CN106083409A - 一种棉花专用生物缓释复肥及其高塔熔体造粒的生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种棉花专用生物缓释复肥及其制备方法，原料组分包括：尿素280~310份，氯化钾300~350份，磷酸一铵150~200份，生物腐殖酸70~120份，螯合中微量元素10~15份，重过磷酸钙30~50份，硼酸钠4~10份，纳米碳15~75份，辅助缓释剂0.2‑0.5份聚乙烯醇或脲甲醛，按不同区域选择使用。本发明还涉及该复合肥的制备方法。本发明棉花专用生物缓释肥营养全面，氮、钾养分具有缓释性，符合棉花营养吸收规律，对棉花生长具有促进和调节作用，可提高棉花产量及纤维品质，能有效降低棉花早衰症和黄萎病的发生率，提高棉花种植效益，同时提高了缓释肥的利用率。

Description

一种棉花专用生物缓释复肥及其高塔熔体造粒的生产方法

技术领域

本发明涉及一种肥料领域，具体是涉及一种高塔熔体造粒棉花专用生物缓释肥及其生产方法，属于专用复合肥领域。

背景技术

棉花作为传统的保暖材料，天然柔和，皮肤接触无刺激，自然环保，无营养成份，不易滋生细菌。棉花是世界上最主要的农作物之一，产量大、生产成本低，使棉制品价格比较低廉。棉花是中国重要的经济作物和纺织原料，也是重要的战略物资，对中国国民经济的发展具有无可替代的作用。我国棉花种植面积变化不大，基本在500万公顷左右（约合7500万亩），棉花产量在700万吨左右。

棉花喜热、好光、耐旱、忌渍，适宜于在疏松深厚土壤中种植。我国三大棉区为黄河流域、长江流域和西北内陆棉区，其中，新疆是我国第一大棉花主产省，其棉花产量约占全国棉花产量的40%。这些地区为干旱或半干旱地区，水分和养分是棉花产量的两大限制因素。棉花的干物质和氮磷钾养分的积累规律均呈S型曲线，每生产100吨皮棉需吸收氮磷钾比例约为1:0 .25~0 .35:1~1 .35，氮和钾对棉花产量的影响较为明显。棉株苗蕾至花铃前期需吸收足量的氮，棉株花铃期到叶絮期对磷的需求高，棉株生育后期对钾仍有旺盛的吸收能力。

棉花后期氮钾元素不足极易造成棉花“早衰”，特别是地膜下的棉花，前期易旺，后期易衰，极大的影响棉花的产量。早发的棉花，苗期根系生长快，初花期根系生长达最大值，初花后根系生长由鼎盛转弱，根冠关系失调造成的早衰，另外，棉花结铃过多造成棉花营养生长和生殖生长失调也易造成早衰。在棉田的生产中，由于中后期追肥困难，棉农习惯于将大部分的氮肥做基肥，造成前期棉株对氮肥奢侈吸收，生长过旺，后期又供肥不足，导致早衰。研究表明棉花施用生物缓控释肥具有明显的增产增收效果，不但减少了施肥次数，而且减少了施肥量，同时具有环境友好，资源节约的特点。

因此，开发一种符合棉花生长周期营养吸收规律的专用缓释复肥，改变干旱地区土壤结构，具有保水、保肥能力，同时能预防棉花后期因缺素引起的早衰症、养分利用率不高等问题的棉花专用生物缓释复肥具有重大意义。

发明内容

本发明针对棉花年生长周期营养元素吸收规律，根据棉花根系较深，因氮钾养分供应不足而造成棉花后期易早衰，易患黄萎病，氮钾协同，水肥耦合等情况，提供一种棉花专用生物缓释复肥及其制备方法。本发明用一种纳米碳材料对钾肥进行吸附处理，使钾肥具有较好的缓释效果；同时生物腐殖酸具有较强的螯合吸附作用，有利于将尿素、中微量元素固定在棉花根系周围，提高肥料的利用率。本发明专用复合肥养分含量高，营养元素齐全，缓释性好，符合棉花生长营养元素吸收规律，对棉花具有增产增质的效果，同时能有效降低棉花早衰症的发生，增强棉花抗黄萎病性能，具有极大的市场价值。

本发明的技术方案如下：一种棉花专用生物缓释复肥，包括如下重量份的原料组成：尿素280~310份，氯化钾300~350 份，磷酸一铵150~200 份，生物腐殖酸70~120 份，螯合中微量元素10~15 份，重过磷酸钙30~50 份，硼酸钠4~10 份，纳米碳15~75 份，辅助缓释剂0.2-0.5份，以上组分均呈粉末状，其中：纳米碳材料是指分散相尺度至少有一维小于100nm的碳材料；所述的辅助缓释剂为聚乙烯醇(PVA)或脲甲醛。纳米碳及生物腐殖酸对肥料养分具有螯合吸附作用，使肥料具有养分缓释性。

适用于华中地区棉花作物最优工艺配方如下：尿素310 份，氯化钾330份，磷酸一铵180份，生物腐殖酸100 份，重过磷酸钙30份，螯合中微量元素10 份，纳米碳35 份，硼酸钠4.8 份，聚乙烯醇(PVA)0.2 份。

所述的螯合中微量元素包括EDTA螯合锌、EDTA螯合铁、EDTA螯合锰、EDTA螯合铜，养分呈现氮高、钾高的特点，符合棉花生长特性，营养全面，不会出现营养缺乏症。

棉花专用生物缓释复合肥的制备方法，具体包括以下步骤：

（1）尿素，氯化钾，磷酸一铵，生物腐殖酸，螯合中微量元素，重过磷酸钙经过计量后分别输送至造粒塔顶部，尿素在塔顶尿素熔融器中升温至132~140℃使尿素融化，并将尿素液体输送至1#混合槽反应釜，磷酸一铵需在塔顶加热器中预热至90~100℃后再加入1#混合槽反应釜，氯化钾、生物腐殖酸、螯合中微量元素、重过磷酸钙直接加入1#混合槽反应釜与磷酸一铵、尿素液体充分混合；

（2）步骤（1）所述的混合物在1#混合槽反应釜高温阶段132~140℃螯合后形成流动性料浆，再送入2#混合槽反应釜，2#混合槽反应釜螯合过程中温阶段105~110℃加入硼酸钠，纳米碳，通过差动造粒机喷洒成粒；高低温螯合技术有效避免了生产过程中副反应的发生，提高了缓释肥的缓控释能力。

（3）颗粒在高塔100米处自由落体下降过程中与空气对流冷却处理后，颗粒温度由100℃降低到45℃左右，颗粒水分≤1.5%，颗粒经过四级筛分处理后，粒度控制在2mm~4mm；

（4）颗粒采用流化床涂布法包膜，并在包膜过程中加入辅助缓释剂，即制得棉花专用生物缓释复肥。

本发明首次实现高塔缓释肥生产技术加入纳米碳材料，与生物腐殖酸同时起到对钾肥、氮肥吸附与固定作用，同时兼备固定水分作用。加热过程中，温度过高影响纳米碳材料性状，2#混合槽中（105~110℃）加入纳米碳，可显著改善复合材料的性状。

本发明具有以下的突出特点和有益效果：

1、本发明针对棉花生长营养吸收规律特点，添加了具有氮素缓释作用的生物腐殖酸，并用纳米碳对钾肥进行缓释处理，避免钾肥的流失；同时还作为水分载体，利用纳米碳的吸水特性，将养分与水分同时固定，适时输出，促进棉花的生长。

2、本发明关键元素氮、钾，均具有较好的缓释性，有效的克服了氮、钾元素易损失的缺点，提高了氮、钾元素的利用率；保证了棉花后期氮、钾元素的充足供应，能有效预防棉花早衰症，同时减少肥料施用次数，降低成本；施用后，氮、钾元素被纳米碳、生物腐殖酸固定，棉花按需对其吸收，保证了氮、钾的协同作用，大大提高了氮、钾元素利用率。

3、本发明添加的生物腐殖酸能有效改变土壤结构和土壤微生物的菌群结构和多样性，抑制土壤中土著病原菌，增强了作物的可变性。螯合中微量元素的生物腐殖酸有利于土壤微生物的及时生态调整，肥效更明显。

4、本发明提供的棉花专用生物缓释肥元素全面，包括大量元素及中微量元素，氮、磷、钾比例约为：1~1.14（氮）：0.5~0.67（五氧化二磷）:1.4~1.64（氧化钾）比例合理，符合棉花营养吸收规律，可使棉珠长势强健、抗病力强、产量高，品质好，能有效降低棉花病害的影响，提高棉花种植效益。

5、本复合肥工艺结合现有成熟高塔生产技术，首创高低温螯合技术，年生产能力20万吨。

附图说明

图1为实施例1-6中纳米碳与生物腐殖酸的添加比例对缓释周期的影响。

具体实施方式

实施例1

尿素310份，氯化钾330份，磷酸一铵180份，生物腐殖酸120份，重过磷酸钙30份，螯合中微量元素10份经过计量后送入造粒塔设备。经过1#混合槽反应釜在140℃螯合后形成流动性良好的料浆，2#反应釜螯合过程110℃阶段加入纳米碳15份、硼酸钠4.8份，通过造粒机喷洒成粒。颗粒经过高塔冷却处理后（100℃降低到45℃左右），在流化床颗粒包膜阶段加入聚乙烯醇(PVA) 0.2份，制得棉花专用生物缓释复合肥。

实施例2

尿素310份，氯化钾330份，磷酸一铵180份，生物腐殖酸110份，重过磷酸钙30份，螯合中微量元素10份经过计量后送入造粒塔设备。经过1#混合槽反应釜在140℃螯合后形成流动性良好的料浆，2#反应釜螯合过程110℃阶段加入纳米碳25份、硼酸钠4.8份，通过造粒机喷洒成粒。颗粒经过高塔冷却处理后（100℃降低到45℃左右），在流化床颗粒包膜阶段加入聚乙烯醇(PVA) 0.2份，制得棉花专用生物缓释复合肥。

实施例3

尿素310份，氯化钾330份，磷酸一铵180份，生物腐殖酸100份，重过磷酸钙30份，螯合中微量元素10份经过计量后送入造粒塔设备。经过1#混合槽反应釜在140℃螯合后形成流动性良好的料浆，2#反应釜螯合过程110℃阶段加入纳米碳35份、硼酸钠4.8份，通过造粒机喷洒成粒。颗粒经过高塔冷却处理后（100℃降低到45℃左右），在流化床颗粒包膜阶段加入聚乙烯醇(PVA) 0.2份，制得棉花专用生物缓释复合肥。

实施例4

尿素310份，氯化钾330份，磷酸一铵180份，生物腐殖酸90份，重过磷酸钙30份，螯合中微量元素10份经过计量后送入造粒塔设备。经过1#混合槽反应釜在140℃螯合后形成流动性良好的料浆，2#反应釜螯合过程110℃阶段加入纳米碳45份、硼酸钠4.8份，通过造粒机喷洒成粒。颗粒经过高塔冷却处理后（100℃降低到45℃左右），在流化床颗粒包膜阶段加入聚乙烯醇(PVA) 0.2份，制得棉花专用生物缓释复合肥。

实施例5

尿素310份，氯化钾330份，磷酸一铵180份，生物腐殖酸80份，重过磷酸钙30份，螯合中微量元素10份经过计量后送入造粒塔设备。经过1#混合槽反应釜在140℃螯合后形成流动性良好的料浆，2#反应釜螯合过程110℃阶段加入纳米碳55份、硼酸钠4.8份，通过造粒机喷洒成粒。颗粒经过高塔冷却处理后（100℃降低到45℃左右），在流化床颗粒包膜阶段加入聚乙烯醇(PVA) 0.2份，制得棉花专用生物缓释复合肥。

实施例6

尿素310份，氯化钾330份，磷酸一铵180份，生物腐殖酸70份，重过磷酸钙30份，螯合中微量元素10份经过计量后送入造粒塔设备。经过1#混合槽反应釜在140℃螯合后形成流动性良好的料浆，2#反应釜螯合过程110℃阶段加入纳米碳65份、硼酸钠4.8份，通过造粒机喷洒成粒。颗粒经过高塔冷却处理后（100℃降低到45℃左右），在流化床颗粒包膜阶段加入聚乙烯醇(PVA) 0.2份，制得棉花专用生物缓释复合肥。

本发明中生物腐殖酸、纳米碳、辅助缓释剂均具有缓释效果。六个方案中主要探究纳米碳与生物腐殖酸的添加比例对缓释周期的影响。经过田间试验，结合华中地区棉花生长周期5~6个月，采用方案3中的生物缓释肥进行田间试验。

肥效试验：

本棉花专用生物缓释肥在棉花直播前，结合整地，一次性沟施或穴施80 ～

100 kg/ 亩，并注意保持肥料颗粒与棉花种子相隔5 ～ 8 cm的距离，以防烧种、烧根、烧苗，施后及时覆土即可；对于移栽棉花，每亩施50～60kg棉花专用生物缓释肥作基肥或移栽肥一次性施入，采用开沟集中深施方式，沟深15 ～ 20 cm，与棉株间隔距离20cm左右。肥料均匀撒在沟底，再覆土。

采用本发明提出的一种棉花专用生物缓释肥的制备方法制成的棉花专用生物缓释肥在施用后对土壤理化性状、棉花产量及其经济效益方面的影响与常规肥料在施用后进行对比，见下表1、表2、表3。

表1 土壤改良对比

表2 产量对比

表3 经济效益对比

本发明中，所述制备的棉花专用生物缓释肥含有丰富的氮、磷、钾等棉花生长所必需的大量元素，同时科学添加了锌、铁、锰、铜等中微量营养元素，使棉花对养分的吸收更加全面均衡，有利于增强棉花的光合作用和抗旱抗病虫害抗倒伏能力，提高棉花的品质与产量；由于添加纳米碳材料、生物腐殖酸使本产品能够结合棉花的生长特性和需肥规律将营养元素缓慢持久地释放出来，使肥料中养分的有效释放期延长，从而满足棉花生长中后期对于养分的需求，避免早衰和脱肥；本产品作为基肥一次性施入即可满足棉花整个生育期对养分的需求，相比应用常规肥料，在棉花的整个生育期内施肥3 ～ 4 次甚至更多，具有省工、省时、且提高肥料利用率等

优点；本产品添加生物腐殖酸对土壤具有改良与培肥作用，主要表现为降低土壤容重，增加土壤通透性，降低或提高土壤酸碱度，增加土壤有机质含量，能降低土壤对磷的固定，增加磷在土壤中的移动并刺激作物对磷的吸收，减少钾离子被晶格固定的几率，延长钾的肥效。本发明制备的棉花专用生物缓释肥适用于我国棉花产区及酸碱盐等障碍性土壤上棉花种植使用。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明保护范围之内。

Claims (4)

1.一种棉花专用生物缓释复肥，其特征在于：包括如下重量份的原料组成：尿素280~310份，氯化钾300~350 份，磷酸一铵150~200 份，生物腐殖酸70~120 份，螯合中微量元素10~15 份，重过磷酸钙30~50 份，硼酸钠4~10 份，纳米碳15~75 份，辅助缓释剂0.2-0.5份，以上组分均呈粉末状，其中：纳米碳材料是指分散相尺度至少有一维小于100nm的碳材料；所述的辅助缓释剂为聚乙烯醇(PVA)或脲甲醛。

2.一种棉花专用生物缓释复肥，其特征在于：适用于华中地区棉花作物最优工艺配方：尿素310 份，氯化钾330份，磷酸一铵180份，生物腐殖酸100 份，重过磷酸钙30份，螯合中微量元素10 份，纳米碳35 份，硼酸钠4.8 份，聚乙烯醇(PVA)0.2 份。

3.根据权利要求1所述的棉花专用生物缓释复肥，其特征在于：所述的螯合中微量元素包括EDTA螯合锌、EDTA螯合铁、EDTA螯合锰、EDTA螯合铜。

4.根据权利要求1或2所述的棉花专用生物缓释复合肥的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

(1)尿素，氯化钾，磷酸一铵，生物腐殖酸，螯合中微量元素，重过磷酸钙经过计量后分别输送至造粒塔顶部，尿素在塔顶尿素熔融器中升温至132~140℃使尿素融化，并将尿素液体输送至1#混合槽反应釜，磷酸一铵需在塔顶加热器中预热至90~100℃后再加入1#混合槽反应釜，氯化钾、生物腐殖酸、螯合中微量元素、重过磷酸钙直接加入1#混合槽反应釜与磷酸一铵、尿素液体充分混合；

(2)步骤（1）所述的混合物在1#混合槽反应釜高温阶段132~140℃螯合后形成流动性料浆，再送入2#混合槽反应釜，2#混合槽反应釜螯合过程中温阶段105~110℃加入硼酸钠，纳米碳，通过差动造粒机喷洒成粒；

(3)颗粒在高塔100米处自由落体下降过程中与空气对流冷却处理后，颗粒温度由100℃降低到45℃左右，颗粒水分≤1.5%，颗粒经过四级筛分处理后，粒度控制在2mm~4mm；

(4)颗粒采用流化床涂布法包膜，并在包膜过程中加入辅助缓释剂，即制得棉花专用生物缓释复肥。