CN104909886A

CN104909886A - 一种水溶性缓释硅复合肥及其制备方法

Info

Publication number: CN104909886A
Application number: CN201510287731.3A
Authority: CN
Inventors: 马骥; 阚学飞; 刘毅
Original assignee: Shenzhen Batian Ecotypic Engineering Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Batian Ecotypic Engineering Co Ltd
Priority date: 2015-05-29
Filing date: 2015-05-29
Publication date: 2015-09-16

Abstract

本发明公开了一种水溶性缓释硅复合肥及其制备方法，按重量百分数计，原料包括以下组分：液体硅酸盐0.94-6.5％，大量元素原材料92-98.5％，包裹材料0.06-0.25％，表面活性剂0.5-2％，其总和为100％。所述液体硅酸盐选自钠水玻璃、钾水玻璃的一种或几种。所述包裹材料选自气相纳米二氧化硅。本发明制备的水溶性缓释硅复合肥不仅可以充分降低水不溶物，可以用于设施施肥(如滴灌、喷灌等)；而且可以实现缓慢释放，且易崩解、易溶散。此外，养分含量高。同时本发明提供的制备方法低能耗、周期短、效率高。

Description

一种水溶性缓释硅复合肥及其制备方法

技术领域

本发明属于肥料技术领域，具体涉及一种水溶性缓释硅复合肥及其制备方法。

背景技术

目前国内生产和施用的硅肥主要有两类：一类是人工合成的，如硅酸二钙、硅酸一钙、硅酸钙镁、偏硅酸钠和主要成分为硅酸钠和偏硅酸钠的高效硅肥等。其基本工艺为：以水玻璃为原料，运用高速离心喷雾干燥设备制造；先将原料水玻璃进行离心脱水，再送入高速离心机中脱水，然后喷雾热风(控制温度)干燥固化成粉状，即得高效硅肥制品。另一类则是利用各种工业固体废弃物加工而成的硅肥。其原料来自如下几方面：一是炼铁过程中产生的高炉水淬渣，总硅含量在30％-35％；二是黄磷或磷酸生产过程中产生的废渣，总硅在18％-22％；三是电厂粉煤灰，总硅含量达20％-30％；四是废玻璃。硅肥的制备工艺主要有两种：1、混料法。将硅肥或硅肥原料与氮、磷、钾肥混合,破碎,造粒,制成复混肥,同时还可加入微量元素、稀土元素等。混料法生产工艺简单,能耗低,但普遍存在有效硅含量增加不明显的问题；2、化学合成法。将硅肥原料、助熔剂、添加剂按一定比例混合.在高温下熔融，破坏晶格，转化成易被植物吸收的成分，充分反应后.冷却.磨细制成硅肥。利用此法制成的硅肥主要为硅钾肥、硅酸盐微肥以及硅钙肥。如将碳酸钾、粉煤灰、煤粉的混合物和作为黏合剂的苛性钾溶液捏练成型,造粒,在200-300℃下烘约10min,最后将几乎全干的颗粒状混合物送至流化煅烧炉在600-1100℃下煅烧15min,最终产物即为硅钾肥。利用各种工业固体废弃物加工而成的硅肥肥料水溶性效果差，不能应用于设施施肥；肥料养分结构单一，氮磷钾养分含量低，施用时期受到局限；工艺制备能耗大，生产成本高、生产周期长；肥料颗粒坚硬，施入土壤后难分散、难溶解，有效硅得不到释放，植物难以吸收，大大降低了硅肥的肥效；原料炉渣中重金属元素易超标，存在安全隐患，容易给土壤造成二次污染。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供了一种水溶性缓释硅复合肥及其制备方法。本发明制备的水溶性缓释硅复合肥养分含量高，不仅可以充分降低水不溶物，可以用于设施施肥(如滴灌、喷灌等)；而且可以实现缓慢释放，且易崩解、易溶散。本发明提供的制备方法低能耗、周期短、效率高。

为达到上述目的，本发明采用了下述技术方案：

一种水溶性缓释硅复合肥，按重量百分数计，原料包括以下组分：

液体硅酸盐 0.94-6.5％

大量元素原材料 92-98.5％

包裹材料 0.06-0.25％

表面活性剂0.5-2％，其总和为100％。

优选的，按重量百分数计，原料包括以下组分：

液体硅酸盐 0.1-5％

大量元素原材料 94-96.5％

包裹材料 0.1-0.15％

表面活性剂1-1.5％。

优选的，液体硅酸盐与包裹材料的质量比为(15-25)：1。

优选的，液体硅酸盐与包裹材料的质量比为19：1。

优选的，所述液体硅酸盐选自钠水玻璃、钾水玻璃的一种或几种。

优选的，所述大量元素原材料选自硝铵磷、硝酸磷肥、磷酸一铵、磷酸二铵、磷酸二氢钾、尿素、硝酸铵、硫酸铵、氯化铵、硝酸钾、硫酸钾、氯化钾的一种或几种。

优选的，所述包裹材料选自气相纳米二氧化硅；所述表面活性剂为有机硅表面活性剂。

优选的，所述表面活性剂选自聚二甲基硅氧烷、聚环甲基硅氧烷、聚硅氧烷-醇醚共聚物、硅烷季铵盐、聚硅氧烷甜菜碱、十二烷基硫酸钠的一种或几种。

本发明还提供了所述水溶性缓释硅复合肥的制备方法，包括以下步骤：

(1)将液体硅酸盐和包裹材料在剪切旋转盘中混合；

(2)加入大量元素原材料及表面活性剂并混合。使包裹硅材料与大量元素肥料再复合，可经烘干处理得到粉体肥；或经过造粒处理生产出颗粒肥；或加水溶性解生产出液体肥等。

优选的，所述步骤(1)中在剪切旋转盘中的线速度为15-30m/s，剪切混合时间为5-40秒。使得液体硅酸盐能够很好的被包裹材料包裹着，形成具有流动性良好的粉体包裹硅材料。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、充分降低水不溶物，可以用于设施施肥(如滴灌、喷灌等)，同时还具有优良的缓释效果。本发明使用纳米级气相二氧化硅作为包裹材料，在加入表面活性剂条件下制备出的包裹硅复合肥，纳米级气相二氧化硅可以实现缓慢释放，且易崩解、易溶散。

2、养分含量高。水溶性性硅物质同其他养分元素实现复合，实现高养分含量的含硅复合肥料的制备，并能有效用于设施施肥；实现水溶性性硅的缓慢释放，提高硅的利用率。

3、低能耗、周期短、效率高。本发明生产过程无需经过超高温的处理，降低了生产能耗及生产周期，同时也提高了生产效率。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明，但本发明要求保护的范围并不局限于实施例表达的范围。

实施例1

液体硅酸盐 0.94％

大量元素原材料 98.5％

包裹材料 0.06％

表面活性剂0.5％，其总和为100％。

所述液体硅酸盐选自钠水玻璃、钾水玻璃。

所述大量元素原材料选自硝铵磷、硝酸磷肥、磷酸一铵、磷酸二铵、磷酸二氢钾、尿素、硝酸铵、硫酸铵、氯化铵、硝酸钾、硫酸钾、氯化钾。

所述包裹材料选自气相纳米二氧化硅。

所述表面活性剂选自聚二甲基硅氧烷、聚环甲基硅氧烷、聚硅氧烷-醇醚共聚物、硅烷季铵盐、聚硅氧烷甜菜碱、十二烷基硫酸钠。

所述水溶性缓释硅复合肥的制备方法，包括以下步骤：

(1)将液体硅酸盐和包裹材料在剪切旋转盘中混合；在剪切旋转盘中的线速度为23m/s，剪切混合时间为15秒。

(2)加入大量元素原材料及表面活性剂并混合。加水溶解生产出液体肥，标记为18-18-18硅肥1#。

实施例2

液体硅酸盐 5.85％

大量元素原材料 93.4％

包裹材料 0.25％

表面活性剂0.5％，其总和为100％。

所述液体硅酸盐选自钠水玻璃。

所述大量元素原材料选自硝铵磷、硝酸磷肥、磷酸一铵、磷酸二铵、磷酸二氢钾、尿素、硝酸铵、硫酸铵、氯化铵、硝酸钾。

所述包裹材料选自气相纳米二氧化硅。

所述表面活性剂选自聚二甲基硅氧烷、聚环甲基硅氧烷、聚硅氧烷-醇醚共聚物、硅烷季铵盐。

所述水溶性缓释硅复合肥的制备方法，包括以下步骤：

(1)将液体硅酸盐和包裹材料在剪切旋转盘中混合；在剪切旋转盘中的线速度为20m/s，剪切混合时间为8秒。

(2)加入大量元素原材料及表面活性剂并混合。并经过烘干处理生产出粉体肥，标记为18-18-18硅肥2#。

实施例3

液体硅酸盐 1.8％

大量元素原材料 96.5％

包裹材料 0.2％

表面活性剂1.5％，其总和为100％。

所述液体硅酸盐选自钾水玻璃。

所述大量元素原材料选自硝铵磷、硝酸磷肥、磷酸一铵、磷酸二铵、磷酸二氢钾、尿素、硝酸铵、硫酸铵、氯化铵。

所述包裹材料选自气相纳米二氧化硅。

所述表面活性剂选自聚二甲基硅氧烷、聚环甲基硅氧烷、聚硅氧烷-醇醚共聚物。

所述水溶性缓释硅复合肥的制备方法，包括以下步骤：

(1)将液体硅酸盐和包裹材料在剪切旋转盘中混合；在剪切旋转盘中的线速度为15m/s，剪切混合时间为40秒。

(2)加入大量元素原材料及表面活性剂并混合。经过造粒处理生产出颗粒肥，，标记为18-18-18硅肥3#。

实施例4

液体硅酸盐 5％

大量元素原材料 94.3％

包裹材料 0.2％

表面活性剂0.5％，其总和为100％。

所述液体硅酸盐与包裹材料的质量比为19：1。

所述液体硅酸盐选自钠水玻璃、钾水玻璃。

所述大量元素原材料选自硝铵磷、硝酸磷肥、磷酸一铵、磷酸二铵、磷酸二氢钾、尿素、硝酸铵、硫酸铵。

所述包裹材料选自气相纳米二氧化硅。

所述表面活性剂选自聚二甲基硅氧烷、聚环甲基硅氧烷。

所述水溶性缓释硅复合肥的制备方法，包括以下步骤：

(1)将液体硅酸盐和包裹材料在剪切旋转盘中混合；在剪切旋转盘中的线速度为30m/s，剪切混合时间为8秒。

(2)加入大量元素原材料及表面活性剂并混合。加水溶性解生产出液体肥，标记为18-18-18硅肥4#。

实施例5

将实施例1-4制备的水溶性缓释硅复合肥进行如下检测。

1.水不溶物试验分析结果：

产品名称	N％	P₂O₅％	K₂O％	总养分％	水不溶物％	Si％
							18-18-18硅肥1#	18.26	18.94	18.80	56.00	3.07	1.86
18-18-18硅肥2#	18.61	19.02	18.82	56.45	3.02	1.76
							18-18-18硅肥3#	17.94	19.48	19.01	56.43	2.90	1.93
18-18-18硅肥4#	18.96	20.27	18.22	57.45	2.86	1.77

从上表中可知，本发明实施例1-4制备的水溶性缓释硅复合肥的水不溶物均在3.1％以下，说明本发明制备的硅复合肥具有很好的水溶解性，同时其硅含量在1.7％以上。

2.缓释试验分析结果：

试验内容：

(1)缓释养分的浸提温度和时间：养分释放浸提温度为25℃，取样时间分别为：1d，3d，5d，7d，10d，14d，21d，24d。取样时，将瓶上下颠倒三次，使瓶内溶液浓度一直。

(2)分别称取实施例1-2制备的水溶缓释硅复合肥产品1g做平行，放入滤纸中，用滤纸将其包住后，分别放入两个200ml玻璃瓶中，加入200ml水。加盖密封。

(3)定期取得样品后，按照比色法测定样品中二氧化硅的释放量，并计算该时期二氧化硅的释放率。

试验结果如下表：

从上表可知，本发明实施例1-2制备的水溶缓释硅复合肥在24天内的硅释放率呈递增趋势，第一天的硅平均释放率为5.2％，第24天的硅平均释放率为92％，具有良好的硅缓释效率。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims

1.一种水溶性缓释硅复合肥，其特征在于，按重量百分数计，原料包括以下组分：

液体硅酸盐 0.94-6.5％

大量元素原材料 92-98.5％

包裹材料 0.06-0.25％

表面活性剂 0.5-2％，其总和为100％。

2.根据权利要求1所述的一种水溶性缓释硅复合肥，其特征在于，按重量百分数计，原料包括以下组分：

液体硅酸盐 0.1-5％

大量元素原材料 94-96.5％

包裹材料 0.1-0.15％

表面活性剂 1-1.5％。

3.根据权利要求2所述的一种水溶性缓释硅复合肥，其特征在于，液体硅酸盐与包裹材料的质量比为(15-25):1。

4.根据权利要求3所述的一种水溶性缓释硅复合肥，其特征在于，液体硅酸盐与包裹材料的质量比为19：1。

5.根据权利要求1所述的一种水溶性缓释硅复合肥，其特征在于，所述液体硅酸盐选自钠水玻璃、钾水玻璃的一种或几种。

6.根据权利要求1所述的一种水溶性缓释硅复合肥，其特征在于，所述大量元素原材料选自硝铵磷、硝酸磷肥、磷酸一铵、磷酸二铵、磷酸二氢钾、尿素、硝酸铵、硫酸铵、氯化铵、硝酸钾、硫酸钾、氯化钾的一种或几种。

7.根据权利要求1所述的一种水溶性缓释硅复合肥，其特征在于，所述包裹材料选自气相纳米二氧化硅；所述表面活性剂为有机硅表面活性剂。

8.根据权利要求1所述的一种水溶性缓释硅复合肥，其特征在于，所述表面活性剂选自聚二甲基硅氧烷、聚环甲基硅氧烷、聚硅氧烷-醇醚共聚物、硅烷季铵盐、聚硅氧烷甜菜碱、十二烷基硫酸钠的一种或几种。

9.权利要求1-8任一项所述的一种水溶性缓释硅复合肥的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将液体硅酸盐和包裹材料在剪切旋转盘中混合；

(2)加入大量元素原材料及表面活性剂并混合。

10.根据权利要求9所述的一种水溶性缓释硅复合肥的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中在剪切旋转盘中的线速度为15-30m/s，剪切混合时间为5-40秒。