CN108727141A - 一种高效缓释的改良型多元肥料 - Google Patents

Abstract

本发明涉及农业化肥技术领域，具体涉及一种高效缓释的改良型多元肥料。多元肥料的原料组分包括：复合肥、填充剂、吸附改良剂、缓释剂。其中，复合肥料中包括尿素、氯化钾、氯化铵、磷酸二胺、硫酸铁和微量元素添加剂；微量元素添加剂中含有硼肥、锌肥、锰肥、铜肥和钼肥；吸附改良剂对重金属元素的吸附容量较大，所述填充剂是白云石粉、滑石粉和活性白土的混合物；缓蚀剂选用亚甲基脲、脲甲醛和异丁叉二脲中的一种。该型缓释肥料不仅具有肥效期长缓释效果好的优点，而且具有良好的土壤改良效果，还可以对重金属元素进行有效吸附。

Description

一种高效缓释的改良型多元肥料

技术领域

本发明涉及农业化肥技术领域，具体涉及一种高效缓释的改良型多元肥料。

背景技术

我国是一个人口众多的国家，粮食生产在农业生产的发展中占有重要的位置。通常增加粮食产量的途径是扩大耕地面积或提高单位面积产量。根据我国国情，继续扩大耕地面积的潜力已不大，虽然我国尚有许多未开垦的土地，但大多存在投资多、难度大的问题。这就决定了我国粮食增产必须走提高单位面积产量的途径；除了培育高产作物品种和进行科学的种植管理外，有效的进行施肥也是一个重要的增产增收方式。

农作物使用的肥料包括有机肥、化肥、缓释肥等多种类型的肥料，其中，化学肥料是指用化学方法制造或者开采矿石，经过加工制成的肥料，也称无机肥料，包括氮肥、磷肥、钾肥、微肥、复合肥料等，它们具有以下一些共同的特点：成分单纯，养分含量高；肥效快，肥劲猛；某些肥料还有酸碱反应；因此在这些肥料在用量和施用方法上具有显著地差异，为了避免对作为造成伤害，要求科学地进行化肥施用。

化肥虽然纯度高，肥效快，但是也有其自身的缺点，例如化肥的浓度相对较高，容易对农作物造成烧苗伤害，化肥肥效的持久性不足，容易随着降水而流失，造成作物的吸收率过低，既造成浪费，也会对土壤和水源等造成污染。另外化学肥料中一般不含有机质，无改土培肥的作用。因此长期施用化肥的土壤容易出现板结现象，并且出现有害微生物的爆发式增长，增大作物发生病虫害的几率。

为了解决这些问题，农业公司研发出缓释型肥料，缓释肥又称控释肥，这种肥料通常是在化肥颗粒表面包上一层很薄的疏水物质制成包膜化肥，水分可以进入多孔的半透膜，溶解的养分向膜外扩散，不断供给作物，即对肥料养分释放速度进行调整，根据作物需求释放养分，达到元素供肥强度与作物生理需求的动态平衡。授权公告号CN100516003C公开的一种改进的涂硫尿素缓释肥料及其制造方法，即是这项技术的一种应用实例。

这类缓释型肥料解决了肥料烧苗、容易流失和肥效期较短的问题，但是肥料对于土壤的恶化作用依然没能解决。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种高效缓释的改良型多元肥料，该型缓释肥料不仅具有肥效期长缓释效果好的优点，而且具有良好的土壤改良效果，还可以对重金属元素进行有效吸附。

为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现的：

一种高效缓释的改良型多元肥料，按照质量份数，该多元肥料的原料组分包括：复合肥80-85份，填充剂10-15份，吸附改良剂20-25份，缓释剂10-15份。

优选地，该复合肥料由以下质量份数的原料构成，尿素30-45份，氯化钾15-25份，氯化铵10-18份，磷酸二胺12-16份，硫酸铁2-5份，微量元素添加剂0.2-0.4份。

优选地，复合肥料由以下质量份数的原料构成，尿素40份，氯化钾21份，氯化铵16份，磷酸二胺14份，硫酸铁3份，微量元素添加剂0.3份。

优选地，微量元素添加剂中含有硼肥、锌肥、锰肥、铜肥和钼肥。

本发明中，吸附改良剂的制备方法为：

(1)按照质量份数，向反应釜内加入30份1.5mol/L的硝酸溶液，然后将2份烷基磺酸钠和5份聚乙烯醇加入到反应釜中，混合物以55-60℃的温度加热并搅拌，接着将13份正硅酸乙酯加入到反应釜中，搅拌得到沉淀物，将沉淀物离心、过滤、洗涤、干燥后，以750-800℃的温度焙烧3-5h，得到活性介孔二氧化硅微粒；

(2)将80份活性介孔二氧化硅微粒充分分散于足量的环己酮溶剂中，然后向环己酮溶剂中加入1.5份氯烃基硅烷偶联剂，以95-110℃的温度加热反应35-40min，将得到的混合物过滤后用乙醇溶剂充分洗涤，然后冷冻干燥得到中间产物，8份中间产物和20份叠氮化钠加入到足量的N，N-二甲基甲酰胺溶液中，以60-75℃的温度加热反应30-40min，将得到混合物过滤、干燥后得到改性纳米二氧化硅；

(3)按照质量份数，将30-35份改性纳米二氧化硅，14-15份α-氧化铝，5-10份纳米凹凸棒粘土，2-4份微晶纤维素、1.3-1.6份聚乙二醇，1.1-1.5份丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵和20-25份去离子水混合搅均匀后造粒，将颗粒物送入到高温炉中烧结，烧结温度为1150-1250℃，烧结完成后随炉冷却，将烧结颗粒取出；

(4)将烧结颗粒送入到行星式球磨机中，研磨成粒径为15-25μm的粉剂，将粉剂以去离子水-乙醇-去离子水的顺序洗涤2-3个循环，然后经喷雾干燥后，得到所需吸附改良剂。

其中，微晶纤维素是经过丙烯酸接枝改性的纳米微晶纤维素，纳米微晶纤维素的聚合度为200-230。

优选地，填充剂是白云石粉、滑石粉和活性白土的混合物，混合物中三者的质量比为5:6:1。

优选地，缓蚀剂选用亚甲基脲、脲甲醛和异丁叉二脲中的一种。

优选地，亚甲基脲为亚甲基二脲、二甲基三脲，三甲基四脲和四甲基五脲的等质量比混合物。

本发明提供的多元肥料的制备方法为：

按照质量份数，将复合肥、填充剂和吸附改良剂加入到混料釜中，搅拌混合均匀，然后混合料送入到高温反应釜中，加热原料至135-150℃至部分组分熔化，将缓释剂加入到高温反应釜中混合，保温搅拌10-20min，将混合料经造粒塔式喷淋造粒工艺造粒，颗粒冷却固化后，得到所需多元肥料。

本发明具有如下的有益效果：

本发明的多元肥料中含有多种肥效物质，既包括大量元素肥料也包括微量元素肥料，其中通过填充剂和缓蚀剂的使用，能够在肥效物质表面形成缓释包覆结构，使得多元肥料可以在土壤中缓慢持续的释放，发挥更加持久的肥效，降低对作物的烧伤。填充剂还有利于对土壤进行疏松和改良，增强土壤的吸水性和保水性，避免因为肥料的使用而出现土壤板结的现象。

其中多元肥料中还添加了一种特殊的吸附改良剂，该型吸附改良剂是由活性介孔二氧化硅、α-氧化铝、纳米凹凸棒粘土、微晶纤维素、聚乙二醇和丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵等材料，经过改性、烧结，研磨后得到一种微粒，经过这种特殊工艺加工得到的微粒材料的孔隙率高，比表面积大，具有极强的选择吸附性，能够对多种重金属元素进行吸附，材料的化学稳定性和机械强度较高，而无毒无害，在重金属吸附固化过程中使用不会产生新的污染物；对环境非常安全环保。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

实施例1

一种高效缓释的改良型多元肥料，按照质量份数，该多元肥料的原料组分包括：复合肥80份，填充剂10份，吸附改良剂20份，缓释剂10份。

该复合肥料由以下质量份数的原料构成，尿素30份，氯化钾15份，氯化铵10份，磷酸二胺12份，硫酸铁2份，微量元素添加剂0.2份。

微量元素添加剂中含有硼肥、锌肥、锰肥、铜肥和钼肥。

本实施例中，吸附改良剂的制备方法为：

(1)按照质量份数，向反应釜内加入30份1.5mol/L的硝酸溶液，然后将2份烷基磺酸钠和5份聚乙烯醇加入到反应釜中，混合物以55℃的温度加热并搅拌，接着将13份正硅酸乙酯加入到反应釜中，搅拌得到沉淀物，将沉淀物离心、过滤、洗涤、干燥后，以750℃的温度焙烧3h，得到活性介孔二氧化硅微粒；

(2)将80份活性介孔二氧化硅微粒充分分散于足量的环己酮溶剂中，然后向环己酮溶剂中加入1.5份氯烃基硅烷偶联剂，以95℃的温度加热反应35min，将得到的混合物过滤后用乙醇溶剂充分洗涤，然后冷冻干燥得到中间产物，8份中间产物和20份叠氮化钠加入到足量的N，N-二甲基甲酰胺溶液中，以60℃的温度加热反应30min，将得到混合物过滤、干燥后得到改性纳米二氧化硅；

(3)按照质量份数，将30份改性纳米二氧化硅，14份α-氧化铝，5份纳米凹凸棒粘土，2份微晶纤维素、1.3份聚乙二醇，1.1份丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵和20份去离子水混合搅均匀后造粒，将颗粒物送入到高温炉中烧结，烧结温度为1150℃，烧结完成后随炉冷却，将烧结颗粒取出；

(4)将烧结颗粒送入到行星式球磨机中，研磨成粒径为15μm的粉剂，将粉剂以去离子水-乙醇-去离子水的顺序洗涤2个循环，然后经喷雾干燥后，得到所需吸附改良剂。

其中，微晶纤维素是经过丙烯酸接枝改性的纳米微晶纤维素，纳米微晶纤维素的聚合度为200-230。

原料组分中，填充剂是白云石粉、滑石粉和活性白土的混合物，混合物中三者的质量比为5:6:1。

缓蚀剂选用亚甲基脲；亚甲基脲为亚甲基二脲、二甲基三脲，三甲基四脲和四甲基五脲的等质量比混合物。

本实施例提供的多元肥料的制备方法为：

按照质量份数，将复合肥、填充剂和吸附改良剂加入到混料釜中，搅拌混合均匀，然后混合料送入到高温反应釜中，加热原料至135℃至部分组分熔化，将缓释剂加入到高温反应釜中混合，保温搅拌10min，将混合料经造粒塔式喷淋造粒工艺造粒，颗粒冷却固化后，得到所需多元肥料。

实施例2

一种高效缓释的改良型多元肥料，按照质量份数，该多元肥料的原料组分包括：复合肥85份，填充剂15份，吸附改良剂25份，缓释剂15份。

该复合肥料由以下质量份数的原料构成，尿素45份，氯化钾25份，氯化铵18份，磷酸二胺16份，硫酸铁5份，微量元素添加剂0.4份。

微量元素添加剂中含有硼肥、锌肥、锰肥、铜肥和钼肥。

本实施例中，吸附改良剂的制备方法为：

(1)按照质量份数，向反应釜内加入30份1.5mol/L的硝酸溶液，然后将2份烷基磺酸钠和5份聚乙烯醇加入到反应釜中，混合物以60℃的温度加热并搅拌，接着将13份正硅酸乙酯加入到反应釜中，搅拌得到沉淀物，将沉淀物离心、过滤、洗涤、干燥后，以800℃的温度焙烧5h，得到活性介孔二氧化硅微粒；

(2)将80份活性介孔二氧化硅微粒充分分散于足量的环己酮溶剂中，然后向环己酮溶剂中加入1.5份氯烃基硅烷偶联剂，以110℃的温度加热反应40min，将得到的混合物过滤后用乙醇溶剂充分洗涤，然后冷冻干燥得到中间产物，8份中间产物和20份叠氮化钠加入到足量的N，N-二甲基甲酰胺溶液中，以75℃的温度加热反应40min，将得到混合物过滤、干燥后得到改性纳米二氧化硅；

(3)按照质量份数，将35份改性纳米二氧化硅，15份α-氧化铝，10份纳米凹凸棒粘土，4份微晶纤维素、1.6份聚乙二醇，1.5份丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵和25份去离子水混合搅均匀后造粒，将颗粒物送入到高温炉中烧结，烧结温度为1250℃，烧结完成后随炉冷却，将烧结颗粒取出；

(4)将烧结颗粒送入到行星式球磨机中，研磨成粒径为25μm的粉剂，将粉剂以去离子水-乙醇-去离子水的顺序洗涤3个循环，然后经喷雾干燥后，得到所需吸附改良剂。

其中，微晶纤维素是经过丙烯酸接枝改性的纳米微晶纤维素，纳米微晶纤维素的聚合度为200-230。

原料组分中，填充剂是白云石粉、滑石粉和活性白土的混合物，混合物中三者的质量比为5:6:1。

缓蚀剂选用脲甲醛。

本实施例提供的多元肥料的制备方法为：

按照质量份数，将复合肥、填充剂和吸附改良剂加入到混料釜中，搅拌混合均匀，然后混合料送入到高温反应釜中，加热原料至150℃至部分组分熔化，将缓释剂加入到高温反应釜中混合，保温搅拌20min，将混合料经造粒塔式喷淋造粒工艺造粒，颗粒冷却固化后，得到所需多元肥料。

实施例3

一种高效缓释的改良型多元肥料，按照质量份数，该多元肥料的原料组分包括：复合肥83份，填充剂12份，吸附改良剂22份，缓释剂13份。

该复合肥料由以下质量份数的原料构成，尿素40份，氯化钾21份，氯化铵16份，磷酸二胺14份，硫酸铁3份，微量元素添加剂0.3份。

微量元素添加剂中含有硼肥、锌肥、锰肥、铜肥和钼肥。

本实施例中，吸附改良剂的制备方法为：

(1)按照质量份数，向反应釜内加入30份1.5mol/L的硝酸溶液，然后将2份烷基磺酸钠和5份聚乙烯醇加入到反应釜中，混合物以57℃的温度加热并搅拌，接着将13份正硅酸乙酯加入到反应釜中，搅拌得到沉淀物，将沉淀物离心、过滤、洗涤、干燥后，以780℃的温度焙烧4h，得到活性介孔二氧化硅微粒；

(2)将80份活性介孔二氧化硅微粒充分分散于足量的环己酮溶剂中，然后向环己酮溶剂中加入1.5份氯烃基硅烷偶联剂，以100℃的温度加热反应37min，将得到的混合物过滤后用乙醇溶剂充分洗涤，然后冷冻干燥得到中间产物，8份中间产物和20份叠氮化钠加入到足量的N，N-二甲基甲酰胺溶液中，以65℃的温度加热反应35min，将得到混合物过滤、干燥后得到改性纳米二氧化硅；

(3)按照质量份数，将32份改性纳米二氧化硅，14份α-氧化铝，7份纳米凹凸棒粘土，3份微晶纤维素、1.5份聚乙二醇，1.3份丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵和22份去离子水混合搅均匀后造粒，将颗粒物送入到高温炉中烧结，烧结温度为1200℃，烧结完成后随炉冷却，将烧结颗粒取出；

(4)将烧结颗粒送入到行星式球磨机中，研磨成粒径为20μm的粉剂，将粉剂以去离子水-乙醇-去离子水的顺序洗涤3个循环，然后经喷雾干燥后，得到所需吸附改良剂。

其中，微晶纤维素是经过丙烯酸接枝改性的纳米微晶纤维素，纳米微晶纤维素的聚合度为200-230。

原料组分中，填充剂是白云石粉、滑石粉和活性白土的混合物，混合物中三者的质量比为5:6:1。

缓蚀剂选用异丁叉二脲。

本实施例提供的多元肥料的制备方法为：

按照质量份数，将复合肥、填充剂和吸附改良剂加入到混料釜中，搅拌混合均匀，然后混合料送入到高温反应釜中，加热原料至140℃至部分组分熔化，将缓释剂加入到高温反应釜中混合，保温搅拌15min，将混合料经造粒塔式喷淋造粒工艺造粒，颗粒冷却固化后，得到所需多元肥料。

性能测试

检测该多元肥料中吸附改良剂成分对于Hg²⁺和Cr²⁺的吸附性能，测试试验中Hg²⁺和Cr²⁺的浓度为100mg/L，利用原子吸收分光光度计测试吸附前后的Hg²⁺和Cd²⁺的溶液浓度，经过前期试验发现，最佳的吸附实验的条件为：吸附时间3h，温度25℃，用量为20g/L；为了在土壤中进行有效应用，分别测试吸附改良剂在溶液PH值为4.5、5.0和6.0条件下的吸附率，得到如下测试结果：

表1：本实施例中的吸附改良剂对于Hg²⁺和Cr²⁺的吸附性能

吸附率％	实施例1	实施例2	实施例3
				PH 4.5	78.21	78.25	78.36
PH 5.0	89.13	89.25	89.54
				PH 6.0	71.12	71.36	71.25

分析以上实现结果发现本发明中的吸附改良剂成分对于重金属元素Hg²⁺和Cd²⁺确实具有非常优秀的吸附性能，有效吸附率大于70％，另外，吸附改良剂在用量为20g/L，温度为25℃，酸碱度为5.0时，对于重金属元素的吸附性能最强，因此，只需要保持弱酸性，吸附改良剂就可以对土壤中的重金属元素进行有效吸附。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高效缓释的改良型多元肥料，其特征在于：按照质量份数，所述多元肥料的原料组分包括：复合肥80-85份，填充剂10-15份，吸附改良剂20-25份，缓释剂10-15份。

2.根据权利要求1所述的一种高效缓释的改良型多元肥料，其特征在于：所述复合肥料由以下质量份数的原料构成，尿素30-45份，氯化钾15-25份，氯化铵10-18份，磷酸二胺12-16份，硫酸铁2-5份，微量元素添加剂0.2-0.4份。

3.根据权利要求2所述的一种高效缓释的改良型多元肥料，其特征在于：所述复合肥料由以下质量份数的原料构成，尿素40份，氯化钾21份，氯化铵16份，磷酸二胺14份，硫酸铁3份，微量元素添加剂0.3份。

4.根据权利要求2所述的一种高效缓释的改良型多元肥料，其特征在于：所述微量元素添加剂中含有硼肥、锌肥、锰肥、铜肥和钼肥。

5.根据权利要求1所述的一种高效缓释的改良型多元肥料，其特征在于：所述吸附改良剂的制备方法为：

（1）按照质量份数，向反应釜内加入30份1.5mol/L的硝酸溶液，然后将2份烷基磺酸钠和5份聚乙烯醇加入到反应釜中，混合物以55-60℃的温度加热并搅拌，接着将13份正硅酸乙酯加入到反应釜中，搅拌得到沉淀物，将沉淀物离心、过滤、洗涤、干燥后，以750-800℃的温度焙烧3-5h，得到活性介孔二氧化硅微粒；

（2）将80份活性介孔二氧化硅微粒充分分散于足量的环己酮溶剂中，然后向环己酮溶剂中加入1.5份氯烃基硅烷偶联剂，以95-110℃的温度加热反应35-40min，将得到的混合物过滤后用乙醇溶剂充分洗涤，然后冷冻干燥得到中间产物，8份中间产物和20份叠氮化钠加入到足量的N，N-二甲基甲酰胺溶液中，以60-75℃的温度加热反应30-40min，将得到混合物过滤、干燥后得到改性纳米二氧化硅；

（3）按照质量份数，将30-35份改性纳米二氧化硅，14-15份α-氧化铝，5-10份纳米凹凸棒粘土，2-4份微晶纤维素、1.3-1.6份聚乙二醇，1.1-1.5份丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵和20-25份去离子水混合搅均匀后造粒，将颗粒物送入到高温炉中烧结，烧结温度为1150-1250℃，烧结完成后随炉冷却，将烧结颗粒取出；

（4）将烧结颗粒送入到行星式球磨机中，研磨成粒径为15-25μm的粉剂，将粉剂以去离子水-乙醇-去离子水的顺序洗涤2-3个循环，然后经喷雾干燥后，得到所需吸附改良剂。

6.根据权利要求5所述的一种高效缓释的通用型多元肥料，其特征在于：所述微晶纤维素是经过丙烯酸接枝改性的纳米微晶纤维素，纳米微晶纤维素的聚合度为200-230。

7.根据权利要求1所述的一种高效缓释的改良型多元肥料，其特征在于：所述填充剂是白云石粉、滑石粉和活性白土的混合物，混合物中三者的质量比为5:6:1。

8.根据权利要求1所述的一种高效缓释的改良型多元肥料，其特征在于：所述缓蚀剂选用亚甲基脲、脲甲醛和异丁叉二脲中的一种。

9.根据权利要求8所述的一种高效缓释的改良型多元肥料，其特征在于：所述亚甲基脲为亚甲基二脲、二甲基三脲，三甲基四脲和四甲基五脲的等质量比混合物。

10.根据权利要求1-9任意一项所述的一种高效缓释的改良型多元肥料，其特征在于，所述多元肥料的制备方法为：

按照质量份数，将复合肥、填充剂和吸附改良剂加入到混料釜中，搅拌混合均匀，然后混合料送入到高温反应釜中，加热原料至135-150℃至部分组分熔化，将缓释剂加入到高温反应釜中混合，保温搅拌10-20min，将混合料经造粒塔式喷淋造粒工艺造粒，颗粒冷却固化后，得到所需多元肥料。