CN104003783A

CN104003783A - 一种功能性颗粒状大量元素水溶肥及其制备方法

Info

Publication number: CN104003783A
Application number: CN201410261189.XA
Authority: CN
Inventors: 王婷婷; 何守学; 周丽; 李元峰
Original assignee: STANLEY FERTILIZER STOCK CO Ltd
Current assignee: STANLEY FERTILIZER STOCK CO Ltd
Priority date: 2014-06-13
Filing date: 2014-06-13
Publication date: 2014-08-27

Abstract

本发明公开了一种功能性颗粒状大量元素水溶肥。其原料组分重量份如下：尿素345-350份、硝酸钾210-220份、磷酸二氢钾240-250份、硫酸钾20-30份、磷酸一铵110-115份、硼酸11-11.6份、EDTA螯合锌6-6.6份、EDTA螯合铁7-7.7份、EDTA螯合锰3-3.9份、七钼酸铵0.1-0.2份、聚谷氨酸5-10份。本发明与现有技术相比配方科学、营养全面，养分均衡稳定，保水、抗旱，肥料利用率高，具有改良、修复土壤等功能。

Description

一种功能性颗粒状大量元素水溶肥及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种功能性颗粒状大量元素水溶肥及其制备方法，属于功能性水溶肥技术领域。

背景技术

功能性肥料又称多功能肥料，是21世纪新型肥料的重要研究、发展方向之一，主要指具有增产、增效、提质功能（如改良土壤、提高作物抗逆能力、防治杂草、抗病虫害等）的肥料。多功能肥料的研究和生产符合生态肥料工艺学的要求，其应用技术属于将农学、土壤学、信息学、化学等多种学科交叉提炼的先进性技术。目前，保水型功能性肥料和改善土壤结构的功能肥料在国内已占领一部分市场，具体如下：

（1）保水型功能性肥料

主要以提高水分利用率解决一些地区干旱问题的肥料；华南农业大学率先开展了保水型控释肥料的研究，利用高吸水树酯与肥料混合施用，制成保水型肥料，产品在我国西部、北部试验，取得了良好的效果，并占领了一部分市场；

（2）改善土壤结构的功能肥料

根据国家环境保护部、国土资源部2014 年4 月17 日发布的全国土壤污染状况调查公报，全国土壤环境状况总体不容乐观，部分地区土壤污染较重，耕地土壤环境质量堪忧，工矿业废弃地土壤环境问题突出；工矿业、农业等人为活动以及土壤环境背景值高是造成土壤污染或超标的主要原因；全国土壤总的超标率为16.1%，其中轻微、轻度、中度和重度污染点位比例分别为11.2%、2.3%、1.5%和1.1%；为此，土壤结构改良、保护土壤结构成为国家农业的一项重大课题，随之产生了改善土壤结构的功能性肥料。

目前，由于用于蔬菜、果树等经济作物的大量元素水溶肥，绝大多数是用传统方法生产的粉状物料，具备以下几个缺陷：

（1）生产过程属于简单的物理掺混，各种养分不能有机混合均匀；

（2）结构比较松散，存放期间极易板结，长期施用容易导致土壤板结；

（3）一般不具备保水抗旱、土壤修复改良等功能。

为应对农业可持续发展、食品安全生产和农产品出口等一系列问题，为弥补上述缺陷，结合水肥一体化，生产一类具有保水抗旱、土壤修复改良等功能的水溶肥显得势在必行。

发明内容

针对现有技术的不足，在塔式熔体造粒复合肥装置的基础上，结合当前大量元素水溶肥的实际情况，进行科学合理配方，通过肥效试验，取得了阶段性成果，本发明目的在于改进现有技术的缺点，提供一种功能性颗粒状大量元素水溶肥及其生产技术。

本发明的技术方案如下：

本发明的功能性颗粒状大量元素水溶肥，原料组分重量份如下：尿素345-350份、硝酸钾210-220份、磷酸二氢钾240-250份、硫酸钾20-30份、磷酸一铵110-115份、硼酸11-11.6 份、EDTA螯合锌6-6.6份、EDTA螯合铁7-7.7份、EDTA螯合锰3-3.9份、七钼酸铵0.1-0.2份、聚谷氨酸5-10份；

上述原料均为市售，其中：

尿素为小颗粒尿素（N≥46.2%.粒径0.85mm-2.80mm）；

磷酸二氢钾为白色结晶粉末（含量≥98%）；

硝酸钾为白色结晶粉末（农业级，含量≥98%）；

硫酸钾（曼海姆工艺，K₂O≥52.0%，水不溶物≤0.1%）；

磷酸一铵（工业级，含量≥98%）；

硼酸为白色粉末(工业一等品)；

EDTA螯合锌为白色粉末，螯合锌含量≥15%；

EDTA螯合铁为黄色粉末，螯合铁含量≥13%；

EDTA螯合锰为浅红色粉末，螯合锰含量≥13%；

七钼酸铵（含量≥99%）；

聚谷氨酸（肥料级，分子量5000-10000，含量≥92%）；

上述原料除尿素外，其他原料的粒径均在0-1毫米范围内为佳。

优选的上述功能性颗粒状大量元素水溶肥，原料组分重量份如下：

（1）尿素350份、硝酸钾220份、磷酸二氢钾250份、硫酸钾30份、磷酸一铵115份、硼酸11.6 份、EDTA螯合锌6.6份、EDTA螯合铁7.7份、EDTA螯合锰3.9份、七钼酸铵0.2份、聚谷氨酸5份；

（2）尿素347份、硝酸钾220份、磷酸二氢钾250份、硫酸钾30份、磷酸一铵115份、硼酸11.6 份、EDTA螯合锌6.6份、EDTA螯合铁7.7份、EDTA螯合锰3.9份、七钼酸铵0.2份、聚谷氨酸8份；

（3）尿素345份、硝酸钾220份、磷酸二氢钾250份、硫酸钾30份、磷酸一铵115份、硼酸11.6 份、EDTA螯合锌6.6份、EDTA螯合铁7.7份、EDTA螯合锰3.9份、七钼酸铵0.2份、聚谷氨酸10份；

其具体的生产工艺流程如下：

1、将尿素经过高温熔融（130℃-140℃），进入缓冲槽内，再经输送泵加压，经计量后送至塔顶混合槽内；

2、先将硼酸、EDTA螯合锌、EDTA螯合铁、EDTA螯合锰、聚谷氨酸、七钼酸铵、硫酸钾按一定比例预混合，然后再将该混合物料与磷酸二氢钾、硝酸钾、磷酸一铵分别计量后，送入搅拌器中充分混合；混合原料经破碎筛分后送入混料加热器中，加热到70℃-90℃，然后由斗式提升机提升到塔顶料仓；

3、将步骤2中塔顶料仓中的加热后的混料经螺旋计量秤均匀计量后送入上述步骤1中所述混合槽中，经高速剪切搅拌机混合制成稀糊状物料，温度控制在110℃-130℃，经震动过滤器过滤掉颗粒杂质后溢流至造粒喷头，在喷头旋转剪切离心力作用下，将混合物均匀喷洒成球状的小液滴；从喷头喷淋落下的小液滴在直径10-18米高100-121米的塔内慢慢下落，经与塔内的上升气流换热后冷却至45℃-65℃，即成为水溶肥颗粒，再经冷却、筛分后计量包装即可。

本发明制备的功能性颗粒状大量元素水溶肥具有以下优点：

1、配方科学、营养全面，养分均衡稳定

本发明产品中酰态氮、铵态氮、硝态氮科学搭配，能更好地适应作物不同时期、不同条件对氮的需求，另外产品中除含有作物生长必需的大量元素氮、磷、钾外，还含有容易被作物吸收的微量元素硼和螯合态铁、锌、锰等，能提高作物产量和品质；

本发明产品是在微观分子水平上，将尿素、磷酸二氢钾、硝酸钾肥、磷酸一铵、聚谷氨酸及微量元素等原料融合成一个有机养分整体，通过各种养分之间的相互协同作用，形成均衡的稳定养分单元，保证了肥料营养成分的均衡与稳定；

2、保水、抗旱，肥料利用率高

本发明产品中加入的聚谷氨酸含有大量侧链羧基，可在分子内部或分子之间形成氢键，具有极高的吸水性和保湿性，在西北缺水干旱区具有重大意义；同时由于加入的聚谷氨酸与养分离子的吸附交换能力是自然土壤的100倍左右，减少了养分的淋失和挥发，可吸附富集养分，提高肥料利用率；

3、具有改良、修复土壤等功能

本发明产品中加入的聚谷氨酸本身就是有机质，可平衡酸碱，其高吸附性能提高土壤对有机物的回收，提高土壤有机质含量，降低土壤容重，提高土壤的保水、保肥能力，有利于作物新陈代谢，防止土壤板结；除此之外，本发明产品中的聚谷氨酸能螯合土壤中的重金属，形成巨大分子，使植物根毛不能吸收，从而降低农产品中重金属含量，保证人畜安全。

具体实施方式

实施例1：

尿素350份，硝酸钾220份，磷酸二氢钾250份，磷酸一铵115份，硫酸钾30份，硼酸11.6份，EDTA螯合铁7.7份，EDTA螯合锌6.6份，EDTA螯合锰3.9份，七钼酸铵0.2份，聚谷氨酸（PGA）5份。

步骤1：将350份尿素经过高温熔融（130℃-140℃），进入缓冲槽内，再经输送泵加压，经计量后送至塔顶混合槽内。

步骤2：先将11.6份硼酸、6.6份EDTA螯合锌、7.7份EDTA螯合铁、3.9份EDTA螯合锰、5份聚谷氨酸、0.2份七钼酸铵、30份硫酸钾按一定比例预混合，然后再将该混合物料与250份磷酸二氢钾、220份硝酸钾、115份磷酸一铵分别计量后，送入搅拌器中充分混合。混合原料经破碎筛分后送入混料加热器中，加热到70℃～90℃，然后由斗式提升机提升到塔顶料仓。

步骤3：将步骤2中塔顶料仓中的加热后的混料经螺旋计量秤均匀计量后送入上述步骤1中所述混合槽中，经高速剪切搅拌机混合制成稀糊状物料，温度控制在110℃-130℃，经震动过滤器过滤掉颗粒杂质后溢流至造粒喷头，在喷头旋转剪切离心力作用下，将混合物均匀喷洒成球状的小液滴。从喷头喷淋落下的小液滴在直径10-18米高100-121米的塔内慢慢下落，经与塔内的上升气流换热后冷却至45℃-65℃，即成为水溶肥颗粒，再经冷却、筛分后计量包装即可。

得到的产品规格为20-20-20，含硼0.2%、螯合态铁0.1%、螯合态锌0.1%、螯合态锰0.05%、钼0.01%、聚谷氨酸（PGA）0.5%

实施例2：

尿素347份，硝酸钾220份，磷酸二氢钾250份，磷酸一铵115份，硫酸钾30份，硼酸11.6份，EDTA螯合铁7.7份，EDTA螯合锌6.6份，EDTA螯合锰3.9份，七钼酸铵0.2份，聚谷氨酸（PGA）8份。

具体实施步骤同实施实例1。

得到的产品规格为20-20-20，含硼0.2%、螯合态铁0.1%、螯合态锌0.1%、螯合态锰0.05%、钼0.01%、聚谷氨酸（PGA）0.8%

实施例3：

尿素345份，硝酸钾220份，磷酸二氢钾250份，磷酸一铵115份，硫酸钾30份，硼酸11.6份，EDTA螯合铁7.7份，EDTA螯合锌6.6份，EDTA螯合锰3.9份，七钼酸铵0.2份，聚谷氨酸（PGA）10份。

具体实施步骤同实施实例1。

得到的产品规格为20-20-20，含硼0.2%、螯合态铁0.1%、螯合态锌0.1%、螯合态锰0.05%、钼0.01%、聚谷氨酸（PGA）1.0%

对比例：

普通20-20-20粉状大量元素水溶肥（硼0.2%、螯合态铁0.1%、螯合态锌0.1%、螯合态锰0.05%，钼0.01%）

以上实施例1-3和对比例的应用效果如下：

网室盆栽试验：

1. 试验概述

设置网室油菜盆栽试验，验证本发明颗粒状大量元素水溶肥20-20-20的保水效果，对铅、镉、铬、汞等重金属的螯合作用，并与常规未添加PGA的20-20-20水溶性肥料进行肥效比较。

试验材料及设计

供试土壤取自公司厂区土壤，为壤土，土壤养分含量为：

有机质0.51%，碱解氮80mg/kg，速效磷（P₂O₅）10 mg/kg，速效钾（K₂O）95mg/kg。

（1）保水效果试验

共设5个处理，具体处理见表1，每处理3次重复，在网室中完全随机排列。选取直径20cm，高25cm圆柱形花盆，供试土壤经筛分、风干处理后，称取8㎏装入花盆中，除空白处理外，其余处理肥料与土壤混合均匀。向花盆中缓慢浇水，至田间持水量（180g/Kg），以后隔天取样测定各处理重量含水量。试验自2013年4月10日布置，至4月18日结束。

表1保水效果试验处理

（2）对重金属的络合作用及肥效试验

设置网室油菜盆栽试验，供试作物为油菜，品种为上海青。

共设5个处理，具体处理见表2，每处理重复3次，在网室中完全随机排列。选取直径20cm，高25cm圆柱形花盆，供试土壤经筛分、风干处理后，称取8㎏装入花盆中，除空白处理外，其余处理肥料与土壤混合均匀。油菜自2013年4月10日播种，4月25日定植，6棵/盆，6月10日收获，生长期60天。油菜收获后测量鲜重，后杀青、烘干，测量干重，并检测油菜植株内镉、铬、铅、汞四类重金属含量。

表2对重金属的络合作用及肥效试验处理

3. 测量指标及方法

（1）保水效果试验

土壤重量含水量：土壤含水量（g/Kg）=（原土重 — 烘干土重）/ 烘干土重

（2）对重金属的络合作用及肥效试验

供试土壤镉含量：火焰原子吸收光谱法；

供试土壤铬含量：火焰原子吸收光谱法；

供试土壤铅含量：火焰原子吸收光谱法；

供试土壤汞含量：电感耦合等离子原子发射光谱法；

油菜鲜重、干重；

油菜植株镉含量：植株烘干粉碎后，火焰原子吸收光谱法；

油菜植株铬含量：植株烘干粉碎后，火焰原子吸收光谱法；

油菜植株铅含量：植株烘干粉碎后，火焰原子吸收光谱法；

油菜植株汞含量：植株烘干粉碎后，电感耦合等离子原子发射光谱法。

试验结果及分析

（1）保水效果试验

表3保水效果盆栽试验各处理土壤含水量

从上表可以看出，初始时各处理的含水量相差不大，均为田间持水量。自第3天后，各处理间水分含量显出差异，处理2、处理3、处理4土壤含水量大于常规肥料及空白对照，第5、7、9天显示出相同的趋势。而不同聚谷氨酸添加量的处理也显示出不同的保水效果，从第3天至9天盆栽土壤含水量的趋势可以看出，聚谷氨酸添加量越多，保水能力越强。

（2）对重金属的络合作用及肥效试验

表4 供试土壤重金属含量

表5 油菜植株内重金属含量

从表4中可以看出，该电子厂厂区的土壤中，镉、铬、铅、汞四类重金属均严重超标。从表5中可以看出，重金属可以在油菜植株体内富集，而施用本发明水溶性肥料的处理2、处理3、处理4，油菜内的总镉、总铬、总铅、总汞含量均远低于空白对照处理和常规水溶性肥料处理。且随处理2、处理3、处理4肥料中聚谷氨酸含量增加，油菜内重金属含量显著降低，说明本发明对重金属有良好的络合作用，能有效减少植株对重金属的吸收和富集。

表6 油菜生物量

从表6可以看出，处理2、处理3、处理4油菜的鲜重和干重均显著大于空白对照处理和常规水溶性肥料处理，且随聚谷氨酸添加量的提高，油菜生物量相应增加，说明本发明对油菜有良好的增产作用。

因此，本发明功能性颗粒状大量元素水溶肥是一种具有良好的保水作用、络合重金属作用、对作物友好的功能性肥料。

Claims

1.一种功能性颗粒状大量元素水溶肥，其特征在于原料组分重量份如下：尿素345-350份、硝酸钾210-220份、磷酸二氢钾240-250份、硫酸钾20-30份、磷酸一铵110-115份、硼酸11-11.6 份、EDTA螯合锌6-6.6份、EDTA螯合铁7-7.7份、EDTA螯合锰3-3.9份、七钼酸铵0.1-0.2份、聚谷氨酸5-10份；

上述原料均为市售，其中：

所述尿素为小颗粒尿素，N含量≥46.2%.粒径0.85mm-2.80mm；

所述磷酸二氢钾为白色结晶粉末含量≥98%；

所述硝酸钾为白色结晶粉末含量≥98%；

所述硫酸钾中K₂O含量≥52.0%，水不溶物≤0.1%；

所述磷酸一铵含量≥98%；

所述硼酸为白色粉末(工业一等品)；

所述EDTA螯合锌为白色粉末，螯合锌含量≥15%；

所述EDTA螯合铁为黄色粉末，螯合铁含量≥13%；

所述EDTA螯合锰为浅红色粉末，螯合锰含量≥13%；

所述七钼酸铵含量≥99%；

所述聚谷氨酸分子量5000-10000，含量≥92%；

上述原料除尿素外，其他原料的粒径均在0-1毫米范围内。

2.如权利要求1所述的功能性颗粒状大量元素水溶肥，其特征在于原料组分重量份如下：尿素350份、硝酸钾220份、磷酸二氢钾250份、硫酸钾30份、磷酸一铵115份、硼酸11.6 份、EDTA螯合锌6.6份、EDTA螯合铁7.7份、EDTA螯合锰3.9份、七钼酸铵0.2份、聚谷氨酸5份。

3.如权利要求1所述的功能性颗粒状大量元素水溶肥，其特征在于原料组分重量份如下：尿素347份、硝酸钾220份、磷酸二氢钾250份、硫酸钾30份、磷酸一铵115份、硼酸11.6 份、EDTA螯合锌6.6份、EDTA螯合铁7.7份、EDTA螯合锰3.9份、七钼酸铵0.2份、聚谷氨酸8份。

4.如权利要求1所述的功能性颗粒状大量元素水溶肥，其特征在于原料组分重量份如下：尿素345份、硝酸钾220份、磷酸二氢钾250份、硫酸钾30份、磷酸一铵115份、硼酸11.6 份、EDTA螯合锌6.6份、EDTA螯合铁7.7份、EDTA螯合锰3.9份、七钼酸铵0.2份、聚谷氨酸10份。

5.如权利要求1-4任一所述的功能性颗粒状大量元素水溶肥的制备方法，其特征在于包括如下工艺步骤：

（1）将尿素经过高温130℃-140℃熔融，进入缓冲槽内，再经输送泵加压，经计量后送至塔顶混合槽内；

（2）先将硼酸、EDTA螯合锌、EDTA螯合铁、EDTA螯合锰、聚谷氨酸、七钼酸铵、硫酸钾按一定比例预混合，然后再将该混合物料与磷酸二氢钾、硝酸钾、磷酸一铵分别计量后，送入搅拌器中充分混合；混合原料经破碎筛分后送入混料加热器中，加热到70℃-90℃，然后由斗式提升机提升到塔顶料仓；

（3）将步骤2中塔顶料仓中的加热后的混料经螺旋计量秤均匀计量后送入上述步骤1中所述混合槽中，经高速剪切搅拌机混合制成稀糊状物料，温度控制在110℃-130℃，经震动过滤器过滤掉颗粒杂质后溢流至造粒喷头，在喷头旋转剪切离心力作用下，将混合物均匀喷洒成球状的小液滴；从喷头喷淋落下的小液滴在直径10-18米高100-121米的塔内慢慢下落，经与塔内的上升气流换热后冷却至45℃-65℃，即成为水溶肥颗粒，再经冷却、筛分后计量包装即可。