CN104211508A - 一种微胶粒子肥及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种微胶粒子肥及其应用，特征是将分散液喷覆至完全悬浮的微细化肥原料粒子表面，迅速喷雾干燥，依据需要将胶体包覆的不同养分的肥料粒子混配，得到一种微胶粒子肥。该肥料分散于水中后形成分散液而非完全溶解的溶液，即使微溶或者不溶肥性化肥，在包覆后呈现的微细粒子在水中均匀分散。进一步，微胶粒子肥作为水溶性肥料应用于滴灌肥、喷灌肥、冲施肥、叶面肥或者调制高浓度液体肥，可替代现有水溶性肥料，溶于水中后形成胶体分散液，胶体包覆的化肥微粒在土壤中具有传输性，增加了植物对养分的吸收。属于新一代水肥一体化的水溶性肥料。

Description

一种微胶粒子肥及其应用

技术领域

本发明涉及水溶肥领域，具体涉及一种微胶粒子肥，进一步涉及微胶粒子肥应用于滴灌施肥或者制备高浓度液体肥，以替换现有水溶肥。

背景技术

水肥一体化技术可促进耕地资源合理配置和种植业结构的调整，保证粮食安全，提高农业效益，同时避免了农民用水、用肥以及生产管理的盲目性和不合理性，减轻农民生产负担，对实现现代农业意义重大，有着广阔的应用前景。水溶肥的施肥方法是在滴灌中将可溶于水中的肥料利用管道通过直径约1-2mm 的滴头直接施入作物根系区，肥效快，因此水肥一体化即节约了水资源，又提高了农作物生长效率。随着我国农业的集约化、规模化发展，大型滴灌、喷灌、无土栽培农业面积迅速扩大，已经有越来越多的农业从业者认识到水溶肥料对农作物生长的重要性。

目前水溶肥的主要是通过复配或者化学合成可溶性盐类化合物，从而达到完全溶解的目的。优势是:可水肥一体化，省工、节水、植物吸收快、效率高，是一种高效肥。但同时也存在缺点：对化合物的溶解要求高、纯度要求高、存储不稳定、成本高，养分渗漏流失严重，需要少量多次施肥。因此，现有水溶肥对农作物带来高效的同时，也出现一些缺陷，这些缺陷主要表现在对原料纯度要求高、肥效周期短易流失、需量少多次施肥，面临着如何全溶、如何增效、如何防止结块潮解等问题。显然，这些缺陷和问题完全采用传统复合肥、包膜缓释肥的配套技术手段是难以解决的。另外，目前水溶肥要求既要在水中完全水溶，又要求含有大量元素、中量元素和微量元素，将含有各种元素的化合物配制成水溶肥时，不可避免的导致发生化学反应、沉淀产生、肥效损失。这也成为阻碍水溶肥发展的瓶颈。

为了减少水溶肥沉淀和不溶物的产生，中国发明专利公开号CN102701824A公开了一种大量元素水溶肥的生产方法，该方法以湿法磷酸与氨中和、过滤，然后溶入硝铵、硝酸钾、氯化钾、经过浓缩结晶、干燥而得到大量元素水溶肥。该发明可以确保较低的水不溶物及杂质含量，但得到的水溶肥元素含量有限，尤其是无法将中量元素配置其中，而且生产过程有大量废液产生。中国发明专利CN 100486941C公开了一种全营养生物型冲施肥及其制备方法，该化肥中使用了乙二胺四乙酸亚铁盐和柠檬酸作为促溶剂，该助剂是通过络合方式防止水溶肥中的元素出现沉淀。该方法是目前为防止水溶肥反应沉淀而采用的常规手段，由于络合物选择性强，只对部分水溶阳离子具有络合功效，而对于阴离子络合较弱，因此无法适应成分复杂的水溶肥，只针对有限的中量元素有效。

上述专利对目前水溶肥存在的缺陷进行了改进，但只能对单一的、少数化合物进行结晶提纯、络合，无法满足水溶肥大量元素、中量元素和微量元素同时共存的要求，更重要的是一些含有有益元素的低成本化合物、矿物由于不溶于水或者在水中易与其他化合物产生沉淀无法用于水溶肥，直接导致水溶肥成本升高，限制了水溶肥大面积推广使用。

因此，水溶肥的大面积推广应用需要解决以下问题：1、使肥料中少量的不溶物能够有效分散于水溶中，不影响滴灌施肥、喷灌施肥、冲施肥、叶面施肥等水肥一体化施肥，从而可以降低对肥料纯度的要求，以降低生产成本；2、水溶肥溶于水后如何防止养分离子渗漏流失，能被植物快速吸收；3、水溶肥一般为粉末状，而且越细越有利于溶解，但是其更容易潮解、结块，需要解决分散防结块问题。

发明内容

针对目前由多种化合物组成的水溶肥不溶物含量高、产生沉淀堵塞管路，以及水溶肥施肥后容易渗漏流失、植物吸收率低、需要多次施肥的缺陷，本发明提供一种微胶粒子肥。该肥料是将胶体包覆在微细化肥原料粒子表面，依据养分需要将胶体包覆的不同养分的肥料粒子混配，得到一种微胶粒子肥。该肥料分散于水中后形成胶体分散液而非完全溶解的溶液，即使微溶或者不溶肥性化肥，在胶体包覆后呈现的微胶体粒子在水中均匀分散。进一步，胶体包覆的微胶粒子肥可作为水溶肥应用于滴灌肥、喷灌肥、冲施肥、叶面肥或者调制高浓度液体肥，替代现有水溶性肥料，属于新一代水肥一体化的水溶性肥料。微细胶粒子在土壤中具有对养分的携带传输性，在根部形成微循环促进植物对养分快速有效地吸收。

为实现上述目的，本发明采取如下技术方案：

本发明一种微胶粒子肥，其特征是：由胶体材料包覆微细化的化肥原料，然后根据需要对微细包覆的肥料进行复配，可得到微胶粒子肥。其中胶体材料选用黄原胶、刺槐豆胶、瓜尔豆胶、阿拉伯胶、明胶、卡拉胶、变性淀粉、聚乙烯醇、可再分散乳胶粉、聚丙烯酰胺中的至少一种；化肥原料选用常规氮磷钾肥以及中量元素、微量元素肥；所述的胶体材料与化肥原料的质量比例控制在1-10:100。

上述变性淀粉为预糊化淀粉、氧化淀粉、糊精、酯化淀粉、醚化淀粉、交联淀粉中的一种或几种的混合物。

上述可再分散乳胶粉为醋酸乙烯酯均聚物、丙烯酸酯类聚合物、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、醋酸乙烯酯-叔碳酸乙烯酯共聚物、丙烯酸酯- 苯乙烯共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物、乙烯-氯乙烯-月桂酸乙烯酯三元共聚物、醋酸乙烯酯-乙烯-叔碳酸乙烯酯共聚物、醋酸乙烯酯-丙烯酸酯-叔碳酸乙烯酯共聚物、醋酸乙烯酯-乙烯-丙烯酸酯共聚物、醋酸乙烯酯-乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物中的一种或几种的混合物。

上述化肥原料氮磷钾肥以及中量元素、微量元素肥选用尿素、硝酸钙、硝酸钙镁、硫酸铵、氯化铵、过磷酸钙、磷酸二氢钾、磷酸二氢铵、磷酸一氢铵、磷矿粉、重过磷酸钙、偏磷酸铵、钙镁磷肥、硝铵磷、硝酸钾、钾长石、硫酸钾、氯化钾、磷酸二氢钾、磷酸一氢钾、硫酸镁、氯化钙、硫酸钙、硫酸亚铁、三氯化铁、沸石、云母粉、硼酸、硼砂、麦饭石、浮石、水镁石、硫酸锰、硫酸锌、氯化锌、硫酸铜、氯化铜。

化肥原料的微细化采用气流粉碎机、球磨机、磨粉机对非易燃易爆的肥料进行微细化，并设置旋风分级机分离出粒径小于100μm的化肥原料。

上述微胶粒子肥是将化肥原料分别微细化，胶体材料在反应釜中加热调制成分散液，然后用高速离心雾化器雾化成粒径为1-10微米的分散液滴，喷覆至完全悬浮的微细化肥原料表面，迅速喷雾干燥得到粒径小于100μm由胶体包覆的胶粒子。

现有肥料中含有较高的不溶物含量，难以满足目前水溶肥施肥要求，尤其是对于一些微溶性、难溶性肥料，更难满足水肥一体化施肥要求。微胶粒子肥是在肥料微粒表面包覆胶体，可在水中形成胶体分散液，使微溶、难溶的肥料满足了水肥一体化的施肥的要求，可替代水溶肥。

进一步，本发明提出微胶粒子肥分散于水中，形成的是胶体分散液而非完全溶解的溶液。使用方法是将微胶粒子肥与水以1:1-1000的比例混合后搅拌，其搅拌的强度、时间以完全分散为参考，避免强力长时间搅拌，优选的搅拌速度为50-100转/分钟，优选的搅拌时间为2-5分钟，避免胶体微粒破坏影响包覆效果。该微胶粒子肥不会因成分复杂而发生沉淀，在水中能够快速分散，不堵塞喷头和灌溉管路。形成的胶体分散液应用于滴灌肥、喷灌肥、冲施肥、叶面肥。尤其是微胶粒子肥可以用于将含有丰富元素的不溶性矿物变为在水中可完全分散的胶体分散液，大幅降低水溶肥的成本。微胶粒子肥在水中分散形成了胶体分散液，即使在高浓度条件下，也不受溶解度饱和的影响，可以配制高浓度液体肥，通过该方法可以得到高养分含量的液体肥，有效解决目前液态水溶肥养分含量难以提高的缺陷。

微胶粒子肥随水肥一体化施入土壤中，其微细的胶粒携带营养养分在植物根部形成无数微循环系统，具有对养分携带和传输性，促进根系对养分的吸收，防止养分渗漏流失，使植物对养分的吸收率、利用率得到较大提高。

本发明提供一种微胶粒子肥及其应用，将在水中能够形成胶粒子的胶体材料通过雾化、喷雾干燥包覆在微细颗粒肥料表面，得到粒径小于100μm的微胶粒子肥。尤其是胶体包覆的微溶或者不溶的肥料，通过胶体包覆后具备在水中形成完全分散的胶体粒子，可满足水肥一体化的要求应用于滴灌肥、喷灌肥、冲施肥、叶面肥或者配制高浓度液体肥。该微胶粒子肥在水中能够快速分散形成胶体分散液，不堵塞喷头和灌溉管路。施肥后胶体包覆的微胶粒子肥在土壤中携带和传输养分，在植物根部形成无数微循环吸收系统，防止养分渗漏流失，使养分富集在根部，高养分浓度的微胶粒子向植物根系主动输送养分，促进植物对养分的吸收，使植物对养分的吸收率、利用率得到提高。胶体包覆的微胶粒子肥还可以有效防止微细肥料在存储中潮解、结块的缺陷。

本发明一种微胶粒子肥及其应用，与现有技术相比突出的特点在于：

1、本发明一种微胶粒子肥，利用胶体材料包覆微细化肥，使肥料变为一种微细胶体粒子，胶体包覆的肥料可以是水溶性、微溶性、不溶性的肥料原料，在水中形成胶体分散液，满足水肥一体化的要求，可作为水溶肥应用于滴灌肥、喷灌肥、冲施肥、叶面肥，避免了现有水溶肥对肥料原料的溶解性要求。

2、本发明一种微胶粒子肥，可以配制高浓度液体肥。

3、本发明一种微胶粒子肥，施肥后胶体包覆的微胶粒子肥在土壤中携带和传输养分，在植物根部形成无数微循环吸收系统，使养分富集在根部，高养分浓度的微胶粒子向植物根系主动输送养分，促进植物对养分的吸收，防止养分渗漏流失，使植物对养分的吸收率、利用率得到较大提高。

4、本发明一种微胶粒子肥，胶体包覆的胶粒子肥可以有效防止微细肥料在存储中潮解、结块的缺陷。

附图说明

图1是本发明一种微胶粒子肥由胶体包覆的结构示意简图。

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，但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述方法思想的情况下,根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更,均应包含在本发明的范围内。

实施例1 

将100kg的重过磷酸钙在气流粉碎机中微细化，并通过旋风分级机分离出粒径小于100μm微细化重过磷酸钙，将2kg的氧化淀粉、1kg的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物在反应釜中加热调制成分散液，然后用高速离心雾化器雾化成粒径为1-10微米的分散液微液滴，喷覆至完全悬浮的微细化重过磷酸钙表面，迅速喷雾干燥得到粒径小于100μm的重过磷酸钙胶粒子作为磷原料；

将100kg的磷酸二氢铵在球磨机中微细化，并通过旋风分级机分离出粒径小于100μm微细化磷酸二氢铵，将5kg的醋酸乙烯酯均聚物在反应釜中加热调制成分散液，然后用高速离心雾化器雾化成粒径为1-10微米的分散液滴，喷覆至完全悬浮的微细化磷酸二氢铵表面，迅速喷雾干燥得到的固态可再分散乳胶粉包覆的磷酸二氢铵胶粒子作为氮磷原料；

将100kg的钾长石在气流粉碎机中微细化，并通过旋风分级机分离出粒径小于100μm的微细钾长石，将5kg的明胶、0.5kg的卡拉胶在反应釜中加热调制成分散液，然后用高速离心雾化器雾化成粒径为1-10微米的分散液滴，喷覆至完全悬浮的微细化重过磷酸钙表面，迅速喷雾干燥得到粒径小于100μm的钾长石胶粒子作为钾原料；

将100kg的硫酸钾在气流粉碎机中微细化，并通过旋风分级机分离出粒径小于100μm的微细硫酸钾，将2kg的瓜尔豆胶在反应釜中加热调制成分散液，然后用高速离心雾化器雾化成粒径为1-10微米的分散液滴，喷覆至完全悬浮的微细化重过磷酸钙表面，迅速喷雾干燥得到粒径小于100μm的硫酸钾胶粒子作为钾原料；

将100kg的氯化钙在磨粉机中微细化，并通过旋风分级机分离出粒径小于100μm的微细氯化钙，将1kg的聚乙烯醇在反应釜中加热调制成分散液，然后用高速离心雾化器雾化成粒径为1-10微米的分散液滴，喷覆至完全悬浮的微细化重过磷酸钙表面，迅速喷雾干燥得到粒径小于100μm的氯化钙胶粒子作为钙原料。

根据养分需要，将上述得到的胶体包覆的胶粒子复配，得到一种胶粒子肥。如称取50kg重过磷酸钙胶粒子、30kg磷酸二氢铵胶粒子、15kg钾长石胶粒子、4kg硫酸钾胶粒子、1kg氯化钙胶粒子直接复配。

经实验检验，胶体包覆的胶粒子肥在常规室内贮存条件下堆放1年无结块；

取本发明实施例1得到的胶体包覆胶粒子肥10g,在烧杯中加入2500ml纯净水分散，搅拌速度为50转/分钟，搅拌时间为2分钟，形成均匀的胶体液，可进行滴灌施肥。

将胶体包覆胶粒子肥在四川南部丘陵地带进行烟叶肥效增产试验效果分析：

试验地块：土壤松散、弱沙化、肥力中等、地面30度坡；

施肥模式：样板地块1采用传统水溶肥滴灌施肥，样板地块2采用本发明胶体包覆的胶粒子肥滴灌；

 试验用量：12公斤/ 亩；

田间试验结果：样板地块1烟叶产量为152千克/ 亩，样板地块2烟叶产量为172千克/ 亩。

由此，得出结论：本发明胶体包覆的胶粒子具有携带养分传输性，植物养分吸收率高，对农作物增产影响明显。

实施例2

将硝酸钙镁胶粒子40kg、钾长石胶粒子20kg、磷酸二氢钾胶粒子15kg、磷酸二氢铵胶粒子10kg、硫酸亚铁胶粒子2kg、浮石胶粒子5kg、水镁石胶粒子3kg、麦饭石胶粒子5kg、硼砂胶粒子1kg,复配后进行分析：

取本发明实施例2得到的微胶粒子肥10g,在烧杯中加入100ml纯净水中，充分搅拌3min使水溶肥完全分散，放置24h后无沉淀，形成一种胶体液，完全适应于精细化滴灌施肥，肥效可达到进口水溶肥，提供丰富的多元素对无土栽培农作物增产影响明显。

尽管肥料中含有多种不溶物，但形成的胶体仍然可以应用于滴灌施肥。即使在高浓度条件下，也不受溶解度饱和的影响而形成了胶体液。因此可以配制高浓度肥料，通过该方法可以得到高养分含量的液体水溶肥。

实施例3

磷矿粉胶粒子55kg、硝酸钾胶粒子20kg、浮石胶粒子5kg、水镁石胶粒子3kg、麦饭石胶粒子5kg、沸石胶粒子1kg、硝铵磷胶粒子3kg、云母粉胶粒子5kg、偏磷酸铵胶粒子3kg复配得到胶粒子肥。

取本发明实施例3得到的微胶粒子肥10g,在烧杯中加入2500ml纯净水分散，充分搅拌3min使水溶肥完全分散，放置24h进行测试：放置24h后无沉淀，本发明胶体包覆的胶粒子肥在水中分散良好。

取本发明实施例3得到的微胶粒子肥1kg,分散在1kg水中，充分搅拌2min使水溶肥完全分散形成一种高浓度胶体液态肥。

实施例4

将100kg的氯化铵与在气流粉碎机中微细化，并通过旋风分级机分离出粒径小于100μm的微细氯化铵，将1kg的糊精在反应釜中加热调制成分散液，然后用高速离心雾化器雾化成粒径为1-10微米的分散液滴，喷覆至完全悬浮的微细化氯化铵表面，迅速喷雾干燥得到粒径小于100μm的糊精胶体包覆的氯化铵胶粒子作为氮原料；

将100kg的钙镁磷肥在球磨机中微细化，并通过旋风分级机分离出粒径小于100μm的微细钙镁肥，将5kg的醋酸乙烯酯-丙烯酸酯-叔碳酸乙烯酯共聚物、1kg的预糊化淀粉在反应釜中加热调制成分散液，然后用高速离心雾化器雾化成粒径为1-10微米的分散液滴，喷覆至完全悬浮的微细化钙镁肥表面，迅速喷雾干燥得到粒径小于100μm的可再分散乳胶粉包覆的钙镁磷肥胶粒子作为钙镁磷原料；

将100kg的尿素在磨粉机中微细化，并通过旋风分级机分离出粒径小于100μm的微细尿素，将4kg的聚丙烯酰胺、1kg的乙烯-氯乙烯-月桂酸乙烯酯三元共聚物在反应釜中加热调制成分散液，然后用高速离心雾化器雾化成粒径为1-10微米的分散液滴，喷覆至完全悬浮的微细化尿素表面，迅速喷雾干燥得到粒径小于100μm的尿素胶粒子作为氮原料；

将100kg的硫酸钾在气流粉碎机中微细化，并通过旋风分级机分离出粒径小于100μm的微细硫酸钾，将1kg的刺槐豆胶、1kg的醚化淀粉在反应釜中加热调制成分散液，然后用高速离心雾化器雾化成粒径为1-10微米的分散液滴，喷覆至完全悬浮的微细化硫酸钾表面，迅速喷雾干燥得到粒径小于100μm的硫酸钾胶粒子作为钾原料；

将上述胶粒子进行复配，称取40kg的氯化铵胶粒子、40kg的钙镁磷胶粒子、10kg的尿素胶粒子、10kg的硫酸钾胶粒子。 

氯化铵与钙镁磷肥通常是无法同时混存使用的，但通过胶体包覆后形成胶粒子再复合，不会发生反应、吸潮、结块，因此，本发明的胶体包覆胶粒子肥在储存、混配、使用过程不但可以放潮解结块、产生沉淀、肥效损失，而且可将不溶物替代水溶物用于水肥一体化的滴灌施肥。

Claims (9)

1.一种微胶粒子肥，其特征是：由胶体包覆的粉状微胶粒子肥, 胶体材料包覆粉状的化肥原料，然后根据养分需要对包覆的肥料进行复配，可得到微胶粒子肥，其中胶体材料选用黄原胶、刺槐豆胶、瓜尔豆胶、阿拉伯胶、明胶、卡拉胶、变性淀粉、聚乙烯醇、可再分散乳胶粉、聚丙烯酰胺中的至少一种；化肥原料选用氮磷钾肥以及中量元素、微量元素肥；所述的胶体材料与化肥原料的质量比例控制在1-10:100。

2.根据权利要求1所述的一种微胶粒子肥，其特征在于所述的变性淀粉为预糊化淀粉、氧化淀粉、糊精、酯化淀粉、醚化淀粉、交联淀粉中的一种或几种的混合物。

3.根据权利要求1所述的一种微胶粒子肥，其特征在于所述的可再分散乳胶粉为醋酸乙烯酯均聚物、丙烯酸酯类聚合物、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、醋酸乙烯酯-叔碳酸乙烯酯共聚物、丙烯酸酯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物、乙烯-氯乙烯-月桂酸乙烯酯三元共聚物、醋酸乙烯酯-乙烯-叔碳酸乙烯酯共聚物、醋酸乙烯酯-丙烯酸酯-叔碳酸乙烯酯共聚物、醋酸乙烯酯-乙烯-丙烯酸酯共聚物、醋酸乙烯酯-乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物中的一种或几种的混合物。

4.根据权利要求1所述的一种微胶粒子肥，其特征在于所述的氮磷钾肥以及中量元素、微量元素肥选用尿素、硝酸钙、硝酸钙镁、硫酸铵、氯化铵、过磷酸钙、磷酸二氢钾、磷酸二氢铵、磷酸一氢铵、磷矿粉、重过磷酸钙、偏磷酸铵、钙镁磷肥、硝铵磷、硝酸钾、钾长石、硫酸钾、氯化钾、磷酸二氢钾、磷酸一氢钾、硫酸镁、氯化钙、硫酸钙、硫酸亚铁、三氯化铁、沸石、云母粉、硼酸、硼砂、麦饭石、浮石、水镁石、硫酸锰、硫酸锌、氯化锌、硫酸铜、氯化铜。

5.根据权利要求1所述的一种微胶粒子肥，其特征在于粉状化肥原料采用气流粉碎机、球磨机、磨粉机进行微细化处理，并设置旋风分级机分离出粒径小于100μm的化肥原料。

6.根据权利要求1所述的一种微胶粒子肥，其特征在于胶体材料在反应釜中加热调制成分散液，然后用高速离心雾化器雾化成粒径为1-10微米的分散液滴，喷覆至完全悬浮的微细化肥原料表面，迅速喷雾干燥得到粒径小于100μm由胶体包覆的胶粒子。

7.根据权利要求1所述的一种微胶粒子肥的应用，其特征在于微胶粒子肥作为水溶性肥料应用于滴灌肥、喷灌肥、冲施肥、叶面肥，满足水肥一体化施肥要求的水溶性肥料。

8.根据权利要求1所述的一种微胶粒子肥的应用，其特征在于胶体包覆的胶粒子肥在水中形成胶体分散液，不受溶解度的限制，可以配制高浓度液体肥，解决了液态水溶肥无法满足高养分含量的缺陷。

9.根据权利要求1所述的一种微胶粒子肥的应用，其特征在于分散于水中形成的是胶体分散液而非完全溶解的溶液，使用方法是将微胶粒子肥与水以1:1-1000的比例混合后搅拌，优选的搅拌速度为50-100转/分钟，优选的搅拌时间为2-5分钟，在水中能够快速分散形成胶体液，不堵塞喷头和灌溉管路。