CN108178684A - 一种改良培肥南方低产黄泥田的沸石肥料及其制备方法和用途 - Google Patents

一种改良培肥南方低产黄泥田的沸石肥料及其制备方法和用途 Download PDF

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Abstract

一种改良培肥南方低产黄泥田的沸石肥料及其制备方法和用途，属于肥料技术领域。该肥料包括如下重量份数的原料：钙型/镁型沸石粉450‑500份、混合磷肥180‑200份、氯化钾180‑200份，造粒助剂70‑90份，生物质炭20‑40份。本发明制得的沸石肥料，钙+镁+磷+钾等养分总含量为31‑35，且含有大量二氧化硅及少量的硫、铁、锰、铜、锌等中微量营养元素，产品粒径2.5‑4.5mm合格率为95%。

Description

一种改良培肥南方低产黄泥田的沸石肥料及其制备方法和 用途
技术领域
本发明属于肥料技术领域，具体涉及一种改良培肥南方低产黄泥田的沸石肥料及其制备方法和用途。
背景技术
水稻是我国主要的粮食作物之一，其种植面积占全国粮食作物的1/4，产量则占一半以上。其中西南、华南和华中等南方稻作区水稻播种面积占全国水稻总种植面积的90%，但是在水稻土中，约60%水稻土是中低产土壤，增产潜力巨大。华中双季稻稻作区，是我国最大的稻作区，占全国水稻面积的68%，黄泥田(红壤性水稻土)是此地区主要的中低产水稻土类型之一，其低产障碍因子主要包括耕层浅薄、土壤紧实、耕性不良（浅）；质地粘重、通气性和透水性差、微团粒粒少（粘）；微生物活性低，导致土壤中的养分不易转化为有效状态，速效养分含量较低（瘦）；土壤酸性强，阳离子交换能力差、保肥性能低（酸）。因此改良培肥南方低产黄泥田，提高其土壤肥力和粮食单产对保障我国粮食安全具有重要意义。
自20世纪七八十年代以来，我国南方各省采用包括工程技术手段加强物理培肥(如开沟排水、客土加沙、逐年深耕等)、合理施肥并增施有机肥培肥土壤、施用石灰调节酸度、合理轮作等各种培肥黄泥田。耗时多年，黄泥田地力及生产力有大幅度提升，但是目前黄泥田的肥力仍然处于中等偏下，需要持续进行土壌培肥。此外，当前农民在改良的过程中重氮磷钾肥轻中微量营养元素，地力提升作用不仅不明显，反而由于径流、淋溶造成资源浪费及环境污染。因此，亟需开发一种改良培肥南方低产黄泥田的水稻专用肥料，整体提高华中稻区黄泥田的肥力水平和水稻产量。沸石分子筛是一种具有分子筛选作用的微孔材料，其孔径具有分子大小的数量级，具有空隙度高、比表面积大等特点以及较高的离子交换和吸附性能，能将有效的养分元素靠小孔吸附力和阴阳离子的静电引力紧紧束缚在沸石晶格周围，近来在农业、环境保护等诸多领域引起人们的普遍重视。
发明内容
针对南方低产黄泥田“浅”、“粘”、“瘦”、“酸”等地力障碍因子，以及肥料施用不合理等问题，本发明的目的在于提供一种改良培肥南方低产黄泥田的沸石肥料及其制备方法和用途，除了解决上述问题，还为水稻生长提供全面的养分，并降低生产成本，且能有效的防控农业面源污染。
所述的一种改良培肥南方低产黄泥田的沸石肥料，其特征在于包括如下重量份数的原料：钙型/镁型沸石粉450-500份、混合磷肥180-200份、氯化钾180-200份，造粒助剂70-90份，生物质炭 20-40份。
所述的一种改良培肥南方低产黄泥田的沸石肥料，其特征在于所述的钙型/镁型沸石粉为钙离子、镁离子吸附饱和的沸石。
所述的一种改良培肥南方低产黄泥田的沸石肥料，其特征在于所述的钙型/镁型沸石粉为丝光沸石、斜发沸石或其它天然沸石中的一种或两种以上混合物，经机械粉碎后，过100目筛，放入1000 ml浓度为 50-80 mmol/L的 CaCl2和MgCl2混合溶液中，置于振荡器中，100 g/min、 25-30℃条件下震荡12 h；静置后倒出上清液，下层沉淀风干后，再次粉碎过100目筛得到。
所述的一种改良培肥南方低产黄泥田的沸石肥料，其特征在于所述混合磷肥由50-70份磷酸一铵与30-50份低品磷矿粉复合而成，且所述低品磷矿粉为P2O5含量为18-24%的磷灰石粉。
所述的一种改良培肥南方低产黄泥田的沸石肥料，其特征在于所述的造粒助剂由50-60%的膨润土和40-50%的海泡石粉组成。
所述的一种改良培肥南方低产黄泥田的沸石肥料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
1）钙型/镁型沸石粉的制备：取品相较好的丝光沸石、斜发沸石或其它天然沸石中的一种或两种以上混合物，经机械粉碎后，过100目筛，得到天然沸石粉；称取 100 g粒径为 100目的天然沸石粉，放入1000 ml浓度为 50-80 mmol/L的 CaCl2和MgCl2混合溶液中，置于振荡器中，100 g/min、 25-30℃条件下震荡12 h；静置后倒出上清液，下层沉淀风干后，再次粉碎过100目筛，即得到钙型/镁型沸石粉，吸附12 h后沸石的吸附量为49.7-68.2 mg Ca2+/g、 34.7-51.2 mg Mg2+/g；
2）将混合磷肥、氯化钾粉碎磨成粉，过100目筛、干燥后，经微机计量后将所述重量份的钙型/镁型沸石粉、混合磷肥、氯化钾粉和生物质炭放入转鼓造粒机中，同时利用所述重量份的造粒助剂作为粘结剂完成造粒过程，转鼓造粒机中物料温度控制在55-70℃，转鼓速率60-90 g/min，造粒时间6-8 min；
3）上述制得的沸石肥料经筛孔直径2.5mm 和4.5mm 筛孔进行筛分、计量、质量检验，合格后包装，制得改良培肥南方低产黄泥田的沸石肥料；所得产品颗粒外观圆润，产品无异味。
所述的一种改良培肥南方低产黄泥田的沸石肥料的制备方法，其特征在于所述的混合磷肥由50-70份磷酸一铵与30-50份低品磷矿粉复合而成，且所述低品磷矿粉为P2O5含量为18-24%的磷灰石粉，所述的造粒助剂由50-60%的膨润土和40-50%的海泡石粉组成。
所述的沸石肥料在改良培肥南方低产黄泥田中的应用。
本发明制得的沸石肥料，钙+镁+磷+钾等养分总含量为31-35，且含有大量二氧化硅及少量的硫、铁、锰、铜、锌等中微量营养元素，产品粒径2.5-4.5 mm合格率为95%。
相对于现有南方低产黄泥田改良和培肥方法，本发明的一种改良培肥南方低产黄泥田的沸石肥料，具有以下优势：
1）本发明的肥料呈碱性，含有大量的硅、钙、镁离子，且选用具有微孔材料的沸石粉作为肥料骨架，其多空性能有效缓解黄泥田质地粘重、通透性差等问题，改良土壤质地；
2）本发明的沸石肥料，具有较高的阳离子交换量和小孔吸附性，能将有效的养分元素(尤其是氮素)紧紧束缚在沸石晶格周围，减少营养元素的流失，提高土壤肥力和减少农业面源污染 ；
3）本发明沸石肥料养分全面、养分含量高，且肥效期长，具有缓控释特性，能满足除氮肥外的肥料一次性基施，较常规施肥减少尿素施用量15-25%，氮肥利用率明显提高，且成本较低；
4）本发明所述沸石粉优选自天然沸石粉如丝光沸石和斜发沸石中的一种或两种混合物，混合磷肥中选自低品磷矿粉，制造成本低，且提高了工矿企业大量废弃物的资源化利用效率。
附图说明
图1为本发明实施例中沸石对钙、镁的吸附量(以实施例1为例)。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案以及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
一种改良培肥南方低产黄泥田的沸石肥料，其包括如下重量的原料：
钙离子/镁离子饱和吸附的沸石粉475公斤（包括237.5公斤丝光沸石和237.5公斤斜发沸石），混合磷肥190公斤(包括114公斤 P2O5含量为46%磷酸一铵和76公斤P2O5含量为24%磷矿粉)，氯化钾190公斤，造粒助剂80公斤(包括48公斤膨润土和32公斤海泡石粉)，生物质炭30公斤；
本实施例所述一种改良培肥南方低产黄泥田的沸石肥料制备方法，具体包括如下步骤：
（1）选取品相较好的丝光沸石和斜发沸石，经粉碎后过100目筛备用；称取 100 g粒径为 100目的丝光沸石和斜发沸石(质量比为1:1)沸石粉，放入1000 ml浓度为 70mmol/L的CaCl2和MgCl2混合溶液中，置于振荡器中，100 g/min、 25-30℃条件下震荡12 h；；静置后弃掉上清液，下层沉淀风干后，再次粉碎过100目筛，即得到钙型/镁型沸石粉，吸附12 h后沸石的吸附量为62.7 mg Ca2+/g、46.5 mg Mg2+/g，如图1所示；
（2）将混合磷肥、氯化钾粉碎磨成粉，过100目筛、干燥后，经微机计量后将所述重量份的钙型/镁型沸石粉、混合磷肥、氯化钾粉和生物质炭放入转鼓造粒机中，同时利用所述重量份的造粒助剂作为粘结剂完成造粒过程，转鼓造粒机中物料温度控制在60℃，转鼓速率70 g/min，造粒时间7min；
（3）上述制得的沸石肥料干燥后，分别经筛孔直径2.5mm 和4.5mm 筛孔进行筛分，计量、质量检验，合格后包装。产品钙+镁、磷、钾养分含量为9-11-13，且含有大量二氧化硅及少量的硫、铁、锰、铜、锌等中微量营养元素，产品粒径2.5-4.5mm合格率为95%。
南方低产黄泥田每亩施沸石肥料100公斤，一次性基施，且按照常规80%施氮水平补施氮肥，经三年连续施用后，与常规施氮肥处理相比，土壤pH提高0.23，土壤粘粒含量降低8.1%，水稻产量平均提高5.3%，氮肥利用率较常规施肥平均提高23.6%。
实施例2
一种改良培肥南方低产黄泥田的沸石肥料，其包括如下重量的原料：
钙离子/镁离子饱和吸附的沸石粉450公斤（包括225公斤的丝光沸石和225公斤斜发沸石），混合磷肥180公斤(包括108公斤 P2O5含量为46%磷酸一铵和72公斤P2O5含量为24%磷矿粉)，氯化钾180公斤，造粒助剂90公斤(包括54公斤膨润土和36公斤海泡石粉)，生物质炭40公斤；
本实施例所述一种改良培肥南方低产黄泥田的沸石肥料制备方法，具体包括如下步骤：
（1）选取品相较好的丝光沸石和斜发沸石，经粉碎后过100目筛备用；称取 100 g粒径为 100目的丝光沸石和斜发沸石(质量比为1:1)沸石粉，放入1000 ml浓度为 50 mmol/L的CaCl2和MgCl2混合溶液中，置于振荡器中，100 g/min、 25-30℃条件下震荡12 h；静置后倒出上清液，下层沉淀风干后，再次粉碎过100目筛，即得到钙型/镁型沸石粉，吸附12 h后沸石的吸附量为49.7 mg Ca2+/g、34.7 mg Mg2+/g；
（2）将混合磷肥、氯化钾粉碎磨成粉，过100目筛、干燥后，经微机计量后将所述重量份的钙型/镁型沸石粉、混合磷肥、氯化钾粉和生物质炭放入转鼓造粒机中，同时利用所述重量份的造粒助剂作为粘结剂完成造粒过程，转鼓造粒机中物料温度控制在55℃，转鼓速率90g/min，造粒时间8 min；
（3）上述制得的沸石肥料干燥后，分别经筛孔直径2.5mm 和4.5mm 筛孔进行筛分，计量、质量检验，合格后包装。产品钙+镁、磷、钾养分含量为7-11-13，且含有大量二氧化硅及少量的硫、铁、锰、铜、锌等中微量营养元素，产品粒径2.5-4.5mm合格率为95%。
南方低产黄泥田每亩施沸石肥料100公斤，一次性基施，且按照常规80%施氮水平补施氮肥，经三年连续施用后，与常规施氮肥处理相比，土壤pH提高0.18，土壤粘粒含量降低7.5%，水稻产量平均提高4.1%，氮肥利用率较常规施肥平均提高20.8%。
实施例3
一种改良培肥南方低产黄泥田的沸石肥料，其包括如下重量的原料：
钙离子/镁离子饱和吸附的沸石粉450公斤（包括225公斤的丝光沸石和225公斤斜发沸石），混合磷肥180公斤(包括108公斤 P2O5含量为46%磷酸一铵和72公斤P2O5含量为24%磷矿粉)，氯化钾180公斤，造粒助剂90公斤(包括54公斤膨润土和36公斤海泡石粉)，生物质炭40公斤；
本实施例所述一种改良培肥南方低产黄泥田的沸石肥料制备方法，具体包括如下步骤：
（1）选取品相较好的丝光沸石和斜发沸石，经粉碎后过100目筛备用；称取 100 g粒径为 100目的丝光沸石和斜发沸石(质量比为1:1)沸石粉，放入1000 ml浓度为 80 mmol/L的CaCl2和MgCl2混合溶液中，置于振荡器中，100 g/min、 25-30℃条件下震荡12 h；静置后倒出上清液，下层沉淀风干后，再次粉碎过100目筛，即得到钙型/镁型沸石粉，吸附12 h后沸石的吸附量为68.2 mg Ca2+/g、51.2 mg Mg2+/g；
（2）将混合磷肥、氯化钾粉碎磨成粉，过100目筛、干燥后，经微机计量后将所述重量份的钙型/镁型沸石粉、混合磷肥、氯化钾粉和生物质炭放入转鼓造粒机中，同时利用所述重量份的造粒助剂作为粘结剂完成造粒过程，转鼓造粒机中物料温度控制在70℃，转鼓速率60g/min，造粒时间6 min；
（3）上述制得的沸石肥料干燥后，分别经筛孔直径2.5mm 和4.5mm 筛孔进行筛分，计量、质量检验，合格后包装。产品钙+镁、磷、钾养分含量为9-11-13，且含有大量二氧化硅及少量的硫、铁、锰、铜、锌等中微量营养元素，产品粒径2.5-4.5mm合格率为95%。
南方低产黄泥田每亩施沸石肥料100公斤，一次性基施，且按照常规80%施氮水平补施氮肥，经三年连续施用后，与常规施氮肥处理相比，土壤pH提高0.20，土壤粘粒含量降低7.5%，水稻产量平均提高4.9%，氮肥利用率较常规施肥平均提高21.1%。
实施例4
一种改良培肥南方低产黄泥田的沸石肥料，其包括如下重量的原料：
钙离子/镁离子饱和吸附的沸石粉500公斤（包括250公斤的丝光沸石和250公斤斜发沸石），混合磷肥200公斤(包括120公斤 P2O5含量为46%磷酸一铵和80公斤P2O5含量为24%磷矿粉)，氯化钾200公斤，造粒助剂70公斤(包括42公斤膨润土和28公斤海泡石粉)，生物质炭20公斤；
本实施例所述一种改良培肥南方低产黄泥田的沸石肥料料制备方法，具体包括如下步骤：
（1）选取品相较好的天然沸石矿如丝光沸石和斜发沸石，经粉碎后过100目筛备用；称取 100 g粒径为 100目的丝光沸石和斜发沸石(质量比为1:1)沸石粉，放入1000 ml浓度为50 mmol/L的 CaCl2和MgCl2混合溶液中，置于振荡器中，100 g/min、 25-30℃条件下震荡12h；静置后倒出上清液，下层沉淀风干后，再次粉碎过100目筛，即得到钙型/镁型沸石粉，吸附12 h后沸石的吸附量为58.2 mg Ca2+/g、45.2 mg Mg2+/g；
（2）将混合磷肥、氯化钾粉碎磨成粉，过100目筛、干燥后，经微机计量后将所述重量份的钙型/镁型沸石粉、混合磷肥、氯化钾粉和生物质炭放入转鼓造粒机中，同时利用所述重量份的造粒助剂作为粘结剂完成造粒过程，转鼓造粒机中物料温度控制在65℃，转鼓速率80 g/min，造粒时间7 min；
（3）上述制得的沸石肥料干燥后，分别经筛孔直径2.5mm 和4.5mm 筛孔进行筛分，计量、质量检验，合格后包装。产品钙+镁、磷、钾养分含量为8-11-14，且含有大量二氧化硅及少量的硫、铁、锰、铜、锌等中微量营养元素，产品粒径2.5-4.5mm合格率为95%。
南方低产黄泥田每亩施沸石肥料100公斤，一次性基施，且按照常规80%施氮水平补施氮肥，经三年连续施用后，与常规施氮肥处理相比，土壤pH提高0.22，土壤粘粒含量降低8.1%，水稻产量平均提高5.1%，氮肥利用率较常规施肥平均提高22.8%。
实施例5
一种改良培肥南方低产黄泥田的沸石肥料，其包括如下重量的原料：
钙离子/镁离子饱和吸附的沸石粉500公斤（包括250公斤的丝光沸石和250公斤斜发沸石），混合磷肥200公斤(包括120公斤 P2O5含量为46%磷酸一铵和80公斤P2O5含量为24%磷矿粉)，氯化钾200公斤，造粒助剂70公斤(包括42公斤膨润土和28公斤海泡石粉)，生物质炭20公斤；
本实施例所述一种改良培肥南方低产黄泥田的沸石肥料制备方法，具体包括如下步骤：
（1）选取品相较好的丝光沸石和斜发沸石，经粉碎后过100目筛备用；称取 100 g粒径为 100目的丝光沸石和斜发沸石(质量比为1:1)沸石粉，放入1000 ml浓度为 80 mmol/L的CaCl2和MgCl2混合溶液中，置于振荡器中，100 g/min、 25-30℃条件下震荡12 h；静置后倒出上清液，下层沉淀风干后，再次粉碎过100目筛，即得到钙型/镁型沸石粉，吸附12 h后沸石的吸附量为67.1 mg Ca2+/g、50.6 mg Mg2+/g；
（2）将混合磷肥、氯化钾粉碎磨成粉，过100目筛、干燥后，经微机计量后将所述重量份的钙型/镁型沸石粉、混合磷肥、氯化钾粉和生物质炭放入转鼓造粒机中，同时利用所述重量份的造粒助剂作为粘结剂完成造粒过程，转鼓造粒机中物料温度控制在65℃，转鼓速率75g/min，造粒时间6min；
（3）上述制得的沸石肥料干燥后，分别经筛孔直径2.5mm 和4.5mm 筛孔进行筛分，计量、质量检验，合格后包装。产品钙+镁、磷、钾养分含量为10-11-14，且含有大量二氧化硅及少量的硫、铁、锰、铜、锌等中微量营养元素，产品粒径2.5-4.5mm合格率为95%。
南方低产黄泥田每亩施沸石肥料100公斤，一次性基施，且按照常规80%施氮水平补施氮肥，经三年连续施用后，与常规施氮肥处理相比，土壤pH提高0.23，土壤粘粒含量降低8.5%，水稻产量平均提高5.6%，氮肥利用率较常规施肥平均提高24.1%。

Claims (8)

1. 一种改良培肥南方低产黄泥田的沸石肥料，其特征在于包括如下重量份数的原料：钙型/镁型沸石粉450-500份、混合磷肥180-200份、氯化钾180-200份，造粒助剂70-90份，生物质炭 20-40份。
2.如权利要求1所述的一种改良培肥南方低产黄泥田的沸石肥料，其特征在于所述的钙型/镁型沸石粉为钙离子、镁离子吸附饱和的沸石。
3. 如权利要求1所述的一种改良培肥南方低产黄泥田的沸石肥料，其特征在于所述的钙型/镁型沸石粉为丝光沸石、斜发沸石或其它天然沸石中的一种或两种以上混合物，经机械粉碎后，过100目筛，放入1000 ml浓度为 50-80 mmol/L的 CaCl2和MgCl2混合溶液中，置于振荡器中，100 g/min、 25-30℃条件下震荡12 h；静置后倒出上清液，下层沉淀风干后，再次粉碎过100目筛得到。
4.如权利要求1所述的一种改良培肥南方低产黄泥田的沸石肥料，其特征在于所述混合磷肥由50-70份磷酸一铵与30-50份低品磷矿粉复合而成，且所述低品磷矿粉为P2O5含量为18-24%的磷灰石粉。
5.如权利要求1所述的一种改良培肥南方低产黄泥田的沸石肥料，其特征在于所述的造粒助剂由50-60%的膨润土和40-50%的海泡石粉组成。
6.如权利要求1所述的一种改良培肥南方低产黄泥田的沸石肥料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
1）钙型/镁型沸石粉的制备：取品相较好的丝光沸石、斜发沸石或其它天然沸石中的一种或两种以上混合物，经机械粉碎后，过100目筛，得到天然沸石粉；称取 100 g粒径为 100目的天然沸石粉，放入1000 ml浓度为 50-80 mmol/L的 CaCl2和MgCl2混合溶液中，置于振荡器中，100 g/min、 25-30℃条件下震荡12 h；静置后倒出上清液，下层沉淀风干后，再次粉碎过100目筛，即得到钙型/镁型沸石粉，吸附12 h后沸石的吸附量为49.7-68.2 mg Ca2+/g、34.7-51.2 mg Mg2+/g；
2）将混合磷肥、氯化钾粉碎磨成粉，过100目筛、干燥后，经微机计量后将所述重量份的钙型/镁型沸石粉、混合磷肥、氯化钾粉和生物质炭放入转鼓造粒机中，同时利用所述重量份的造粒助剂作为粘结剂完成造粒过程，转鼓造粒机中物料温度控制在55-70℃，转鼓速率60-90 g/min，造粒时间6-8 min；
3）上述制得的沸石肥料经筛孔直径2.5mm 和4.5mm 筛孔进行筛分、计量、质量检验，合格后包装，制得改良培肥南方低产黄泥田的沸石肥料；所得产品颗粒外观圆润，产品无异味。
7.如权利要求6所述的一种改良培肥南方低产黄泥田的沸石肥料的制备方法，其特征在于所述的混合磷肥由50-70份磷酸一铵与30-50份低品磷矿粉复合而成，且所述低品磷矿粉为P2O5含量为18-24%的磷灰石粉，所述的造粒助剂由50-60%的膨润土和40-50%的海泡石粉组成。
8.如权利要求1所述的沸石肥料在改良培肥南方低产黄泥田中的应用。
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