CN107445705A - 一种经熔融络合反应制备的微颗粒海藻酸水溶肥及其制备方法 - Google Patents

一种经熔融络合反应制备的微颗粒海藻酸水溶肥及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种经熔融络合反应制备的微颗粒海藻酸水溶肥及其制备方法，原料各组分按照重量份组成如下：氮肥60‑80份、磷肥40‑50份、钾肥70‑80份、海藻酸增效液5‑10份、中微量元素肥10‑15份、硝酸钙和碳酸钙按照质量比2:3组成的混合物3‑5份、植物油0.5‑1份。保证了肥料营养成分的均衡与稳定；氮磷钾基肥中含弱酸根，有利于促进络合反应，有利于作物根系吸收；螯合态的中微量元素易于吸收；碳酸钙增加肥料微颗粒的硬度，调节酸性土壤；海藻酸增效液内含有活性小物质，具有水溶胶粘作用，其与熔融后的氮磷钾元素的复配络合后，相对于普通的水溶肥溶解性好，通过溶胶吸胀的方式溶解，便于分散吸收，进而提高作物产量。

Description

一种经熔融络合反应制备的微颗粒海藻酸水溶肥及其制备 方法
技术领域
本发明属于肥料设备技术领域，具体涉及一种经熔融络合反应制备的微颗粒海藻酸水溶肥及其制备方法。
背景技术
肥料对作物的产量和品质起着决定性作用，目前用于作物生长的各类复合(混)肥，有机肥料中氮磷钾含量很低，主要提供有机质等物质，其特点是有机质含量多，有显著的改土培肥作用；所含养份种类全面，但含量低，肥劲小；供肥时间长，肥效慢而持久；能与土壤充分融合，形成有机复合体，故损失少，利用率高。对于无机肥来说，它主要提供碳、磷、钾等元素，其优点是养分含量高、肥效快，肥劲猛，能起到速效和提高产品的作用；其缺点是一般不含有机质，只能供给作物养分，改善土壤和培养土壤肥力的作用较小，有效作用时间短，肥效不能持久，容易挥发、流失、淋洗或被土壤固定造成损失，利用率较低，长时间的使用还会破坏土壤结构，降低作物品质。整体上存在的缺点是肥料养分不均匀、含量偏低、肥期短、溶解差、肥料利用率低，单一的无机肥导致土壤板结，单一的有机肥养分低、肥效差，即使是有机无机复混肥，往往由于含量偏低而导致肥效差，且一般不含提高作物产量和品质的微量元素。
中微量元素可缓解土壤中微量元素流失的问题，但是其通常直接作为添加剂加入到复合肥中或直接施用到土壤中，无机盐粒子容易与磷酸根反应生成难溶物，而直接施用于土壤中无机盐离子容易被土壤固化，难以被作物吸收，甚至不会造成土壤板结，不利于农业的可持续发展。
由于海藻酸分子中含有较多的亲水基团，与肥料组分混合，能有效地发挥其良好的分散、乳化作用，从而有助于提高肥料活性。此外，海藻酸具有很大的内表面积，对有机无机物肥料均有很强的吸附作用，与基肥配合，会形成稳定性很高的复合体，从而对肥料起缓释作用。这对于减少环境污染、发展无公害生产具有重要的意义。因此，如何研发一种经熔融络合反应制备的微颗粒海藻酸水溶肥及其制备方法，具有重要的现实意义。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种经熔融络合反应制备的微颗粒海藻酸水溶肥及其制备方法。
本发明采取的技术方案为：
一种经熔融络合反应制备的微颗粒海藻酸水溶肥，原料各组分按照重量份组成如下：
氮肥60-80份、磷肥40-50份、钾肥70-80份、海藻酸增效液5-10份、中微量元素肥10-15份、硝酸钙和碳酸钙按照质量比2:3组成的混合物3-5份、植物油0.5-1份。
进一步的，所述氮肥中含氮质量百分比占水溶肥含氮量的30-40％；磷肥中含磷质量百分比占水溶肥含磷量的20-25％；钾肥中含钾质量百分比占水溶肥含钾量的30-40％。
进一步的，所述氮肥中原料各组分按照重量份组成如下：为尿素75-80份、硫酸铵25-30份；所述磷肥中原料各组分按照重量份组成如下：磷酸一铵40-60份、聚磷酸铵20-30份、磷酸二氢钾40-60份；所述钾肥中原料各组分按照重量份组成如下：钾肥为硝酸钾75-80份、氢氧化钾10-20份、乙酸钾10-15份。
进一步的，所述自然海藻原料粉经EM发酵菌发酵得到的发酵料，再向该发酵料中加入质量浓度为20-30％的氢氧化钠溶液，在温度75-85℃的条件下搅拌提取8-10h，压滤，向提取液中添加体积比为3-5％的苏云金杆菌液，体积比为5-6％的苹果酸、体积比为2-4％的黄原胶，混合均匀。
进一步的，所述中微量元素肥为EDTA螯合铜1-5份、EDTA螯合铁1-5份、EDTA螯合锰1-5份、EDTA螯合锌1-5份、EDTA螯合硼1-3份组成的混合粉末。
经熔融络合反应制备的微颗粒海藻酸水溶肥的制备方法，具体包括如下步骤：
(1)高温熔融：按照原料计量配比取氮肥、磷肥、钾肥混合搅拌后，投入到熔融器内，控制高温熔融温度为130-145℃，熔融30-40min后，向熔融器内添加硝酸钙和碳酸钙按照质量比2:3组成的混合物，继续熔融10-15min；
(2)络合反应：将熔融后的浆料投入到络合反应器内，同时向络合反应器内投入海藻酸增效液和中微量元素肥，控制络合反应温度为120-135℃，络合40-50min；
(3)造粒：将料浆泵的压力调节至7-10个大气压，通过料浆泵将混合浆料以流量500-800kg/h投入到喷雾造粒烘干一体机内，喷雾造粒烘干一体机内与料浆管相互平行设置有植物油管，按照混合料浆体积百分比为0.3-0.5％的量进行注入，于此同时，向喷雾造粒烘干一体机内喷雾且通入热风干燥；
(4)制备成品：将喷雾干燥后的微颗粒投入到二次烘干流化床，通入热风进行二次烘干，再投入冷却流化床，通过冷风机对其冷却，经过分级筛筛选颗粒粒径较大的经过粉碎机粉碎后返回熔融器内熔融；颗粒粒径符合标准的成品经过负压上料进行打包封装。
进一步的，所述步骤(2)中络合反应器的釜体侧壁盘绕设置有加热管，加热管呈螺旋状盘绕设置，相邻加热管之间设置有导热板，导热板的主体设置为中空圆柱形筒体结构，中空筒体的外壁高低交错设置有导热柱，导热柱的自由端沿着导热板的轴线方向向相邻的加热管延伸架设。
进一步的，所述步骤(4)中喷雾干燥一体机的端部设置有布风筒，布风筒设置为中空圆柱形筒体结构，布风筒的筒壁上等间距均匀分布设置有布风孔，布风筒的外侧设置有呈“V”字形排布的导流板，布风筒沿着垂直于塔体轴线的方向与燃气热风炉可旋转式连接。
本发明的有益效果为：
本法中的氮、磷、钾肥的混合肥为作为基肥，形成均衡的稳定养分单元，保证了肥料营养成分的均衡与稳定；尤其是聚磷酸铵、乙酸钾肥料具有弱酸根，有利于促进络合反应，有利于作物根系吸收；中微量元素保证了肥料营养元素全面，均是螯合态的，易于吸收；碳酸钙在熔融器内不熔融，其可增加肥料微颗粒的硬度，在后期使用时，调节酸性土壤；海藻酸增效液内含有活性小物质，具有水溶胶粘作用，其与熔融后的氮磷钾元素的复配络合后，相对于普通的水溶肥溶解性好，通过溶胶吸胀的方式溶解，便于分散吸收。
从附图中可以清晰的看出，本申请中制备的肥料为粒径均匀的圆形微颗粒状，避免了粉末状防潮性差的问题，且溶解性好，颗粒在制备过程中，熔融、络合，使微颗粒肥料的养分均匀，比重一致，可以保证肥料的营养成分均衡与稳定，有利于养分的综合吸收。
相比于常规的水溶肥，造价低，生产过程中不向原料内添加水分和蒸汽及其它粘合物料来造粒，能够防止因水分超标而结块，且因不引入水分，不用烘干，节能降耗，不发生其他分支反应，络合反应吸胀性好，促进根量增加，根系伸长，使作物吸收水分和养分的能力增加，增强作物营养生长和生殖生长能力，进而提高作物产量。
附图说明
图1为本发明中带导热板的加热管的结构示意图。
图2为本发明中布风筒的结构示意图。
图3为本发明中肥料微颗粒产品图a。
图4为本发明中肥料微颗粒产品图b。
其中，1、加热管；2、导热板；3、导热柱；4、布风筒；5、导流板。
具体实施方式
下面结合附图进一步说明本发明。
实施例1
一种经熔融络合反应制备的微颗粒海藻酸水溶肥，原料各组分按照重量份组成如下：
氮肥60份、磷肥40份、钾肥70份、海藻酸增效液5份、中微量元素肥10份、硝酸钙和碳酸钙按照质量比2:3组成的混合物3份、植物油0.5份。
氮肥中原料各组分按照重量份组成如下：为尿素75份、硫酸铵25份；所述磷肥中原料各组分按照重量份组成如下：磷酸一铵40份、聚磷酸铵20份、磷酸二氢钾40份；所述钾肥中原料各组分按照重量份组成如下：钾肥为硝酸钾75份、氢氧化钾10份、乙酸钾10份。
自然海藻原料粉经EM发酵菌发酵得到的发酵料，再向该发酵料中加入质量浓度为20％的氢氧化钠溶液，在温度75℃的条件下搅拌提取10h，压滤，向提取液中添加体积比为3％的苏云金杆菌液，体积比为5％的苹果酸、体积比为2％的黄原胶，混合均匀。
中微量元素肥为EDTA螯合铜1份、EDTA螯合铁4份、EDTA螯合锰3份、EDTA螯合锌5份、EDTA螯合硼1份组成的混合粉末。
实施例2
在实施例1的基础上，不同于实施例1，经熔融络合反应制备的微颗粒海藻酸水溶肥的制备方法，具体包括如下步骤：
(1)高温熔融：按照原料计量配比取氮肥、磷肥、钾肥混合搅拌后，投入到熔融器内，控制高温熔融温度为130℃，熔融40min后，向熔融器内添加硝酸钙和碳酸钙按照质量比2:3组成的混合物，继续熔融10min；
(2)络合反应：将熔融后的浆料投入到络合反应器内，同时向络合反应器内投入海藻酸增效液和中微量元素肥，控制络合反应温度为120℃，络合50min；
(3)造粒：将料浆泵的压力调节至7-10个大气压，通过料浆泵将混合浆料以流量500kg/h投入到喷雾造粒烘干一体机内，喷雾造粒烘干一体机内与料浆管相互平行设置有植物油管，按照混合料浆体积百分比为0.3％的量进行注入，于此同时，向喷雾造粒烘干一体机内喷雾且通入热风干燥；
(4)制备成品：将喷雾干燥后的微颗粒投入到二次烘干流化床，通入热风进行二次烘干，再投入冷却流化床，通过冷风机对其冷却，经过分级筛筛选颗粒粒径较大的经过粉碎机粉碎后返回熔融器内熔融；颗粒粒径符合标准的成品经过负压上料进行打包封装。
如图3和图4所示，制备的肥料产品呈球径均匀一致的圆颗粒状。
实施例3
如图1所示，一种经熔融络合反应制备的微颗粒海藻酸水溶肥，原料各组分按照重量份组成如下：
氮肥80份、磷肥50份、钾肥80份、海藻酸增效液10份、中微量元素肥15份、硝酸钙和碳酸钙按照质量比2:3组成的混合物5份、植物油1份。
氮肥中原料各组分按照重量份组成如下：为尿素80份、硫酸铵30份；所述磷肥中原料各组分按照重量份组成如下：磷酸一铵60份、聚磷酸铵30份、磷酸二氢钾60份；所述钾肥中原料各组分按照重量份组成如下：钾肥为硝酸钾80份、氢氧化钾20份、乙酸钾15份。
自然海藻原料粉经EM发酵菌发酵得到的发酵料，再向该发酵料中加入质量浓度为30％的氢氧化钠溶液，在温度85℃的条件下搅拌提取8h，压滤，向提取液中添加体积比为5％的苏云金杆菌液，体积比为6％的苹果酸、体积比为4％的黄原胶，混合均匀。
中微量元素肥为EDTA螯合铜1份、EDTA螯合铁1份、EDTA螯合锰1份、EDTA螯合锌5份、EDTA螯合硼3份组成的混合粉末。
实施例4
在实施例3的基础上，不同于实施例1，经熔融络合反应制备的微颗粒海藻酸水溶肥的制备方法，具体包括如下步骤：
(1)高温熔融：按照原料计量配比取氮肥、磷肥、钾肥混合搅拌后，投入到熔融器内，控制高温熔融温度为145℃，熔融30min后，向熔融器内添加硝酸钙和碳酸钙按照质量比2:3组成的混合物，继续熔融15min；
(2)络合反应：将熔融后的浆料投入到络合反应器内，同时向络合反应器内投入海藻酸增效液和中微量元素肥，控制络合反应温度为135℃，络合40min；
(3)造粒：将料浆泵的压力调节至7-10个大气压，通过料浆泵将混合浆料以流量800kg/h投入到喷雾造粒烘干一体机内，喷雾造粒烘干一体机内与料浆管相互平行设置有植物油管，按照混合料浆体积百分比为0.5％的量进行注入，于此同时，向喷雾造粒烘干一体机内喷雾且通入热风干燥；
(4)制备成品：将喷雾干燥后的微颗粒投入到二次烘干流化床，通入热风进行二次烘干，再投入冷却流化床，通过冷风机对其冷却，经过分级筛筛选颗粒粒径较大的经过粉碎机粉碎后返回熔融器内熔融；颗粒粒径符合标准的成品经过负压上料进行打包封装。
将实施例1、2对应制备的肥料a和实施例3、4对应制备的肥料b进行试验，对照肥选取市面上出售的标注泰石田良品牌的益生源中微量元素生物菌肥(含中微量元素+有机质+有益菌，即富含磷、钾、硅、钙、镁、硫、硼、锌、铜、铁、钼、锰、硒等50多种天然中、微量元素及有益元素，活性菌含量5亿/克，天然有机质30％)。
如图3和图4所示，制备的肥料产品呈球径均匀一致的圆颗粒状。
试验小区面积为20平方米，设6个处理，3次重复，随机区组排列。试验小区为长方形，四周设保护行，施肥量为750kg/hm2，小区施肥量为1.5kg，2/3基施，1/3于追施。对比例采用普通氯化钾复合肥，总养分为54％(18-18-18)，具体试验方案见表1。
从表1可以看出，株高代表小麦的营养生长状况，千粒重则是生殖生长的反映。对比例的株高最低，为76.58cm，其他处理显著高于对比例的株高；同样分配比之间，对比例的株高、千粒重、产量都显著低于本申请实施例的株高、千粒重、产量。对比例比对比例增产2.51％，实施例1、2对比增产5.62％。实施例1、2对比增产5.84％。中微量元素可促进小麦营养生长，海藻酸增效液可促进小麦的生殖生长。
综上所述，本申请的实施例的肥料相对于对比例的肥料的增产效果明显，是最值得推广的肥料品种。
表1为小麦生长过程中的参数对比表
表1
实施例5
在实施例1的基础上，不同于实施例1，如图1所示，络合反应器的釜体侧壁盘绕设置有加热管，加热管呈螺旋状盘绕设置，相邻加热管之间设置有导热板，导热板的主体设置为中空圆柱形筒体结构，中空筒体的外壁高低交错设置有导热柱，导热柱的自由端沿着导热板的轴线方向向相邻的加热管延伸架设。
在络合反应过程中，釜体侧壁盘绕的加热管1接通电源，对釜体内的溶液进行加热，通过控制器控制加热的温度为120-135℃，同时通过釜体的保温层进行保温，充分保持热量的同时，降低加热能耗，电加热具有功率可控的优点，加热管1的补充加热能够进一步对加热功率进行控制，加热管1之间的导热板2起到良好的导热作用，充分保证釜体内温度的均衡稳定，导流柱设置为实心圆柱体结构。导流柱3采用实心结构，导热面积较大，导热效果明显。可设置多个温度感应器，能够实时感应罐体不同位置的温度，可通过不同的感应温度控制加热管1进行加热调控，保证釜体内各处的物料均处于稳定的反应温度环境，提高了产品质量。
实施例6
在实施例1的基础上，不同于实施例1，如图2所示，喷雾造粒烘干一体机内与料浆管相互平行设置有植物油管，按照混合料浆体积百分比为0.3-0.5％的量进行注入，使料浆和植物油的混合液在加压作用下呈喷射状流入到喷雾造粒烘干一体机内，形成喷雾状态；植物油和料浆充分混合，植物油的加入可促进料浆粉变成颗粒状，避免空中粘接的现象，防粘效果好，植物油起到包覆颗粒肥的作用，防止颗粒肥防潮现象，有利于延长颗粒肥料的储存时间。
喷雾干燥一体机的端部设置有布风筒，布风筒设置为中空圆柱形筒体结构，布风筒的筒壁上等间距均匀分布设置有布风孔，布风筒的外侧设置有呈“V”字形排布的导流板，布风筒沿着垂直于塔体轴线的方向与燃气热风炉可旋转式连接。
燃气热风炉中的热风沿着输热管道向塔体内输送，当热风经过塔体端部的布风筒时，热风被布风筒4上的布风孔分散呈平行的风道，布风均匀，同时布风筒外侧的导流板5起到导流聚合的作用，使热风自塔体的一端向另一端整体贯穿，为塔体内的物料起到快速加热烘干的作用，保证了塔体内浆料的受热均匀性，加快风干速率。
以上所述并非是对本发明的限制，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明实质范围的前提下，还可以做出若干变化、改型、添加或替换，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种经熔融络合反应制备的微颗粒海藻酸水溶肥，其特征在于，原料各组分按照重量份组成如下：
氮肥60-80份、磷肥40-50份、钾肥70-80份、海藻酸增效液5-10份、中微量元素肥10-15份、硝酸钙和碳酸钙按照质量比2:3组成的混合物3-5份、植物油0.5-1份。
2.根据权利要求1所述一种经熔融络合反应制备的微颗粒海藻酸水溶肥，其特征在于，所述氮肥中含氮质量百分比占水溶肥含氮量的30-40％；磷肥中含磷质量百分比占水溶肥含磷量的20-25％；钾肥中含钾质量百分比占水溶肥含钾量的30-40％。
3.根据权利要求1或2所述一种经熔融络合反应制备的微颗粒海藻酸水溶肥，其特征在于，所述氮肥中原料各组分按照重量份组成如下：为尿素75-80份、硫酸铵25-30份；所述磷肥中原料各组分按照重量份组成如下：磷酸一铵40-60份、聚磷酸铵20-30份、磷酸二氢钾40-60份；所述钾肥中原料各组分按照重量份组成如下：钾肥为硝酸钾75-80份、氢氧化钾10-20份、乙酸钾10-15份。
4.根据权利要求1所述一种经熔融络合反应制备的微颗粒海藻酸水溶肥，其特征在于，所述自然海藻原料粉经EM发酵菌发酵得到的发酵料，再向该发酵料中加入质量浓度为20-30％的氢氧化钠溶液，在温度75-85℃的条件下搅拌提取8-10h，压滤，向提取液中添加体积比为3-5％的苏云金杆菌液，体积比为5-6％的苹果酸、体积比为2-4％的黄原胶，混合均匀。
5.根据权利要求1所述一种经熔融络合反应制备的微颗粒海藻酸水溶肥，其特征在于，所述中微量元素肥为EDTA螯合铜1-5份、EDTA螯合铁1-5份、EDTA螯合锰1-5份、EDTA螯合锌1-5份、EDTA螯合硼1-3份组成的混合粉末。
6.根据权利要求1所述的经熔融络合反应制备的微颗粒海藻酸水溶肥的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
(1)高温熔融：按照原料计量配比取氮肥、磷肥、钾肥混合搅拌后，投入到熔融器内，控制高温熔融温度为130-145℃，熔融30-40min后，向熔融器内添加硝酸钙和碳酸钙按照质量比2:3组成的混合物，继续熔融10-15min；
(2)络合反应：将熔融后的浆料投入到络合反应器内，同时向络合反应器内投入海藻酸增效液和中微量元素肥，控制络合反应温度为120-135℃，络合40-50min；
(3)造粒：将料浆泵的压力调节至7-10个大气压，通过料浆泵将混合浆料以流量500-800kg/h投入到喷雾造粒烘干一体机内，喷雾造粒烘干一体机内与料浆管相互平行设置有植物油管，按照混合料浆体积百分比为0.3-0.5％的量进行注入，于此同时，向喷雾造粒烘干一体机内喷雾且通入热风干燥；
(4)制备成品：将喷雾干燥后的微颗粒投入到二次烘干流化床，通入热风进行二次烘干，再投入冷却流化床，通过冷风机对其冷却，经过分级筛筛选颗粒粒径较大的经过粉碎机粉碎后返回熔融器内熔融；颗粒粒径符合标准的成品经过负压上料进行打包封装。
7.根据权利要求6所述的经熔融络合反应制备的微颗粒海藻酸水溶肥的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中络合反应器的釜体侧壁盘绕设置有加热管，加热管呈螺旋状盘绕设置，相邻加热管之间设置有导热板，导热板的主体设置为中空圆柱形筒体结构，中空筒体的外壁高低交错设置有导热柱，导热柱的自由端沿着导热板的轴线方向向相邻的加热管延伸架设。
8.根据权利要求6所述的经熔融络合反应制备的微颗粒海藻酸水溶肥的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中喷雾干燥一体机的端部设置有布风筒，布风筒设置为中空圆柱形筒体结构，布风筒的筒壁上等间距均匀分布设置有布风孔，布风筒的外侧设置有呈“V”字形排布的导流板，布风筒沿着垂直于塔体轴线的方向与燃气热风炉可旋转式连接。
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