CN110683897A

CN110683897A - 一种氯化钾腐殖酸复合缓释肥颗粒及其制备方法

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Publication number: CN110683897A
Application number: CN201911035539.XA
Authority: CN
Inventors: 郭延乐; 高洪宇; 王磊; 梁演扬; 乔涵驰
Original assignee: Jinling Institute of Technology
Current assignee: Jinling Institute of Technology
Priority date: 2019-10-29
Filing date: 2019-10-29
Publication date: 2020-01-14

Abstract

本发明公开了一种氯化钾腐殖酸复合缓释肥颗粒及其制备方法，将氯化钾粉末、腐殖酸粉末混合均匀，得到混合粉料，加入到造粒设备中，通过雾化器向混合粉料中均匀喷洒一定量的水分润湿，然后继续喷加一定量的粘结剂，通过造粒设备得到3～5mm的颗粒，并烘干，最后通过包膜工艺，在颗粒表面包覆一层缓释膜即得。本发明制备产品的兼具有机无机肥料及缓释肥料各自优点，可为土壤补充全面及短长效养分同时具有一定改良土壤作用，缓解无机肥料对土壤物理结构的损害；同时，腐植酸和钾肥互作可以提高土壤肥力，调节土壤C/N平衡，增强土壤的生物活性，协调土壤养分释放。

Description

一种氯化钾腐殖酸复合缓释肥颗粒及其制备方法

技术领域

本发明属于肥料制造领域，具体是一种氯化钾腐殖酸复合缓释肥颗粒及其制备方法。

背景技术

钾(K)是影响植物生长发育所必需的营养元素，但只有少部分钾在施肥后可被植物吸收利用，钾肥利用率低的问题普遍存在，据报道我国钾肥当季利用率为35％～50％。化肥是现代农业的物质基础，根据粮农组织的报告，全球钾肥需求从2014年到2018年增长了2.6％。同时，中国的钾矿储备不足，且土壤钾素相对缺乏。因此，如何提高钾肥利用率成为植物营养与施肥领域的热点研究之一。同时，对于一些生育期较长作物，普通钾肥作为基肥播施后，钾素供应和作物营养需求往往不同步，尤其在作物生长后期由于缺钾会导致作物生长受到抑制，而采用后期追肥的方式则会提高劳动力成本，不利于经济效益提高。

目前市场上的主要钾肥产品类型是氯化钾(KCl)和硫酸钾(K₂SO₄)。全球范围内最常用的钾肥产品是氯化钾，它几乎占有了钾肥需求的70％，在一些国家如美国、巴西或者印度，它占全部钾肥的90％以上。氯化钾含钾量高，且其价格一般远低于硫酸钾，现已成为现代农业生产中的主要钾肥。然而，氯化钾的盐度系数高于硫酸钾，施用在排水不良的盐碱地或干旱土壤上，不利于种子萌发和幼苗生长。此外，一些作物对氯离子敏感被称为“忌氯作物”，不适于施用氯化钾而只能施用价格较高的硫酸钾。

近年来，控释肥料作为一种新技术发展迅速，其产品主要以控释氮肥为主，可以提高作物产量和养分利用效率。若将氯化钾制备成控释氯化钾，不仅可使氯离子和钾离子缓慢释放提高钾肥利用率，并可满足作物生育后期对养分的需求；同时，氯化钾价格相对低廉且有效钾含量高，使得该思路有较高可行性。

但是，有关控释氯化钾的产品和应用研究报道较少，主要原因有以下几个方面。首先，现有市场上的氯化钾产品主要是粉末状青海盐湖钾，以及挤压造粒生产的不规则颗粒红牛氯化钾。粉末状氯化钾无法包膜；红牛氯化钾表面坑洼不平，有许多不规则棱角，难以制备控释效果良好的包膜氯化钾。然而，制备具有良好缓控释效果的包膜氯化钾，必须有良好颗粒性质的圆整核芯保证。因此可添加粘结剂对其进行造粒，将粉料氯化钾制备成2～5mm的圆球形颗粒，然后再对圆球产品包膜，可得到控释性能良好的包膜钾肥。同时，圆球形颗粒肥料在储存、运输和施用等方面也具有很大优势，适合机械化种肥同播。

造粒是在一定条件下，使粉末变成小颗粒并逐渐积累和变大的过程。造粒被广泛应用于工业生产各方面，如农药、食品加工、农产品、药品等方面。其中，物料组成及其性质对造粒生产和颗粒质量等具有非常重要的影响。肥料造粒可减少粉末肥料损失和防止粉尘污染，制粒机制包括三个阶段：润湿成核、增大巩固、磨损破坏。本质上，造粒是小颗粒形成中发生的一系列自然力学过程，并由原材料物质组成及性质表现出不同生产效果；而圆盘造粒机作为常用的生产设备，其圆盘转速和倾斜角度等都影响造粒效果。

由于氯化钾的粘结性和可塑性差，需要添加粘结剂才能获得表面光滑的高强度球形颗粒。粘结剂的成本及其造粒效果已成为影响粉末氯化钾造粒生产的重要问题。脲醛(UF)树脂是由尿素和甲醛反应形成的高分子聚合物，具有很强的粘结性能，价格低廉，被广泛应用于木材加工等领域，尿素甲醛摩尔比一般为0.50～0.67或更小。然而，当尿素甲醛摩尔比为1～2时，由此制备的脲醛树脂不仅可作为肥料造粒粘结剂，也是一种缓释氮肥(脲甲醛)。脲甲醛是世界上常用的缓释肥料之一，可促进土壤团粒结构形成，改善土壤通透性，提高氮肥利用率，在土壤中可完全降解，具有独特优势。

要制备具有良好缓控释性能的包膜氯化钾需要优良的核芯保证；而应用脲甲醛作为缓释粘结剂并与辅助物质有机结合，提供了生产该优良核芯的技术思路和手段，也为钾肥高效、可持续施用提供了肥料技术创新的科学依据。

肥料造粒过程中，添加辅助物质(粘土、膨润土等)作为粘结剂是常用做法，可以提高肥料造粒效率。

腐殖酸作为一种资源广泛存在于自然界中，来源广泛，价格低廉，具有改良土壤、增强肥效、刺激作物生长、提高作物产量和抗逆性、改善农产品品质等作用，已经在工农业、医药和环保领域得到了广泛应用；其侧链带有芳环、稠环、脂环或杂环等活性基团，这些活性基团有较强的交换、络合、絮凝及吸附作用，分子量从几百到几万不等，是一种亲水可逆的胶体。同时，腐殖酸是目前制作型煤时选用的一种粘结剂，具有较高的粘性，故其作为肥料粘结造粒辅助物质具备可行性。此外，腐植酸和钾肥互作可以提高土壤肥力，调节土壤C/N平衡，增强土壤的生物活性，协调土壤养分释放；以烟草为例，二者互作对烟叶还原糖、总氮、氮碱比、钾及有机钾盐指数均有显著的正效应。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种氯化钾腐殖酸混合造粒制备的缓释肥，以提高钾肥利用效率，减少施肥次数，解决钾肥利用率低、后期追肥不方便和硫酸钾价格高而含钾量低等问题。

为了实现上述发明目的，本发明采取的技术方案如下：

一种氯化钾腐殖酸复合缓释肥颗粒的制备方法，包括如下步骤：

(1)将氯化钾粉末、腐殖酸粉末混合均匀，得到混合粉料；

(2)将步骤(1)得到的混合粉料加入到造粒设备中，通过雾化器向混合粉料中均匀喷洒一定量的水分润湿，然后继续喷加一定量的粘结剂，通过造粒设备得到3～5mm的颗粒，并烘干；

(3)将步骤(2)得到的颗粒，通过包膜工艺，在颗粒表面包覆一层缓释膜即得。

具体地，步骤(1)中，所述氯化钾粉末的细度为10～60目；所述腐殖酸粉末的细度为10～60目。

优选地，步骤(1)中，所述氯化钾粉末、腐殖酸粉末的混合质量比为5～8:1。

优选地，步骤(2)中，用于润湿粉料的水分的喷洒量为混合粉料质量的3～5％。

优选地，步骤(2)中，所述粘结剂为脲甲醛水溶液或脲甲醛粉末，优选脲甲醛水溶液。

优选地，步骤(2)中，所述粘结剂的喷加量为混合粉料质量的15～25％。

具体地，步骤(2)中，所述造粒设备为圆盘造粒机，其中，雾化时间为10～75min，水分添加量为8～13％，转盘转速为30～60r/min，倾斜角为30～60°。

具体地，步骤(3)中，所述缓释膜为热固性脲醛树脂。

优选地，步骤(3)中，所述缓释膜的包覆量为颗粒总质量的5～10％。

采用上述方法制备得到的氯化钾腐殖酸复合缓释肥颗粒也在本发明的保护范围中。

有益效果：

本发明复合缓释肥颗粒所用材料大众化程度高，制备方法简便易行；制备效率高，制备重现性好；制备产品兼具有机无机肥料及缓释肥料各自优点，可为土壤补充全面及短长效养分同时具有一定改良土壤作用，缓解无机肥料对土壤物理结构的损害；同时，腐植酸和钾肥互作可以提高土壤肥力，调节土壤C/N平衡，增强土壤的生物活性，协调土壤养分释放，这对提高肥料利用率进而减少肥料使用、促进作物优质增产和农民增收都具有重要的现实意义，具有广阔的应用前景。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明做更进一步的具体说明，本发明的上述和/或其他方面的优点将会变得更加清楚。

图1为本发明氯化钾腐殖酸复合缓释肥颗粒的制备工艺流程图。

图2为实施例2制备的复合缓释肥颗粒释放效果图。

具体实施方式

根据下述实施例，可以更好地理解本发明。

实施例1：

按照图1所示流程制备复合缓释肥颗粒，将氯化钾粉末10kg(细度10目)与腐殖酸粉末2.0kg(细度10目)混合，加入到圆盘造粒机或同类造粒设备中。使用雾化器向粉料均匀慢速的喷洒物料质量3％的水分润湿，喷加物料质量15％的脲甲醛水溶液粘结剂，其中雾化造粒时间50min(每10min筛分一次)；水分添加总量控制10％、转盘转速与倾斜角(30r/min，45°)。待氯化钾腐殖酸高效率逐步变成3～5mm的颗粒，筛分保存，余料继续造粒。烘干肥料颗粒并再次筛分颗粒后，通过改进热固脲醛缓释包膜工艺结合传统工艺，制备包膜缓释复合肥(包膜量为颗粒质量的7％)。其中，肥料颗粒制备率79％，烘干后颗粒强度60～85N；所制备包膜缓释肥缓释效果良好。

实施例2：

将氯化钾粉末5kg(细度10目)与腐殖酸粉末0.7kg(细度10目)混合，加入到圆盘造粒机或同类造粒设备中。使用雾化器向粉料均匀慢速的喷洒物料质量3％的水分润湿，添加物料质量25％的脲甲醛水溶液粘结剂粉末，其中雾化造粒时间75min(每15min筛分一次)；水分添加总量控制12％、转盘转速与倾斜角(35r/min，45°)。待氯化钾腐殖酸高效率逐步变成3～5mm的颗粒，筛分保存，余料继续造粒。烘干肥料颗粒并再次筛分颗粒后，通过改进热固脲醛缓释包膜工艺结合传统工艺，制备包膜缓释复合肥(包膜量为颗粒质量的8％)。其中，肥料颗粒制备率84％，烘干后颗粒强度71～90N；所制备包膜缓释肥缓释效果良好。

实施例3：

实施例2制备的复合缓释肥颗粒释放效果的测定方法为：称取10g肥料样品装于网袋并放置于250mL塑料瓶中，加入100mL去离子水，在25℃恒温培养箱中培养。每个处理做36次重复，并在第10、20、30、40、50、60、70、80、90、100、110和120天各取三个重复，烘干后测定肥料剩余干重，损失的重量比即为肥料释放率，并拟合肥料养分累积释放曲线。

测量结果如图2所示，可以看出：第30、60、90和120天钾的累积释放率分别为12.98％、39.67％、74.31％和91.72％，具有良好的养分缓释性能，养分缓释期可达4个月。

实施例4：

由实施例2制备的复合缓释肥颗粒，应用于盆栽茄子验证肥效。本试验共设7个处理，每处理重复3次；分别为①CK，不施钾肥；②KCLL，普通氯化钾低量；③KCL，普通氯化钾中量；④KCLH，普通氯化钾高量；⑤CRFL，复合缓释肥低量；⑥CRF，复合缓释肥中量；⑦CRFH，复合缓释肥高量。按照大田N-P₂O₅-K₂O施肥量为225-112.5-225kg/hm²设定为中量施肥处理；其中，低量、高量的施肥量分别为在中量处理基础上减量30％处理与增量30％处理；所有肥料施入方式均为一次性基施。在茄子整个生育期内按常规高产栽培模式进行田间管理。与不施肥处理比较，施用了复合缓释肥的处理均显著增加了茄子产量，经过实验统计，各处理组之间具有显著性差异(表1)。不同处理之间茄子产量表现出明显的差异性，CRF中量处理产量最高，CRF、CRFL和CRFH处理小白菜产量较KCL、KCLL和KCLH处理有明显提高。相同施肥量条件下，CRF处理产量比KCL处理提高了29.10％，说明施用复合缓释肥可以提高茄子产量。

表1不同试验处理的茄子产量

注：同列数据后标有相同字母的表示在0.05水平上差异不显著。

本发明提供了一种氯化钾腐殖酸复合缓释肥颗粒及其制备方法的思路及方法，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

Claims

1.一种氯化钾腐殖酸复合缓释肥颗粒的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将氯化钾粉末、腐殖酸粉末混合均匀，得到混合粉料；

2.根据权利要求1所述的氯化钾腐殖酸复合缓释肥颗粒的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述氯化钾粉末的细度为10～60目；所述腐殖酸粉末的细度为10～60目。

3.根据权利要求1所述的氯化钾腐殖酸复合缓释肥颗粒的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述氯化钾粉末、腐殖酸粉末的混合质量比为5～8:1。

4.根据权利要求1所述的氯化钾腐殖酸复合缓释肥颗粒的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述水分的喷洒量为混合粉料质量的3～5％。

5.根据权利要求1所述的氯化钾腐殖酸复合缓释肥颗粒的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述粘结剂为脲甲醛水溶液或脲甲醛粉末。

6.根据权利要求5所述的氯化钾腐殖酸复合缓释肥颗粒的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述粘结剂的喷加量为混合粉料质量的15～25％。

7.根据权利要求1所述的氯化钾腐殖酸复合缓释肥颗粒的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述造粒设备为圆盘造粒机，其中，雾化时间为10～75min，水分添加量为8～13％，转盘转速为30～60r/min，倾斜角为30～60°。

8.根据权利要求1所述的氯化钾腐殖酸复合缓释肥颗粒的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述缓释膜为热固性脲醛树脂。

9.根据权利要求8所述的氯化钾腐殖酸复合缓释肥颗粒的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述缓释膜的包覆量为颗粒总质量的5～10％。

10.权利要求1～9中任意一种制备方法制备得到的氯化钾腐殖酸复合缓释肥颗粒。