CN111099939A - 抗淋溶肥料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于农业肥料技术领域，具体涉及一种抗淋溶肥料及其制备方法。所述抗淋溶肥料包括尿素颗粒、包覆所述尿素颗粒的木质素层以及位于所述尿素颗粒和所述木质素层之间的粘结层；其中，所述粘结层由改性木质素组成。该抗淋溶肥料具有很好的抗淋溶效果，可提高肥料养分的利用率，同时，木质素是可再生的无毒、价廉、可生物降解的天然有机物，因此该抗淋溶肥料不仅具有缓释效果，而且具有无污染、对环境友好的特点，显著优于现有技术。

Description

抗淋溶肥料及其制备方法
技术领域
本发明属于农业肥料技术领域，具体涉及一种抗淋溶肥料及其制备方法。
背景技术
据农业部最新统计数据，2017年国内化肥用量约6000万吨，而在水稻、玉米、小麦三大粮食作物的化肥利用率为37.8％。美国粮食作物化肥利用率大体在50％，欧洲主要国家粮食作物化肥利用率大体在65％，比我国高15-30个百分点。而导致化肥利用率低的主要原因之一，就是化肥在天然降雨和人工浇灌时，由于其易于淋溶而流失浪费。因此，提高化肥利用率，生产一种抗淋溶肥料，是未来农业发展的趋势。
为了提高化肥利用率，开发一种具有良好的抗淋溶效果的肥料，人们做了很多研究，如在土壤中添加改良材料以提高土壤的抗淋溶性和发展包膜型肥料等。土壤改良材料由于用量大，成本高，效果一般的缺陷而限制其发展。相对而言，包膜型肥料具有生产方便，使用方便，效果好的特点，但其包膜材料的污染和降解问题也限制着包膜型肥料的发展。
因此，现有技术有待改进。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种抗淋溶肥料及其制备方法，旨在解决现有肥料容易淋溶、利用率低的技术问题。
为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
本发明一方面提供一种抗淋溶肥料，所述抗淋溶肥料包括尿素颗粒、包覆所述尿素颗粒的木质素层以及位于所述尿素颗粒和所述木质素层之间的粘结层；其中，所述粘结层由改性木质素组成。
本发明提供的抗淋溶肥料是一种包膜型抗淋溶肥料，具体包括位于内部的尿素颗粒、位于中间且包覆在该尿素颗粒表面的粘结层以及位于表面的木质素层；该尿素颗粒是肥料主体，为作物提供养分，而由改性木质素组成的粘结层因具有很好的平整性和致密性，使粘结性能更好，这样通过该粘结层作用可以将木质素层牢牢粘合在尿素颗粒表面，这样形成的包膜肥料具有很好的抗淋溶效果，可提高肥料养分的利用率，同时，木质素是可再生的无毒、价廉、可生物降解的天然有机物，因此该抗淋溶肥料不仅具有缓释效果，而且具有无污染、对环境友好的特点，显著优于现有技术。
本发明另一方面提供一种抗淋溶肥料的制备方法，包括如下步骤：
提供尿素颗粒；
将所述尿素颗粒进行预热处理，然后将改性木质素溶液喷涂在所述尿素颗粒表面，进行干燥处理后，得到粘结层包覆的尿素颗粒；其中，粘结层由改性木质素组成；
将木质素粉末包覆在所述粘结层表面形成木质素层，得到所述抗淋溶肥料。
本发明提供的抗淋溶肥料的制备方法是一种肥料包膜技术工艺，具体先在尿素颗粒表面包膜形成粘结层，再在粘结层表面包膜形成木质素层，从而得到该特有结构的抗淋溶肥料；该制备方法工艺简单易行，成本低，最终得到包膜型抗淋溶肥料的具有很好的抗淋溶效果，可提高肥料养分的利用率，同时具有无污染、对环境友好的特点。
附图说明
图1为本发明的抗淋溶肥料结构示意图；
图2为本发明的抗淋溶肥料制备流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
一方面，本发明实施例提供了一种抗淋溶肥料，该抗淋溶肥料的具体结构如图1所示，所述抗淋溶肥料包括尿素颗粒、包覆所述尿素颗粒的木质素层以及位于所述尿素颗粒和所述木质素层之间的粘结层；其中，所述粘结层由改性木质素组成。
本发明实施例提供的抗淋溶肥料是一种包膜型抗淋溶肥料，具体包括位于内部的尿素颗粒、位于中间且包覆在该尿素颗粒表面的粘结层以及位于表面的木质素层；该尿素颗粒是肥料主体，为作物提供养分，而由改性木质素组成的粘结层因具有很好的平整性和致密性，使粘结性能更好，这样通过该粘结层作用可以将木质素层牢牢粘合在尿素颗粒表面，这样形成的包膜肥料具有很好的抗淋溶效果，可提高肥料养分的利用率，同时，木质素是可再生的无毒、价廉、可生物降解的天然有机物，因此该抗淋溶肥料不仅具有缓释效果，而且具有无污染、对环境友好的特点，显著优于现有技术。
木质素是自然界仅次于纤维素的第二大可再生的无毒、价廉、可生物降解的天然有机物，目前在农业上多用作肥料添加剂、土壤改良剂、生长调节剂，而本发明实施例首次将木质素作为包膜型材料包覆在尿素颗粒表面，具有很好的抗淋溶效果。进一步地，在本发明实施例提供的抗淋溶肥料中，所述尿素颗粒、所述粘结层和所述木质素层的质量比为：(94-98):(1-3):(1-3)。在该质量比范围内，既可以使尿素颗粒发挥肥料性能得到更好地释放，又可以使木质素层更好地粘结在尿素颗粒表面提高肥料抗淋溶性。
进一步地，在本发明实施例提供的抗淋溶肥料中，所述尿素颗粒的粒径为2mm-4mm，该粒径范围内更适合进行包膜处理工艺；所述尿素颗粒中的氮含量≥46％，优选氮的含量≥46.2％，该氮含量范围内，可以提供更好的氮肥。
进一步地，在本发明实施例提供的抗淋溶肥料中，所述粘结层由粘结剂组成，本发明实施例的粘结剂为改性木质素，即具有粘结性、经改性剂对木质素材料改性得到的改性木质素，该改性木质素因内部分子结构展开，所以具有很好的平整性和致密性，具有优异的粘结性能。优选地，本发明一实施例中，所述改性木质素由木醋液对木质素材料改性得到。利用木醋液对木质素材料，可以使木质素团状的分子结构更好地展开，破坏木质素分子内部羟基之间的氢键，使分子内及分子间氢键作用消失，并可以使粘结层更平整致密且粘度提升300％以上，粘结性能更好。
更进一步地，上述木醋液由水稻秸秆制备得到，得到的木醋液的含水率为80％以上，如含水量为80-91％。更进一步地，木醋液的pH值为2-4，该pH值范围的木醋液对木质素材料的改性效果最佳。本发明一优选实施例中，木醋液pH值为2.37，含水率为90.30％。经木醋液改性的木质素材料可以是工业木质素或者天然木质素，木质素材料中木质素的质量百分比可以约50％左右。
另一方面，本发明实施例还提供了一种抗淋溶肥料的制备方法，包括如下步骤：
S01：提供尿素颗粒；
S02：将所述尿素颗粒进行预热处理，然后将改性木质素溶液喷涂在所述尿素颗粒表面，进行干燥处理后，得到粘结层包覆的尿素颗粒；其中，粘结层由改性木质素组成；
S03：将木质素粉末包覆在所述粘结层表面形成木质素层，得到所述抗淋溶肥料。
本发明实施例提供的抗淋溶肥料的制备方法是一种肥料包膜技术工艺，具体先在尿素颗粒表面包膜形成粘结层，再在粘结层表面包膜形成木质素层，从而得到该特有结构的抗淋溶肥料；该制备方法工艺简单易行，成本低，最终得到包膜型抗淋溶肥料的具有很好的抗淋溶效果，可提高肥料养分的利用率，同时具有无污染、对环境友好的特点。
进一步地，在上述步骤S01中：尿素颗粒即为肥料主体，具体粒径和氮含量选择上文已阐述。
进一步地，在上述步骤S02中：所述改性木质素溶液的制备方法包括：将木质素材料与改性剂按质量比1：10进行溶解，得到所述改性木质素溶液。优选地，该改性剂为木醋液，且所述木醋液的制备方法包括：将水稻秸秆粉碎后在350-450℃的条件下进行热解。具体地，由水稻秸秆去杂、粉碎后在连续热解反应装置上400℃热解制得的木醋液。该木醋液的主要成分为酸类、酚类、酮类等，对木质素材料具有更好的改性效果(提高粘结性)。
为了更好地进行包膜工艺，先对尿素颗粒进行预热处理；优选地，所述预热处理的温度为45-55℃，时间为5-10min。可通过热风5-10min用于预热尿素颗粒。为了更好地得到粘结层包覆的尿素颗粒，所述干燥处理的温度为65-75℃，时间为5-10min。优选地，通过鼓入70℃左右的热风5min，从而在尿素颗粒表面形成粘结层。
进一步地，在上述步骤S03中：所述木质素粉末是过80目筛获得。将木质素粉末包覆在所述粘结层表面的过程为：将木质素粉末与粘结层包覆的尿素颗粒混合，在转鼓中转动3-5min，再经过干燥筒50℃干燥。
本发明一实施例中，如图2所示，抗淋溶肥料的制备方法包括如下：
(1)取木质素材料与改性剂按质量比1：10进行配制，制成改性木质素粘结剂，溶解后备用；
(2)将尿素颗粒经过2-4mm筛筛分，投入到转鼓包膜机设备，通入热风5-10min用于预热尿素颗粒。
(3)将步骤(1)中所得的改性木质素粘结剂均匀喷在尿素颗粒上，并鼓入70℃左右的热风5min。
(4)在步骤(3)的基础上，把一定量的木质素粉末均匀加入转鼓中，转动3-5min。
(5)如此依次重复步骤(4)2-3次，再经过干燥筒50℃干燥，制得木质素包膜型肥料，即所述抗淋溶肥料。
本发明先后进行过多次试验，现举一部分试验结果作为参考对发明进行进一步详细描述，下面结合具体实施例进行详细说明。
实施例1
一种抗淋溶肥料，成分如下：
改性剂木质素粘结剂：1份；
木质素粉末：1份；
尿素颗粒：98份。
制备方法包括：将尿素颗粒进行预热处理，然后将改性木质素粘结剂喷涂在所述尿素颗粒表面，进行热风干燥处理后，得到粘结层包覆的尿素颗粒；将木质素粉末包覆在所述粘结层表面形成木质素层，得到木质素包膜型抗淋溶肥料。
实施例2
一种抗淋溶肥料，成分如下：
改性剂木质素粘结剂：2份；
木质素粉末：1份；
尿素颗粒：97份。
制备方法和实施例1相同。
实施例3
一种抗淋溶肥料，成分如下：
改性剂木质素粘结剂：1份；
木质素粉末：2份；
尿素颗粒：97份。
制备方法和实施例1相同。
实施例4
一种抗淋溶肥料，成分如下：
改性剂木质素粘结剂：1.5份；
木质素粉末：1.5份；
尿素颗粒：97份。
制备方法和实施例1相同。
实施例5
一种抗淋溶肥料，成分如下：
改性剂木质素粘结剂：2份；
木质素粉末：2份；
尿素颗粒：96份；
制备方法和实施例1相同。
实施例6
一种抗淋溶肥料，成分如下：
改性剂木质素粘结剂：3份；
木质素粉末：3份；
尿素颗粒：94份；
制备方法和实施例1相同。
性能评价
为了价木质素包膜型的淋溶肥料的抗淋溶效果，在室内用沙柱对上述实施例1-6中的抗淋溶肥料和普通尿素进行淋溶，100g土中加入2g木质素包膜型抗淋溶肥料，每次淋溶用50mL去离子水进行淋洗，通过测定淋洗液中尿素含量计算尿素淋失量，淋溶间隔时间按照国家标准GB/T 23348-2009中的规定的时间间隔(1d，3d，7d，14d，21d，28d，42d淋洗取样，至淋洗液中检测不出尿素为止。最终数据结果见表1。
从表1中可知：本发明实施例提供的上述采用木质素进行包膜的抗淋溶肥料的制备方法制备的木质素包膜型抗淋溶肥料，与普通尿素相比，具有良好的抗淋溶效果。而使用木质素包膜型抗淋溶肥料的实施例1-6，按照缓释肥料国家标准GB/T 24438-2009中的规定，都具有30天及以上的缓释期，具有较好的抗淋溶效果。
表1
Figure BDA0001842842620000081
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种抗淋溶肥料，其特征在于，所述抗淋溶肥料包括尿素颗粒、包覆所述尿素颗粒的木质素层以及位于所述尿素颗粒和所述木质素层之间的粘结层；其中，所述粘结层由改性木质素组成。
2.如权利要求1所述的抗淋溶肥料，其特征在于，所述尿素颗粒、所述粘结层和所述木质素层的质量比为：(94-98):(1-3):(1-3)。
3.如权利要求1所述的抗淋溶肥料，其特征在于，所述尿素颗粒的粒径为2mm-4mm；和/或
所述尿素颗粒中的氮含量≥46％。
4.如权利要求1所述的抗淋溶肥料，其特征在于，所述改性木质素由木醋液对木质素材料改性得到。
5.如权利要求4所述的抗淋溶肥料，其特征在于，所述木醋液的pH值为2-4；和/或
所述木醋液的含水率为80％以上。
6.一种抗淋溶肥料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
提供尿素颗粒；
将所述尿素颗粒进行预热处理，然后将改性木质素溶液喷涂在所述尿素颗粒表面，进行干燥处理后，得到粘结层包覆的尿素颗粒；其中，粘结层由改性木质素组成；
将木质素粉末包覆在所述粘结层表面形成木质素层，得到所述抗淋溶肥料。
7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述改性木质素溶液的制备方法包括：将木质素材料与改性剂按质量比1：10进行溶解，得到所述改性木质素溶液。
8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述改性剂为木醋液，且所述木醋液的制备方法包括：将水稻秸秆粉碎后在350-450℃的条件下进行热解。
9.如权利要求6-8任一项所述的制备方法，其特征在于，所述预热处理的温度为45-55℃，时间为5-10min。
10.如权利要求6-8任一项所述的制备方法，其特征在于，所述干燥处理的温度为65-75℃，时间为5-10min。
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