CN106396927A - 一种高氮腐殖酸型掺混肥及其制备方法 - Google Patents

一种高氮腐殖酸型掺混肥及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明的目的是提供一种高氮腐殖酸型掺混肥及其制备方法。本发明的技术方案为：在掺混肥中加入不超过10％的腐殖酸型包裹颗粒。本发明的有益效果在于：制备腐殖酸型包裹颗粒，通过包膜的方式将腐殖酸与尿素隔离开来，防止二者反应，造成尿素失效；腐殖酸可以起到提高氮肥利用率、提高有效磷数量、提高钾的吸收等多重作用；含有腐殖酸的掺混肥料，可以根据作物、种植环境的需求进行掺混配比，腐殖酸作用可以充分发挥，化肥用量可减少20％～30％。

Description

一种高氮腐殖酸型掺混肥及其制备方法
技术领域
本发明涉及农业化肥技术领域，尤其涉及一种含有腐殖酸的掺混肥。
背景技术
我国是世界化肥生产和消费第一大国，连续大量施用化肥，在一定时间和一定程度上提高了作物的产量，但对环境和人类造成的危害日益增加，如土壤重金属和有毒元素增加、土壤酸化、板结、肥力下降，蔬菜、地下水的硝酸盐含量超标，导致多种疾病发生，大气污染，水体富营养化等一系列严重的生态环境问题和人类健康问题。
腐殖酸绿色肥效机理浅析(马红梅，洪坚平，谢英荷，江苏农业科学，2009(6)，392-394)一文中，详细分析了腐殖酸的作用机理：大分子有机胶体，疏松的“海绵状”结构能产生巨大的表面积和表面能，吸水量大于其重量的500％，能形成复杂的凝胶体，改变沙土和黏土分散的无结构状态，从而改善土壤通气性、蓄水性及耕性等物理性质，提高土壤保水保肥能力，防止有效态养分特别是氮、钾肥随水流失而对地下水、地表水产生污染。腐殖酸还有加深土壤颜色，增强吸热性能，提高土壤温度等功能。化学结构富含大量的含氧酸性功能基[芳香族和脂肪族上的酚羟基(R-OH)和比重较大的羧基(R2-COOH)]、中性功能基[醇羟基R-CH2-OH、醚基R-CH2-O-H2-R、酮基R-C＝O(-R)、醛基R-C＝O(-H)和酯R-C＝O(-OR)]和碱性功能基[胺R-CH2-NH2和酰胺R-C＝O(-NH-R)]。酸性、碱性基团与土壤反应，从而缓解土壤过酸或过碱对作物产生的伤害。腐殖酸具有多齿配位体结构，有强大的吸附力，对土壤重金属铜、铅、镉、汞、铬的污染起到固定作用，减少重金属对农作物的污染。
更为重要的，腐殖酸分子中的胺基(R-NH2)、酚羟基(酚-OH)、醌基(O＝苯环＝O)是尿素与脲酶结合的关键基团，与脲酶活性部位巯基(R-SH)结合，抑制脲酶对尿素分解的活性，保持氨稳定性能，使养分逐步释放，供作物吸收，不会因氮肥的过量供应而造成硝酸盐和亚硝酸盐的积累。腐殖酸的络合作用很强，可以通过与铁、铝、钙等离子形成螯合物，使得酸性土壤中闭蓄态的铁磷和铝磷成为活性较强的磷，还能使石灰性土壤中的钙磷变成有效态磷，一方面提高了铁、钙离子的生物活性，另一方面提高了磷肥的肥效。同时还可以抑制土壤对钾的固定，提高钾肥的利用率，并且利用这种性质，还能缓冲盐碱对作物的危害。因而被称为氮肥的缓释剂，磷肥的增效剂，钾肥的保护剂。
腐殖酸的以上优点，已广泛的应用在肥料生产和施用当中，主要是使用腐殖酸肥料或复合肥，复合肥的缺点在于氮磷钾养分含量相对固定，试用的作物、田地具有局限性。相较之下，掺混肥更适用于当地作物，便于推广。
尿素作为最高效的氮肥之一，易与腐殖酸反应粉化、潮解而失效。此外，腐殖酸的价格约为6-7万/吨，可施用于16000～17000亩土地，成本较高。因此，掺有腐殖酸的掺混肥肥料的制作工艺仍需改进。
现有技术，都是制作含有腐殖酸的复合肥，通过化学的方法，将腐殖酸、尿素、磷酸二氢钾、氯化钾、磷酸一铵等有效成分混合、造粒。中国发明专利CN1609073中提到，腐殖酸复合肥是将尿素、氯化钾、磷酸一铵、腐殖酸等原料破碎搅拌混合，通过蒸汽加热、滚圆、烘干、冷却制备。技术方案并没有给出尿素与腐殖酸反应的解决方法，且腐殖酸的质量份数为15-16，肥料成本较高。
发明内容
本发明目的是提供一种高氮腐殖酸型掺混肥及其制备方法。
本发明的技术方案为：
一种高氮腐殖酸型掺混肥，包括氮、磷、钾三种营养元素中任何两种或三种的单元肥料或复合肥料，还包含经过包膜剂包膜的腐殖酸型包裹颗粒，所述腐殖酸型包裹颗粒用量不超过掺混肥质量的10％。
所述腐殖酸型包裹颗粒的包膜剂原料和用量为(质量百分数)：
羧甲基纤维素28-41％、硅溶胶20-29％、甘油20-29％、木炭粉10-20％；上述原料均为市售产品。
成膜剂包括羧甲基纤维素、硅溶胶和甘油：
纤维素经羧甲基化后得到羧甲基纤维素(CMC)，其水溶液具有增稠、成膜、黏接、水分保持、胶体保护、乳化及悬浮等作用；羧甲基纤维素钠(CMC)属阴离子型纤维素醚类，
硅溶胶为纳米级的二氧化硅颗粒在水中或溶剂中的分散液。
甘油，即丙三醇。
木炭粉为干燥剂：木炭粉是用农作物秸秆、林业剩余物制成的炭粉，具有较高的比表面积，同时具有防潮防结块的作用。实际生产应用可就地取材，例如南方可以使用竹炭。
优选的，所述腐殖酸型包裹颗粒的包膜剂原料和含量为(质量百分数)：
羧甲基纤维素35％、硅溶胶25％、甘油25％、木炭粉25％。
所述腐殖酸型包裹颗粒的包膜方法和步骤：
按重量配比将羧甲基纤维素和甘油加入硅溶胶中，加热至40-75℃，再加入木炭粉，持续搅拌0.5-2h。
将不超过腐殖酸原料质量4.5％的加热的液体状包膜剂喷涂到腐殖酸原料上，搅拌均匀后，烘干，降温冷却，即形成腐殖酸型包裹颗粒。
所述高氮腐殖酸型掺混肥的制作方法：在进行氮磷钾掺混肥的掺混工艺时，同时加入腐殖酸型包裹颗粒，掺混，即形成高氮腐殖酸型掺混肥。
优选的，所述腐殖酸型包裹颗粒的包膜方法和步骤：
按重量配比将羧甲基纤维素和甘油加入硅溶胶中，加热至60℃，再加入木炭粉，持续搅拌1h。
将腐殖酸原料质量2％的加热的液体状包膜剂喷涂到腐殖酸原料上，搅拌均匀后，烘干，降温冷却，即形成腐殖酸型包裹颗粒。
所述一种高氮腐殖酸型掺混肥的制备方法，将制备好的所述腐殖酸型包裹颗粒烘干，与氮、磷、钾肥料进行混合搅拌，包装入库即可。
优选的，所述一种高氮腐殖酸型掺混肥，氮磷钾的养分份数为：30-5-5，所述腐殖酸型包裹颗粒占掺混肥总质量的8％。
优选的，所述一种高氮腐殖酸型掺混肥，氮磷钾的养分份数为：28-15-12，所述腐殖酸型包裹颗粒占掺混肥总质量的6％。
优选的，所述一种高氮腐殖酸型掺混肥，氮磷钾的养分份数为：28-12-12，所述腐殖酸型包裹颗粒占掺混肥总质量的5％。
优选的，所述一种高氮腐殖酸型掺混肥，氮磷钾的养分份数为：28-14-8，所述腐殖酸型包裹颗粒占掺混肥总质量的5％。
本发明的有益效果在于：
1、制备腐殖酸型包裹颗粒，通过包膜的方式将腐殖酸与尿素隔离开来，防止二者反应，造成尿素失效；
2、腐殖酸可以起到提高氮肥利用率、提高有效磷数量、提高钾的吸收等多重作用；
3、含有腐殖酸的掺混肥料，可以根据作物、种植环境的需求进行掺混配比，腐殖酸作用可以充分发挥，化肥用量可减少20％～30％。
4、腐殖酸包膜剂材料简单易取得；木炭粉作为干燥剂、可以防潮防结块；若使用竹炭，还具有杀菌的效果。
具体实施方式
一种高氮腐殖酸型掺混肥，包括氮和磷、钾二种营养元素中任何一种或两种的掺混肥，其特征在于：还包含经过包膜剂包膜的腐殖酸型包裹颗粒，所述腐殖酸型包裹颗粒用量不超过所述掺混肥质量的10％。
所述腐殖酸型包裹颗粒的包膜剂原料和用量为(质量百分数)：
羧甲基纤维素28-41％、硅溶胶20-29％、甘油20-29％、木炭粉10-20％，其余为去离子水。
所述腐殖酸型包裹颗粒的包膜方法和步骤：
(1)按重量配比将羧甲基纤维素和甘油加入硅溶胶中，加热至40-75℃，再加入木炭粉，持续搅拌0.5-2h。
(2)将不超过腐殖酸原料质量4.5％的上述溶液加热，喷涂到腐殖酸原料上，搅拌均匀后，烘干，降温冷却，即形成腐殖酸型包裹颗粒。
所述腐殖酸型包裹颗粒的包膜剂优选原料和含量为(质量百分数)：羧甲基纤维素35％、硅溶胶25％、甘油25％、木炭粉25％。
所述腐殖酸型包裹颗粒的包膜方法和步骤：
(1)按重量配比将羧甲基纤维素和甘油加入硅溶胶中，加热至60℃，再加入木炭粉，持续搅拌1h。
(2)将腐殖酸原料质量2％的加热的液体状包膜剂喷涂到腐殖酸原料上，拌均匀后，烘干，降温冷却，即形成腐殖酸型包裹颗粒。
所述腐殖酸型包裹颗粒的包膜剂内的木炭粉可替换使用竹炭粉。
一种高氮腐殖酸型掺混肥，氮磷钾的养分份数为：30-5-5，所述腐殖酸型包裹颗粒占掺混肥总质量的8％。
一种高氮腐殖酸型掺混肥，氮磷钾的养分份数为：28-15-12，所述腐殖酸型包裹颗粒占掺混肥总质量的6％。
一种高氮腐殖酸型掺混肥，氮磷钾的养分份数为：28-12-12，所述腐殖酸型包裹颗粒占掺混肥总质量的5％。
一种高氮腐殖酸型掺混肥，氮磷钾的养分份数为：28-14-8，所述腐殖酸型包裹颗粒占掺混肥总质量的5％。
一种高氮腐殖酸型掺混肥的制备方法，将制备好的所述腐殖酸型包裹颗粒烘干，与氮、磷、钾肥料进行混合搅拌，包装入库即可。
实施例1：
在带有搅拌装置的配料缸内加入2.9kg硅溶胶，在开启搅拌装置的情况下，将4.1kgCMC缓慢均匀地撒到配料缸内，不停搅拌，使CMC和硅溶胶完全融合、CMC能够充分溶化，防止CMC发生结团、结块、降低CMC溶解量。将2.0kg甘油加入配料缸，继续搅拌至溶解，加热至75℃；最后加入1.0kg木炭粉，搅拌2小时。
其中，硅溶胶的SiO2含量大于20％；木炭粉对烧制温度没有要求，研磨过60目筛。
将1kg加热搅匀的溶液喷涂在22.22kg的腐殖酸上，搅拌、烘干、降温冷却，即制成腐殖酸型包裹颗粒。
将尿素、氯化钾、过磷酸钙按照氮磷钾的养分质量份数比30-5-5，添加掺混肥总质量8％的腐殖酸型包裹颗粒进行机械搅拌混合，包装入库，即得到高氮腐殖酸型掺混肥。
实施例2：
在带有搅拌装置的配料缸内加入2.3kg硅溶胶，在开启搅拌装置的情况下，将2.8kgCMC缓慢均匀地撒到配料缸内，不停搅拌，使CMC和硅溶胶完全融合、CMC能够充分溶化，防止CMC发生结团、结块、降低CMC溶解量。将2.9kg甘油加入配料缸，继续搅拌至溶解，加热至40℃；最后加入2.0kg木炭粉，搅拌1.5小时。
将1kg加热搅匀的溶液喷涂在100kg的腐殖酸上，搅拌、烘干、降温冷却，即制成腐殖酸型包裹颗粒。
将尿素、氯化钾、过磷酸钙按照氮磷钾的养分质量份数比28-15-12，添加掺混肥总质量6％的腐殖酸型包裹颗粒进行机械搅拌混合，包装入库，即得到高氮腐殖酸型掺混肥。
实施例3：
在带有搅拌装置的配料缸内加入2.0kg硅溶胶，在开启搅拌装置的情况下，将3.9kgCMC缓慢均匀地撒到配料缸内，不停搅拌，使CMC和硅溶胶完全融合、CMC能够充分溶化，防止CMC发生结团、结块、降低CMC溶解量。将2.9kg甘油加入配料缸，继续搅拌至溶解，加热至65℃；最后加入1.2kg木炭粉，搅拌0.8小时。
将1kg加热搅匀的溶液喷涂在30kg的腐殖酸上，搅拌、烘干、降温冷却，即制成腐殖酸型包裹颗粒。
将尿素、氯化钾、过磷酸钙按照氮磷钾的养分质量份数比28-12-12，添加掺混肥总质量5％的腐殖酸型包裹颗粒进行机械搅拌混合，包装入库，即得到高氮腐殖酸型掺混肥。
实施例4：
在带有搅拌装置的配料缸内加入2.5kg硅溶胶，在开启搅拌装置的情况下，缓慢加入3.5kgCMC，不停搅拌，再加入2.5kg甘油加入配料缸，继续搅拌至溶解，加热至60℃；最后加入1.5kg木炭粉，搅拌1小时。
将1kg加热搅匀的溶液喷涂在50kg的腐殖酸上，搅拌、烘干、降温冷却，即制成腐殖酸型包裹颗粒。
将尿素、氯化钾、过磷酸钙按照氮磷钾的养分质量份数比28-14-8，添加掺混肥总质量5％的腐殖酸型包裹颗粒进行机械搅拌混合，包装入库，即得到高氮腐殖酸型掺混肥。
以实施例1-4和空白对照试验比较，种植水稻，施用实施例1-3的田地，土壤吸光性强，每日平均提高水温1～1.5℃。水稻植株生长健壮，抗病能力增强。腐殖酸对脲酶的抑制作用，减缓尿素的分解，减少化肥用量20％～30％，每公顷可节省氮肥60～75kg。其中，以实施例4的使用效果最好。
以上对本发明的部分实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (10)

1.一种高氮腐殖酸型掺混肥，包括氮和磷、钾二种营养元素中任何一种或两种的掺混肥，其特征在于：还包含经过包膜剂包膜的腐殖酸型包裹颗粒，所述腐殖酸型包裹颗粒用量不超过所述掺混肥质量的10％。
2.根据权利要求1所述一种高氮腐殖酸型掺混肥，其特征在于：所述腐殖酸型包裹颗粒的包膜剂原料和用量为(质量百分数)：
羧甲基纤维素28-41％、硅溶胶20-29％、甘油20-29％、木炭粉10-20％。
3.根据权利要求1所述一种高氮腐殖酸型掺混肥，其特征在于：所述腐殖酸型包裹颗粒的包膜方法和步骤：
(1)按重量配比将羧甲基纤维素和甘油加入硅溶胶中，加热至40-75℃，再加入木炭粉，持续搅拌0.5-2h。
(2)将不超过腐殖酸原料质量4.5％的上述溶液加热，喷涂到腐殖酸原料上，搅拌均匀后，烘干，降温冷却，即形成腐殖酸型包裹颗粒。
4.根据权利要求2所述一种高氮腐殖酸型掺混肥，其特征在于：所述腐殖酸型包裹颗粒的包膜剂优选原料和含量为(质量百分数)：羧甲基纤维素35％、硅溶胶25％、甘油25％、木炭粉25％。
5.根据权利要求3所述一种高氮腐殖酸型掺混肥，其特征在于：所述腐殖酸型包裹颗粒的包膜方法和步骤：
(1)按重量配比将羧甲基纤维素和甘油加入硅溶胶中，加热至60℃，再加入木炭粉，持续搅拌1h。
(2)将腐殖酸原料质量2％的加热的液体状包膜剂喷涂到腐殖酸原料上，拌均匀后，烘干，降温冷却，即形成腐殖酸型包裹颗粒。
6.根据权利要求2或3所述一种高氮腐殖酸型掺混肥，其特征在于：所述腐殖酸型包裹颗粒的包膜剂内的木炭粉可替换使用竹炭粉。
7.根据权利要求1所述一种高氮腐殖酸型掺混肥，其特征在于：氮磷钾的养分份数为：30-5-5，所述腐殖酸型包裹颗粒占掺混肥总质量的8％。
8.根据权利要求1所述一种高氮腐殖酸型掺混肥，其特征在于：氮磷钾的养分份数为：28-15-12，所述腐殖酸型包裹颗粒占掺混肥总质量的6％。
9.根据权利要求1所述一种高氮腐殖酸型掺混肥，其特征在于：氮磷钾的养分份数为：28-12-12，所述腐殖酸型包裹颗粒占掺混肥总质量的5％。
10.根据权利要求1所述一种高氮腐殖酸型掺混肥的制备方法，其特征在于：将制备好的所述腐殖酸型包裹颗粒烘干，与氮、磷、钾肥料进行混合搅拌，包装入库即可。
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