CN108129210A - 一种多层包膜结构缓控释肥料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种多层包膜结构缓控释肥料及其制备方法，涉及肥料领域。多层包膜结构缓控释肥料，包括层层包覆的肥料层和包膜层，肥料层与包膜层间隔设置，肥料层设置至少两层，包膜层设置至少一层，且肥料层的其中一层作为肥料核心；肥料层含有氮肥、磷肥和钾肥中的至少一种，包膜层为聚脲甲醛，聚脲甲醛至少包含碳原子数为2～5的聚脲甲醛。其能较好地控制释放肥料中的氮磷钾钙镁锌等元素以满足不同作物在不同生长阶段对不同养分的需求。该缓控释肥料的制备利用反应釜、料浆槽、扑粉槽及其配套设施进行，其能根据设计程序控制每层肥料的量及其在整个肥料颗粒中被包覆的位置。整个工序可以间歇进行，也可以连续进行，能够大规模生产。

Description

一种多层包膜结构缓控释肥料及其制备方法

技术领域

本发明涉及肥料领域，且特别涉及一种多层包膜结构缓控释肥料及其制备方法。

背景技术

作物的生长由种子开始直到成熟，经历了出苗、分蘖、拔节、孕穗、扬花、结籽等过程，包括营养生长和生殖生长两个主要吸收养分的阶段，每个阶段需要的营养元素的量不同，而土壤中原有的养分一般满足不了作物的营养需要，需要施一定比例的肥料。

现在市场上的肥料大都是所含元素固定，如尿素是氮肥，普通过磷酸钙含磷和钙，磷酸二氢钾含磷和钾等等，无论有机肥、无机肥，单一肥还是复合肥、复混肥，其所含的营养元素只能满足作物某一阶段某方面的需要，不能满足作物整个生长周期营养元素的合理需要。

在实际耕作中，为了保证作物在不同生长阶段能吸收到相应的营养，必须计算好需要的元素量，通过配制不同种类的肥料给作物进行追肥，这种施肥方法因只是不同种类肥料的简单搭配，营养元素的作用往往得不到充分发挥，肥料的利用率不高。如要提高产量，提高肥料的利用率，需在作物不同生长阶段进行多次追肥，施肥劳动强度大，施肥成本高。

随着人们对种植技术的改进，出现了无土栽培，可随时检测水中的营养元素并及时补充作物需要的元素。但该方法只能在小范围内如温室大棚等特定场所应用，投资、维护强度大，无法应用于大田农业。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多层包膜结构缓控释肥料，其能及时释放肥料中的营养元素以吻合不同作物在不同生长阶段对不同养分的需求，达到一次施肥，无须追肥的目的。

本发明的另一目的在于提供一种多层包膜结构缓控释肥料的制备方法，该制备方法简单易行，能够大规模生产，应用于大田农业。

本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。

本发明提出一种多层包膜结构缓控释肥料，包括层层包覆的肥料层和包膜层，肥料层与包膜层间隔设置，肥料层设置至少两层，包膜层设置至少一层，且肥料层的其中一层作为肥料核心；肥料层含有氮肥、磷肥和钾肥中的至少一种，包膜层为聚脲甲醛，聚脲甲醛的原料为尿素和甲醛，尿素与所述甲醛摩尔比为1-2.5:1，聚脲甲醛至少包含碳原子数为2～5的聚脲甲醛。

本发明提出一种多层包膜结构缓控释肥料的制备方法，包括以下步骤：

将肥料层及包膜层对应的肥料按预设次序施加于肥料核心周围以形成层层包覆的肥料颗粒。

本发明实施例的一种多层包膜结构缓控释肥料及其制备方法的有益效果是：

多层包膜结构缓控释肥由肥料层和包膜层组成，肥料层与包膜层间隔设置，层层包覆形成环球状。可根据不同土壤结构、不同气候条件下的不同作物的生长需要，设计肥料层中氮、磷、钾和中微量元素等养分的比例。作为包膜层的聚脲甲醛，可根据不同作物的生长需要，使被包覆的肥料按作物的需肥规律缓慢及时释放。被包覆的肥料层中的部分水溶性的营养元素，可以通过包膜层中水溶性的部分被溶解后形成的孔洞释放出来供作物吸收。包膜层中水不溶的部分，在土壤中微生物的作用下缓慢分解，释放肥料层中剩余的没有溶解的全部肥料供作物吸收。随着包膜层的层层分解，被包覆的肥料层层释放，直到整个肥料颗粒完全分散于土壤。由于包膜层本身也是肥料，从而使得肥料在满足作物生长的同时不产生任何残留。

附图说明

图1为根据本发明实施方式的第一种多层包膜结构缓控释肥料的截面图；

图2为根据本发明实施方式的第二种多层包膜结构缓控释肥料的截面图；

图3为本发明实施例2的生产工艺流程简图。

图标：100-肥料核心；110-肥料层；120-包膜层；310-扑粉槽；311-扑粉机；320-第一化浆槽；330-第二化浆槽；340-第一反应釜；350-第二反应釜；360-液浆泵；370-转鼓造粒机；380-烘干机；390-筛分机。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施方式中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

下面对本发明实施方式的一种多层包膜结构缓控释肥料及其制备方法进行具体说明。

一方面，本发明提供了一种控释肥料(或多层包膜结构缓控释肥料)，包括：层层包覆的肥料层110和包膜层120，肥料层110与包膜层120间隔设置，肥料层110设置至少两层，包膜层120设置至少一层，且肥料层110的其中一层作为肥料核心100；肥料层110含有氮肥、磷肥和钾肥中的至少一种，包膜层120为聚脲甲醛，聚脲甲醛的原料为尿素和甲醛，尿素与甲醛摩尔比为1-2.5:1，聚脲甲醛至少包含碳原子数为2～5的聚脲甲醛。

其中，聚脲甲醛的碳原子数可以是2～3，包括能溶于冷水的二羟甲基脲、一甲叉二脲；也可以是2～5，包括能够溶解于冷水的聚脲甲醛，不溶于冷水而能溶于热水的二甲叉三脲、三甲叉四脲及热水也不能溶解的碳链长度超过四个的脲。

在一些实施方式中，聚脲甲醛至少包含碳原子数为2～5的聚脲甲醛。

需要说明的是，当肥料层110中含有氮肥、磷肥或钾肥等某种肥料时，单个组分可为一层肥料层110。当肥料层110中含有氮肥、磷肥和钾肥中的两种时，两种组分的混合物为一层肥料层110；或者两种组分单独为一层，两层共同组成一层肥料层110。当肥料层110中含有氮肥、磷肥和钾肥时，这三者组分的混合物为一层肥料层110；或者两种组分的混合物为一层，另一种组分为一层，这两层共同组成一层肥料层110；或者三种组分单独为一层，三层共同组成一层肥料层110。氮磷钾肥可以是速效的尿素、硫酸铵、磷酸氢铵、硫酸钾，也可以是和缓释的脲甲醛、异丁叉二脲、草酰胺等组成的混合物。需要说明的是，氮磷钾肥中自身可包含其它中微量元素，也可以是特别添加的某几种中微量元素。

多层包膜结构缓控释肥由肥料层110和包膜层120层层包覆形成环球状，肥料层110与包膜层120间隔设置，可根据不同土壤结构、不同气候条件、不同作物的生长需要，设计肥料层110中氮、磷和钾及其他中微量元素等养分的比例。作为包膜层120的聚脲甲醛，可根据不同作物的生长需要，使被包覆的肥料层110中的肥料按作物的需肥规律缓慢及时释放。被包覆的肥料层110中的部分水溶性的营养元素，可以通过包膜层120中水溶性的部分被溶解后形成的孔洞释放出来供作物吸收。包膜层120中水不溶的部分，在土壤中微生物的作用下缓慢分解，释放肥料层110中剩余的没有溶解的全部肥料供作物吸收。随着包膜层120的层层分解，被包覆的肥料层110层释放，直到整个肥料颗粒完全分散于土壤。由于包膜层120的聚脲甲醛本身也是肥料，从而使得肥料在满足作物生长的同时不产生任何残留。

本发明实施方式的多层包膜结构缓控释肥料一次施肥可满足作物整个生长周期对所有营养元素的需要，养分释放可根据作物量身定制，使肥料的养分释放时间和强度同农作物需肥规律基本同步，在作物需要大量养分的时候，能很快有效供给，而在需要量少的时候，可以缓慢提供，中微量元素也可以设计放置到不同肥料层110。这种缓控释效果提高了肥料利用率，减少了肥料流失和(或)被固定。达到一次施足底肥，无需追肥的目的。

肥料核心100、肥料层110的组成和含量及包膜层120的碳链长度及包覆厚度，可根据不同土壤及气候条件下，不同作物在其生长周期的需肥规律计算确定。需肥规律依据全国乃至世界各地科研机构所做的作物肥效试验，或生产单位自己做的土壤化验及肥效试验确定。

具体地，聚脲甲醛主要由以下步骤制备得到：将尿素和甲醛按照1-2.5:1的摩尔比混合，调节反应体系的pH值为7.5-11.5、温度为50℃-75℃，然后调节pH值至2.5～5.5。

与传统的聚脲甲醛制备方法相比，传统的聚脲甲醛制备是将颗粒尿素先溶解于水中，然后加入甲醛溶液，将混合溶液加热到一定温度，调节pH值，使其发生羟甲基化反应。等反应完成后，再调节pH值和温度，使其发生聚合反应。传统方法制备得到的聚脲甲醛为悬浊液，在水中即完全发生聚合反应。这种制备方法在聚合反应完成后含水量高达70％以上，需要放料、冷却、离心或板框压滤出部分水分，这时滤饼中还含有35％～45％的水分，这部分水必须经过烘干机380高温加热脱除，最后得到粉状和块状混合的聚脲甲醛。由于传统方法制备的聚脲甲醛含水量较高，无法单独喷涂成膜。虽然与其他粘结剂混合后能包裹成膜，但各分子之间不会再发生交联和纠缠作用，膜的结构不够致密，在土壤中很容易分散崩解，其肥料核心100颗粒无法缓慢释放。

本发明实施方式中作为包膜层120的聚脲甲醛制备方法中，尿素不需要先溶解于水而是在甲醛溶液中溶解、反应，制得的羟甲基脲、尿素混合溶液含水量较低，例如35％-45％，在调节至酸性后，聚合反应不在水相中发生，而是喷涂至肥料核心100或是肥料层110表面，在水分蒸发的同时聚合固化成膜，各分子之间发生交联和纠缠作用，膜的结构致密，在土壤中不崩解，从而达到控制肥料核心100和肥料层110中各种营养元素缓慢释放的目的。

在本发明的一些实施方式中，尿素与甲醛的摩尔比为1.2-2.2:1或1.5-2:1或1.6-1.8:1。

在一些实施方式中，多层包膜结构缓控释肥料中的各包膜层120厚度及其组成决定被包覆的肥料释放时间。在本发明的一些实施方式中，多层包膜结构缓控释肥料包括至少两层包膜层120，至少两层包膜层120的厚度相同。在本发明的一些实施方式中，至少两层包膜层120的厚度不同。在本发明的一些实施方式中，至少两层包膜层120的所述聚脲甲醛具有相同的碳链长度的组分。在一些实施方式中，至少两层包膜层120的聚脲甲醛具有不同的碳链长度的组分。

通常，聚脲甲醛是脲甲醛中含有四种形式氮的缓释性氮肥，包含部分没有反应的过量尿素，能溶于冷水的一羟甲基脲、二羟甲基脲、一甲叉二脲，不溶于冷水而能溶于热水的二甲叉三脲、三甲叉四脲和热水也不能溶解的碳链长度超过四个碳原子数的脲。聚脲甲醛的主要成分是二甲叉三脲、三甲叉四脲等一系列链长的尿素与甲醛的缩合物，该缩合物微溶于水，能控制氮元素的释放量，防止氮素流失，能在土壤中被微生物缓慢分解。用聚脲甲醛做包膜层120，能够控制被包覆肥料的释放量，使其被植物及时充分的吸收利用。

在一些实施方式中，聚脲甲醛为含有以上四种形式氮的缓控释肥料。在一些实施方式中，聚脲甲醛为含有前三种形式氮的缓控释肥料。在一些实施方式中，聚脲甲醛为含有后三种形式氮的缓控释肥料。在一些实施方式中，聚脲甲醛为含有不能在冷水中溶解的氮而能在热水中溶解的氮，和热水中也不能溶解的氮，两种形式氮的缓控释肥料。

本发明中，术语“肥料层110”包含氮肥、磷肥和钾肥中的至少一种。在一些实施方式中，肥料层110包含：(a)选自氮肥、磷肥或钾肥中的至少一种大量元素肥料；以及可选地(b)至少一种微量元素肥料。在一些实施方式中，肥料层110包含：(a)大量元素肥料氮肥、磷肥和钾肥；以及可选地(b)至少一种微量元素肥料。在一些实施方式中，微量元素肥料选自硼肥、锌肥、钼肥、铁肥、锰肥、铜肥等或其组合。在一些实施方式中，肥料层110为除单独的聚脲甲醛之外的肥料。

另外，需要说明的是，作为包膜层120的聚脲甲醛本身为氮肥。作为被包覆的肥料层110中的氮肥可为聚脲甲醛、尿素、异丁叉二脲、丁烯叉二脲、草酰胺、硫酸铵和硝酸铵中的一种或多种缓效或速效肥料。

需要说明的是，作为被包覆的肥料层110可以混合聚脲甲醛和其他营养元素，例如Ca、Mg等。或者是磷肥和钾肥中也可混合Ca、Mg等其他元素，这样就能在作为包膜层120的聚脲甲醛缓慢分解时，为作物提供其所需的其他营养元素。

具体地，在一些实施方式中，多层包膜结构缓控释肥料包括一层或多层包膜层120。在一些实施方式中，多层包膜结构缓控释肥料包括至少两层包膜层120，或至少三层包膜层120，或至少四层包膜层120。在一些实施方式中，多层包膜结构缓控释肥料的最外层为聚脲甲醛包膜层120，请参照图1。在一些实施方式中，多层包膜结构缓控释肥料的最外层为含聚脲甲醛的肥料层110，请参照图2。在一些实施方式中，多层包膜结构缓控释肥料的最外层为不含聚脲甲醛的肥料层110。

肥料核心100可以是从市场上购买的普通化肥，也可以是按比例配置的肥料成分，还可以是含有聚脲甲醛的颗粒肥料，例如，肥料成分中可以包括尿素、磷酸一胺、磷酸二胺、磷酸二氢钾、氯化钾、硫酸钾、硝酸钾、硫酸铵和氯化铵等中的至少一种。

在一些实施方式中，多层包膜结构缓控释肥料被构造成各肥料元素的释放量与玉米作物的需肥规律基本一致(本文中，简称“玉米专用肥料”)。

在一些实施方式中，玉米专用肥料从内到外包括：

(a)肥料核心100，包括尿素、磷酸一铵、氯化钾，氮约占整个肥料颗粒总氮的20％，磷占总磷的15％，钾占总钾的5％。

(b)聚脲甲醛包膜层120，氮约占整个肥料颗粒总氮的7％。

(c)肥料层110，包括尿素、磷酸一铵、氯化钾。氮占整个肥料颗粒总氮的50％，磷占总磷的65％，钾占总钾的80％。

(d)聚脲甲醛包膜层120，氮约占整个肥料颗粒总氮的10％。

(e)肥料层110，包括尿素、磷酸一铵、氯化钾，聚脲甲醛、硫酸锌、白云石粉。氮占整个肥料颗粒总氮的13％，磷占总磷的20％，钾占总钾的15％。

在一些实施方式中，多层包膜结构缓控释肥料被构造成各肥料元素的释放量与小麦作物的需肥规律基本一致(本文中，简称“小麦专用肥料”)。在一些实施方式中，小麦专用肥料从内到外包括：

(a)肥料核心100，包括尿素、磷酸一铵、氯化钾，氮约占整个肥料颗粒总氮的15％，磷占总磷的20％，钾占总钾的30％。

(b)聚脲甲醛包膜层120，氮约占整个肥料颗粒总氮的10％。

(c)肥料层110，包括尿素、磷酸一铵、氯化钾。氮占整个肥料颗粒总氮的30％，磷占总磷的40％，钾占总钾的50％。

(d)聚脲甲醛包膜层120，氮约占整个肥料颗粒总氮的12％。

(e)肥料层110，包括尿素、磷酸一铵、氯化钾、硫酸锌、硼砂、白云石粉。氮占整个肥料颗粒总氮的25％，磷占总磷的40％，钾占总钾的20％。

(f)聚脲甲醛包膜层120，氮约占整个肥料颗粒总氮的8％。

在一些实施方式中，多层包膜结构缓控释肥料被构造成各肥料元素的释放量与水稻作物的需肥规律基本一致(本文中，简称“水稻专用肥料”)。在一些实施方式中，水稻专用肥料从内到外包括：

(a)肥料核心100，包括尿素、磷酸二铵、氯化钾，氮约占整个肥料颗粒总氮的10％，磷占总磷的5％，钾占总钾的10％。

(b)聚脲甲醛包膜层120，氮约占整个肥料颗粒总氮的7％。

(c)肥料层110，包括尿素、磷酸二铵、氯化钾。氮占整个肥料颗粒总氮的10％，磷占总磷的5％，钾占总钾的20％。

(d)聚脲甲醛包膜层120，氮约占整个肥料颗粒总氮的10％。

(e)肥料层110，包括尿素、磷酸二铵、氯化钾。氮占整个肥料颗粒总氮的20％，磷占总磷的20％，钾占总钾的30％。

(f)聚脲甲醛包膜层120，氮约占整个肥料颗粒总氮的10％。)

(g)肥料层110，包括尿素、钙镁磷肥、磷酸二铵、氯化钾、聚脲甲醛。氮占整个肥料颗粒总氮的33％，磷占总磷的70％，钾占总钾的40％。

本发明实施方式的多层包膜结构缓控释肥料具有速效、中效和长效的氮磷钾养分分配，达到各种元素合理组合缓控释放。多层包膜结构缓控释肥料中的速效肥如尿素、硫酸铵、磷酸一铵、磷酸二铵、氯化钾等可迅速释放供作物吸收，钙镁磷肥提供拘溶性的磷和钙镁硅，肥料中的聚脲甲醛经土壤微生物分解可提供中效和长效的氮素养分，满足作物整个缓慢生长周期的养分需求，且可以设置磷钾及其它中微量元素和脲甲醛混合在一起缓控释放。

并且，在本发明实施方式的包膜层120中，羟甲基脲具有吸附作用，可促使肥料养分和土壤微粒结合，吸附在作物根部，形成胶状螯合物，从而减少养分流失，达到养分被作物充分吸收和提高肥料利用率的目的。与其它控释肥相比，该产品在养分释放过程中受气候(温度)和土壤条件的影响小，肥效更加稳定持久。

在本发明的实施方式中，还提供制备上述多层包膜结构缓控释肥料的方法。包括以下步骤：将肥料层110及包膜层120对应的肥料按预设次序施加于肥料核心100周围以形成层层包覆的肥料颗粒。其中，施加通过喷涂、滚动团粒或其组合进行。

具体地，在本发明的一些实施方式中，喷涂方法主要步骤包括：先在多个反应釜中分别制备不同碳链长度的包膜原料液，在多个化浆槽或扑粉槽310中按照比例配置好各肥料层110的成分。将作为肥料核心100的成分首先送入转鼓造粒机370，然后将多个连续反应釜中的不同碳链长度的包膜原料液，化浆槽或(和)扑粉槽310中的肥料层110成分按照预设的顺序依次喷入转鼓造粒机370，以使肥料颗粒按设定的肥料层110和包膜层120厚度不断增大直至达到目标。

需要说明的是，不同的喷涂次序和喷涂时间可以形成不同厚度的肥料层110和包膜层120，以形成不同肥效的控释肥料。另外，喷涂根据肥料制备需要可间歇也可连续进行，造粒烘干也可以分别在不同的造粒烘干机380中进行。

另外，一层肥料层110可以是分为一次或多次喷涂而成，多层喷涂而成的肥料层110，多次喷涂的肥料可以是不同的，也可以是相同的。一层包膜层120可以是分为一次或多次喷涂而成，多次喷涂而成的包膜层120，多次喷涂的聚脲甲醛缓释肥的成分可以是不同的，也可以是相同的。

该多层包膜结构缓控释肥料的制备包括反应釜、料浆槽或(和)扑粉槽310、造粒烘干机380及其配套设施，制备特点是能根据设计程序控制每层肥料的配比、包覆量、在整个肥料颗粒中被包覆的位置以及每层包膜层120的厚度和碳链长度。整个工序可以间歇进行，也可以连续进行，能够大规模生产。

进一步地，将形成的肥料颗粒用热风喷入到烘干机380中进行烘干，然后筛分、冷却、包装、入库。

进一步地，包膜层120聚脲甲醛是通过含羟甲基脲的包膜原料液在酸性条件下在肥料层110表面蒸发去除水分的同时原位聚合得到的。

具体地，将尿素和甲醛在pH值为7.5-11.5、温度50℃-75℃下生成羟甲基脲，然后调节pH值至2～5.5，生成聚脲甲醛包膜原料液。将包膜原料液喷涂于肥料核心100表面形成包膜层120，然后将第二层肥料喷涂在包膜层120表面形成肥料层110，再喷涂包膜原料液形成第二层包膜层120，依次循环。另外，根据需要，聚脲甲醛包膜原料液也可以作为肥料层110成分和肥料一起混合喷涂。

在一些实施方式中，为了加快水分蒸发速度，肥料核心100可以是预热的。例如，肥料核心100被预热到60℃-120℃，或65℃-105℃，或70℃-100℃，或80℃-90℃。

由于聚脲甲醛含有的碳链长度大多是2-5，含水量仅为35％-45％，浓度较高。在包膜原料液喷涂到肥料层110表面上时，水分蒸发聚合固化，从而包覆在肥料层110表面。通过调节尿素和甲醛的摩尔比例、反应体系的pH值及温度，可以改变生成包膜层120的聚脲甲醛碳链长度。

由于在蒸发的同时进行聚合固化，链长不同的分子在形成包膜层120的过程中相互交联在一起。在土壤中，包膜层120中部分水溶性的成分先溶解出来形成孔洞，使肥料层110中的部分水溶性的成分溶解出来，为作物提供营养，包膜层120被缓慢分解，使被包覆的肥料成分缓慢释放，从而为作物提供更多的营养。操作条件不同，包膜层120碳链长度分布不同，缓控释强度也有所不同。在土壤中微生物的作用下，包膜层120从外到内层层溶解和分解，被包覆的肥料层110层缓慢释放供作物吸收。

在本发明的一些实施方式中，包膜原料液的含水量按重量计在35％～45％。

本发明实施方式的控释肥料的制备方法，均具有工艺路线短，能耗低的特点。可以大规模地进行工业化生产。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

实施例1河南地区玉米专用肥

根据文献资料查得的黄河冲积平原潮土轻壤上的玉米需肥规律、试验田土壤的化验结果，在前期小区试验对多层包膜结构缓控释肥料中各营养元素的释放及利用率了解的基础上，设计出肥料核心100、各肥料层110、包膜层120，根据设计生产出了含量为：27-8-5的玉米专用肥，进行田间试验。

肥料原材料主要有：尿素、37％的甲醛溶液、含量为11-44-0的粉状磷酸一铵、含量为0-0-60的氯化钾、硫酸锌、白云石粉。

按制备1000kg玉米专用肥料计算各元素的配比，需聚脲甲醛135kg、尿素425kg、磷酸一铵185kg、氯化钾85kg、硫酸锌5kg、白云石粉165kg。其中核心颗粒含氮、磷、钾分别为肥料颗粒总氮磷钾的20％、15％、5％，第一层肥料层110含氮、磷、钾分别为肥料颗粒总氮磷钾的50％、65％、80％，第二层肥料层110含氮、磷、钾分别为肥料颗粒总氮磷钾的13％、20％、15％。第一层包膜层120氮素含量占肥料颗粒总氮的7％，第二层包膜层120氮素含量占肥料颗粒总氮的10％。聚脲甲醛缓释氮含量占肥料颗粒总氮的20％。

肥料核心100为：尿素、磷酸一铵、氯化钾，根据计算按质量比26.8：6.6：1配备肥料核心100。提前用高塔造粒设备将尿素、磷酸一铵、氯化钾按上述的比例造出直径为1.5mm左右的肥料颗粒待用。

反应釜：将尿素和甲醛按2：1的摩尔比放入反应釜中，一边搅拌一边加热，同时加入碳酸钠溶液，PH值调至8.5～9.5、温度升到50～70℃，控制反应时间45min左右。加入稀硫酸溶液，PH值调至2.5～4.5，控制反应时间25min左右。

第一化浆槽320：将尿素265kg，磷酸一铵118kg，氯化钾67kg倒入已添加水并不断不断搅拌的槽中，加热升温至95℃待用。

扑粉槽310：将已经处理好的尿素50kg、磷酸一铵36kg、氯化钾13kg、硫酸锌5kg、白云石粉165kg倒入槽中混合均匀待用。

将计算好量的肥料核心100颗粒首先送入转鼓造粒机370中，用300℃热风将肥料颗粒预热至90℃左右。用液浆泵360将反应釜中的包膜液喷涂到肥料核心100颗粒表面，使其在颗粒表面发生聚合反应并固化，喷涂7min，同时用热风蒸发去除水分以形成第一层包膜层120。然后启动第一化浆槽320的液浆泵360，将含有尿素、磷酸一铵、氯化钾的料浆喷至转鼓造粒机370内滚动的颗粒上，使其均匀粘、覆在第一层包膜层120表面，喷料15min，同时用热风蒸发去除水分以形成第一层肥料层110。启动反应釜的液浆泵360将包膜液喷涂到第一层肥料层110表面，使其在颗粒表面发生聚合反应并固化，喷料12min，同时用热风蒸发去除水分以形成第二层包膜层120。最后启动扑粉槽310的扑粉机311，将已经处理并混合好的尿素、磷酸一铵、氯化钾、硫酸锌、白云石粉均匀送入造粒机内，同时启动反应釜液浆泵360将聚脲甲醛喷入造粒机，脲甲醛和粉料一起粘覆于第二层包膜层120表面，直至物料加完，同时用热风蒸发去除水分以形成第二层肥料层110。然后筛分、冷却、包装。

实施例2河南地区小麦专用肥

根据文献资料查得的黄河冲积平原潮土轻壤上的小麦需肥规律，试验田土壤的化验结果，在前期小区试验对多层包膜结构缓控释肥料中各营养元素的释放及利用率了解的基础上，设计出肥料核心100、各肥料层110、包膜层120，根据设计生产出了含量为：25-12-8的小麦专用肥，进行田间试验。

肥料原材料主要有：尿素、37％的甲醛溶液、含量为11-44-0的粉状磷酸一铵、含量为0-0-60的氯化钾、硫酸锌、硼砂、白云石粉。

按制备1000kg小麦专用肥料计算各元素的配比，需聚脲甲醛190kg、尿素315kg、磷酸一铵275kg、氯化钾135kg、硫酸锌5kg、硼砂5kg、白云石粉75kg。其中核心颗粒含氮、磷、钾分别为肥料颗粒总氮磷钾的15％、20％、30％，第一层肥料层110含氮、磷、钾分别为肥料颗粒总氮磷钾的30％、40％、50％，第二层肥料层110含氮、磷、钾分别为肥料颗粒总氮磷钾的25％、40％、20％。第一层包膜层120氮素含量占肥料颗粒总氮的10％，第二层包膜层120氮素含量占肥料颗粒总氮的12％，第三层包膜层120氮素含量占肥料颗粒总氮的8％。最外层为聚脲甲醛的第三层包膜层120。聚脲甲醛缓释氮含量占肥料颗粒总氮的30％。

肥料核心100为：尿素、磷酸一铵、氯化钾，根据计算按质量比1.7：1.4：1配备肥料核心100。提前用高塔造粒设备将尿素、磷酸一铵、氯化钾按上述的比例造出直径为1.5mm左右的肥料颗粒待用。

第一反应釜340：将尿素和甲醛按2.2：1的摩尔比放入第一反应釜340中，一边搅拌一边加热，同时加入碳酸钠溶液，PH值调至8.5～9.5、温度升到50～70℃，控制反应时间45min左右。加入稀硫酸溶液，PH值调至2.5～4.5，控制反应时间25min左右。

第二反应釜350：将尿素和甲醛按1.8：1的摩尔比放入第二反应釜350中，一边搅拌一边加热，同时加入碳酸钠溶液，PH值调至8.5～9.5、温度升到50～70℃，控制反应时间40min左右。加入稀硫酸溶液，PH值调至2.5～4.5，控制反应时间20min左右。

第一化浆槽320：将尿素137kg，磷酸一铵110kg，氯化钾67.5kg倒入已添加水并不断不断搅拌的槽中，加热升温至95℃待用。

第二化浆槽330：将尿素110kg，磷酸一铵110kg，氯化钾27kg倒入已添加水并不断不断搅拌的槽中，加热升温至95℃待用。

扑粉槽310：将已经处理好的硫酸锌5kg、硼砂55kg、白云石粉75kg倒入槽中混合均匀待用。

将计算好量的肥料核心100颗粒首先送入转鼓造粒机370中，用350℃热风将肥料颗粒预热至100℃左右。用液浆泵360将第一反应釜340中的包膜液喷涂到肥料核心100颗粒表面，使其在颗粒表面发生聚合反应并固化，喷涂9min，同时用热风蒸发去除水分以形成第一层包膜层120。然后启动第一化浆槽320的液浆泵360，将含有尿素、磷酸一铵、氯化钾的料浆喷至转鼓造粒机370内滚动的颗粒上，使其均匀粘、覆在第一层包膜层120表面，喷料13min，同时用热风蒸发去除水分以形成第一层肥料层110。启动第二反应釜350的液浆泵360将包膜液喷涂到第一层肥料层110表面，使其在颗粒表面发生聚合反应并固化，喷料14min，同时用热风蒸发去除水分以形成第二层包膜层120。然后再启动第二化浆槽330的液浆泵360，将含有尿素、磷酸一铵、氯化钾的料浆喷至转鼓造粒机370内滚动的颗粒上，使其均匀粘、覆在第二层包膜层120表面，喷料12min，启动扑粉槽310的的扑粉机311，将已经处理并混合好的硫酸锌、硼砂、白云石粉均匀送入转鼓造粒机370内，同时用热风蒸发去除水分以形成第二层肥料层110。最后启动第一反应釜340的液浆泵360，将其余的包膜液喷涂到第二层肥料层110表面，同时用热风蒸发去除水分以形成第三层包膜层120。然后在烘干机380中对肥料颗粒进一步烘干后，经筛分机390筛分后冷却、包装。

实施例3河南地区水稻专用肥

根据文献资料查得的黄河冲积平原潮土轻壤上的水稻需肥规律，试验田土壤的化验结果，在前期小区试验对多层包膜结构缓控释肥料中各营养元素的释放及利用率了解的基础上，设计出肥料核心100、各肥料层110、包膜层120，根据设计生产出了含量为：28-12-10的水稻专用肥，进行田间试验。

肥料原材料主要有：尿素、37％的甲醛溶液、含量为18-46-0的粉状磷酸二铵、0-18-0的钙镁磷肥、含量为0-0-60的氯化钾。

按制备1000kg水稻专用肥料计算各元素的配比，需聚脲甲醛210kg、尿素332kg、磷酸二铵241kg、钙镁磷肥50kg、氯化钾167kg。其中核心颗粒含氮、磷、钾分别为肥料颗粒总氮磷钾的10％、5％、10％，第一层肥料层110含氮、磷、钾分别为肥料颗粒总氮磷钾的10％、5％、20％，第二层肥料层110含氮、磷、钾分别为肥料颗粒总氮磷钾的20％、20％、30％，第三层肥料层110含氮、磷、钾分别为肥料颗粒总氮磷钾的33％、70％、40％。第一层包膜层120氮素含量占肥料颗粒总氮的7％，第二层包膜层120氮素含量占肥料颗粒总氮的10％，第三层包膜层120氮素含量占肥料颗粒总氮的10％。最外层的里层为混合尿素、磷酸二铵、氯化钾的里层肥料，外层为混合钙镁磷肥和聚脲甲醛缓释氮肥的外层肥料。聚脲甲醛缓释氮含量占肥料颗粒总氮的30％。

肥料核心100为：尿素、磷酸二铵、氯化钾，根据计算按质量比3.7：1.2：1配备肥料核心100。提前用高塔造粒设备将尿素、磷酸二铵、氯化钾按上述的比例造出直径为1.3mm左右的肥料颗粒待用。

第一反应釜340：将尿素和甲醛按2：1的摩尔比放入反应釜中，一边搅拌一边加热，同时加入氢氧化钠溶液，PH值调至9.5～10.5、温度升到50～70℃，控制反应时间40min左右。加入稀硫酸溶液，PH值调至2.5～4.5，控制反应时间25min左右。

第二反应釜350：将尿素和甲醛按1.6：1的摩尔比放入反应釜中，一边搅拌一边加热，同时加入氢氧化钠溶液，PH值调至8.5～10.0、温度升到50～70℃，控制反应时间40min左右。加入10％的硫酸溶液，PH值调至2.5～4.0，控制反应时间20min左右。

第一化浆槽320：将尿素56kg，磷酸二铵13kg，氯化钾33.5kg倒入已添加水并不断不断搅拌的槽中，加热升温至100℃待用。

第二化浆槽330：将尿素117kg，磷酸二铵52kg，氯化钾66.8kg倒入已添加水并不断不断搅拌的槽中，加热升温至95℃待用。

第三化浆槽：将尿素103g，磷酸二铵163kg，氯化钾50kg倒入已添加水并不断不断搅拌的槽中，加热升温至95℃待用。

扑粉槽310：将钙镁磷肥倒入槽中待用。

将计算好量的肥料核心100颗粒首先送入转鼓造粒机370中，用350℃热风将肥料颗粒预热至120℃左右。用液浆泵360将第一反应釜340中的包膜液喷涂到肥料核心100颗粒表面，使其在颗粒表面发生聚合反应并固化，喷涂6min，同时用热风蒸发去除水分以形成第一层包膜层120。然后启动第一化浆槽320的液浆泵360，将含有尿素、磷酸一铵、氯化钾的料浆喷至转鼓造粒机370内滚动的颗粒上，使其均匀粘、覆在第一层包膜层120表面，喷料5min，同时用热风蒸发去除水分以形成第一层肥料层110。启动第二反应釜350的液浆泵360将包膜液喷涂到第一层肥料层110表面，使其在颗粒表面发生聚合反应并固化，喷料10min，同时用热风蒸发去除水分以形成第二层包膜层120。然后再启动第二化浆槽330的液浆泵360，将含有尿素、磷酸二铵、氯化钾的料浆喷至转鼓造粒机370内滚动的颗粒上，使其均匀粘、覆在第二层包膜层120表面，喷料5min，同时用热风蒸发去除水分以形成第二层肥料层110。再次启动第二反应釜350的液浆泵360将包膜液喷涂到第二层肥料层110表面，使其在颗粒表面发生聚合反应并固化，喷料10min，同时用热风蒸发去除水分以形成第三层包膜层120。然后再启动第三化浆槽的液浆泵360，将含有尿素、磷酸二铵、氯化钾的料浆喷至转鼓造粒机370内滚动的颗粒上，使其均匀粘、覆在第三层包膜层120表面，直至喷涂完，同时用热风蒸发去除水分以形成第三层肥料层110的里层肥料。再次启动第一反应釜340，同时启动扑粉槽310的扑粉机311，将钙镁磷肥均匀送入造粒机内，脲甲醛和粉料一起粘覆于肥料颗粒表面，同时用热风蒸发去除水分以形成第三层肥料层110的外层肥料。然后筛分、冷却、包装。

对比例1

对比例1的肥料为与实施例1的肥料含量相同的普通复合肥料。

对比例2

对比例2的肥料为与实施例2的肥料含量相同的普通复合肥料。

对比例3

对比例3的肥料为与实施例3的肥料含量相同的普通复合肥料。

试验例1

将实施例1-3的多层包膜结构缓控释肥料和对比例1-3的普通复合肥料施于不同地块的玉米、小麦、水稻的试验田中，均采用基肥一次性施肥，不追肥。试验田位于河南地区，土壤为潮土轻壤。实施前对试验地块进行土壤化验，根据结果对试验方案进行设计，生长过程中记录各项农学事项，收获后对作物产量进行统计。

表1试验田统计结果

备注：普通速效复合肥和多层包膜结构缓控释肥料用量相同，均是做基肥一次性施入，不再追肥；NPK含量也相同，其中玉米肥规格：27-8-5、小麦肥规格：25-12-8、水稻肥规格：28-12-10。

结果分析：通过以上田间试验结果对比可以看出：实施例1-3与对比例1-3相比，在生长周期和施肥量相等的情况下，本发明实施例的多层包膜结构缓控释肥料能及时提供作物需要的营养，每个生长周期都表现了健康的生长态势，作物产量有明显的增加，说明肥料的利用率得到了明显提高，具有很好的推广价值。普通复合肥虽然在作物生长前期能迅速提供作物需要的营养元素，但到作物生长的中后期就表现出了明显的缺肥态势，作物因不能及时得到营养而出现生长缓慢、籽粒不饱满等现象，比如玉米棒秃顶长、棒小，百粒重轻；小麦、水稻无效分蘖多，穗粒数少、千粒重轻等情况，最终导致产量下降。多层包膜结构缓控释肥料则能够根据作物生长需要被设计成层层缓慢释放的包裹结构，在作物各个生长周期及时提供营养元素，使作物健康良好地生长，籽粒数多且饱满，产量高。微肥也可以被设计制备在合适的肥料层110供作物在某一阶段吸收。

综上所述，本发明实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种多层包膜结构缓控释肥料，其特征在于，包括层层包覆的肥料层和包膜层，所述肥料层与所述包膜层间隔设置，所述肥料层设置至少两层，所述包膜层设置至少一层，且所述肥料层的其中一层作为肥料核心；所述肥料层含有氮肥、磷肥和钾肥中的至少一种，所述包膜层为聚脲甲醛，所述聚脲甲醛的原料为尿素和甲醛，所述尿素与所述甲醛摩尔比为1-2.5:1，所述聚脲甲醛至少包含碳原子数为2～5的聚脲甲醛。

2.根据权利要求1所述的多层包膜结构缓控释肥料，其特征在于，所述多层包膜结构缓控释肥料的最外层为肥料层。

3.根据权利要求1所述的多层包膜结构缓控释肥料，其特征在于，所述多层包膜结构缓控释肥料的最外层为包膜层。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的多层包膜结构缓控释肥料，其特征在于，所述多层包膜结构缓控释肥料包括至少两层包膜层，所述至少两层包膜层的所述聚脲甲醛具有不同的碳链长度的组分。

5.据权利要求1至3中任一项所述的多层包膜结构缓控释肥料，其特征在于，所述多层包膜结构缓控释肥料包括至少两层包膜层120，所述至少两层包膜层的所述聚脲甲醛具有相同的碳链长度的组分。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的多层包膜结构缓控释肥料，其特征在于，所述多层包膜结构缓控释肥料包括至少两层包膜层，所述至少两层包膜层的厚度相同或不同。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的多层包膜结构缓控释肥料，其特征在于，所述多层包膜结构缓控释肥料被构造成各肥料元素的释放量与作物的需肥规律基本一致。

8.一种如权利要求1-7任一项所述的多层包膜结构缓控释肥料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将所述肥料层及所述包膜层对应的肥料按预设次序施加于所述肥料核心周围以形成层层包覆的肥料颗粒。

9.根据权利要求8所述的多层包膜结构缓控释肥料的制备方法，其特征在于，所述施加通过喷涂、滚动团粒或其组合进行。

10.根据权利要求8所述的多层包膜结构缓控释肥料的制备方法，其特征在于，所述包膜层的聚脲甲醛是通过含羟甲基脲的包膜原料液在酸性条件下在所述肥料层表面蒸发去除水分的同时原位聚合得到的。