CN107245001A - 一种功能性缓释肥料及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种功能性缓释肥料及其生产方法，缓释肥料包括心核尿素、中间包被层和外包被层；中间包被层的原料组分包括硅钙钾土壤调理剂、硫酸镁与有机硅肥，外包被层的原料组分包括腐殖酸、磷、钾及速效氮等。功能性缓释肥料的生产方法为：将一定量尿素加入造粒机，边滚动边喷入硫酸，然后撒入中间包被层除硫酸外其他原料组分的混合物，继续滚动并适量喷入硫酸，再交替喷入硫酸和撒入外包被层除硫酸外其他原料组分的混合物，形成符合各种作物专用肥要求的养分比例和颗粒粒径。本发明能提高化肥利用率、减少资源浪费、减轻污染，改良土壤，且工艺简单、成本低，中间包被层和外包被层可降解。

Description

一种功能性缓释肥料及其生产方法

技术领域

本发明涉及肥料技术领域，具体涉及一种功能性缓释肥料及其生产方法。

背景技术

肥料是农业生产中最重要的生产资料之一，是农业生产发展和国家粮食安全的重要保障。目前我国多数作物上的肥料效应，仍以氮肥为最高。联合国粮农组织的资料显示，肥料对提高我国粮食生产能力的贡献率为45-50 %，施用量居世界第一位，但是化肥利用率却逐年下降，据测算，我国氮肥当季利用率较低，约为30-35 %，远低于发达国家的化肥利用率，大部分化肥通过挥发、淋溶、径流等途径进入水体和大气。化肥有效成分流失，每年造成的损失折合人民币高达1000多亿元，相当于全国1000多家化肥企业全年的产量白白倒进地里。化肥损失已是一个相当严重的问题，不仅造成直接的经济损失，浪费了大量宝贵的资源，限制了农业的进一步发展、增加了农业的生产成本，而且更严重的是造成了农业立体污染，给我们的生存环境带来了严重的不良后果。长期以来，普通化肥的低利用率以及由此带来的环境污染，一直是困扰农业生产的大问题。加上长期以来大量化肥盲目不合理的使用，导致土壤养分严重失衡、结构遭到破坏、肥力下降、耕地质量严重退化。因此，提高肥料利用率不仅对降低农业生产成本与提高农业生产效益有重要意义，也是防止生态环境遭受破坏的重要手段。要提高肥料利用率，除必须做到合理施肥、优化施肥方案外，改善肥料剂型，优化肥料配方和提高肥料养分的缓释、控释效果也是一项非常重要的手段。

缓释肥料又称缓效肥料或控释肥料，其肥料中含有养分的化合物在土壤中释放速度缓慢或者养分释放速度可以得到一定程度的控制以供作物持续吸收利用。使用缓释肥料既能减少肥料养分特别是氮素在土壤中的损失，又能减少施肥作业次数，节省劳力和费用，而且还可以避免发生由于过量施肥而引起的对种子或幼苗的伤害。

目前，一般将缓释氮肥分为两类：一是合成的有机长效氮肥，主要包括尿素甲醛缩合物、尿素乙醛缩合物以及少数酞胺类化合物；二是包膜氮肥，在颗粒表面包上一层或数层半透性或难溶性的其它薄层物质而制成的肥料，常采用的包膜材料有硫磺、树脂、聚乙烯、石蜡、沥青、油脂、磷矿粉、钙镁磷肥等，但这些产品的生产工艺复杂，生产成本高，因此未能被大面积推广应用。而且现有的包膜缓释肥料普遍存在氮的释放时间短、肥料缓释效果不够好以及包膜缓释剂生物降解率比较低的缺陷。

为提高化肥利用率、减少资源浪费、减轻环境污染以及改良土壤，非常有必要研制一种功能性缓释肥料。

发明内容

本发明的目的是提供一种功能性缓释肥料及其生产方法，能提高化肥利用率、减少资源浪费、减轻环境污染，能改良土壤，而且本发明工艺简单、生产成本低，包被层可降解。

本发明采用下述技术方案：

一种功能性缓释肥料，包括心核和包覆心核的包被层，所述心核为小颗粒尿素，所述包被层包括中间包被层与外包被层；中间包被层除硫酸外其他原料组分的混合物占缓释肥料总重量的8.683-25.424 %，外包被层除硫酸外其他原料组分的混合物占缓释肥料总重量的27.944-62.02 %，小颗粒尿素占缓释肥料总重量的12.961-60.878 %，包被层原料组分中含有的浓度为2-2.2 wt%的硫酸的总量占缓释肥料总重量的2.495-3.788 %；中间包被层除硫酸外还包括的原料组分为硅钙钾土壤调理剂、硫酸镁以及有机硅肥，且硅钙钾土壤调理剂占中间包被层除硫酸外的其他原料组分的混合物总重量的45.161-88 %，硫酸镁占中间包被层除硫酸外的其他原料组分的混合物总重量的1.96-3.226 %，有机硅肥占中间包被层除硫酸外的其他原料组分的混合物总重量的10-51.613 %；外包被层除硫酸外还包括的原料组分为磷酸二铵、腐殖酸、氯化钾、硫酸铵、硝酸钙与钼酸铵，或者外包被层除硫酸外还包括的原料组分为磷酸二铵、腐殖酸、氯化钾与氧化镁，或者外包被层除硫酸外还包括的原料组分为磷酸二铵、腐殖酸与氯化钾，或者外包被层除硫酸外还包括的原料组分为磷酸二铵、腐殖酸与硫酸铵。

进一步地，所述外包被层除硫酸外还包括的原料组分为磷酸二铵、腐殖酸、氯化钾、硫酸铵、硝酸钙与钼酸铵时，磷酸二铵占外包被层除硫酸外的其他原料组分的混合物总重量的20.9509-20.9511 %，腐殖酸占外包被层除硫酸外的其他原料组分的混合物总重量的24.1739-24.1741 %，氯化钾占外包被层除硫酸外的其他原料组分的混合物总重量的22.5619-22.5621 %，硫酸铵占外包被层除硫酸外的其他原料组分的混合物总重量的19.3389-19.3391 %，硝酸钙占外包被层除硫酸外的其他原料组分的混合物总重量的12.8929-12.8931 %，钼酸铵占外包被层除硫酸外的其他原料组分的混合物总重量的0.0809-0.0811 %。

进一步地，所述外包被层除硫酸外还包括的原料组分为磷酸二铵、腐殖酸、氯化钾与氧化镁时，磷酸二铵占外包被层除硫酸外的其他原料组分的混合物总重量的30.1719-30.1721 %，腐殖酸占外包被层除硫酸外的其他原料组分的混合物总重量的43.1039-43.1041 %，氯化钾占外包被层除硫酸外的其他原料组分的混合物总重量的22.4139-22.4141 %，氧化镁占外包被层除硫酸外的其他原料组分的混合物总重量的4.309-4.311%。

进一步地，所述外包被层除硫酸外还包括的原料组分为磷酸二铵、腐殖酸与氯化钾时，磷酸二铵占外包被层除硫酸外的其他原料组分的混合物总重量的37.49-37.51 %，腐殖酸占外包被层除硫酸外的其他原料组分的混合物总重量的32.1429-34.1431 %，氯化钾占外包被层除硫酸外的其他原料组分的混合物总重量的30.3569-30.3571 %。

进一步地，所述外包被层除硫酸外还包括的原料组分为磷酸二铵、腐殖酸与硫酸铵时，磷酸二铵占外包被层除硫酸外的其他原料组分的混合物总重量的34.99-35.01 %，腐殖酸占外包被层除硫酸外的其他原料组分的混合物总重量的31.669-31.671 %，硫酸铵占外包被层除硫酸外的其他原料组分的混合物总重量的33.329-33.331 %。

进一步地，所述心核的粒径为0.5-3 mm，中间包被层的厚度为0.4-3 mm，外包被层的厚度为0.1-2 mm。

进一步地，所述硅钙钾土壤调理剂包括硅酸钾、硅酸钙、硅酸镁等硅酸盐以及它们的混合物等。

进一步地，所述腐殖酸为风化煤腐殖酸。

功能性缓释肥料的生产方法，包括以下步骤：

（1）中间包被层除硫酸外其他原料组分的混合：称取中间包被层中除硫酸外的其他各原料组分，使中间包被层中除硫酸外其他各原料组分的比例与上述方案相配合，并将各原料组分加入混料机，充分搅拌混合均匀，得到中间包被层除硫酸外其他原料组分的混合物；

（2）外包被层除硫酸外其他原料组分的混合：称取外包被层中除硫酸外的其他各原料组分，使外包被层中除硫酸外其他各原料组分的比例与上述方案相配合，并将各原料组分加入混料机，充分搅拌混合均匀，得到外包被层除硫酸外其他原料组分的混合物；

（3）按小颗粒尿素占缓释肥料总重量的百分数称取小颗粒尿素，并将称得的小颗粒尿素加入造粒机中，边滚动边喷入浓度与上述方案相配合的硫酸，充分湿润小颗粒尿素的表面，然后撒入中间包被层除硫酸外其他原料组分的混合物，继续滚动，适量喷入浓度与上述方案相配合的硫酸，再交替喷入浓度与上述方案相配合的硫酸和撒入外包被层除硫酸外其他原料组分的混合物，继续滚动，直至颗粒直径达到1-8 mm，取出，得到未烘干颗粒肥料，在此过程中硫酸的总量占总缓释肥料重量的百分数与上述方案相配合；

（4）将未烘干颗粒肥料风干45分钟左右，然后进行筛分，取粒径1.00-4.75 mm的颗粒肥料进行包装，制得成品。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：

本发明根据不同作物的需肥规律以及不同地区的土壤肥力状况来生产作物的专用肥料，依据腐殖酸对氮、磷、钾的增效作用，通过对复合肥颗粒的结构优化，制作成以硅钙钾土壤调理剂、有机硅肥等的中间包被层包被尿素后，再同腐殖酸、磷、钾及速效氮等的外包被层结合以形成新型颗粒肥料。并在制备复合颗粒肥料过程中，通过添加一定量的硫酸以调节包被层的厚度和紧实度，进而来调节肥料养分的释放期。本发明包被层中的硅钙钾土壤调理剂以硅酸盐的形式存在，硅钙钾土壤调理剂本身就是一种功能性缓控释肥料，所含营养元素不溶于水，均为枸溶态，能够根据作物的需要控制释放，而且硅钙钾土壤调理剂还是一种很好的土壤改良剂，可以活化疏松土壤，可有效提高土壤阳离子代换量，能促进土壤团粒结构形成，促进营养平衡，能协调土壤的水、肥、气、热，加上硅具有的独特的作用，有助于土壤微生物的活动，有效提高土壤肥力，促进作物的生长发育，提高农作物产量和农产品品质，增产增收。本发明中的颗粒肥料施入土壤后，由于硅酸盐、磷酸盐、有机硅肥等的物理阻断作用，以及腐殖酸对尿素的络合缓释以及脲酶抑制和硝化抑制作用，从而能够使肥料中的养分缓慢释放，延长养分释放期，达到防止肥料流失和提高肥料利用率的效果，进而达到缓释和控释肥料养分的目的，从而能减少资源浪费并能减轻环境污染。颗粒肥料中钙、镁、钼等中微量元素对促进土壤营养平衡，进而促进作物的生长发育具有很好的作用。本发明工艺简单、生产成本低，包被层可降解。

具体实施方式

为了使本发明目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

实施例1

中间包被层除硫酸外其他原料组分的混合：称取7 kg硅钙钾土壤调理剂，0.5 kg硫酸镁，8 kg有机硅肥等加入混料机，充分搅拌混合均匀备用。

外包被层除硫酸外其他原料组分的混合：称取13 kg磷酸二铵，14 kg氯化钾，15kg风化煤腐殖酸，12 kg硫酸铵，8 kg硝酸钙，0.05 kg钼酸铵等加入混料机，充分搅拌混合均匀备用。

将20 kg小颗粒尿素加入造粒机中，边滚动边喷入浓度为2 wt%的硫酸，充分湿润尿素颗粒的表面，然后撒入中间包被层除硫酸外其他原料组分的混合物，继续滚动，适量喷入浓度为2 wt%的硫酸，再交替喷入浓度为2 wt%的硫酸和撒入外包被层除硫酸外其他原料组分的混合物，继续滚动，直至颗粒粒径达到1-8 mm，取出，风干45分钟左右，然后进行筛分，取粒径1.00-4.75 mm的颗粒肥料进行包装，制得成品，在此过程中，浓度为2 wt%的硫酸的总用量为2.5 kg。成品的养分含量（N、P、K、有机质）为15：6：9：15。

为检验该产品的使用效果，在河南镇平花生上进行了田间试验，花生是嗜钙作物，钼能增强根系活力和根瘤生物量，试验结果表明，该产品与等量的常规施肥相比单穴花生果数增加1.2个，而且使用该产品的花生根系发达，根瘤菌增加，植株健壮，抗病虫害作用明显。

实施例2

中间包被层除硫酸外其他原料组分的混合：称取15 kg硅钙钾土壤调理剂，0.5 kg硫酸镁，10 kg有机硅肥等加入混料机，充分搅拌混合均匀备用。

外包被层除硫酸外其他原料组分的混合：称取17.5 kg磷酸二铵，13 kg氯化钾，25kg风化煤腐殖酸，2.5 kg氧化镁等加入混料机，充分搅拌混合均匀备用。

将13 kg小颗粒尿素加入造粒机中，边滚动边喷入浓度为2.2 wt%的硫酸，充分湿润尿素颗粒的表面，然后撒入中间包被层除硫酸外其他原料组分的混合物，继续滚动，适量喷入浓度为2.2 wt%的硫酸，再交替喷入浓度为2.2 wt%的硫酸和撒入外包被层除硫酸外其他原料组分的混合物，继续滚动，直至颗粒粒径达到1-8 mm，取出，风干45分钟左右，然后进行筛分，取粒径1.00-4.75 mm的颗粒肥料进行包装，制得成品，在此过程中，浓度为2.2 wt%的硫酸的总用量为3.8 kg。成品的养分含量（N、P、K、有机质）为9：8：8：20。

为检验该产品的使用效果，在辽宁东港水稻上进行了田间试验，试验结果表明，该产品与等量的常规施肥相比水稻根系发达，分蘖率高，植株健壮，抗逆性强，抗病虫害和抗倒伏作用明显，尤其表现出肥效长，后劲足，不脱肥。

实施例3

中间包被层除硫酸外其他原料组分的混合：称取7.5 kg硅钙钾土壤调理剂，0.2 kg硫酸镁，1 kg有机硅肥等加入混料机，充分搅拌混合均匀备用。

外包被层除硫酸外其他原料组分的混合：称取10.5 kg磷酸二铵，8.5 kg氯化钾，9kg风化煤腐殖酸等加入混料机，充分搅拌混合均匀备用。

将61 kg小颗粒尿素加入造粒机中，边滚动边喷入浓度为2 wt%的硫酸，充分湿润尿素颗粒的表面，然后撒中间包被层除硫酸外其他原料组分的混合物，继续滚动，适量喷入浓度为2 wt%的硫酸，再交替喷入浓度为2 wt%的硫酸和撒入外包被层除硫酸外其他原料组分的混合物，继续滚动，直至颗粒粒径达到1-8 mm，取出，风干45分钟左右，然后进行筛分，取粒径1.00-4.75 mm的颗粒肥料进行包装，制得成品，在此过程中，浓度为2 wt%的硫酸的总用量为2.5 kg。成品的养分含量（N、P、K、有机质）为30 ：5 ：5 ：8。

为检验该产品的使用效果，在河南新乡卫辉市太公泉镇宋庄村玉米上进行了田间试验，试验结果表明，该产品与等量的常规施肥相比玉米根系发达，叶片挺立，植株健壮，还有很好的抗旱作用，籽粒饱满，后期不脱肥，显著降低秃尖程度。

实施例4

中间包被层除硫酸外其他原料组分的混合：称取8.8 kg硅钙钾土壤调理剂，0.2 kg硫酸镁，1 kg有机硅肥等加入混料机，充分搅拌混合均匀备用。

外包被层除硫酸外其他原料组分的混合：称取10.5 kg磷酸二铵，10 kg硫酸铵，9.5 kg风化煤腐殖酸等加入混料机，充分搅拌混合均匀备用。

将57 kg小颗粒尿素加入造粒机中，边滚动边喷入浓度为2 wt%的硫酸，充分湿润尿素颗粒的表面，然后撒入中间包被层除硫酸外其他原料组分的混合物，继续滚动，适量喷入浓度为2 wt%的硫酸，再交替喷入浓度为2 wt%的硫酸和撒入外包被层除硫酸外其他原料组分的混合物，继续滚动，直至颗粒粒径达到1-8 mm，取出，风干45分钟左右，然后进行筛分，取粒径1.00-4.75 mm的颗粒肥料进行包装，制得成品，在此过程中，浓度为2 wt%的硫酸的总用量为3.0 kg。成品的养分含量（N、P、K、有机质）为30 ：5 ：0 ：8。

为检验该产品的使用效果，在河南新乡卫辉市安都乡饮马庄玉米上进行了田间试验，试验结果表明，该产品与等量的常规施肥相比玉米根系发达，叶片挺立，植株健壮，还有比较好的抗旱作用，后期不脱肥，显著降低秃尖程度，且籽粒饱满。

以上具体实施方式的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，但应当理解，对于本领域技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，本发明的保护范围由所附的权利要求书限定。

Claims (9)

1.一种功能性缓释肥料，其特征在于：包括心核和包覆心核的包被层，所述心核为小颗粒尿素，所述包被层包括中间包被层与外包被层；中间包被层除硫酸外其他原料组分的混合物占缓释肥料总重量的8.683-25.424 %，外包被层除硫酸外其他原料组分的混合物占缓释肥料总重量的27.944-62.02 %，小颗粒尿素占缓释肥料总重量的12.961-60.878 %，包被层原料组分中含有的浓度为2-2.2 wt%的硫酸的总量占缓释肥料总重量的2.495-3.788 %；中间包被层除硫酸外还包括的原料组分为硅钙钾土壤调理剂、硫酸镁以及有机硅肥，且硅钙钾土壤调理剂占中间包被层除硫酸外的其他原料组分的混合物总重量的45.161-88 %，硫酸镁占中间包被层除硫酸外的其他原料组分的混合物总重量的1.96-3.226 %，有机硅肥占中间包被层除硫酸外的其他原料组分的混合物总重量的10-51.613 %；外包被层除硫酸外还包括的原料组分为磷酸二铵、腐殖酸、氯化钾、硫酸铵、硝酸钙与钼酸铵，或者外包被层除硫酸外还包括的原料组分为磷酸二铵、腐殖酸、氯化钾与氧化镁，或者外包被层除硫酸外还包括的原料组分为磷酸二铵、腐殖酸与氯化钾，或者外包被层除硫酸外还包括的原料组分为磷酸二铵、腐殖酸与硫酸铵。

2.根据权利要求1所述的功能性缓释肥料，其特征在于：所述外包被层除硫酸外还包括的原料组分为磷酸二铵、腐殖酸、氯化钾、硫酸铵、硝酸钙与钼酸铵时，磷酸二铵占外包被层除硫酸外的其他原料组分的混合物总重量的20.9509-20.9511 %，腐殖酸占外包被层除硫酸外的其他原料组分的混合物总重量的24.1739-24.1741 %，氯化钾占外包被层除硫酸外的其他原料组分的混合物总重量的22.5619-22.5621 %，硫酸铵占外包被层除硫酸外的其他原料组分的混合物总重量的19.3389-19.3391 %，硝酸钙占外包被层除硫酸外的其他原料组分的混合物总重量的12.8929-12.8931 %，钼酸铵占外包被层除硫酸外的其他原料组分的混合物总重量的0.0809-0.0811 %。

3.根据权利要求1所述的功能性缓释肥料，其特征在于：所述外包被层除硫酸外还包括的原料组分为磷酸二铵、腐殖酸、氯化钾与氧化镁时，磷酸二铵占外包被层除硫酸外的其他原料组分的混合物总重量的30.1719-30.1721 %，腐殖酸占外包被层除硫酸外的其他原料组分的混合物总重量的43.1039-43.1041 %，氯化钾占外包被层除硫酸外的其他原料组分的混合物总重量的22.4139-22.4141 %，氧化镁占外包被层除硫酸外的其他原料组分的混合物总重量的4.309-4.311 %。

4.根据权利要求1所述的功能性缓释肥料，其特征在于：所述外包被层除硫酸外还包括的原料组分为磷酸二铵、腐殖酸与氯化钾时，磷酸二铵占外包被层除硫酸外的其他原料组分的混合物总重量的37.49-37.51 %，腐殖酸占外包被层除硫酸外的其他原料组分的混合物总重量的32.1429-34.1431 %，氯化钾占外包被层除硫酸外的其他原料组分的混合物总重量的30.3569-30.3571 %。

5.根据权利要求1所述的功能性缓释肥料，其特征在于：所述外包被层除硫酸外还包括的原料组分为磷酸二铵、腐殖酸与硫酸铵时，磷酸二铵占外包被层除硫酸外的其他原料组分的混合物总重量的34.99-35.01 %，腐殖酸占外包被层除硫酸外的其他原料组分的混合物总重量的31.669-31.671 %，硫酸铵占外包被层除硫酸外的其他原料组分的混合物总重量的33.329-33.331 %。

6.根据权利要求1-5任一项所述的功能性缓释肥料，其特征在于：所述心核的粒径为0.5-3 mm，中间包被层的厚度为0.4-3 mm，外包被层的厚度为0.1-2 mm。

7.根据权利要求1-5任一项所述的功能性缓释肥料，其特征在于：所述硅钙钾土壤调理剂包括硅酸钾、硅酸钙、硅酸镁等硅酸盐以及它们的混合物等。

8.根据权利要求1-5任一项所述的功能性缓释肥料，其特征在于：所述腐殖酸为风化煤腐殖酸。

9.根据权利要求1-5任一项所述的功能性缓释肥料的生产方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）中间包被层除硫酸外其他原料组分的混合：称取中间包被层中除硫酸外的其他各原料组分，使中间包被层中除硫酸外其他各原料组分的比例与上述方案相配合，并将各原料组分加入混料机，充分搅拌混合均匀，得到中间包被层除硫酸外其他原料组分的混合物；

（2）外包被层除硫酸外其他原料组分的混合：称取外包被层中除硫酸外的其他各原料组分，使外包被层中除硫酸外其他各原料组分的比例与上述方案相配合，并将各原料组分加入混料机，充分搅拌混合均匀，得到外包被层除硫酸外其他原料组分的混合物；

（3）按小颗粒尿素占缓释肥料总重量的百分数称取小颗粒尿素，并将称得的小颗粒尿素加入造粒机中，边滚动边喷入浓度与上述方案相配合的硫酸，充分湿润小颗粒尿素的表面，然后撒入中间包被层除硫酸外其他原料组分的混合物，继续滚动，适量喷入浓度与上述方案相配合的硫酸，再交替喷入浓度与上述方案相配合的硫酸和撒入外包被层除硫酸外其他原料组分的混合物，继续滚动，直至颗粒直径达到1-8 mm，取出，得到未烘干颗粒肥料，在此过程中硫酸的总量占总缓释肥料重量的百分数与上述方案相配合；

（4）将未烘干颗粒肥料风干45分钟左右，然后进行筛分，取粒径1.00-4.75 mm的颗粒肥料进行包装，制得成品。