CN106380311A - 一种缓释化肥的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种缓释化肥的制备方法，其属于化肥制造技术领域。该制备方法包括a）将海藻酸钠、卵磷脂、植物油和十二烷基苯磺酸钾混合后，超声分散得到混合液；b）将混合液采用真空喷涂方式均匀涂覆在肥料母粒A的表面，之后干燥冷却至室温，制得化肥颗粒；c）取肥料母粒B和糊化淀粉与化肥颗粒混合，制得复合化肥颗粒；d）取β‑环糊精和复合化肥水，混合搅拌成糊状，然后加入复合化肥颗粒，搅拌干燥并冷却到室温后，制得缓释化肥。本方法适用于水溶性缓释化肥的制备，且包覆层材料为可降解材料，对土壤无污染，本发明的工艺简单，操作方便，工艺过程周期短，且不产生废弃物，符合原子经济绿色环保的理念，利于工业化推广应用。

Description

一种缓释化肥的制备方法

技术领域

本发明涉及化肥制造技术领域，尤其是涉及一种缓释化肥的制备方法。

背景技术

化肥在农业生产中占有举足轻重的地位。我国作为一个农业大国，农业生产中对化肥的需求量很高，据统计化肥已经成为农业生产中最大的物质投资，约占全部生产性支出的50%左右。我国的化肥产量与使用量均为世界第一，其中产量约占世界化肥产量的20%，使用量已占世界化肥用量的28%；然而，由于化肥的性质以及对土壤环境的要求，继而导致土壤物理性质不断恶化，这样不仅影响农作物的提高，而且对环境也造成了巨大污染；因此，提高化肥利用率，减少施肥过量，避免环境污染已经成为发展可持续农业迫切需要解决的问题。缓释肥料又称控释肥料（control release fertilizers）便应运而生。

缓释化肥有以下优势：1）减少养分流失，提高化肥利用率，2）使土壤中引起植物不能利用形式的化学与生物固定作用减少，3）减少了脱氮作用以及氮硝化作用而造成的氮元素损失；然而，现有缓释化肥存在如下问题：1）包裹层成膜物多为合成高分子聚合物，不易生物降解；2）直接使用纯淀粉或各种植物秸秆粉末加化学粘合剂包裹，缓释周期短或缓释速率难以控制；3）所用包覆物质价格昂贵如硅烷、钛酸酯或铝酸酯等偶联剂，成本高不利于大规模推广应用。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种稳定可靠，成本低，总养分高，所用材料可生物降解，不改变土壤环境的降解型控释化肥的制备方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术如下：

一种缓释化肥的制备方法，包括以下步骤：

a）以重量份计，将200份的海藻酸钠、120～150份卵磷脂、150～160份植物油和50～70份十二烷基苯磺酸钾混合后，在120～130℃温度下，超声分散60～80分钟，得到混合液；

b）取肥料母粒A，将肥料母粒A重量30～50%的混合液采用真空喷涂方式均匀涂覆在肥料母粒A的表面，之后在60～70℃下干燥40～60分钟后冷却至室温，制得化肥颗粒；

c）取化肥颗粒重量50～60%的肥料母粒B和化肥颗粒重量20～25%的糊化淀粉与化肥颗粒混合，在50～60℃下搅拌混合30～40分钟，制得复合化肥颗粒；

d）取复合化肥颗粒重量20～30%的β-环糊精和复合化肥颗粒重量2～10%的水，先将水和β-环糊精混合搅拌成糊状，然后加入复合化肥颗粒，在30～40℃下搅拌1～2小时，之后干燥并冷却到室温后，制得缓释化肥。

本制备方法制备的缓释肥是具有4层结构的缓释肥，其中具有两个缓释层和两个化肥层，可以使本化肥的起效时间更久；由外向内依次是由β-环糊精为主要原料的最外侧缓释层，β-环糊精是一种良好的包覆材料，可与多种化合物形成包结复合物，使其稳定、增溶、缓释、乳化、抗氧化、抗分解、保温、防潮，可以使得化肥在平时储存过程和在施用后不会因水或空气中氧气氧化等原因而失效，可以保证缓释肥在较长的时间内保存；虽然，β-环糊精在水或空气或光照条件下不会发生分解，但是在包覆有β-环糊精的缓释肥施用后，土壤中固有的微生物会逐渐分解缓释肥表面的β-环糊精，从而使其中的化肥暴露出来，从而使化肥生效，增加土壤的肥力；β-环糊精内侧是由肥料母粒B构成的肥料层，肥料母粒B与肥料母粒A的区别仅仅是其粒径不同，肥料母粒B的粒径约为肥料母粒A粒径的1/10左右，这是为了肥料母粒B可以更容易的包覆在肥料母粒A的外侧，但最外侧的缓释层β-环糊精被土壤中的微生物分解后，肥料母粒B暴露出来，其中所含的氮磷钾肥料开始起效，为土壤提供肥力；于此同时，由于肥料母粒B内侧有由海藻酸钠和卵磷脂为原料制得的第二层缓释层，此时在最内侧的肥料母粒A由第二缓释层保护，不释放肥力；当肥料母粒B释放完肥力并被分解后，第二缓释层开始分解，进而当第二缓释层被完全分解后，肥料母粒A开始起效，直至最终整个缓释肥释放完肥力。通常情况下这个过程可以持续几周到几个月。海藻酸钠、卵磷脂和植物油制得的混合液作为第二缓释层的原料，该混合物可以保证最内侧的肥料母粒A在一个较长的时间内保持稳定，而十二烷基苯磺酸钾则作为乳化剂，使其余三种原料混合的更加均匀，并使混合物乳化，更易于包覆在肥料母粒A的外侧；同时真空喷涂技术，可以增进混合液在肥料母粒A外侧的附着能力；步骤c中，采用糊化淀粉作为粘结剂将肥料母粒B粘结在今包覆后的肥料母粒A的外侧。

作为优选，步骤a中，超声分散时超声频率为80～90MHz。

作为优选，肥料母粒A 通过以下步骤制得：以重量份计，取200份花生壳粉、40～50份淀粉、70～80份氮源、50～60份磷源、60～70份钾源、10～16份双氰胺、20～30份羧甲基纤维素、60～100份水和16～20份月桂醇聚氧乙烯醚，先将淀粉与水、月桂醇聚氧乙烯醚混合搅拌成糊状，接着加入羧甲基纤维素和双氰胺在转速为10～20rpm下搅拌4～6分钟，然后加入氮源、磷源和钾源在转速为20～40rpm搅拌4～6分钟，之后加入花生壳粉在转速为30～50rpm搅拌8～10分钟，最后干燥粉碎至60～80目，制得肥料母粒A。

肥料母粒A中主要添加了用以结合各种原料的花生壳粉，该种花生壳粉由花生壳经由碱处理和活化处理后制得，其具有较强的吸附性能，可以将肥料母粒A的各种原料富集在较小的体积内；由于铵基氮肥和尿素类氮肥容易在硝化作用下变成不易被吸收的硝基氮肥，为了防止这类反应的发生，在原料中添加适量的硝化抑制剂双氰胺；淀粉即可作为一种可降解的肥料也可以作为氮磷钾肥料的一个负载体，使其可以被花生壳粉末附着，但又不至于被吸附到花生壳粉末内部的孔道中；月桂醇聚氧乙烯醚作为分散剂使各种原料分布更加的均匀，同时起到将各原料乳化的作用；羧甲基纤维素则起到增稠的作用，使可溶性氮磷钾肥料不至于快速流失。

作为优选，肥料母粒B的原料与肥料母粒A相同，肥料母粒B的制备方法除最后粉碎至140～160目外与肥料母粒A的制备方法相同。

肥料母粒B与肥料母粒A的区别仅仅是其粒径不同，肥料母粒B的粒径约为肥料母粒A粒径的1/10左右，这是为了肥料母粒B可以更容易的包覆在肥料母粒A的外侧。

作为优选，花生壳粉由以下步骤制得：将花生壳收集清洗干燥粉碎至10～20目，然后将粉碎后的花生壳在0.5～1mol/L的氢氧化钠溶液中浸泡40～60分钟，之后取出用水清洗，然后在1～2mol/L的硝酸钾溶液中浸泡4~6小时，浸泡后取出用水清洗烘干，最后粉碎至200～240目，制得花生壳粉。

花生壳先粉碎至10～20目这样较大的颗粒，在碱性溶液中浸泡，去除花生壳上的蛋白质等一些非纤维组织，之后在硝酸钾溶液中进行浸泡活化花生壳的吸附能力，使花生壳颗粒制成粉末加入到肥料母粒原料中时可以吸附更多的氮磷钾元素和各种有效添加剂。

作为优选，氮源为尿素，磷源为过磷酸钙，钾源为氯化钾。

作为优选，淀粉为土豆淀粉、玉米淀粉或番薯淀粉中的一种。

因此，本发明具有以下有益效果：

（1）与现有使用淀粉胶与粉状木材剩余物制造缓释肥料壳体相比，本发明可弥补因粉状木材剩余物颗粒及空隙过大对化肥包裹不均匀，缓释时间短且不易控制的不足；

（2）本方法可适用于各种水溶性缓释化肥的制备，且所用包覆层的材料均为可完全生物降解材料，对土壤无污染，不改变土壤环境；

（3）所用包覆物均可生物降解，与现有使用各种合成高分子胶黏剂做包裹胶膜相比，可弥补合成高分子不可生物降解，对土壤和环境污染的不足；

（4）本发明的工艺简单，操作方便，工艺过程周期短，能耗低,且不产生废弃物，符合原子经济绿色环保的理念,利于工业化推广应用。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步的说明。

显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种缓释化肥的制备方法，包括以下步骤：

a）以重量份计，将200份的海藻酸钠、120份卵磷脂、150份植物油和50份十二烷基苯磺酸钾混合后，在120℃温度、频率为80MHz下超声分散60分钟，得到混合液；

b）取肥料母粒A，将肥料母粒A重量30%的混合液采用真空喷涂方式均匀涂覆在肥料母粒A的表面，之后在60℃下干燥40分钟后冷却至室温，制得化肥颗粒；

c）取化肥颗粒重量50%的肥料母粒B和化肥颗粒重量20%的糊化淀粉与化肥颗粒混合，在50℃下搅拌混合30分钟，制得复合化肥颗粒；

d）取复合化肥颗粒重量20%的β-环糊精和复合化肥颗粒重量2%的水，先将水和β-环糊精混合搅拌成糊状，然后加入复合化肥颗粒，在30℃下搅拌1小时，之后干燥并冷却到室温后，制得缓释化肥；

肥料母粒A 通过以下步骤制得：以重量份计，取200份花生壳粉、40份淀粉、70份尿素、50份过磷酸钙、60份氯化钾、10份双氰胺、20份羧甲基纤维素、60份水和16份月桂醇聚氧乙烯醚，先将土豆淀粉与水、月桂醇聚氧乙烯醚混合搅拌成糊状，接着加入羧甲基纤维素和双氰胺在转速为10rpm下搅拌4分钟，然后加入尿素、过磷酸钙和氯化钾在转速为20rpm搅拌4分钟，之后加入花生壳粉在转速为30rpm搅拌8分钟，最后干燥粉碎至60目，制得肥料母粒A；肥料母粒B的原料与肥料母粒A相同，肥料母粒B的制备方法除最后粉碎至140目外与肥料母粒A的制备方法相同；

花生壳粉由以下步骤制得：将花生壳收集清洗干燥粉碎至10目，然后将粉碎后的花生壳在0.5～1mol/L的氢氧化钠溶液中浸泡40分钟，之后取出用水清洗，然后在1mol/L的硝酸钾溶液中浸泡4小时，浸泡后取出用水清洗烘干，最后粉碎至200目。

实施例2

一种缓释化肥的制备方法，包括以下步骤：

a）以重量份计，将200份的海藻酸钠、135份卵磷脂、155份植物油和60份十二烷基苯磺酸钾混合后，在125℃温度、频率为85MHz下超声分散70分钟，得到混合液；

b）取肥料母粒A，将肥料母粒A重量40%的混合液采用真空喷涂方式均匀涂覆在肥料母粒A的表面，之后在65℃下干燥50分钟后冷却至室温，制得化肥颗粒；

c）取化肥颗粒重量55%的肥料母粒B和化肥颗粒重量22%的糊化淀粉与化肥颗粒混合，在55℃下搅拌混合35分钟，制得复合化肥颗粒；

d）取复合化肥颗粒重量25%的β-环糊精和复合化肥颗粒重量6%的水，先将水和β-环糊精混合搅拌成糊状，然后加入复合化肥颗粒，在35℃下搅拌1.5小时，之后干燥并冷却到室温后，制得缓释化肥；

肥料母粒A 通过以下步骤制得：以重量份计，取200份花生壳粉、45份淀粉、75份尿素、55份过磷酸钙、65份氯化钾、13份双氰胺、25份羧甲基纤维素、80份水和18份月桂醇聚氧乙烯醚，先将玉米淀粉与水、月桂醇聚氧乙烯醚混合搅拌成糊状，接着加入羧甲基纤维素和双氰胺在转速为15rpm下搅拌5分钟，然后加入尿素、过磷酸钙和氯化钾在转速为30rpm搅拌5分钟，之后加入花生壳粉在转速为40rpm搅拌9分钟，最后干燥粉碎至70目，制得肥料母粒A；肥料母粒B的原料与肥料母粒A相同，肥料母粒B的制备方法除最后粉碎至150目外与肥料母粒A的制备方法相同；

花生壳粉由以下步骤制得：将花生壳收集清洗干燥粉碎至15目，然后将粉碎后的花生壳在0.7mol/L的氢氧化钠溶液中浸泡50分钟，之后取出用水清洗，然后在1.5mol/L的硝酸钾溶液中浸泡5小时，浸泡后取出用水清洗烘干，最后粉碎至220目。

实施例3

一种缓释化肥的制备方法，包括以下步骤：

a）以重量份计，将200份的海藻酸钠、150份卵磷脂、160份植物油和70份十二烷基苯磺酸钾混合后，在130℃温度、频率为90MHz下超声分散80分钟，得到混合液；

b）取肥料母粒A，将肥料母粒A重量50%的混合液采用真空喷涂方式均匀涂覆在肥料母粒A的表面，之后在70℃下干燥60分钟后冷却至室温，制得化肥颗粒；

c）取化肥颗粒重量60%的肥料母粒B和化肥颗粒重量25%的糊化淀粉与化肥颗粒混合，在60℃下搅拌混合40分钟，制得复合化肥颗粒；

d）取复合化肥颗粒重量30%的β-环糊精和复合化肥颗粒重量10%的水，先将水和β-环糊精混合搅拌成糊状，然后加入复合化肥颗粒，在40℃下搅拌2小时，之后干燥并冷却到室温后，制得缓释化肥；

肥料母粒A 通过以下步骤制得：以重量份计，取200份花生壳粉、50份淀粉、80份尿素、60份过磷酸钙、70份氯化钾、16份双氰胺、30份羧甲基纤维素、100份水和20份月桂醇聚氧乙烯醚，先将番薯淀粉与水、月桂醇聚氧乙烯醚混合搅拌成糊状，接着加入羧甲基纤维素和双氰胺在转速为20rpm下搅拌6分钟，然后加入尿素、过磷酸钙和氯化钾在转速为40rpm搅拌6分钟，之后加入花生壳粉在转速为50rpm搅拌10分钟，最后干燥粉碎至80目，制得肥料母粒A；肥料母粒B的原料与肥料母粒A相同，肥料母粒B的制备方法除最后粉碎至160目外与肥料母粒A的制备方法相同；

花生壳粉由以下步骤制得：将花生壳收集清洗干燥粉碎至20目，然后将粉碎后的花生壳在1mol/L的氢氧化钠溶液中浸泡60分钟，之后取出用水清洗，然后在2mol/L的硝酸钾溶液中浸泡6小时，浸泡后取出用水清洗烘干，最后粉碎至240目。

应当理解的是，对于本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种缓释化肥的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

a）以重量份计，将200份的海藻酸钠、120～150份卵磷脂、150～160份植物油和50～70份十二烷基苯磺酸钾混合后，在120～130℃温度下，超声分散60～80分钟，得到混合液；

b）取肥料母粒A，将肥料母粒A重量30～50%的混合液采用真空喷涂方式均匀涂覆在肥料母粒A的表面，之后在60～70℃下干燥40～60分钟后冷却至室温，制得化肥颗粒；

c）取化肥颗粒重量50～60%的肥料母粒B和化肥颗粒重量20～25%的糊化淀粉与化肥颗粒混合，在50～60℃下搅拌混合30～40分钟，制得复合化肥颗粒；

d）取复合化肥颗粒重量20～30%的β-环糊精和复合化肥颗粒重量2～10%的水，先将水和β-环糊精混合搅拌成糊状，然后加入复合化肥颗粒，在30～40℃下搅拌1～2小时，之后干燥并冷却到室温后，制得缓释化肥。

2.根据权利要求1所述的一种缓释化肥的制备方法，其特征在于：所述步骤a中，超声分散时超声频率为80～90MHz。

3.根据权利要求1所述的一种缓释化肥的制备方法，其特征在于所述肥料母粒A 通过以下步骤制得：以重量份计，取200份花生壳粉、40～50份淀粉、70～80份氮源、50～60份磷源、60～70份钾源、10～16份双氰胺、20～30份羧甲基纤维素、60～100份水和16～20份月桂醇聚氧乙烯醚，先将淀粉与水、月桂醇聚氧乙烯醚混合搅拌成糊状，接着加入羧甲基纤维素和双氰胺在转速为10～20rpm下搅拌4～6分钟，然后加入氮源、磷源和钾源在转速为20～40rpm搅拌4～6分钟，之后加入花生壳粉在转速为30～50rpm搅拌8～10分钟，最后干燥粉碎至60～80目，制得肥料母粒A。

4.根据权利要求1或3所述的一种缓释化肥的制备方法，其特征在于：所述肥料母粒B的原料与肥料母粒A相同，肥料母粒B的制备方法除最后粉碎至140～160目外与肥料母粒A的制备方法相同。

5.根据权利要求3所述的一种缓释化肥的制备方法，其特征在于所述的花生壳粉由以下步骤制得：将花生壳收集清洗干燥粉碎至10～20目，然后将粉碎后的花生壳在0.5～1mol/L的氢氧化钠溶液中浸泡40～60分钟，之后取出用水清洗，然后在1～2mol/L的硝酸钾溶液中浸泡4～6小时，浸泡后取出用水清洗烘干，最后粉碎至200～240目，制得花生壳粉。

6.根据权利要求3所述的一种缓释化肥的制备方法，其特征在于：所述的氮源为尿素，磷源为过磷酸钙，钾源为氯化钾。

7.根据权利要求3所述的一种缓释化肥的制备方法，其特征在于：所述的淀粉为土豆淀粉、玉米淀粉或番薯淀粉中的一种。