CN104086318B - 一种生物质包膜控释肥的生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种生物质包膜控释肥的生产方法，属于肥料制造技术领域。具体包括包膜剂的制备和颗粒肥料的包膜。包膜剂以价廉易得的植物蛋白粉为原料，通过酰化以及交联等技术对其进行改性，制备可降解的生物质控释包膜材料，将其应用于颗粒肥料的包膜上，制备出价格较低、环境友好的控释肥料。该方法具有生产工艺简单、操作灵活、生产成本低等优点，所生产的产品对人畜无害，能够生物降解，不会对环境造成危害。本发明既提供了一种生产包膜控释肥的新方法，同时也为粮食作物的综合利用提供了新的途径。

Description

一种生物质包膜控释肥的生产方法

技术领域

本发明涉及一种生物质包膜控释肥的生产方法，属于肥料制造技术领域，具体涉及到的是以颗粒肥料为原料制造生物质包膜肥的技术方法。

背景技术

随着人口的增加，耕地面积的相对减少，增施化肥是目前粮食和果蔬增产的重要手段。然而，普通化肥大多是水溶性的，直接施入土壤后，容易流失、分解或被固定，使养分利用率降低，而且在生产和使用过程中会带来很大的环境问题。因此，如何把肥料应用与农作物产品的产量、品质以及环境保护有机地结合起来，已经成为肥料领域研究中特别关注的问题。

控释肥料的出现为解决这个问题开辟了新途径，控释肥料是指以各种调控机制预先设定肥料中养分在作物生长季节的释放模式(释放率和释放时间)使其与作物吸收养分的规律相一致的肥料。它是通过外表包膜的方式把水溶性肥料包在膜内，通过膜上的微孔控制膜内养分扩散到膜外的速率。控释肥养分的释放不受土壤PH值、微生物以及其它盐分离子的影响，只与土壤温度和膜的厚度有关。控释肥在农田施用过程中，养分释放模式与作物生长过程中对营养元素需求规律相匹配，从而提高肥料利用率，从根本上降低现有肥料生产和使用上的不足，是环保型肥料主要的实现途径和手段。

目前，国内外控释肥料多是以包膜方法生产的。这类肥料所用膜材料主要是以高分子聚合物树脂为基本原料，生产时将其用化学溶剂溶解，有时还会添加有机粘结剂，然后通过流化床包膜塔喷涂到常规肥料颗粒上，干燥成膜，制得控释肥料产品。这类包膜剂主要成分是石化产品，难于溶解，需要有机溶剂参与成膜；同时这种控释肥料长期使用，包膜材料会在土壤中富集，进而污染土壤；在生产过程中因为有机溶剂有刺激性气味甚至对身体有害，对工作环境及设备密封性相对要求高。因此，市场上的包膜控释肥料从生产过程到实际应用都有不足，无法完全实现环境友好的目标。另一方面，以树脂为材料的包膜肥料，虽然具有很好的养分释放功能，但成本较高，难以在农业上大面积推广。因此，研究开发土壤污染小、可降解、且价格实惠的肥料包膜剂越来越受到重视，成为缓控释肥料研究的又一热点。

植物蛋白粉是价格低廉的生物质材料，具有储量丰富、可再生的优点，并且分子中含有大量可参与化学反应的活性基团，本发明通过酰化以及交联等技术对其进行改性，制备可降解的生物质控释包膜材料，将其应用于颗粒肥料的包膜上，制备出价格较低、环境友好的控释肥料。该方法具有生产工艺简单、操作灵活、生产成本低等优点，所生产的产品对人畜无害，能够生物降解，不会对环境造成危害。本发明既提供了一种生产包膜控释肥的新方法，同时也为粮食作物的综合利用提供了新的途径。

发明内容

本发明的目的是以颗粒肥料为原料，将颗粒肥料加入到流化床包膜机中，同时在流化床包膜机中将制备好的包膜剂按一定比例对颗粒肥料包膜，再经冷却、筛分制得成品。

本发明是通过以下方法进行生物质包膜控释肥料生产的：

(1)包膜剂的制备：在反应釜中加入水，在80～250r/min的搅拌速度下缓慢加入植物蛋白粉，搅拌成均匀的植物蛋白粉浆液，再加入酸度调节剂使溶液PH值维持在6～12的范围内，继续搅拌30min～4h后，将反应体系温度升至30℃～80℃，加入有机改性剂和交联剂，保温搅拌反应10min～5h，最后依次加入防腐剂和抗水剂，搅拌均匀即可；

(2)颗粒肥料的包膜：将定量的颗粒肥料加入到流化床包膜机中，控制流化床包膜温度为60～120℃，控制进口风压，将包膜剂按比例喷入到颗粒肥料上进行包膜，包膜后经冷却筛分，合格颗粒经包装即得成品。

本发明中包膜剂用量为物料总质量的0.5～10％，包膜剂各组分配比均为质量分数，配比范围如下：水100～200份、植物蛋白粉50～80份、酸度调节剂5～20份、有机改性剂0.2～15份、交联剂0.1～10份、防腐剂0.2～10份、抗水剂10～30份。

本发明中所述的植物蛋白粉为脱脂大豆粉、大豆分离蛋白、大豆浓缩蛋白、脱脂花生粉、谷朊粉、小麦蛋白粉、脱脂菜子粉、脱脂棉籽粉中的一种或几种的混合物，植物蛋白粉的蛋白质含量不得低于50wt％(重量含量)；所述的酸度调节剂为柠檬酸、硼酸、磷酸、氢氧化钠、磷酸氢二钠、氢氧化铵、氢氧化钙中的一种或几种的混合物；所述的改性剂为乙酸酐、丁二酸酐、乙二胺四乙酸二酐、壬烯琥珀酸酐、十二烷基琥珀酸酐中的一种或几种的混合物；所述的交联剂为戊二醛、乙酸酐、乙二醛中的一种或几种的混合物；所述的防腐剂为丙酸钙、双乙酸钠、山梨酸、山梨酸钾、脱氧乙酸、脱氧乙酸钠中的一种或几种的混合物；所述的抗水剂为膨润土、高岭土、硅藻土、碳酸钙、二氧化硅中的一种或几种的混合物。

本发明中所述的颗粒肥料可以是颗粒尿素、颗粒钾肥、颗粒磷肥、颗粒复混肥、颗粒中微量元素肥料中的一种或几种的混合物，氮、五氧化二磷、氧化钾含量可以根据配方要求确定。氮、五氧化二磷、氧化钾含量总和一般控制在20～50％。

本发明制得的生物质包膜控释肥的粒径在1～4.75mm。在实际生产中，也可按照产品粒径要求确定其范围。

本发明在包膜过程中包膜剂使用量为物料总质量的0.5～10％，包膜剂的使用量和产品的控释期有关，包膜剂的使用量越多，所得产品的控释期越长。

本发明在生产过程中粒径较大的不合格粒子一般控制在5％以内，可送回生产车间进行加工再处理。

本发明工艺技术具有以下优点：

1、本发明找到一种利用生物质包膜颗粒肥料的新方法，利用该工艺生产生物质包膜控释肥料并用于农业生产未见报道，同时也为粮食作物的综合利用提供了新途径。

2、本发明生产的生物质控释肥料，对人畜无害，能够生物降解，不会对环境造成危害，养分控制释放，控释期可达3～18个月。

3、本发明可实现氮、磷、钾以及中微量元素的控释，克服了大多数包膜控释肥料只注重氮肥控释的缺点。

4、本发明工艺具有生产工艺简单、操作方便、生产成本低的优点。因此本发明在生产工艺和经济上均有较大优势。

具体实施方式

通过以下实例，对本发明的工艺方法进行描述。但是，实例不是对本发明的限制。

实例1。

包膜剂的制备：在反应釜中加入100份水(质量)，在100r/min的搅拌速度下缓慢加入60份(质量)脱脂大豆粉，搅拌成均匀的脱脂大豆粉浆液，再加入0.2份(质量)柠檬酸调节溶液PH为6，继续搅拌40min后，将反应体系温度升至50℃，缓慢滴加3份(质量)丁二酸酐和2份(质量)戊二醛，8min内加入完毕，保温搅拌反应60min，最后依次加入0.2份(质量)山梨酸和12份(质量)膨润土，搅拌均匀即可。

颗粒肥料的包膜：将200kg颗粒尿素加入到流化床包膜机中，控制流化床包膜温度为105℃，控制进口风压保持颗粒尿素呈悬浮状态，将包膜剂10kg在0.5h内均匀喷涂到颗粒尿素上进行包膜，包膜后，经冷却、筛分，包装即得成品。

实例2。

包膜剂的制备：在反应釜中加入120份(质量)水，在120r/min的搅拌速度下缓慢加入30份(质量)谷朊粉和40份(质量)脱脂棉子粉，搅拌成均匀的粉浆液，再加入0.2份(质量)硼酸和0.25份(质量)氢氧化钠调节溶液PH为10，继续搅拌90min后，将反应体系温度升至70℃，加入3份(质量)壬烯琥珀酸酐和2份(质量)十二烷基琥珀酸酐的混合物，再加入3份(质量)乙二醛，10min钟内加入完毕，保温搅拌反应120min，最后依次加入0.3份(质量)脱氧乙酸和15份(质量)碳酸钙，搅拌均匀即可。

颗粒肥料的包膜：将300kg颗粒氯化钾加入到流化床包膜机中，控制流化床包膜温度为

110℃，控制进口风压保持颗粒氯化钾呈悬浮状态，将包膜剂24kg在30min～40min内均匀喷涂到颗粒氯化钾上进行包膜，包膜后，经冷却、筛分，包装即得成品。

Claims (2)

1.一种生物质包膜控释肥的生产方法，其特征在于该方法为：

(1)包膜剂用量为物料总质量的0.5～10％，包膜剂各组分配比均为质量份数，配比范围如下：水100～200份、植物蛋白粉50～80份、酸度调节剂5～20份、有机改性剂0.2～15份、交联剂0.1～10份、防腐剂0.2～10份、抗水剂10～30份；

所述的植物蛋白粉为脱脂大豆粉、大豆分离蛋白、大豆浓缩蛋白、脱脂花生粉、谷朊粉、小麦蛋白粉、脱脂菜子粉、脱脂棉籽粉中的一种或几种的混合物，植物蛋白粉的蛋白质含量不得低于50wt％；

所述的酸度调节剂为柠檬酸、硼酸、磷酸、氢氧化钠、磷酸氢二钠、氢氧化铵、氢氧化钙中的一种或几种的混合物；

所述的改性剂为乙酸酐、丁二酸酐、乙二胺四乙酸二酐、壬烯琥珀酸酐、十二烷基琥珀酸酐中的一种或几种的混合物；

所述的交联剂为戊二醛、乙酸酐、乙二醛中的一种或几种的混合物；

所述的防腐剂为丙酸钙、双乙酸钠、山梨酸、山梨酸钾、脱氧乙酸、脱氧乙酸钠中的一种或几种的混合物；

所述的抗水剂为膨润土、高岭土、硅藻土、碳酸钙、二氧化硅中的一种或几种的混合物；

(2)包膜剂的制备：在反应釜中加入水，在80～250r/min的搅拌速度下缓慢加入植物蛋白粉，搅拌成均匀的植物蛋白粉浆液，再加入酸度调节剂使溶液pH值维持在6～12的范围内，继续搅拌30min～4h后，将反应体系温度升至30℃～80℃，加入有机改性剂和交联剂，保温搅拌反应10min～5h，最后依次加入防腐剂和抗水剂，搅拌均匀即可；

(3)颗粒肥料的包膜：将定量的颗粒肥料加入到流化床包膜机中，控制流化床包膜温度为60～120℃，控制进口风压，将包膜剂按比例喷入到颗粒肥料上进行包膜，包膜后经冷却筛分，合格颗粒经包装即得成品。

2.一种如权利要求1所述的生物质包膜控释肥的生产方法，其特征在于颗粒肥料是颗粒尿素、颗粒钾肥、颗粒磷肥、颗粒复混肥、颗粒中微量元素肥料中的一种或几种的混合物，氮、五氧化二磷、氧化钾含量根据配方要求确定，氮、五氧化二磷、氧化钾含量总和控制在20～50％。