CN105085124A - 一种包膜保水缓释肥料及其制备方法 - Google Patents

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宋阳
吴蕾
苏林
周洋
庄斌
张宇
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Abstract

本发明涉及一种包膜保水缓释肥料及其制备方法，以常规颗粒复合肥料为核心，以凹凸棒土/聚丙烯酸钾复合材料为膜层，将凹凸棒土/聚丙烯酸钾复合材料包裹到常规颗粒复合肥料表面即得包膜保水缓释肥料，包膜量为2-7%。本发明的包膜保水缓释肥料具有良好的保水和缓释性能，可以作基肥，也可以作为追肥使用。与现有技术相比具有如下优点1：提高肥料养分利用率，在同样的产量下，节省肥料用量，有效减少施肥对环境造成的负面影响，并能省工节本；2：具有保水性能，能有效节约耕地用水。

Description

一种包膜保水缓释肥料及其制备方法
技术领域
本发明涉及肥料技术领域，具体涉及一种包膜保水缓释肥料及其制备方法。
背景技术
农业是国民经济的基础，是社会发展的最基本物质条件。而肥料和水是影响农业生产的两个重要因素。一方面，我国传统肥料的养分利用率不高，化肥施用回报率呈现明显的下降趋势，这不仅造成了直接的经济损失，也引起了严重的环境污染。另一方面，我国及世界上存在着大面积的干旱、半干旱地区，这些地区常年缺水，雨季雨水大部分流失或蒸发掉，灌溉用水也因蒸发或渗透等原因而损失，成为困扰农业发展的严重问题。因此，将缓释与保水结合起来，开发具有保水功能的缓释肥料是提高肥料养分利用率、节水保墒的一个重要途径。
包膜法是保水材料与肥料复合一体化的一种方式，其中，颗粒肥料作为肥芯，保水材料作为包膜材料，通过物理或化学方式将保水材料包裹到肥料颗粒表面，制成具有保水缓释功能的肥料。包膜材料具有良好的吸水性能，同时，包膜材料吸水溶胀后形成网络通道慢慢释放出膜层内部的肥料养分，从而达到减缓营养物质释放速度的目的。
缓释肥料具有良好的潜在经济及社会效益，且已经商品化，但由于包膜材料价位较高、生产工艺复杂，在农业上的大规模应用仍然受到限制，致使缓释肥料的价格居高不下。保水剂单独使用会增加农田作业成本，而且传统保水剂用量少，与肥料难以充分接触，其所吸纳的水分与肥料之间的有效作用受到限制，影响水肥效益的发挥。另外，由于任何肥料肥效的发挥都取决于土壤水分有效性，水、肥之间存在着交互效应，而目前常规肥料和绝大多数缓释肥料不具有吸水保水功能。
因此，将保水剂的吸水保水功能、缓慢释放技术与肥料复合一体化，研究开发出包膜装置和工艺，得到包膜保水缓释肥料，对于干旱、半干旱地区的农业生产具有重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种包膜保水缓释肥料及其制备方法。
为了实现上述发明目的，本发明提供如下技术方案：
一种包膜保水缓释肥料，以常规颗粒复合肥料为核心，以凹凸棒土/聚丙烯酸钾复合材料为膜层，将凹凸棒土/聚丙烯酸钾复合材料包裹到常规颗粒复合肥料表面即得包膜保水缓释肥料，包膜量为2-7%。
优选地，所述的包膜保水缓释肥料的制备方法，包括以下步骤：
（1）凹凸棒土/聚丙烯酸钾复合材料的制备方法
在氢氧化钾部分中和的丙烯酸溶液中加入引发剂和交联剂，在氮气保护下恒温反应一段时间后加入凹凸棒土继续反应得到凹凸棒土/聚丙烯酸钾复合材料；
（2）将常规颗粒复合肥料加热到60-80℃，以流量为50-100kg/min的速度进入包膜机，将凹凸棒土/聚丙烯酸钾复合材料加热到50-70℃，以总流量为2.5-18kg/min的速度从包膜机的喷头雾化喷涂到颗粒肥料表面，从包膜机出来的产品经冷却筛分后得成品。
优选地，步骤（1）中所述的引发剂为过硫酸钾，加入量为0.5wt%，所述的交联剂为N,N-亚甲基双丙烯酰胺，加入量为0.1wt%，所述的凹凸棒土加入量为20wt%。
优选地，步骤（1）中所述的丙烯酸中和度为70%，所述的凹凸棒土/聚丙烯酸钾复合材料的固含量为35-40%。
优选地，步骤（1）中氮气保护下恒温的温度为70℃，时间为3个小时。
优选地，步骤（2）中，包膜时，60-80℃的热空气以流量为100-600m3/min的速度依次从包膜机的第一热风进口和第二热风进口进入到包膜机内部。
优选地，步骤（2）中使用的包膜机为圆柱筒状，直径0.9-2.2m,长度8-15m，横卧，与地面之间的夹角为2-5°，沿筒轴线方向敷设，交替设置第二热风出口和喷头，从轴线上端物料进口处开始，在1米、3米、5米和7米处各设置1个喷头，喷嘴方向垂直向上，在2米、4米、6米和8米处各设置一个第二热风出口，风口方向与喷嘴方向顺时针成90度角。
优选地，所述的包膜机还包括复合肥进料口，第一热风进口，包膜剂进口，第二热风进口，包膜肥料出口，转筒。
本发明得到的包膜保水缓释肥料的饱和吸水量≥1.5g（水）/g（包膜肥料），初期养分释放率≤60%。此处所述饱和吸水量是指每克包膜保水缓释肥料最大吸水量；所述初期养分释放率是指在25℃下每10克包膜保水缓释肥料用200毫升蒸馏水静态浸泡24小时的养分释放率。
本包膜保水缓释肥料具有良好的保水和缓释性能，可以作基肥，也可以作为追肥使用。
本发明的有益效果在于：1、提高肥料养分利用率，在同样的产量下，节省肥料用量，有效减少施肥对环境造成的负面影响，并能省工节本；2、具有保水性能，能有效节约耕地用水。
附图说明
图1为包膜机的结构示意图；
附图标记中：1-复合肥进料口；2-第一热风进口；3-包膜剂进口；4-第二热风进口；5-第二热风出口；6-包膜肥料出口；7-喷头；8-第一热风出口；9-转筒；10-包膜剂管道；11-热风管道。
具体实施方式
1、原料准备
符合GB15063-2009标准的粒状复混肥料（复合肥料）、凹凸棒土/聚丙烯酸钾复合材料（固含量为40%）。
2、包膜装置
如图1所示：包膜机包括复合肥进料口1；第一热风进口2；包膜剂进口3；第二热风进口4；第二热风出口5；包膜肥料出口6；喷头7；第一热风出口8；转筒9；包膜剂管道10；热风管道11。
包膜机为圆柱筒状，直径0.9-2.2m,长度8-15m，横卧，与地面之间的夹角为2-5°，沿筒轴线方向敷设，交替设置第二热风出口5和喷头7，从轴线上端物料进口处开始，在1米、3米、5米和7米处各设置1个喷头7，喷嘴方向垂直向上，在2米、4米、6米和8米处各设置一个第二热风出口5，风口方向与喷嘴方向顺时针成90度角。
3、制备过程
（1）凹凸棒土/聚丙烯酸钾复合材料的制备方法
在氢氧化钾部分中和的丙烯酸溶液中加入过硫酸钾和N,N-亚甲基双丙烯酰胺，在氮气保护下在温度为70℃下，恒温反应3个小时后加入凹凸棒土继续反应得到凹凸棒土/聚丙烯酸钾复合材料；
其中，所述的引发剂加入量为0.5wt%，所述的交联剂加入量为0.1wt%，所述的凹凸棒土加入量为20wt%，所述的丙烯酸中和度为70%。
（2）包膜过程
将常规颗粒复合肥料加热到70℃，以流量为50kg/min的速度进入包膜机，将凹凸棒土/聚丙烯酸钾复合材料加热到60℃，以总流量为4kg/min的速度从包膜机的喷头雾化喷涂到颗粒肥料表面，从包膜机出来的产品经冷却筛分后得成品，其中，包膜时，70℃的热空气以流量为200m3/min的速度依次从第一热风进口2和第二热风进口4进入到包膜机内部。
4、产品性能
包膜量为3.2%，饱和吸水量为2g（水）/g（包膜肥料），初期养分释放率为50%。
上述结合附图对发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了发明的方法构思和技术方案进行的这种非实质改进，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其他场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种包膜保水缓释肥料，其特征在于：以常规颗粒复合肥料为核心，以凹凸棒土/聚丙烯酸钾复合材料为膜层，将凹凸棒土/聚丙烯酸钾复合材料包裹到常规颗粒复合肥料表面即得包膜保水缓释肥料，包膜量为2-7%。
2.根据权利要求1所述的包膜保水缓释肥料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）凹凸棒土/聚丙烯酸钾复合材料的制备方法
在氢氧化钾部分中和的丙烯酸溶液中加入引发剂和交联剂，在氮气保护下恒温反应一段时间后加入凹凸棒土继续反应得到凹凸棒土/聚丙烯酸钾复合材料；
（2）将常规颗粒复合肥料加热到60-80℃，以流量为50-100kg/min的速度进入包膜机，将凹凸棒土/聚丙烯酸钾复合材料加热到50-70℃，以总流量为2.5-18kg/min的速度从包膜机的喷头雾化喷涂到颗粒肥料表面，从包膜机出来的产品经冷却筛分后得成品。
3.根据权利要求2所述的包膜保水缓释肥料的制备方法，其特征在于：步骤（1）中所述的引发剂为过硫酸钾，加入量为0.5wt%，所述的交联剂为N,N-亚甲基双丙烯酰胺，加入量为0.1wt%，所述的凹凸棒土加入量为20wt%。
4.根据权利要求2所述的包膜保水缓释肥料的制备方法，其特征在于：步骤（1）中所述的丙烯酸中和度为70%，所述的凹凸棒土/聚丙烯酸钾复合材料的固含量为35-40%。
5.根据权利要求2所述的包膜保水缓释肥料的制备方法，其特征在于：步骤（1）中氮气保护下恒温的温度为70℃，时间为3个小时。
6.根据权利要求2所述的包膜保水缓释肥料的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，包膜时，60-80℃的热空气以流量为100-600m3/min的速度依次从包膜机的第一热风进口和第二热风进口进入到包膜机内部。
7.根据权利要求2所述的包膜保水缓释肥料的制备方法，其特征在于：步骤（2）中使用的包膜机为圆柱筒状，直径0.9-2.2m,长度8-15m，横卧，与地面之间的夹角为2-5°，沿筒轴线方向敷设，交替设置第二热风出口和喷头，从轴线上端物料进口处开始，在1米、3米、5米和7米处各设置1个喷头，喷嘴方向垂直向上，在2米、4米、6米和8米处各设置一个第二热风出口，风口方向与喷嘴方向顺时针成90度角。
8.根据权利要求7所述的包膜保水缓释肥料的制备方法，其特征在于：所述的包膜机还包括复合肥进料口，包膜剂进口，第二热风进口，包膜肥料出口，第一热风出口，转筒。
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