CN112830856B - 一种肥料增效剂的制备方法及应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种肥料增效剂的制备方法及应用。制备方法包括：a、将麦饭石置于盐酸溶液中，在20‑30℃条件下搅拌2‑6小时，然后滤出、烘干、粉碎、过筛，得到麦饭石粉；b、将麦饭石粉、硫化亚铁和凹凸棒土混合均匀，得到网状复合材料；将所述复合材料造粒；c、将岩棉放入柠檬酸溶液中，在80‑100℃条件下搅拌8‑12小时，然后滤出、烘干、粉碎、过筛，得到羧基化的岩棉粉；d、将羧基化的岩棉粉放入聚丙烯酸钠水溶液中，搅拌均匀即得到包膜剂；e、将步骤b所得的颗粒置于步骤d所得的包膜剂中进行包膜。本发明制备的肥料增效剂为多孔三维网状结构，可有效提高土壤的保肥和保水性能，大幅提高氮磷钾肥料利用率。

Description

一种肥料增效剂的制备方法及应用
技术领域
本发明涉及肥料增效剂制备技术领域，具体地说是涉及一种肥料增效剂的制备方法及应用。
背景技术
我国是肥料生产和利用大国，目前，我国肥料的利用率普遍不高，其中，氮肥利用率为30%-35%，磷肥为10%-25%，钾肥为35%-50%。例如，氮肥通过挥发、淋溶和径流等途径损失量巨大，随之带来土壤肥力下降、农作物品质降低、环境污染严重等后果。因此控制化肥养分迁移和流失，提高土壤保肥、保水能力是现代肥料制备领域亟待解决的问题。
现有肥料增效剂的类型主要包括无机包膜肥料（如硫磺、硅藻土等包膜），有机聚合物包膜肥料（如聚烯烃包膜）和微溶有机氮化合物等。如专利文献CN201811216221.7中公开了一种利用废弃硅藻土生产聚谷氨酸肥料增效剂的方法，该方法直接利用聚谷氨酸发酵液和聚谷氨酸板框过滤后的废弃硅藻土为原料，并加入尿素生产以聚谷氨酸-尿素-硅藻土络合物为主要成分的肥料增效剂。专利文献CN201711196378.3中公开了一种保水缓释肥料增效剂，包括以下重量份数的原料：活性腐植酸粉45-55份，生物炭粉18-22份，磷酸一铵15-20份，硅锰肥10-15份，枯草芽孢杆菌2-4份，腐叶土10-12份，酒精废液干粉5-8份，硅藻土20-25份，木质素3-6份，抗旱保水剂2-4份；抗结块剂2-4份。专利文献CN201910463937.5中公开了一种含氮复合肥料增效剂及其制备方法，该含氮复合肥增效剂包括脲酶抑制剂正丁基硫代磷酰三胺（NBPT）和溶剂两种组分。通过控制脲酶抑制剂正丁基硫代磷酰三胺（NBPT）纯度，可保证复混肥料增效剂满足性状需求。上述这些肥料均存在成本高、不环保、应用范围窄、保水缓释效果不理想等问题。因此，迫切需要研究一种简便、高效、低成本的控制肥料流失的肥料增效剂及其制备工艺。
发明内容
本发明的目的是提供一种肥料增效剂的制备方法及应用，以解决现有技术中肥料增效剂成本高、不环保、应用范围窄以及保水缓释效果不理想等问题。
本发明采用的技术方案是：一种肥料增效剂的制备方法，包括以下步骤：
a、将麦饭石置于盐酸溶液中，在20-30℃条件下搅拌2-6小时，然后滤出并在30-60℃下烘干，经粉碎后过100-200目筛，得到麦饭石粉；
b、将麦饭石粉、硫化亚铁和凹凸棒土按照3-5∶1-3∶1-3的质量比混合均匀，得到网状复合材料；将所述复合材料采用挤压法造粒，得到粒径为1.5-3mm的颗粒；
c、将岩棉放入柠檬酸溶液中，在80-100℃条件下搅拌8-12小时，冷却后，用去离子水洗掉柠檬酸，然后滤出，并在30-60℃条件下烘干，再经粉碎后过50-100目筛，得到羧基化的岩棉粉；
d、将羧基化的岩棉粉放入聚丙烯酸钠水溶液中，搅拌均匀即得到包膜剂；
e、将步骤b所得的颗粒置于步骤d所得的包膜剂中进行包膜，其中，所述颗粒与包膜剂的用量比为5-10kg∶20-50L；包覆均匀后取出，并于40-70℃条件下烘干，即得到麦饭石/硫化亚铁/凹凸棒土/羧基化岩棉/聚丙烯酸钠复合的肥料增效剂。
步骤a中，所述麦饭石与盐酸溶液的比例为3-5kg∶200-400L，所述盐酸溶液的质量浓度为15-25g/L，所述搅拌速率为100-200rpm。
步骤b中，所述凹凸棒土为胶体级，100-200目。
步骤c中，所述岩棉与柠檬酸溶液的比例为10-30kg∶100-200L；柠檬酸溶液的质量浓度为10-20g/L；搅拌速率为100-200rpm。
步骤d中，所述岩棉粉与聚丙烯酸钠水溶液的比例为10-20kg∶20-50L；所述聚丙烯酸钠水溶液的质量浓度为30-50g/L。
一种上述方法制备的肥料增效剂在化肥中的应用。其是将肥料增效剂按照5-10wt%的比例添加到化肥中，然后按照化肥的常规方法施用即可。
本发明针对现有肥料利用率低、保水能力差的问题，提供一种低成本的麦饭石和凹凸棒土基保水肥料增效剂，并同时具备缓释肥料功能，既能控制肥料的流失又可为作物生长提供持续养分。
本发明肥料增效剂由特定比例的麦饭石、硫化亚铁、羧基化岩棉和凹凸棒土和聚丙烯酸钠复合而成，其中，麦饭石具有多孔微纳结构，可高效负载硫化亚铁。如附图1所示，麦饭石/硫化亚铁、凹凸棒土、羧基化岩棉和聚丙烯酸钠可相互交织形成多孔三维网状结构。在土壤中，硫化亚铁可作为铁肥和硫肥，其中的硫元素和亚铁元素可从材料中缓慢释放，为作物的生长提供必需的微量元素。其中，羧基化岩棉和聚丙烯酸钠可有效减少土壤水分的渗透和流失，达到保水的目的。
本发明制备工艺简单、环保，原料成本低，制备的增效剂应用简便，可有效提高土壤的保肥和保水性能，大幅提高氮磷钾肥料利用率。所释放出的物质可为作物持续提供营养，促进作物生长。
附图说明
图1是实施例1制备的肥料增效剂的电镜图。
图2是实施例1制备的肥料增效剂应用后的肥料缓释效果图。
具体实施方式
以下结合具体实施例，对本发明进行详细说明，实施例中未提及的试剂和操作均按本领域的常规操作实施。
实施例1
（1）取3kg麦饭石放入200L 盐酸溶液（15g/L）中，在20℃下搅拌（100rpm）2小时，随后滤出并在30℃下烘干，粉碎后，过100目筛子得到麦饭石粉。
（2）将麦饭石粉末、硫化亚铁和凹凸棒土（胶体级，100目）按照3∶1∶1的质量比物理混合均匀后，得到微纳级网状复合材料。将该复合材料采用挤压法造粒，得到粒径为1.5mm的颗粒。
（3）将10kg岩棉放入100L的柠檬酸溶液（10g/L）中，在80℃下搅拌（100rpm）8小时，冷却后，用去离子水洗掉柠檬酸，随后滤出并在30℃下烘干。粉碎后，过50目筛子得到羧基化的岩棉粉。
（4）将10kg羧基化岩棉粉放入20L 聚丙烯酸钠（30g/L）水溶液中，搅拌均匀即得到包膜剂。
（5）将5kg步骤（2）中得到的复合颗粒放入20L的步骤（4）中得到包膜剂中，包覆均匀后取出于40℃烘干，得到麦饭石/硫化亚铁/凹凸棒土/羧基化岩棉/聚丙烯酸钠复合材料，即为肥料增效剂。对所得肥料增效剂进行表征，结果见图1和图2所示，由图1可知，麦饭石/硫化亚铁、凹凸棒土、羧基化岩棉和聚丙烯酸钠可相互交织形成多孔三维网状结构。
（6）将步骤（5）中得到的肥料增效剂按照5wt%的比例添加到常规等养分化肥中，然后按照常规方法在小青菜（上海青）地施用，同时对照组只施用常规等养分化肥，测定土壤保水率、沙柱淋溶流失率以及小青菜增产率，结果见表1所示。
实施例2
（1）取4kg麦饭石放入300L 盐酸溶液（20g/L）中，在25℃下搅拌（150rpm）4小时，随后滤出并在45℃下烘干，粉碎后，过150目筛子得到麦饭石粉。
（2）将麦饭石粉末、硫化亚铁和凹凸棒土（胶体级，150目）按照4∶1∶2的质量比物理混合均匀后，得到微纳级网状复合材料。将该复合材料采用挤压法造粒，得到粒径为2mm的颗粒。
（3）将20kg岩棉放入200L的柠檬酸溶液（15g/L）中，在90℃下搅拌（150rpm）10小时，冷却后，用去离子水洗掉柠檬酸，随后滤出并在45℃下烘干。粉碎后，过75目筛子得到羧基化的岩棉粉。
（4）将15kg羧基化岩棉粉放入35L 聚丙烯酸钠（40g/L）水溶液中，搅拌均匀即得到包膜剂。
（5）将7.5kg步骤（2）中得到的复合颗粒放入35L的步骤（4）中得到包膜剂中，包覆均匀后取出于55℃烘干，得到麦饭石/硫化亚铁/凹凸棒土/羧基化岩棉/聚丙烯酸钠复合材料，即为肥料增效剂。对所得肥料增效剂进行表征，其具有类似实施例1肥料增效剂的结构。
（6）将步骤（5）中得到的肥料增效剂按照7.5wt%的比例添加到常规等养分化肥中，然后按照常规方法在小青菜（上海青）地施用，同时对照组只施用常规等养分化肥，测定土壤保水率、沙柱淋溶流失率以及小青菜增产率，结果见表1所示。
实施例3
（1）取5kg麦饭石放入300L 盐酸溶液（25g/L）中，在30℃下搅拌（200rpm）6小时，随后滤出并在60℃下烘干，粉碎后，过200目筛子得到麦饭石粉。
（2）将麦饭石粉末、硫化亚铁和凹凸棒土（胶体级，200目）按照5∶2∶3的质量比物理混合均匀后，得到微纳级网状复合材料。将该复合材料采用挤压法造粒，得到粒径为3mm的颗粒。
（3）将30kg岩棉放入200L的柠檬酸溶液（20g/L）中，在100℃下搅拌（200rpm）12小时，冷却后，用去离子水洗掉柠檬酸，随后滤出并在60℃下烘干。粉碎后，过100目筛子得到羧基化的岩棉粉。
（4）将20kg羧基化岩棉粉放入50L 聚丙烯酸钠（50g/L）水溶液中，搅拌均匀即得到包膜剂。
（5）将10kg步骤（2）中得到的复合颗粒放入50L的步骤（4）中得到包膜剂中，包覆均匀后取出于70℃烘干，得到麦饭石/硫化亚铁/凹凸棒土/羧基化岩棉/聚丙烯酸钠复合材料，即为肥料增效剂。对所得肥料增效剂进行表征，其具有类似实施例1肥料增效剂的结构。
（6）将步骤（5）中得到的肥料增效剂按照10wt%的比例添加到常规等养分化肥中，然后按照常规方法在小青菜（上海青）地施用，同时对照组只施用常规等养分化肥，测定土壤保水率、沙柱淋溶流失率以及小青菜增产率，结果见表1所示。
表1：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
。

Claims (4)

1.一种肥料增效剂的制备方法，其特征是，包括以下步骤：
a、将麦饭石置于盐酸溶液中，在20-30℃条件下搅拌2-6小时，然后滤出并在30-60℃下烘干，经粉碎后过100-200目筛，得到麦饭石粉；所述麦饭石与盐酸溶液的比例为3-5kg∶200-400L，所述盐酸溶液的质量浓度为15-25g/L，所述搅拌速率为100-200rpm；
b、将麦饭石粉、硫化亚铁和凹凸棒土按照3-5∶1-3∶1-3的质量比混合均匀，得到网状复合材料；将所述复合材料采用挤压法造粒，得到粒径为1.5-3mm的颗粒；
c、将岩棉放入柠檬酸溶液中，在80-100℃条件下搅拌8-12小时，冷却后，用去离子水洗掉柠檬酸，然后滤出，并在30-60℃条件下烘干，再经粉碎后过50-100目筛，得到羧基化的岩棉粉；所述岩棉与柠檬酸溶液的比例为10-30kg∶100-200L；柠檬酸溶液的质量浓度为10-20g/L；搅拌速率为100-200rpm；
d、将羧基化的岩棉粉放入聚丙烯酸钠水溶液中，搅拌均匀即得到包膜剂；所述岩棉粉与聚丙烯酸钠水溶液的比例为10-20kg∶20-50L；所述聚丙烯酸钠水溶液的质量浓度为30-50g/L；
e、将步骤b所得的颗粒置于步骤d所得的包膜剂中进行包膜，其中，所述颗粒与包膜剂的用量比为5-10kg∶20-50L；包覆均匀后取出，并于40-70℃条件下烘干，即得到麦饭石/硫化亚铁/凹凸棒土/羧基化岩棉/聚丙烯酸钠复合的具有多孔三维网状结构的肥料增效剂。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是，步骤b中，所述凹凸棒土为胶体级，100-200目。
3.一种权利要求1或2所述方法制备的肥料增效剂在化肥中的应用。
4.根据权利要求3所述的应用，其特征是，将肥料增效剂按照5-10wt%的比例添加到化肥中，然后按照化肥的常规方法施用即可。
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