CN106316117B - 一种缓释玻璃肥料及其工业化生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种缓释玻璃肥料及其工业化生产方法，其是将电石、萤石、废玻璃或石英砂粉碎后，与钾盐、纯碱、石灰石、白云石粉、硼砂和辅料按一定配比充分混匀，然后经球磨机磨粉后，输送到回转炉内，在氮气气氛下经高温反应制得所述缓释玻璃肥料。本发明方法可实现玻璃肥料的工业化连续性生产，所得肥料是一种以玻璃为载体的氮钾复合型缓释肥料，其可有效提高肥料利用率，减少追肥次数，节约劳动力成本，且通过在其中加入相应的中微量元素和增效剂，可使其满足植株生长发育过程中对中微量营养元素的需求，显著提高作物产量和品质，同时，该肥料还具有改良酸性土壤、抑制土传病害的功效。

Description

一种缓释玻璃肥料及其工业化生产方法

技术领域

本发明属于肥料制备技术领域，具体涉及一种缓释玻璃肥料及其工业化生产方法。

背景技术

作为世界第一的肥料使用国，近十多年来我国在肥料用量不断提升的同时出现了肥料利用率下降等问题。大量研究结果表明，现阶段我国大田作物的氮肥利用率仅在28 %左右，远低于发达国家的平均水平（40 %~60 %）。因此，减少养分损失、提高肥料利用率，已成为农业领域研究的热点之一。大量研究结果表明，和常规肥料相比，缓控释肥料的养分释放和供应比较接近作物的营养特性，可有效增加养分实际供给量，提高肥料利用率，并减少因施用化肥而造成的环境污染。因此，很多农业科学家认为缓控释肥料将是21世纪肥料产业的重要发展方向，称其为“智能型”或“环境友好型”肥料。虽然缓控释肥料的研究开发取得了很大进展，但目前世界缓控释肥使用量占肥料总量还不足1%，且迄今为止还没有大量施用的品种。制约缓控释肥料发展与推广应用的关键问题是肥料成本太高、缓控释材料对环境有一定污染、缓控释效果不太理想等。

玻璃肥料作为一种长效的无机肥料，由于玻璃的溶解速率慢，因此能够长期不断为植物提供所需的营养元素，且玻璃肥料在生产过程中可以充分利用大量的废矿渣和废弃玻璃，既节约了生产成本又起到废物利用的目的。然而由于氮素的热不稳定性，目前玻璃肥料通常被用在微量元素肥料上，而并未见到含氮的硅酸盐缓释肥料产品。中国专利（CN102093127A）公开了利用碳化钙和氮气反应生成氮化钙的热能来熔（软）化玻璃制备的玻璃基质肥料及其制备方法，但却并未涉及玻璃缓释肥料在产业化生产上的生产工艺及其流程；同时其利用碳化钙和氮气在高温炉内进行反应生产仅能够进行间歇式生产，无法实现连续性生产。中国专利（CN 104495874A）公开了一种石灰氮的制备方法，但其是于沉降炉中进行氮化反应，且其也同样无法实现连续化生产。

发明内容

本发明的目的在于提供一种缓释玻璃肥料及其工业化生产方法，该方法可实现玻璃肥料的工业化连续性生产，所得肥料是一种以玻璃为载体的氮钾复合型缓释肥料，玻璃载体采用物理包覆的原理可减缓肥料中氮、钾养分的释放速度，提高肥料利用率，在生产上实现无需追肥或仅需一次追肥，节约劳动力投入，且通过在其中加入相应的中微量元素和增效剂，可使其满足植株生长发育过程中对中微量营养元素的需求，显著提高作物产量和品质。同时，该肥料还具有改良酸性土壤、抑制土传病害的功效。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种缓释玻璃肥料，其工业化生产方法包括以下步骤：

1）将电石和萤石分别在鄂式碎石机中破碎后，经粉碎机磨成粒径小于2mm的粉末；

2）用玻璃粉碎机将废玻璃或石英砂粉碎成粒径小于2mm的粉末；

3）将所得电石粉末、萤石粉末、废玻璃或石英砂粉末与钾盐、纯碱、石灰石、白云石粉、硼砂和辅料经配料系统进行配比，然后经提升机送入搅拌机充分混匀；将混匀的粗炉料经传送带输送至球磨机内，磨成细度小于100目的粉状炉料，然后经提升机送入贮斗；贮斗中的炉料借由调速螺旋输送机、螺旋加料机经核子秤计量控速后，用氮气喷入回转炉内，先预热至800℃，然后在800-1100℃、氮气压力0.6-0.8kPa条件下反应生成所述缓释玻璃肥料；所得缓释玻璃肥料经回转炉的冷却段初步冷却后下到回转炉尾部贮斗，再经螺旋输送机送入冷却筒进行冷却降温；最后破碎，筛分，将粒径在2-5mm的颗粒按规格进行包装，其余作为返料。

所用各原料组分的重量百分数为：

废玻璃或石英砂 30-50 %，

电石 40-60 %，

萤石 1-3 %，

钾盐 0-27%，

纯碱 0-3 %，

石灰石 0-3 %，

白云石粉 0-3 %，

硼砂 0-2 %，

辅料 0-7%，

上述各原料组分的重量百分数之和为100%；

其中，所述钾盐包括氯化钾、硫酸钾中的任意一种，所述辅料为硫酸锌、硫酸铜、二氧化锰、钼酸铵、氧化铁中的任意一种或几种。

本发明的显著优点在于：

（1）本发明利用电石氮化反应时产生的热能来熔融硅酸盐载体，解决了硅酸盐熔融过程中需要消耗大量能量的问题，同时氮化反应的产物氰胺化钙作为一种氮肥与熔融后的硅酸盐载体相结合，形成了一种缓效氮肥，解决了传统玻璃肥料生产工艺中难以添加氮素的问题。

（2）本发明缓释玻璃肥料的生产采用了回转炉氮化工艺，实现了玻璃肥料的工业化连续性生产，解决了高温炉工艺间歇式生产耗时长的问题。

（3）氮肥、钾肥较易流失，在农业生产中往往需要分次多次追加施用。本发明利用玻璃基质物理包覆的原理，可减缓肥料中氮、钾养分的释放速度，有效延长肥效，其肥效期可达6个月。因此，采用本发明缓释玻璃肥料作为基肥一次性施用后，后期无需追肥或仅需一次追肥，尤其适于花生、小麦、茄子、番茄、辣椒等生育期较长作物的种植栽培。

（4）本发明中加入的纯碱和石灰石可与石英砂共同反应，促使其生成玻璃基质载体，而当使用废玻璃为基质材料时，纯碱和石灰石也可对所生成玻璃基质起到改性的效果。本发明中加入白云石粉，不仅有利于实现对玻璃基质材料的改性，且其可为制得的缓释肥料提供镁元素。此外，本发明中由于加入钾盐、硼砂等原料还可使所得缓释玻璃肥料中含有钾、硼、锌等多种营养元素。

（5）本发明制备的缓释玻璃肥料具有改良酸性土壤、抑制土传病害的功效，而根据生产实际往肥料中添加相应的中微量元素和增效剂，能使其满足植株生长发育过程中对中微量营养元素的需求，显著提高作物产量和品质。

附图说明

图1为本发明工业化生产方法的流程示意图。

具体实施方式

一种缓释玻璃肥料，其所用各原料组分的重量百分数为：

废玻璃或石英砂 30-50 %，

电石 40-60 %，

萤石 1-3 %，

钾盐 0-27%，

纯碱 0-3 %，

石灰石 0-3 %，

白云石粉 0-3 %，

硼砂 0-2 %，

辅料 0-7%，

上述各原料组分的重量百分数之和为100%；

其中，所述钾盐包括氯化钾、硫酸钾中的任意一种，所述辅料为硫酸锌、硫酸铜、二氧化锰、钼酸铵、氧化铁中的任意一种或几种。

其制备方法包括以下步骤：

1）将电石和萤石分别在鄂式碎石机中破碎后，经粉碎机磨成粒径小于2mm的粉末；

2）用玻璃粉碎机将废玻璃或石英砂粉碎成粒径小于2mm的粉末；

3）将所得电石粉末、萤石粉末、废玻璃或石英砂粉末与钾盐、纯碱、石灰石、白云石粉、硼砂和辅料经配料系统进行配比，然后经提升机送入搅拌机充分混匀；将混匀的粗炉料经传送带输送至球磨机内，磨成细度小于100目的粉状炉料，然后经提升机送入贮斗；贮斗中的炉料借由调速螺旋输送机、螺旋加料机经核子秤计量控速后，用氮气喷入回转炉内，先预热至800℃，然后在800-1100℃、氮气压力0.6-0.8kPa条件下反应生成所述缓释玻璃肥料；所得缓释玻璃肥料经回转炉的冷却段初步冷却后下到回转炉尾部贮斗，再经螺旋输送机送入冷却筒进行冷却降温；最后破碎，筛分，将粒径在2-5mm的颗粒按规格进行包装，其余作为返料。

为了使本发明所述的内容更加便于理解，下面结合具体实施方式对本发明所述的技术方案做进一步的说明，但是本发明不仅限于此。

实施例1

一种缓释玻璃肥料，其原料配比为：废玻璃30%，电石60%，萤石3%，辅料7%；其中，所用辅料为硫酸锌、硫酸铜、二氧化锰、钼酸铵和氧化铁的混合物，其重量比为3:2:2:2:1。

该缓释玻璃肥料制备过程中，回转炉内反应条件为：800℃、氮气压力0.6kPa，其余制备步骤按上述进行。

实施例2

一种缓释玻璃肥料，其原料配比为：石英砂50%，电石40%，萤石1%，纯碱3%，石灰石3%，白云石粉3%。

该缓释玻璃肥料制备过程中，回转炉内反应条件为：1100℃、氮气压力0.8kPa，其余制备步骤按上述进行。

实施例3

一种缓释玻璃肥料，其原料配比为：废玻璃30%，电石48%，萤石1%，氯化钾15%，白云石粉2%，硼砂2%，辅料2%；其中，所用辅料为硫酸锌和钼酸铵的混合物，其重量比为1:1。

该缓释玻璃肥料制备过程中，回转炉内反应条件为：1000℃、氮气压力0.8kPa，其余制备步骤按上述进行。

实施例4

一种缓释玻璃肥料，其原料配比为：废玻璃30%，电石40%，萤石1%，硫酸钾27%，硼砂1%，硫酸锌1%。

该缓释玻璃肥料制备过程中，回转炉内反应条件为：1000℃、氮气压力0.8kPa，其余制备步骤按上述进行。

实施例5

将本实施例3和4制备的缓释玻璃肥料和当地农户施肥习惯进行对比试验：

1）试验地点：龙岩市永定县

试验时间：2014年

作物品种：花生

试验方案：对照组按照当地农户的施肥习惯施用尿素、钙镁磷肥和氯化钾，其中钙镁磷肥作为基肥在播种前15天一次施用，尿素和氯化钾的40%作为基肥，60%作为追肥分两次施用（追肥时间分别在花生的花针期和结荚期）。实验组在播种前15天一次性施用本实施例3制备的缓释玻璃肥料及与对照组等量的钙镁磷肥作为基肥，在花生的种植期间不再追肥；其余实验条件完全相同，实验结果取平均亩产量。结果表明，和对照组相比，实验组亩产量提高10%，氮磷钾肥利用率分别比普通肥料处理提高了5.2、1.3和6.0个百分点，节约两次追肥成本合计50元/亩，省工增产效果十分明显。

2）试验地点：南平市邵武市

试验时间：2015年

作物品种：烤烟K326

试验方案：对照组采用当地烟草专用肥配方，即在烟苗移栽前10天分别按20 kg/亩和12.5 kg/亩的量施入有机肥和氢氧化镁，同时分别按30 kg/亩和25 kg/亩的量施入复混肥（12.5-8-22.5）和钙镁磷肥，覆膜待移栽；并在移栽后20天每亩追施硝酸钾3 kg，移栽后30天每亩追施15 kg硝酸钾和5 kg硫酸钾，移栽后45天每亩追施5 kg硝酸钾，打顶后再每亩追施10 kg硫酸钾。实验组在烟苗移栽前25天施入和对照组等量的有机肥和氢氧化镁，同时按照60 kg/亩和25 kg/亩的量将本实施例4制备的缓释玻璃肥料和钙镁磷肥作为基肥一次性施用，覆膜待移栽；烟苗移栽后20天按每亩施用3 kg硝酸钾作为提苗肥，之后不再追肥。其结果见表1。

表1 肥效试验

通过试验表明，实验组可明显提高供试作物的产量和品质，平均增产可达10%，提高上等烟比例4.18个百分点，每亩增收339元。同时，施用本发明缓释玻璃肥料和对照组相比减少了两次追肥，降低了劳动成本，此外，施用缓释玻璃肥料还可以明显降低青枯病的发生，其青枯病病情指数与对照组相比减少了4.2个百分点，证明采用本发明玻璃缓释肥料具有良好功效，可实现较好经济、生态和社会效益。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (2)

1.一种缓释玻璃肥料的工业化生产方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)将电石和萤石分别在鄂式碎石机中破碎后，经粉碎机磨成粒径小于2mm的粉末；

2)用玻璃粉碎机将废玻璃或石英砂粉碎成粒径小于2mm的粉末；

3)将所得电石粉末、萤石粉末、废玻璃或石英砂粉末与钾盐、纯碱、石灰石、白云石粉、硼砂和辅料经配料系统进行配比，然后经提升机送入搅拌机充分混匀；将混匀的粗炉料经传送带输送至球磨机内，磨成细度小于100目的粉状炉料，然后经提升机送入贮斗；贮斗中的炉料借由调速螺旋输送机、螺旋加料机经核子秤计量控速后，用氮气喷入回转炉内，先预热至800℃，然后在800-1100℃、氮气压力0.6-0.8kPa条件下反应生成所述缓释玻璃肥料；所得缓释玻璃肥料经回转炉的冷却段初步冷却后下到回转炉尾部贮斗，再经螺旋输送机送入冷却筒进行冷却降温；最后破碎，筛分，将粒径在2-5mm的颗粒按规格进行包装，其余作为返料。

所述缓释玻璃肥料所用各原料组分的重量百分数为：

废玻璃或石英砂30-50％，

电石40-60％，

萤石1-3％，

钾盐0-27％，

纯碱3％，

石灰石3％，

白云石粉2-3％，

硼砂0-2％，

辅料0-7％，

上述各原料组分的重量百分数之和为100％；

其中，所述钾盐包括氯化钾、硫酸钾中的任意一种，所述辅料为硫酸锌、硫酸铜、二氧化锰、钼酸铵、氧化铁中的任意一种或几种。

2.一种如权利要求1所述方法制得的缓释玻璃肥料。