CN108863622A - 一种利用生产废弃物的双层包膜缓控释肥料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种利用生产废弃物的双层包膜缓控释肥料及其制备方法，该肥料包括：肥料芯体为尿素颗粒，内粘结层为聚乙烯醇，内包膜材料层为硼泥，外粘结层为木质素与木醋液的混合液，外包膜材料层为小麦秸秆生物质碳粉。本发明提供的包膜缓控释肥料以硼泥、生物质炭粉等废弃资源为原料，形成的包膜肥料结构良好、施用方便、养分缓慢释放、缓释性强，能够满足作物整个生长期对养分的需求，且成本低廉。

Description

一种利用生产废弃物的双层包膜缓控释肥料及其制备方法
技术领域
本发明属于缓控释肥料技术领域，具体涉及一种利用生产废弃物的双层包膜缓控释肥料及其制备方法。
背景技术
化肥对作物的增产作用日益突出。世界粮农组织(FAO)的统计表明，20世纪世界粮食增产的40％～60％来自于肥料的贡献，但肥料的使用也带来了许多不利，如造成资源的极大浪费，增加环境的压力，造成地下饮用水污染，进而影响人类健康，同时在营养元素富集的环境中，不仅改变了环境的元素组成，也必然引发水体富营养化等一系列环境污染问题。这一切问题的根源在于施入土壤中的化肥大量流失。据统计，我国肥料的利用率氮、钾肥一般为30％-40％，磷肥仅为10％-25％，肥料的低利用率不仅造成了资源的大量浪费，还间接带来了巨大的经济损失。
目前包膜材料从早期的石蜡、松香到聚烯类等，后来发展成为以包硫尿素(SCU)为主，此外还有包硫氯化钾(SCK)、包硫磷酸二铵(SCP)等。改进的包硫尿素在其表面包一层烯烃聚合物，产品名为Polys，这种产品售价比聚合物包膜肥料便宜，在美国市场上广泛使用。
发明内容
针对传统化肥在应用过程中的不足，本发明提供一种利用生产废弃物的双层包膜缓控释肥料及其制备方法。该方法利用生产硼砂、硼酸过程中的废弃物-硼泥，以及农作物废弃物—小麦秸秆为原料，对尿素进行双层包膜，达到减缓养分释放的目的。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种利用生产废弃物的双层包膜缓控释肥料，该肥料包括：
肥料芯体为尿素颗粒；
内粘结层为聚乙烯醇，覆盖于所述肥料芯体的外表面；
内包膜材料层为硼泥，包裹于所述内粘结层外表面；
外粘结层为木质素和木醋液的混合液，覆盖于所述内包膜材料层外表面；
外包膜材料层为小麦秸秆生物质炭粉，包裹于所述外粘结层上。
上述的一种利用生产废弃物的双层包膜缓控释肥料，所述尿素颗粒、聚乙烯醇溶液、硼泥、木质素和木醋液混合液、小麦秸秆生物质炭粉的质量比为500：1-2：25-35：2-3：40-50。
一种利用生产废弃物的双层包膜缓控释肥料的制备方法，制备过程包括以下步骤：
1)将尿素颗粒置于圆盘造粒机中匀速转动，作为肥料芯体(1)；
2)向转动的肥料芯体喷施聚乙烯醇溶液，使肥料芯体表面均匀覆盖一层聚乙烯醇，形成内粘结层；
3)向步骤2)获得的产物上喷施过筛后的硼泥，使内粘结层表面均匀包裹一层硼泥，形成内包膜材料层；
4)向步骤3)所得到的产物上喷施木质素和木醋液的混合液，使内包膜材料层表面覆盖一层木质素和木醋液的混合液，形成外粘结层；
5)继续喷施过筛后的小麦秸秆生物质炭粉，使外粘结层表面均匀包裹一层小麦秸秆生物质炭粉，形成外包膜材料层；
6)取出，干燥并冷却
上述的一种利用生产废弃物的双层包膜缓控释肥料的制备方法，所述尿素颗粒的粒径为2-4mm。
上述的一种利用生产废弃物的双层包膜缓控释肥料的制备方法，所述聚乙烯醇溶液的浓度为5-20％。
上述的一种利用生产废弃物的双层包膜缓控释肥料的制备方法，所述过筛后的硼泥的粒径为0.2-0.5mm，硼泥的含水率为10-20％。
上述的一种利用生产废弃物的双层包膜缓控释肥料的制备方法，所述过筛后的小麦秸秆生物质炭粉的粒径为0.1-0.5mm。
上述的一种利用生产废弃物的双层包膜缓控释肥料的制备方法，步骤1)中圆盘造粒机的转速为12-14r/min。
上述的一种利用生产废弃物的双层包膜缓控释肥料的制备方法，步骤6)干燥温度为40-60℃，干燥时间为1-4h。
上述的一种利用生产废弃物的双层包膜缓控释肥料的制备方法，所述的木质素和木醋液的混合液的制备方法为：
1)将醋酸含量为8-10％的木醋液稀释8倍后备用；
2)按照质量比，木质素：稀释后的木醋液＝1:10-15，配制成木质素和木醋液的混合液。
本发明相对于现有技术的优点及效果：
(1)本发明有效利用生产废弃物，废弃物循环再利用的同时，实现肥料生产。
(2)本发明，硼是植物生长的微量元素之一，硼泥可以促进农作物生长，提供农作物生长过程中对中、微量元素的需求，增加农作物的产量。
(3)本发明，以木质素和木醋液为粘结，产出的包膜肥料包膜率较高、粒径分布均匀、合格粒径百分比高，且缓释效果良好。
(4)本发明，生物质炭能改善土壤的理化特性，有利于植物根系生长，可以促进土壤养分循环能力，生物质炭还田可以促进低碳减排、减缓温室效应。
附图说明
图1是双层包膜缓释肥料的截面结构示意图，各层的轮廓线距离和填充图案仅仅是示意性的表示，而非代表该层的厚度。
图中：1是肥料芯体，尿素颗粒；2是内粘结层，聚乙烯醇材质；3是内包膜材料层，硼泥材质；4是外粘结层，木质素与稀释8倍后的木醋液的混合液；5是外包膜材料层，小麦秸秆生物质炭粉。
图2是不同肥料的淋溶次数与尿素淋溶百分比的关系
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明白，下面结合实施例，对本发明进行进一步详细说明，此处所描述的实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
1、材料的预处理：
将尿素颗粒粉碎，得粒径为2-4mm的颗粒，在45℃下干燥24h后备用。
聚乙烯醇配制成10％的溶液备用。
将硼泥粉碎后，过筛，得粒径为0.2-0.5mm的粉末，在45℃下干燥，使含水率为10-20％，备用。
木质素和木醋液的混合溶液的制备：用蒸馏水将醋酸含量为9％的木醋液稀释8倍后与木质素按照质量比为12：1的比例混合、摇匀，备用。
将小麦秸秆生物质炭粉碎后，过筛，得粒径为0.1-0.5mm的粉末，在45℃下干燥24h后备用。
2、双层包膜缓释肥料的制备：
1)按尿素颗粒、聚乙烯醇溶液、硼泥、木质素和木醋液混合液、小麦秸秆生物质炭粉的质量比为500：1-2：25-35：2-3：40-50，备料；
2)将尿素颗粒，放入ZL25型直径2500mm的圆盘造粒机中，在13.6r/min下匀速运转，作为肥料芯体(1)；
3)用高压喷枪向转动的肥料芯体表面喷施10％的聚乙烯醇溶液，使肥料芯体表面均匀覆盖一层聚乙烯醇，形成内粘结层(2)；
4)待肥料芯体表面湿润后，向圆盘造粒机中喷施硼泥，使硼泥粉末均匀的包裹于内粘结层(2)表面，形成内包膜材料层(3)；
5)使用高压喷枪喷施木质素和木醋液的混合溶液，使内包膜材料层表面覆盖一层木质素和木醋液的混合液，形成外粘结层(4)；
6)向圆盘造粒机中喷施小麦秸秆生物质炭粉，使外粘结层表面均匀包裹一层小麦秸秆生物质炭粉，形成外包膜材料层(5)；
7)将所得产物在50℃下干燥2h后冷却，得到双层包膜缓释肥料。
实施例2
用自制的沙柱淋溶设备进行淋溶试验，选用3个直径4cm、高30cm的PVC管装入高20cm过筛石英砂作为沙柱，分别在每只PVC管里加入双层包膜缓释肥料3.0g、硼泥单层包膜尿素肥料3.0g、无包膜尿素肥料3.0g，覆上高5cm的石英砂，用60mL蒸馏水进行淋洗，通过测定淋洗液中尿素含量计算尿素淋失量，间隔24h淋溶一次，至淋洗液中检测不出尿素为止。
由图2所示：双层包膜缓释肥料在第10次淋溶后，淋溶完毕，而硼泥单层包膜尿素肥料在第6次淋溶后，淋溶完毕；无包膜尿素肥料在第3次淋溶后，淋溶完毕。可以明显看出双层包膜缓释肥料的缓控释性能较单层和无包膜肥料更好，更满足植物生长的长期营养需要。

Claims (10)

1.一种利用生产废弃物的双层包膜缓控释肥料，其特征在于，该肥料包括：
肥料芯体(1)为尿素颗粒；
内粘结层(2)为聚乙烯醇，覆盖于所述肥料芯体的外表面；
内包膜材料层(3)为硼泥，包裹于所述内粘结层外表面；
外粘结层(4)为木质素和木醋液的混合液，覆盖于所述内包膜材料层外表面；
外包膜材料层(5)为小麦秸秆生物质炭粉，包裹于所述外粘结层上。
2.根据权利要求1所述的一种利用生产废弃物的双层包膜缓控释肥料，其特征在于，所述尿素颗粒、聚乙烯醇溶液、硼泥、木质素和木醋液混合液、小麦秸秆生物质炭粉的质量比为500：1-2：25-35：2-3：40-50。
3.权利要求1或2所述的一种利用生产废弃物的双层包膜缓控释肥料的制备方法，其特征在于，制备过程包括以下步骤：
1)将尿素颗粒置于圆盘造粒机中匀速转动，作为肥料芯体(1)；
2)向转动的肥料芯体(1)喷施聚乙烯醇溶液，使肥料芯体表面均匀覆盖一层聚乙烯醇，形成内粘结层(2)；
3)向步骤2)获得的产物上喷施过筛后的硼泥，使内粘结层(2)表面均匀包裹一层硼泥，形成内包膜材料层(3)；
4)向步骤3)所得到的产物上喷施木质素和木醋液的混合液，使内包膜材料层(3)表面覆盖一层木质素和木醋液的混合液，形成外粘结层(4)；
5)继续喷施过筛后的小麦秸秆生物质炭粉，使外粘结层(4)表面均匀包裹一层小麦秸秆生物质炭粉，形成外包膜材料层(5)；
6)取出，干燥并冷却。
4.根据权利要求3所述的一种利用生产废弃物的双层包膜缓控释肥料的制备方法，其特征在于，所述尿素颗粒的粒径为2-4mm。
5.根据权利要求3所述的一种利用生产废弃物的双层包膜缓控释肥料的制备方法，其特征在于，所述聚乙烯醇溶液的浓度为5-20％。
6.根据权利要求3所述的一种利用生产废弃物的双层包膜缓控释肥料的制备方法，其特征在于，所述过筛后的硼泥的粒径为0.2-0.5mm，硼泥的含水率为10-20％。
7.根据权利要求3所述的一种利用生产废弃物的双层包膜缓控释肥料的制备方法，其特征在于，所述过筛后的小麦秸秆生物质炭粉的粒径为0.1-0.5mm。
8.根据权利要求3所述的一种利用生产废弃物的双层包膜缓控释肥料的制备方法，其特征在于，步骤1)中圆盘造粒机的转速为12-14r/min。
9.根据权利要求3所述的一种利用生产废弃物的双层包膜缓控释肥料的制备方法，其特征在于，步骤6)干燥温度为40-60℃，干燥时间为1-4h。
10.根据权利要求3所述的一种利用生产废弃物的双层包膜缓控释肥料的制备方法，其特征在于，所述的木质素和木醋液的混合液的制备方法为：
1)将醋酸含量为8-10％的木醋液稀释8倍后备用；
2)按照质量比，木质素：稀释后的木醋液＝1:10-15，配制成木质素和木醋液的混合液。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20181123

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