按其重量比为：

营养成分50%~80%，

改性罗望子多糖胶2%~30%，

罗望子多糖胶1%~10%，

磷灰石0.1%~5%，

上述所述的营养成分为硝酸铵、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，植物生长素，氨基酸，聚天冬氨酸，腐殖酸，可根据植物需求进行任意配比。

上述所述的改性罗望子多糖胶为以下的一种或几种混合物：罗望子多糖胶偶联有机硅烷、酯化罗望子多糖胶、交联罗望子多糖胶。

上述所述的罗望子多糖胶偶联有机硅烷，其中的偶联有机硅烷为以下的任意一种或几种混合物：乙烯基硅烷、羧甲基硅烷、苯基硅烷、十二烷基硅烷、十六烷基硅烷，其中优选为乙烯基硅烷和十二烷基硅烷。硅类化合物具有耐水性，与亲水性的罗望子多糖胶偶联，可使罗望子多糖胶更具有耐水性，降低其溶解速率，可使罗望子多糖胶达到缓慢溶解，使肥料营养成分均匀缓慢释放。

上述所述的酯化罗望子多糖胶为以下的任意一种或几种混合物：脂肪酸酯罗望子多糖胶、磷酸酯罗望子多糖胶、硫酸酯罗望子多糖胶、醋酸酯罗望子多糖胶。因罗望子多糖胶中含有半乳糖，木糖和葡萄糖，其中直链上均还有多个羟基，可酯化形成直链或网状结构酯类，且酯化程度不同时，其溶解性也不同，可根据不同周期植物对养分的需求，通过采用不同取代度的酯化罗望子多糖胶达到肥效特定释放的目的。同时，因其网状结构，吸水后能使水分在网状结构中被包围，形成水凝胶，达到保水的目的。本发明中酯化罗望子多糖胶的取代度选用为1.0-3.0。

其中所述的交联罗望子多糖为以下的一种或几种混合物：罗望子多糖胶交联淀粉、罗望子多糖交联多糖胶、罗望子多糖交联纤维素。交联罗望子多糖胶随着其分子量的增大，溶解度减小，从而能达到缓溶目的。而淀粉、多糖胶、纤维素均属天然高分子化合物，具有很好的吸水溶胀性，吸水溶胀后，水分不易被蒸发，达到了保水效果，且溶解后物质还能为植物提供营养，避免了对土壤的二次污染。

上述所述的罗望子多糖胶为多糖类物质，其中含有半乳糖，木糖和葡萄糖，由于多糖类高分子链间的相互作用，形成了立体的网状结构，吸收大量的水分后，可形成微小的水凝胶团，微小水凝胶团网状结构空间中的水处于被包围状态，不易被立即释放出来，而是缓慢渗透出来，从而达到了保水的目的，因此具有很好的吸水保水性。

上述所述的磷灰石为无机矿物，其中含有水溶性磷、枸溶性磷以及不溶物质，不溶物质在造粒过程中，增大了颗粒表面的粗糙度，其中的水溶性磷溶解后，可形成微小缝隙，能形成养分释放通道，使肥料缓慢释放出来。且磷灰石还能为植物提供植物所需的营养元素，促进植物生长。

本发明一种保水性缓溶肥，其特征是制备方法包括以下步骤：

（1）将重量份0.1%~5%的磷灰石利用球磨机将其细化为500~1000目，待用；

（2）、将营养成分50%~80%，改性罗望子多糖胶2%~30%，罗望子多糖胶1%~10%，磷灰石0.1%~5%在搅拌反应釜中预混合，搅拌转速为20r/min~50r/min，搅拌时间为2h~3h，使营养成分与罗望子多糖胶和改性罗望子多糖胶均匀混合；

（3）、开启辊式造粒机中熔融腔外的电热套电源进行预热，将步骤（2）中所得的混合物料不断送入辊式造粒机中，混合物料在熔融腔中熔融混合，肥料分散在罗望子多糖胶的熔融体中，继续出料进行造粒。

（4）将步骤（3）中所得肥料颗粒送入筛分机中筛分干燥，1.5mm~2mm颗粒为合格颗粒，将合格颗粒冷却后，包装即可得一种保水性缓溶肥。

上述所述的一种保水性缓溶肥的制备方法，其中步骤（3）中的磷灰石、营养成分、罗望子多糖胶、改性罗望子多糖胶混合熔融，其中磷灰石部分熔融，提供营养。混合造粒后，其不溶部分可增加颗粒的表面粗糙度，使肥料颗粒表面很有微小缝隙，可作为肥料养分释放通道。

上述所述的一种保水性缓溶肥的制备方法，其中步骤（3）中所述的辊式造粒机为辊式气流造粒机，辊式气流造粒机设有熔融腔，熔融腔外部设有电热套，物料经过熔融腔时，利用电热套对熔融腔进行加热，可使混合物快速熔融，熔融后的混合物从口摸挤出，旋转刀切割粒料，粒料被气体带出切粒室而进入离心干燥器进行干燥。

上述所述的种保水性缓溶肥的制备方法，其中步骤（4）中所述的筛分机为滚筒式筛分机，该筛分机中有可调控筛网，将筛网调整至1.5mm~2.0mm，肥料颗粒从筛分机中心分离筒上端进入筒网，在分离筒旋转过程中，合格颗粒自上而下通过筛网间隔中得到分离。

本发明一种保水性缓溶肥，其特征是将营养成分与保水性缓溶材料熔融共混，再进行造粒。本发明一种保水性缓溶肥为固体颗粒，区别于包膜肥，本发明是通过缓溶材料的缓慢溶解，营养成分达到均匀稳定的释放，而包膜肥是在颗粒外包上一层膜层，施入土壤后，待包膜材料溶解或降解后肥料才释放出来，具有一定的瞬时性。

本发明的突出特点在于：

1、本发明将营养成分与可溶性的罗望子多糖胶和改性罗望子多糖胶混合，利用改性罗望子多糖胶在水中缓慢溶解的特性，致使罗望子多糖胶和改性罗望子多糖胶在遇水、遇湿时缓慢溶解从而使营养成分均匀稳定的释放出来，在植物生长过程中提供营养物质。

2、本发明中选用的罗望子多糖胶和改性罗望子多糖胶因其具有立体网状结构，吸收大量的水分后，可形成微小的水凝胶团，微小水凝胶团网状结构空间中的水处于被包围状态，不易被立即释放出来，而是缓慢渗透出来，从而达到了保水的目的，因此具有很好的吸水保水性，可防止土壤中水分蒸发，提供植物水分，促进植物生长。

3、本发明中罗望子多糖胶、改性罗望子多糖胶的溶解速率不同，可根据植物养分生长周期，选用不同物质不同的比例，能有效控制肥料的溶解速率，能使营养成分在特定时期内均匀稳定释放出，提供植物生长所需。

4、本发明中营养成分在生产熔融过程中，由于罗望子多糖胶和改性罗望子多糖胶都有很好的粘稠性和胶体性质，所以在生产过程中不会使营养物质挥发，失去肥效。

5、本发明中罗望子多糖胶和改性罗望子多糖胶均为具有天然高分子性的缓溶性材料，溶解后能提供植物营养，且能无残留，不会对土壤环境造成二次污染；且生产工艺简单可控，生产效率高，原料易得，价格低廉，可在普通农作物中广泛应用，具有市场推广价值。

附图说明

图1为本发明一种保水性缓溶肥颗粒溶解示意图。

本发明一种保水性缓溶肥肥料颗粒在土壤中，遇水遇湿，缓慢溶解，营养成分也在这一过程中均匀稳定的释放。

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

一种保水性缓溶肥，其组分配比如下，各组分均为重量份：

尿素55%，磷酸二氢钾10%，取代度为1.5的脂肪酸酯罗望子多糖胶25%，罗望子多糖胶5%，取代度为2.0的醋酸酯罗望子多糖胶5%，磷灰石0.5%。

制备方法步骤如下：

（1）、将0.5%的磷灰石细化为500~1000目，待用；

（2）、将55%尿素，10%磷酸二氢钾，5%罗望子多糖胶，25%取代度为1.5的脂肪酸酯罗望子多糖胶，5%取代度为2.0的醋酸酯罗望子多糖胶，0.5%磷灰石在搅拌反应釜中预混合，搅拌转速为20r/min~50r/min，搅拌时间为2h~3h，使混合物中尿素、磷酸二氢钾、罗望子多糖胶、脂肪酸酯罗望子多糖胶醋酸酯罗望子多糖胶均匀混合；

（3）、开启辊式造粒机中熔融腔外的电热套电源进行预热，将步骤（2）中所得的混合物料不断送入辊式造粒机中，混合物料在熔融腔中熔融混合，肥料分散在罗望子多糖胶的熔融体中，继续出料进行造粒，干燥冷却后，筛分即可得到合格颗粒。

通过肥料浸出测试，本发明缓溶肥养分释放如下表：

实施例2

一种保水性缓溶肥，其组分配比如下，各组分均为重量份：

尿素15%，磷酸一铵60%，取代度为1.0的脂肪酸酯罗望子多糖胶10%，罗望子多糖胶偶联乙烯基硅烷10%，罗望子多糖胶5%，磷灰石0.5%。

制备方法步骤如下：

（1）、将0.5%的磷灰石细化为500~1000目，待用；

（2）、将15%尿素，60%磷酸一铵，5%罗望子多糖胶，10%取代度为1.0的脂肪酸酯罗望子多糖胶，10%罗望子多糖胶偶联乙烯基硅烷，0.5%磷灰石在搅拌反应釜中预混合，搅拌转速为20r/min~50r/min，搅拌时间为2h~3h，使混合物尿素、磷酸一铵、罗望子多糖胶、脂肪酸酯罗望子多糖胶、罗望子多糖胶偶联乙烯基硅烷均匀混合；

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	8%	5%
30d	75%	60%
			60d	95%	85%
90d	完全消失	完全消失

实施例3

一种保水性缓溶肥，其组分配比如下，各组分均为重量份：

尿素60%，氯化钾10%，罗望子多糖胶5%，取代度为2.0的醋酸酯罗望子多糖胶10%，罗望子多糖胶偶联乙烯基硅烷15%，磷灰石0.5%。

制备方法步骤如下：

（1）、将0.5%的磷灰石细化为500~1000目，待用；

（2）、将60%尿素，10%氯化钾，5%罗望子多糖胶，10%取代度为2.0的醋酸酯罗望子多糖胶，15%罗望子多糖胶偶联乙烯基硅烷，0.5%磷灰石在搅拌反应釜中预混合，搅拌转速为20r/min~50r/min，搅拌时间为2h~3h，使混合物中尿素、氯化钾、罗望子多糖胶、醋酸酯罗望子多糖胶、罗望子多糖胶偶联乙烯基硅烷均匀混合；

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	6%	4%
30d	70%	58%
			60d	93%	82%
90d	完全消失	完全消失

实施例4

一种保水性缓溶肥，其组分配比如下，各组分均为重量份：

过磷酸钙65%，罗望子多糖胶5%，取代度为2.5的脂肪酸酯罗望子多糖胶20%，罗望子多糖胶偶联十二烷基硅烷10%，磷灰石0.5%。

制备方法步骤如下：

（1）、将0.5%的磷灰石细化为500~1000目，待用；

（2）、将65%过磷酸钙， 5%罗望子多糖胶，20%取代度为2.5的脂肪酸酯罗望子多糖胶，10%罗望子多糖胶偶联十二烷基硅烷，0.5%磷灰石在搅拌反应釜中预混合，搅拌转速为20r/min~50r/min，搅拌时间为2h~3h，使混合物中过磷酸钙、罗望子多糖胶脂肪酸酯罗望子多糖胶、罗望子多糖胶偶联十二烷基硅烷均匀混合；

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	5%	3%
30d	55%	42%
			60d	94%	83%
90d	完全消失	完全消失

实施例5

一种保水性缓溶肥，其组分配比如下，各组分均为重量份：

尿素40%，钙镁磷肥20%，氯化钾10%，罗望子多糖胶5%，取代度为2.0的醋酸酯罗望子多糖胶15%，罗望子多糖胶偶联十二烷基硅烷10%，磷灰石0.5%。

制备方法步骤如下：

（1）、将0.5%的磷灰石细化为500~1000目，待用；

（2）、将40%尿素，20%钙镁磷肥，10%氯化钾， 5%罗望子多糖胶，15%取代度为2.0的醋酸酯罗望子多糖胶，10%罗望子多糖胶偶联十二烷基硅烷，0.5%磷灰石在搅拌反应釜中预混合，搅拌转速为20r/min~50r/min，搅拌时间为2h~3h，使混合物中尿素、钙镁磷肥，氯化钾，罗望子多糖胶、醋酸酯罗望子多糖胶、罗望子多糖胶偶联十二烷基硅烷均匀混合；

（3）、开启辊式造粒机中熔融腔外的电热套电源进行预热，将步骤（2）中所得的混合物料不断送入辊式造粒机中，混合物料在熔融腔中熔融混合，肥料分散在罗望子多糖胶及其改性物的熔融体中，继续出料进行造粒，干燥冷却后，筛分即可得到合格颗粒。

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%	3%
30d	50%	29.5%
			60d	94.6%	73.2%
70d	完全消失	完全消失

以上实例中，各肥料在30天内肥料释放均≤75%，符合缓释肥标准。

实施例6

一种保水性缓溶肥，其组分配比如下，各组分均为重量份：

制备方法步骤如下：

（1）、将0.5%的磷灰石细化为500~1000目，待用；

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	5%	3%
30d	65%	50%
			60d	92%	80%
90d	完全消失	完全消失

Claims

1.一种保水性缓溶肥，其特征在于：该保水性缓溶肥各组成按其重量比为：

营养成分50%~80%，

改性罗望子多糖胶2%~30%，

罗望子多糖胶1%~10%，

磷灰石0.1%~5%，

其中所述的营养成分为以下的一种或几种混合：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，植物生长素，氨基酸，聚天冬氨酸，腐殖酸；其中所述的改性罗望子多糖胶为以下的一种或几种混合物：罗望子多糖胶偶联有机硅烷、酯化罗望子多糖胶、交联罗望子多糖胶。

2.根据权利要求1所述的一种保水性缓溶肥，其特征在于：其中所述的改性罗望子多糖胶为以下的一种或几种混合物：罗望子多糖胶偶联有机硅烷、酯化罗望子多糖胶、交联罗望子多糖胶；其中所述的罗望子多糖胶偶联有机硅烷为以下的任意一种或几种混合物：乙烯基硅烷、羧甲基硅烷、苯基硅烷、十二烷基硅烷、十六烷基硅烷；其中所述的酯化罗望子多糖胶为以下的任意一种或几种混合物：脂肪酸酯罗望子多糖胶、磷酸酯罗望子多糖胶、硫酸酯罗望子多糖胶、醋酸酯罗望子多糖胶；其中所述的交联罗望子多糖为以下的一种或几种混合物：罗望子多糖胶交联淀粉、罗望子多糖交联多糖胶、罗望子多糖交联纤维素。

3.根据权利要求1所述的一种保水性缓溶肥，其特征在于：其制备方法包括以下步骤：

（1）、将重量份0.1%~5%的磷灰石在球磨机中细化为500~1000目，待用；

（2）、将营养成分50%~80%，改性罗望子多糖胶2%~30%，罗望子多糖胶1%~10%，步骤（1）中磷灰石粉末加入在搅拌反应釜中预混合，搅拌转速为20r/min~50r/min，搅拌时间为2h~3h，使营养成分与罗望子多糖胶和改性罗望子多糖胶均匀混合；

（3）、开启辊式造粒机中熔融腔外的电热套电源进行预热，将步骤（2）中所得的混合物料送入辊式造粒机中，混合物料在熔融腔中熔融混合，营养成分分散在罗望子多糖胶的熔融体中，继续出料进行造粒，筛分干燥得到合格颗粒，再冷却包装，即可得一种保水性缓溶肥。

4.根据权利要求3所述的一种保水性缓溶肥的制备方法，其特征在于：其中步骤（3）中的磷灰石、营养成分、罗望子多糖胶、改性罗望子多糖胶混合熔融，其中磷灰石部分熔融，提供营养，其不溶部分可增加颗粒的表面粗糙度，使肥料颗粒表面很有微小缝隙，可作为肥料养分释放通道。

5.根据权利要求3所述的一种保水性缓溶肥的制备方法，其特征在于：其中步骤（2）中所述的辊式造粒机为辊式气流造粒机，辊式气流造粒机设有熔融腔，熔融腔外部设有电热套，物料经过熔融腔时，利用电热套对熔融腔进行加热，可使混合物快速熔融，熔融后的混合物从口摸挤出，旋转刀切割粒料，粒料被气体带出切粒室而进入离心干燥器进行干燥，冷却。