CN107337570A - 一种可降解保水树脂包膜复合肥料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可降解保水树脂包膜复合肥料及其制备方法，可降解保水树脂包膜复合肥料以复合肥料为内核，由内核向外依次包覆植物油层、脲醛树脂、酚醛树脂和聚乙烯醇改性脲醛树脂，植物油层中包括植物油、脲酶抑制剂和硝化抑制剂，其中，将脲酶抑制剂和硝化抑制剂溶解于植物油中，使植物油包覆脲酶抑制剂和硝化抑制剂。能够控制化肥养分释放时间，达到智能缓释、控释的目的。

Description

一种可降解保水树脂包膜复合肥料及其制备方法
技术领域
本发明涉及缓控释包膜肥料技术领域，尤其涉及到一种主要多重包膜可降解保水功能的肥料。
背景技术
联合国粮农组织(FAO)的统计，化肥对粮食生产的贡献率占40％左右。根据全国化肥实验网的大量实验结果，施用化肥，可提高稻、玉米、棉花单产40％～50％，提高小麦、油菜等越冬作物单产50％～60％，提高大豆单产近20％。据推算在粮食总产中有35％～45％是施用化肥的作用。
2015年，中国氮肥用量达到2361.0万吨以上，占中国化肥施用量的39.0％以上。化肥在农业生产成本(物资费用加人工费用)中占25％以上，占全部物资费用(种子、肥料、机械作业、排灌等费用)的50％左右，国家地方政府和农民都为此付出了很大的代价。化肥生产消耗了大量能源和资金，化肥进口也动用了大量外汇，农民用于购买化肥的资金，是农业生产物资中最大的一项。但是化肥未能物尽其用，其中用量最大的氮肥当季利用率只有30％～35％，化肥的增产效果在一些地方出现了明显下降的趋势。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本发明的目的之一是提供一种可降解保水树脂包膜复合肥料，能够控制化肥养分释放时间，达到智能缓释、控释的目的。
为了实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种可降解保水树脂包膜复合肥料，以复合肥料为内核，由内核向外依次包覆植物油层、脲醛树脂、酚醛树脂和聚乙烯醇改性脲醛树脂，所述植物油层中包括植物油、脲酶抑制剂和硝化抑制剂，其中，将脲酶抑制剂和硝化抑制剂溶解于植物油中，使植物油包覆脲酶抑制剂和硝化抑制剂。
本发明将复合肥料采用植物油进行包膜将氮素养分与脲酶抑制剂、硝化抑制剂分隔开，并防止肥料结块和吸潮，植物油膜外，脲醛树脂、酚醛树脂和聚乙烯醇改性脲醛树脂多层包膜，控制养分释放时间的工作。本发明工艺易于实现，能有效减缓养分向外界的释放及氮素在土壤中的转化速率，对肥料中养分在土壤中的释放进行有效控制，有效地减轻养分快速释放对环境造成的压力，而且所用包膜材料可以完全生物降解，降解产物对土壤没有二次污染。
本发明的目的之二是提供一种上述可降解保水树脂包膜复合肥料的制备方法，将脲酶抑制剂和硝化抑制剂溶解在植物油中形成油溶液，将所述油溶液均匀分散至预热后的复合肥料颗粒表面制备成颗粒1，再将脲醛树脂均匀分散至颗粒1的表面制备成颗粒2，然后将酚醛树脂均匀分散至颗粒2的表面形成颗粒3，最后将聚乙烯醇改性脲醛均匀分散至颗粒3的表面，即可获得可降解保水树脂包膜复合肥料。
本发明的有益效果为：
1.本发明包膜复合肥料肥料为颗粒样品，能够满足现代农业的规模化和机械化施用，与传统复合肥料肥料颗粒相比，能够起到保水的作用，包膜层层分解的速率，能够控制氮素的释放时间，达到智能缓控作用，最终提高肥料利用率。
2.本发明工艺易于实现，能有效减缓养分向外界的释放及氮素在土壤中的转化速率，对肥料中养分在土壤中的释放进行有效控制，有效地减轻养分快速释放对环境造成的压力，而且所用包膜材料可以完全生物降解，降解产物对土壤没有二次污染，因此具有良好的应用前景。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
图1为可降解保水树脂包膜复合肥料的植物养分累积释放率曲线。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
本发明中所述的复合肥料是指化学方法或(和)混合方法制成的含作物营养元素氮、磷、钾中任何两种或三种的化肥。
正如背景技术所介绍的，现有技术中存在化肥不能物尽其用、氮肥利用率较低的不足，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种可降解保水树脂包膜复合肥料。
本申请的一种典型实施方式，提供了一种可降解保水树脂包膜复合肥料，以复合肥料为内核，由内核向外依次包覆植物油层、脲醛树脂、酚醛树脂和聚乙烯醇改性脲醛树脂，所述植物油层中包括植物油、脲酶抑制剂和硝化抑制剂，其中，将脲酶抑制剂和硝化抑制剂溶解于植物油中，使植物油包覆脲酶抑制剂和硝化抑制剂。
本发明将复合肥料采用植物油进行包膜将氮素养分与脲酶抑制剂、硝化抑制剂分隔开，并防止肥料结块和吸潮，植物油膜外，脲醛树脂、酚醛树脂和聚乙烯醇改性脲醛树脂多层包膜，控制养分释放时间的工作。本发明工艺易于实现，能有效减缓养分向外界的释放及氮素在土壤中的转化速率，对肥料中养分在土壤中的释放进行有效控制，有效地减轻养分快速释放对环境造成的压力，而且所用包膜材料可以完全生物降解，降解产物对土壤没有二次污染。
为了降低生产成本，增加包膜复合肥料缓释、控释的效果，本申请优选的，各原料以质量份数计，复合肥料80～98份，脲酶抑制剂0.1～1份，消化抑制剂0.1～1份，植物油0.3～1份，脲醛树脂1～3份，酚醛1～3份，聚乙烯醇改性脲醛1～3份。
为了方便制备包膜的复合肥料，本申请优选的，将复合肥料制成复合肥料颗粒作为内核。
为了增加作物对复合肥料的吸收效果，本申请进一步优选的，所述复合肥料颗粒的直径为3～4mm。
本申请的另一种典型实施方式，提供了一种上述可降解保水树脂包膜复合肥料的制备方法，将脲酶抑制剂和硝化抑制剂溶解在植物油中形成油溶液，将所述油溶液均匀分散至预热后的复合肥料颗粒表面制备成颗粒1，再将脲醛树脂均匀分散至颗粒1的表面制备成颗粒2，然后将酚醛树脂均匀分散至颗粒2的表面形成颗粒3，最后将聚乙烯醇改性脲醛均匀分散至颗粒3的表面，即可获得可降解保水树脂包膜复合肥料。
优选的，其步骤为：
(1)复合肥料颗粒加入到包膜机中，对复合肥颗粒进行预热，将脲酶抑制剂和硝化抑制剂溶解在植物油中制备成油溶液，从包膜机侧面将植物油喷成雾状，使其均匀分散在复合肥料颗粒的表面制备成颗粒1；
(2)从包膜机的侧面将脲醛树脂的预聚物喷成雾状，使脲醛树脂均匀分散在颗粒1的表面制备成颗粒2；
(3)从包膜机的侧面将酚醛树脂的预聚物喷成雾状，使酚醛树脂均匀分散在颗粒2的表面制备成颗粒3；
(4)从包膜机的侧面将聚乙烯醇改性脲醛树脂的预聚物喷成雾状，使聚乙烯醇改性脲醛树脂均匀分散在颗粒3的表面制备可降解保水树脂包膜复合肥料。
为了提高脲醛树脂、酚醛树脂及聚乙烯醇改性脲醛树脂的固化速度，本申请进一步优选的，步骤(2)中，从包膜机的侧面将脲醛树脂的预聚物喷成雾状，从包膜机的另一个侧面喷入氯化铵溶液；
步骤(3)中，从包膜机的侧面将酚醛树脂的预聚物喷成雾状，从包膜机的另一个侧面喷入氯化铵溶液；
步骤(4)中，从包膜机的侧面将聚乙烯醇改性脲醛树脂的预聚物喷成雾状，从包膜机的另一个侧面喷入氯化铵溶液。喷入氯化铵溶液不仅能够加快各种树脂高分子层的固化速度，还能够为各高分子层提高氮元素，从而增加了养分智能缓控的效果。
为了提高复合肥料的包覆效果，本申请进一步优选的，步骤(1)预热的温度为50～70℃。
为了制备容易被高分子包覆的复合肥料颗粒，本申请进一步优选的，所述的复合肥料颗粒采用造粒机造粒。
为了防止造粒后颗粒中的水分影响包膜效果，本申请更进一步优选的，对造粒机造粒后的颗粒进行烘干。
为了防止烘干过程使复合肥料的部分养分流失，本申请更进一步优选的，所述烘干温度为70～130℃。
为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本申请的技术方案，以下将结合具体的实施例详细说明本申请的技术方案。
实施例
1、复合肥料成品颗粒
各类粉状原料和返料倒入原料仓中生产N+P2O5+K2O≥40％保水树脂复合肥，经计量皮带送入原料皮带与来自皮带输送机的系统返料会合后送入原料输送皮带，送入造粒机造粒。
粉状原料如下：
2、造粒
在滚筒造粒机内物料借助于74转/秒的转速形成机械流化床，同时向翻滚的料床内按照原料量通入8KG/T的蒸汽量以提供造粒物料所需的热量和水分、液相，原料在造粒机内借助筒体在转动时产生的挤压力，粘聚成粒核，粒核不断随筒体转动受压，表面不断粘聚粉粒，粒核体积不断增大而成为颗粒，经造粒机抛光区抛光后，再经陈化皮带进入干燥机干燥。
3、烘干
根据进料量和进料水分调节烘干炉温度控制烘干机内温度在70～130℃，同时必须满足成品水分达标，根据成品的水分(可以通过手感估计)，以调节烘干机内的温度。
4、筛分冷却
从烘干机出来的物料经筛分提升机输送至滚筒筛分机，将从第一筛分口出来的细粉和第三筛分口出来的大粒物料通过返料皮带返回混料处，其中大粒物料要经过返料粉碎机粉碎，重新造粒；第二筛分口出来的颗粒产品进入冷却工序。依次开启冷却皮带出料机、冷却引风机、启动冷却机，颗粒物料经冷却机冷却。
5、包膜
a)、植物油包膜工艺：将大豆油由计量油泵泵入包膜滚筒内，在滚筒上游端通过喷头与来自冷却工序的半成品接触、涂抹、包裹，随着筒体的滚动，并迅速冷却在半成品颗粒表面形成一层均匀的油薄膜层，形成隔膜。
b)、脲醛树脂包膜工艺：从包膜机的侧面将脲醛树脂的预聚物喷成雾状，使其均匀分散在复合肥料表面，同时在另一侧面喷入氯化铵溶液，使脲醛树脂固化在复合肥料的表面，形成均匀完整的有机高分子一层。
c)、酚醛树脂包膜工艺：从包膜机的侧面将酚醛树脂的预聚物喷成雾状，使其均匀分散在复合肥料表面，同时在另一侧面喷入氯化铵溶液，使酚醛树脂固化在复合肥料的表面，形成均匀完整的有机高分子二层。
d)、聚乙烯醇改性脲醛树脂包膜工艺：从包膜机的侧面将聚乙烯醇改性预聚物喷成雾状，使其均匀分散在复合肥料表面，同时在另一侧面喷入氯化铵溶液，使聚乙烯醇改性脲醛固化在复合肥料的表面，形成均匀完整的有机高分子三层。
以上包膜各工序各原料的质量分别为：复合肥料1000kg，脲酶抑制剂0.5kg，消化抑制剂0.5kg，喷植物油5kg，脲醛树脂10kg，酚醛树脂10kg，聚乙烯醇改性脲醛树脂10kg。
其中，步骤b～d中的氯化铵溶液浓度30％，喷入速度为按照包膜复合肥的生产量10L/T。
6、包装
成品经检测合格后，经自动包装称计量后落入包装袋内，人工折边后由缝包输送机皮带输送至缝包机，并将经打印生产日期的合格证与包装袋一起进行缝包，得到可降解保水树脂包膜复合肥料。
试验例
试验田不同处理方法对土壤含水量的影响
1、不同处理对土壤含水量的影响
各处理对土壤含水量测定分析结果表1和表2表明，施用保水树脂包膜肥料对于提高中层含水量具有明显效果，与对照处理相比土壤含水量能够提高4.9％～12.2％，差异均达到0.01显著水平。保水树脂包膜肥料处理间保水效果亦存在差异，从两处实验4次测定结果分析，同等条件下第3、4、5处理土壤含水量明显高于第1、2处理，可能系第1、2处理中土壤保水剂用量相对较少所致；
表1不同处理土壤含水量测定及分析结果(临沂市农科院试验点)
表2不同处理土壤含水量测定及分析结果(临沂市河东区梅埠试验点)
第3、4、5处理相比除梅埠实验点拔节期测定第3处理与第4、5处理间差异达到0.05显著水平外，其余测定结果差异不显著，通过分析说明第3、4、5处理对于有效提高土壤含水量效果明显。
3、实验结论
(1)在玉米上施用不同配比的保水树脂包膜肥料能够不同程度的增产效果，第3处理增产效果明显优于其他处理。
(2)在玉米上施用不同配比的保水树脂包膜肥料能够不同程度在提高土壤含水量，第3、4、5处理保水效果明显优于第1、2处理，且这3个处理间差异较小。
(3)在玉米上施用不同配比的保水树脂包膜肥料对玉米害虫均有明显的防治效果，防效相对较好的处理包括第3、4、5处理，且这3个处理间防效差异不显著。
(4)从增产效果、防治害虫效果、保水效果以及配比成本等因素综合分析，第3处理时所有共试处理中比较理想的保水树脂包膜肥料组合。
植物养分累积释放率曲线
从图1中可以看出养分的释放率成“S”形，按养分释放率大小可以分为三个阶段：缓慢释放阶段，升速阶段，降速阶段。前20天养分释放缓慢，为缓慢释放阶段，第20—80天为养分释放升速期，此阶段养分释放特证是释放速率逐渐加快，最终达到最大值，第80天以后释放速率减慢，为降速阶段。养分释放初期24h养分释放率小于15％，28d内养分释放率小于75％，符合我国2009制定的《缓释肥料》国家标准，保证了肥料的缓控释高效功能，符合植物生长的营养需求规律，为农作物的生长和增产提供了保证。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可降解保水树脂包膜复合肥料，其特征是，以复合肥料为内核，由内核向外依次包覆植物油层、脲醛树脂、酚醛树脂和聚乙烯醇改性脲醛树脂，所述植物油层中包括植物油、脲酶抑制剂和硝化抑制剂，其中，将脲酶抑制剂和硝化抑制剂溶解于植物油中，使植物油包覆脲酶抑制剂和硝化抑制剂。
2.如权利要求1所述的可降解保水树脂包膜复合肥料，其特征是，各原料以质量份数计，复合肥料80～98份，脲酶抑制剂0.1～1份，消化抑制剂0.1～1份，植物油0.3～1份，脲醛树脂1～3份，酚醛1～3份，聚乙烯醇改性脲醛1～3份。
3.如权利要求1所述的可降解保水树脂包膜复合肥料，其特征是，将复合肥料制成复合肥料颗粒作为内核。
4.如权利要求3所述的可降解保水树脂包膜复合肥料，其特征是，所述复合肥料颗粒的直径为3～4mm。
5.一种权利要求1～4任一所述的可降解保水树脂包膜复合肥料的制备方法，其特征是，将脲酶抑制剂和硝化抑制剂溶解在植物油中形成油溶液，将所述油溶液均匀分散至预热后的复合肥料颗粒表面制备成颗粒1，再将脲醛树脂均匀分散至颗粒1的表面制备成颗粒2，然后将酚醛树脂均匀分散至颗粒2的表面形成颗粒3，最后将聚乙烯醇改性脲醛均匀分散至颗粒3的表面，即可获得可降解保水树脂包膜复合肥料。
6.如权利要求5所述的制备方法，其特征是，其步骤为：
(1)复合肥料颗粒加入到包膜机中，对复合肥颗粒进行预热，将脲酶抑制剂和硝化抑制剂溶解在植物油中制备成油溶液，从包膜机侧面将植物油喷成雾状，使其均匀分散在复合肥料颗粒的表面制备成颗粒1；
(2)从包膜机的侧面将脲醛树脂的预聚物喷成雾状，使脲醛树脂均匀分散在颗粒1的表面制备成颗粒2；
(3)从包膜机的侧面将酚醛树脂的预聚物喷成雾状，使酚醛树脂均匀分散在颗粒2的表面制备成颗粒3；
(4)从包膜机的侧面将聚乙烯醇改性脲醛树脂的预聚物喷成雾状，使聚乙烯醇改性脲醛树脂均匀分散在颗粒3的表面制备可降解保水树脂包膜复合肥料。
7.如权利要求6所述的制备方法，其特征是，步骤(2)中，从包膜机的侧面将脲醛树脂的预聚物喷成雾状，从包膜机的另一个侧面喷入氯化铵溶液；
步骤(3)中，从包膜机的侧面将酚醛树脂的预聚物喷成雾状，从包膜机的另一个侧面喷入氯化铵溶液；
步骤(4)中，从包膜机的侧面将聚乙烯醇改性脲醛树脂的预聚物喷成雾状，从包膜机的另一个侧面喷入氯化铵溶液。
8.如权利要求6所述的制备方法，其特征是，步骤(1)预热的温度为50～70℃。
9.如权利要求6所述的制备方法，其特征是，所述的复合肥料颗粒采用造粒机造粒。
10.如权利要求9所述的制备方法，其特征是，对造粒机造粒后的颗粒进行烘干；
优选的，所述烘干温度为70～130℃。
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