CN107827535A - 一种新型纳米硅肥和制备方法及其用途 - Google Patents

一种新型纳米硅肥和制备方法及其用途 Download PDF

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杨慧萍
王仁宗
刘裕
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Abstract

本发明涉及一种新型纳米硅肥和制备方法及其用途，各组分按质量百分比计，其特征在于：新型纳米硅肥由1～30％纳米二氧化硅、50～89％棕榈油脂、10～20％环氧树脂组成，以棕榈油脂为油性载体，复配环氧树脂，并和纳米二氧化硅混合而成。本发明的新型纳米硅肥，能在普通肥料颗粒表面进行包裹，使纳米硅肥能在颗粒肥表面均匀分布，且附着紧密不脱落，不会造成粉尘，同时避免浪费和环境污染。另外，这种新型纳米硅肥同时具有防止颗粒肥料防结块的功能，可以帮助复合肥等肥料厂家减少防结块剂的使用成本。纳米硅肥通过均匀包裹在颗粒肥上，可以在后续使用中随颗粒肥采取机播方式均匀施撒，减少人工。

Description

一种新型纳米硅肥和制备方法及其用途
技术领域
本发明涉及一种新型纳米硅肥和制备方法及其用途，属于肥料制造领域。
背景技术
硅是作物生长所必需的营养元素之一，能提高作物的光合作用效率，提高根系活性，增强抗倒伏、抗病虫能力，提高产量，改善品质。我国土壤缺硅比较普遍，大约有2亿亩，黄河、淮海及辽东半岛地区约有一半的土壤缺硅。随着农作物的不断吸收，土壤中的有效硅继续减少，缺硅区域正在逐渐扩大。
目前，硅肥的品种主要有枸溶性硅肥、水溶性硅肥、纳米态硅肥三大类，而硅肥中能被作物吸收利用的那一部分硅，被称作是有效硅，一般而言只有可溶性的硅才能被植物吸收利用。枸溶性硅肥是指不溶于水而溶于酸后可以被植物吸收的硅肥，常见的多为炼钢厂的废钢渣、粉煤灰、矿石经高温煅烧工艺等加工而成，而枸溶性硅肥中的有效硅是溶于酸后而能被植物吸收的那部分硅，这种硅肥可被植物根系分泌出的有机酸溶解后吸收，缺点在于植物对枸溶性硅肥吸收过于缓慢；水溶性硅肥是指溶于水可以被植物直接吸收的硅肥，农作物对其吸收利用率较高，为高温化学合成，生产工艺较复杂，成本较高，但施用量较小，一般常用作叶面喷施、冲施和滴灌，水溶性硅肥中的有效硅是溶于水后而能被植物吸收的那部分硅，溶于水的硅就可以被植物吸收利用，能溶于水的硅就是有效硅优点在于植物对水溶性硅肥吸收快；纳米态硅肥中的有效硅是指的达到纳米级的而能被植物吸收的那部分硅，与前两种硅肥不同的是吸收方式不一样，纳米态硅肥可不通过离子交换而直接渗透被作物吸收利用。
目前市面上的纳米态硅肥主要有纳米二氧化硅，由于是超细纳米级，粒径很小，且不溶于水，因此不能采取叶面喷施、冲施、滴灌的方式使用；如果在复合肥造粒生产过程中掺入，由于其添加量很少，很难将纳米二氧化硅均匀分布在所有复合肥颗粒上，会导致后续纳米硅肥在土壤中分布不均，难以充分利用；如果直接在颗粒复合肥表面进行包裹，由于纳米二氧化硅粒径很小，且堆积密度很小，不但难以在复合肥表面上粘附，而且会在复合肥生产现场造成大量粉尘，污染环境；如果采取人工直接在施肥过程中施撒纳米二氧化硅，不但耗费人工，而且难以做到精准和均匀施用，造成巨大浪费。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述纳米硅肥常规生产方式和施用方式存在的缺陷，而提供的一种新型纳米硅肥和制备方法及其用途。本发明的新型纳米硅肥，能在普通颗粒肥表面进行包裹，使纳米硅肥能在颗粒表面均匀分布，且附着紧密不脱落，不会造成粉尘，同时避免浪费和环境污染。另外，这种新型纳米硅肥同时具有防止颗粒肥防结块的功能，可以帮助肥料厂家减少防结块剂的使用成本。纳米硅肥通过均匀包裹在颗粒肥上，可以在后续使用中随颗粒肥采取机播方式均匀施撒，减少人工。
本发明的技术方案为：
一种新型纳米硅肥，各组分按质量百分比计，其特征在于：由1～30％纳米二氧化硅、50～89％棕榈油脂、10～20％环氧树脂组成，以棕榈油脂为油性载体，复配环氧树脂，并和纳米二氧化硅混合而成。
所述纳米二氧化硅是超细纳米级，粒径范围在10～200nm。
所述环氧树脂的环氧值为0.25～0.45缩水甘油酯类环氧树脂。
一种新型纳米硅肥的制备方法，其特征在于按以下步骤进行：先将所述50～89％棕榈油脂加入带有搅拌装置的反应釜中，加热至60～80℃，再加入1～30％的纳米二氧化硅，并持续搅拌，使纳米二氧化硅在油中均匀分散，再加热升至80～100℃，并加入10～20％的环氧树脂，混合均匀得到新型纳米硅肥。
一种新型纳米硅肥的用途，其特征在于：将新型纳米硅肥用于颗粒肥外包裹，每吨肥中包裹新型纳米硅肥的量为0.5～10公斤。
本发明的新型纳米硅肥，能在普通颗粒肥表面进行包裹，使纳米硅肥能在颗粒肥表面均匀分布，且附着紧密不脱落，不会造成粉尘，同时避免浪费和环境污染。另外，这种新型纳米硅肥同时具有防止颗粒肥结块的功能，可以帮助复合肥等肥料厂家减少防结块剂的使用成本。纳米硅肥通过均匀包裹在颗粒肥上，可以在后续使用中随颗粒肥采取机播方式均匀施撒，减少人工。
具体实施方式
结合实施例对本发明作进一步描述。
实施例1：
一种新型纳米硅肥，各物质按质量百分比wt％计，粒径为20nm的纳米二氧化硅10％；环氧值为0.25缩水甘油酯类环氧树脂10％；棕榈油脂80％。
先将所述80％棕榈油脂加入带有搅拌装置的反应釜中，加热至60℃，再加入10％的20nm的纳米二氧化硅，并持续搅拌，使其在油中均匀分散，再将其加热温度升至80℃，并加入10％的环氧值为0.25缩水甘油酯类环氧树脂，混合均匀得到产品。
制成的新型纳米硅肥应用于颗粒肥料外包裹环节，使用方法为：将在储槽中新型纳米硅肥加热至100℃，然后通过柱塞泵打入到置于颗粒肥料包裹滚筒内部的雾化喷头中，并通过压缩空气雾化喷涂包裹颗粒肥料，每吨颗粒肥料中加入新型纳米硅肥包裹用量为3公斤。
测量肥料的结块率：
1.1取样
分别取未包裹的空白颗粒肥料和本实施例1中制得的包裹后的颗粒肥料各1000g为M1。
1.2放置恒温恒湿箱
将两种颗粒肥料用真空袋包装好，并用5kg重物放置在包装袋上，同时放置于45℃，80％湿度下的恒温恒湿箱内，并放置24h。
1.3将已放置24h的颗粒肥料放置真空箱干燥箱干燥。
1.4振筛机振筛:干燥后的颗粒肥料在振筛机振筛10分钟后，称量筛余物的质量M2。
1.5计算颗粒肥料结块率:M2/M1×100％，数据见表1。
表1
样品 肥料结块率％
空白颗粒肥料 61
包裹后颗粒肥料 15
1.6实验结论:从表可以看出,包裹后的颗粒肥料结块率明显降低，防结效果显著。
实施例2：
一种新型纳米硅肥，各物质按质量百分比wt％计，粒径为100nm的纳米二氧化硅5％；环氧值为0.35缩水甘油酯类环氧树脂15％；棕榈油脂80％。
先将所述80％棕榈油脂加入带有搅拌装置的反应釜中，加热至80℃，再加入5％的100nm的纳米二氧化硅，并持续搅拌，使其在油中均匀分散，再将其加热温度升至100℃，并加入15％的环氧值为0.35缩水甘油酯类环氧树脂，混合均匀得到产品。
制成的新型纳米硅肥应用于颗粒肥料外包裹环节，使用方法为：将在储槽中新型纳米硅肥加热至100℃，然后通过柱塞泵打入到置于颗粒肥料包裹滚筒内部的雾化喷头中，并通过压缩空气雾化喷涂包裹颗粒肥料，每吨颗粒肥料中加入新型纳米硅肥包裹用量为6公斤。
测量肥料的结块率：
1.1取样
分别取未包裹的空白颗粒肥料和本实施例1中制得的包裹后的颗粒肥料各1000g为M1。
1.2放置恒温恒湿箱
将两种颗粒肥料用真空袋包装好，并用5kg重物放置在包装袋上，同时放置于45℃，80％湿度下的恒温恒湿箱内，并放置24h。
1.3将已放置24h的肥料放置真空箱干燥箱干燥。
1.4振筛机振筛:干燥后的颗粒肥料在振筛机振筛10分钟后，称量筛余物的质量M2。
1.5计算颗粒肥料结块率:M2/M1×100％，数据见表1。
表1
样品 肥料结块率％
空白颗粒肥料 61
包裹后颗粒肥料 5
1.6实验结论:从表可以看出,包裹后的颗粒肥料结块率明显降低，防结效果显著。
实施例3：
一种新型纳米硅肥，各物质按质量百分比wt％计，粒径为10nm的纳米二氧化硅20％；环氧值为0.40缩水甘油酯类环氧树脂10％；棕榈油脂70％。
先将所述70％棕榈油脂加入带有搅拌装置的反应釜中，加热至70℃，再加入20％的10nm的纳米二氧化硅，并持续搅拌，使其在油中均匀分散，再将其加热温度升至90℃，并加入10％的环氧值为0.40缩水甘油酯类环氧树脂，混合均匀得到产品。
制成的新型纳米硅肥应用于颗粒肥料外包裹环节，使用方法为：将在储槽中新型纳米硅肥加热至100℃，然后通过柱塞泵打入到置于颗粒肥料包裹滚筒内部的雾化喷头中，并通过压缩空气雾化喷涂包裹颗粒肥料，每吨颗粒肥料中加入新型纳米硅肥包裹用量为2公斤。
测量肥料的结块率：
1.1取样
分别取未包裹的空白颗粒肥料和本实施例1中制得的包裹后的颗粒肥料各1000g为M1。
1.2放置恒温恒湿箱
将两种颗粒肥料用真空袋包装好，并用5kg重物放置在包装袋上，同时放置于45℃，80％湿度下的恒温恒湿箱内，并放置24h。
1.3将已放置24h的颗粒肥料放置真空箱干燥箱干燥。
1.4振筛机振筛:干燥后的颗粒肥料在振筛机振筛10分钟后，称量筛余物的质量M2。
1.5计算颗粒肥料结块率:M2/M1×100％，数据见表1。
表1
样品 肥料结块率％
空白颗粒肥料 61
包裹后颗粒肥料 21
1.6实验结论:从表可以看出,包裹后的颗粒肥料结块率明显降低，防结效果显著。
实施例4：
一种新型纳米硅肥，各物质按质量百分比wt％计，粒径为10nm的纳米二氧化硅30％；环氧值为0.45缩水甘油酯类环氧树脂10％；棕榈油脂60％。
先将所述60％棕榈油脂加入带有搅拌装置的反应釜中，加热至75℃，再加入30％的10nm的纳米二氧化硅，并持续搅拌，使其在油中均匀分散，再将其加热温度升至95℃，并加入10％的环氧值为0.45缩水甘油酯类环氧树脂，混合均匀得到产品。
制成的新型纳米硅肥应用于颗粒复合肥外包裹环节，使用方法为：将在储槽中新型纳米硅肥加热至100℃，然后通过柱塞泵打入到置于颗粒复合肥包裹滚筒内部的雾化喷头中，并通过压缩空气雾化喷涂包裹颗粒复合肥，每吨颗粒复合肥中加入新型纳米硅肥包裹用量为1公斤。
测量肥料的结块率：
1.1取样
分别取未包裹的空白颗粒复合肥和本实施例1中制得的包裹后的颗粒复合肥各1000g为M1。
1.2放置恒温恒湿箱
将两种颗粒复合肥用真空袋包装好，并用5kg重物放置在包装袋上，同时放置于45℃，80％湿度下的恒温恒湿箱内，并放置24h。
1.3将已放置24h的颗粒复合肥放置真空箱干燥箱干燥。
1.4振筛机振筛:干燥后的颗粒复合肥在振筛机振筛10分钟后，称量筛余物的质量M2。
1.5计算颗粒复合肥结块率:M2/M1×100％，数据见表1。
表1
样品 肥料结块率％
空白颗粒复合肥 61
包裹后颗粒复合肥 28
1.6实验结论:从表可以看出,包裹后的颗粒复合肥结块率明显降低，防结效果显著。
实施例5：
一种新型纳米硅肥，各物质按质量百分比wt％计，粒径为200nm的纳米二氧化硅1％；环氧值为0.30缩水甘油酯类环氧树脂20％；棕榈油脂89％。
先将所述89％棕榈油脂加入带有搅拌装置的反应釜中，加热至70℃，再加入1％的200nm的纳米二氧化硅，并持续搅拌，使其在油中均匀分散，再将其加热温度升至80℃，并加入20％的环氧值为0.30缩水甘油酯类环氧树脂，混合均匀得到产品。
制成的新型纳米硅肥应用于颗粒复合肥外包裹环节，使用方法为：将在储槽中新型纳米硅肥加热至100℃，然后通过柱塞泵打入到置于颗粒复合肥包裹滚筒内部的雾化喷头中，并通过压缩空气雾化喷涂包裹颗粒复合肥，每吨颗粒复合肥中加入新型纳米硅肥包裹用量为10公斤。
测量肥料的结块率：
1.1取样
分别取未包裹的空白颗粒复合肥和本实施例1中制得的包裹后的颗粒复合肥各1000g为M1。
1.2放置恒温恒湿箱
将两种颗粒复合肥用真空袋包装好，并用5kg重物放置在包装袋上，同时放置于45℃，80％湿度下的恒温恒湿箱内，并放置24h。
1.3将已放置24h的颗粒复合肥放置真空箱干燥箱干燥。
1.4振筛机振筛:干燥后的颗粒复合肥在振筛机振筛10分钟后，称量筛余物的质量M2。
1.5计算颗粒复合肥结块率:M2/M1×100％，数据见表1。
表1
样品 肥料结块率％
空白颗粒复合肥 61
包裹后颗粒复合肥 2
1.6实验结论:从表可以看出,包裹后的颗粒复合肥结块率明显降低，防结效果显著。
实施例6：
一种新型纳米硅肥，各物质按质量百分比wt％计，粒径为100nm的纳米二氧化硅30％；环氧值为0.35缩水甘油酯类环氧树脂20％；棕榈油脂50％。
先将所述50％棕榈油脂加入带有搅拌装置的反应釜中，加热至80℃，再加入30％的100nm的纳米二氧化硅，并持续搅拌，使其在油中均匀分散，再将其加热温度升至100℃，并加入20％的环氧值为0.35缩水甘油酯类环氧树脂，混合均匀得到产品。
制成的新型纳米硅肥应用于颗粒肥料外包裹环节，使用方法为：将在储槽中新型纳米硅肥加热至100℃，然后通过柱塞泵打入到置于颗粒肥料包裹滚筒内部的雾化喷头中，并通过压缩空气雾化喷涂包裹颗粒肥料，每吨颗粒颗粒肥料中加入新型纳米硅肥包裹用量为0.5公斤。
测量肥料的结块率：
1.1取样
分别取未包裹的空白颗粒肥料和本实施例1中制得的包裹后的颗粒肥料各1000g为M1。
1.2放置恒温恒湿箱
将两种颗粒肥料用真空袋包装好，并用5kg重物放置在包装袋上，同时放置于45℃，80％湿度下的恒温恒湿箱内，并放置24h。
1.3将已放置24h的颗粒肥料放置真空箱干燥箱干燥。
1.4振筛机振筛:干燥后的颗粒肥料在振筛机振筛10分钟后，称量筛余物的质量M2。
1.5计算颗粒肥料结块率:M2/M1×100％，数据见表1。
表1
样品 肥料结块率％
空白颗粒肥料 61
包裹后颗粒肥料 38
1.6实验结论:从表可以看出,包裹后的颗粒肥料结块率明显降低，防结效果显著。

Claims (5)

1.一种新型纳米硅肥，各组分按质量百分比计，其特征在于：由1～30％纳米二氧化硅、50～89％棕榈油脂、10～20％环氧树脂组成，以棕榈油脂为油性载体，复配环氧树脂，并和纳米二氧化硅混合而成。
2.根据权利要求1所述的一种新型纳米硅肥，其特征在于：所述纳米二氧化硅是超细纳米级，粒径范围在10～200nm。
3.根据权利要求1所述的一种新型纳米硅肥，其特征在于：所述环氧树脂的环氧值为0.25～0.45缩水甘油酯类环氧树脂。
4.一种根据权利要求1所述一种新型纳米硅肥的制备方法，其特征在于按以下步骤进行：先将所述50～89％棕榈油脂加入带有搅拌装置的反应釜中，加热至60～80℃，再加入1～30％的纳米二氧化硅，并持续搅拌，使纳米二氧化硅在油中均匀分散，再加热升至80～100℃，并加入10～20％的环氧树脂，混合均匀得到新型纳米硅肥。
5.一种根据权利要求1所述的新型纳米硅肥的用途，其特征在于：将新型纳米硅肥用于颗粒肥外包裹，每吨肥中包裹新型纳米硅肥的量为0.5～10公斤。
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