CN112961002A - 一种功能型缓释控释氮肥及其制备方法 - Google Patents

一种功能型缓释控释氮肥及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种功能型缓释控释氮肥，由下述组分按质量比组成：尿素硝铵溶液400～800份、矿源黄腐酸(或海藻酸或复合氨基酸)0～50份、氮源以N计0～100份、磷源以P2O5计0～200份、钾源以K2O计0～200份、抗絮凝剂0～5份、消泡剂1～15份；其中尿素硝铵溶液包括28％尿素硝铵溶液、30％尿素硝铵溶液、32％尿素硝铵溶液，矿源黄腐酸包括矿源黄腐酸钠、矿源黄腐酸钾，氮源包括尿素、磷酸一铵、磷酸二铵，磷源包括磷酸一铵、磷酸二铵、磷酸二氢钾，钾源包括硝酸钾、磷酸二氢钾；本发明具有生产工艺流程简单、养分多元化、产品性质稳定、应用范围广、速溶速效、混配性强、性价比高、施用简单方便的优点。

Description

一种功能型缓释控释氮肥及其制备方法
技术领域
本发明属于农业肥料应用技术领域，具体涉及一种功能型缓释控释氮肥及其制备方法。
背景技术
我国传统氮肥产品能源消耗量非常高，主要是固体氮肥为主导，目前市场常见的传统氮肥主要是尿素、碳铵、硫铵、氯铵等，众所周知，目前由于传统复合肥料的大量施用和不合理的施肥方式，尿素的吸收利用率只有35％左右，造成产品的极大浪费，导致肥料使用过程中挥发、淋溶、拮抗、吸附、盐化等问题频发，尤其传统氮肥施用弊端更加凸显，在施用过程中很容易引起作物黄化早衰，土壤酸化板结，土壤可耕作层变浅，肥料利用率低下，甚至有时因为氯和缩二脲的超标，导致伤根伤叶，轻者植株抗病力减弱、根系生长受损，严重时减产甚至绝收。
作为传统氮肥主要提供作物生长所必须的无机氮，由于其营养结构较为单一，且施用量大、利用率低，生产过程中伴随着高污染高能耗，不符合我国绿色可持续发展要求，不能完全适应现阶段农业发展趋势和水肥一体化的大力发展，伴随着减肥增效政策的实施和加强，急需解决氮肥替代品势在必行。
尿素硝铵溶液(简称UAN溶液)，是未经浓缩的尿素与硝酸铵混合制成的液体，UAN溶液可以均匀的施入土壤中，同时含有硝态氮、铵态氮、酰胺态氮，硝态和铵态氮肥能较快被作物吸收，酰胺态氮肥具有一定的持效性，通过加入抑制剂和增效剂，使其具有速效和持效双重保障。
UAN在农业发达国家广泛使用，即可大大提高肥料利用率，同时增加施肥便捷性，确保作物养分科学补充，同时又节能环保，但国外多数以复合型肥料的形式施用。正是由于UAN溶液中元素营养单一，不能满足作物生长期所需其它营养元素，因而该产品目前在国内的推广仍处于起步阶段，需要进行科学的研究，找到适合中国种植结构、土壤和气候特点、施肥习惯的产品配方、种类剂型，是我们农业从业人员的当务之急。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述技术问题，而提供一种功能型缓释控释氮肥及其制备方法，本发明与现有技术和产品相比，具有生产工艺流程简单、养分多元化、产品性质稳定、应用范围广、速溶速效、混配性强、性价比高、施用简单方便，完全满足现代化设施栽培和水肥一体化的推广应用。
本发明所述的一种功能型缓释控释氮肥，由下述组分按质量比组成：尿素硝铵溶液(简称UAN)400～～800份、矿源黄腐酸(或海藻酸或复合氨基酸)0～50份、氮源以N计0～100份、磷源以P2O5计0～200份、钾源以K2O计0～200份、抗絮凝剂0～5份、消泡剂1～15份；其中尿素硝铵溶液包括28％尿素硝铵溶液、30％尿素硝铵溶液、32％尿素硝铵溶液，矿源黄腐酸包括矿源黄腐酸钠、矿源黄腐酸钾，氮源包括尿素、磷酸一铵、磷酸二铵，磷源包括磷酸一铵、磷酸二铵、磷酸二氢钾，钾源包括硝酸钾、磷酸二氢钾，抗絮凝剂包括羧甲基纤维素钠、黄原胶，消泡剂包括改性有机聚硅氧烷混合物、聚醚改性硅油乳液。
本发明优选地，所述尿素硝铵溶液(简称UAN)优选为30％～32％尿素硝铵溶液。
本发明优选地，所述所述矿源黄腐酸优选为80目粉剂矿源黄腐酸钾，其中按照质量比含矿源黄腐酸含量50～55％、K2O含量8～11％、有机质含量60～65％，矿源黄腐酸能用海藻酸或复合氨基酸代替。
本发明优选地，所述氮源优选为车用尿素颗粒，其中N含量为46％。
本发明优选地，所述磷源优选为磷酸二氢钾，其中P2O5含量51.5％、K2O含量33.5％。
本发明优选地，所述钾源优选为硝酸钾，其中N含量13％、K2O含量46％。
本发明优选地，所述抗絮凝剂优选为羧甲基纤维素钠。
本发明优选地，所述消泡剂优选为改性有机聚硅氧烷混合物。
本发明优选地，所述的一种功能型缓释控释氮肥由下述组分按质量比组成：28％～32％尿素硝铵溶液400～800份、矿源黄腐酸钾0～50份、尿素0～100份、磷酸二氢钾0～200份、硝酸钾0～200份、羧甲基纤维素钠0～5份、改性有机聚硅氧烷混合物0～10份。
本发明还包括一种功能型缓释控释氮肥及其制备方法，包括如下步骤：
步骤一、制备28％～32％尿素硝铵溶液
(1)尿素溶液的准备：以质量分数计，向A不锈钢高压反应釜中加入130kg纯净水，控制温度在80℃，向其中加入485kg尿素，然后将温度由80℃升至95℃，反应釜压力控制在0.4MPa匀速搅拌30min；制成浓度为78％以上的尿素溶液置于A不锈钢高压反应釜中备用；
(2)硝酸铵溶液的准备：以质量分数计，向B不锈钢高压反应釜中加入130kg纯净水，控制温度在100℃，向其中加入740kg硝酸铵，然后将温度由100℃升至130℃，反应釜压力控制在1.6MPa匀速搅拌30min，制成浓度为85％的硝酸铵溶液置于B不锈钢高压反应釜中备用；
(3)以质量分数计，向C不锈钢高压反应釜中加入56kg纯净水，加入防腐阻垢剂：1.5kg硫氰酸铵及2kg聚天门冬氨酸，向上述混合液中加入脲酶抑制剂：1kg N～甲基～2～吡咯烷酮，加压至0.4MPa并以80～120r/min进行搅拌30min；(4)将B不锈钢高压反应釜中硝酸铵溶液由1.6MPa压力缓慢减压至0.4MPa，在搅拌状态下，将435kg减压后的硝酸铵溶液加入到C不锈钢高压反应釜中并不停搅拌；
(5)在搅拌状态下，将A不锈钢高压反应釜中0.4MPa下的尿素溶液505kg加入到C不锈钢高压反应釜中，并不停搅拌反应1.5h～2h后停止；
(6)停止搅拌后，C不锈钢高压反应釜中即得氮含量在30％～32％的无色液体尿素硝铵溶液；
步骤二：制备腐植酸缓释氮肥溶液
①以质量分数计，取步骤一制备好的30％～32％尿素硝铵溶液600～800kg加入到D不锈钢乳化搅拌罐中，依次加入硝酸钾40～200kg，尿素1～200kg，加热至30℃～40℃，以1800～2000r/min匀速搅拌15～20min至完全溶解；
②以质量分数计，向①中加入磷酸二氢钾1～200kg，以1800～2000r/min匀速搅拌5～10min至完全溶解；
③以质量分数计，向②中加入50kg矿源黄腐酸钾，以2400～2600r/min匀速乳化剪切20～30min至完全溶解；
④以质量分数计，向③中依次加入400～600g羧甲基纤维素钠增稠剂，80～120g改性有机聚硅氧烷混合物消泡剂，以2400～2600r/min匀速乳化剪切3～5min至完全溶解；
⑤搅拌停止静止一段时间后，即得含腐植酸缓释控释氮肥的成品。
本发明所述一种功能型缓释控释氮肥，与现有技术和产品相比，具有生产工艺流程简单、产品性质稳定、应用范围广，速溶速效、混配性强，性价比高、施用简单方便，完全满足现代化设施栽培和水肥一体化的推广应用的优势。可以避免很多传统肥料弊端，减少土壤有机碳源，调理土壤酸化板结，改善土壤团粒结构，增强透水透气性和土壤肥力，同时补充完善有益菌群，去促进根系和植株生长发育，在根际周围其起到养护和防御作用，修复受损根系，抑制各种病原菌，防治根部和土传病害。本发明还可以实现固氮解磷解钾，释放络合土壤中微量元素和有益元素，吸附土壤重金属和分解农药残留，提高肥料高效利用，减少肥料农药投入，增强作物抗病抗逆能力和增产提质，全面适用于粮食、瓜果、蔬菜、水果和花卉以及药材等作物。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的说明。
实施例1
①以质量分数计，取步骤一制备好的32％尿素硝铵溶液771.5kg加入到D不锈钢乳化搅拌罐中，依次加入硝酸钾178kg，加热至20℃～30℃，以1800～2000r/min匀速搅拌15～20min至完全溶解；
②以质量分数计，向①中加入50kg矿源黄腐酸钾，以2400～2600r/min匀速乳化剪切20～30min至完全溶解；
③以质量分数计，向②中依次加入400g羧甲基纤维素钠增稠剂，100g改性有机聚硅氧烷混合物消泡剂，以2400～2600r/min匀速乳化剪切3～5min至完全溶解；
④搅拌停止静止一段时间后，即得氮含量340g/L,氧化钾含量100g/L，腐植酸含量在30g/L的成品。
实施例2
①以质量分数计，取步骤一制备好的32％尿素硝铵溶液793.5kg加入到D不锈钢乳化搅拌罐中，依次加入磷酸二氢钾156kg，加热至30℃～40℃，以1800～2000r/min匀速搅拌15～20min至完全溶解；
②以质量分数计，向①中加入50kg矿源黄腐酸钾，以2400～2600r/min匀速乳化剪切20～30min至完全溶解；
③以质量分数计，向②中依次加入420g羧甲基纤维素钠增稠剂，80g改性有机聚硅氧烷混合物消泡剂，以2400～2600r/min匀速乳化剪切3～5min至完全溶解；
④搅拌停止静止一段时间后，即得氮含量310g/L,五氧化二磷含量100g/L以上，氧化钾含量60g/L，腐植酸含量在30g/L的成品。
实施例3
①以质量分数计，取步骤一制备好的32％尿素硝铵溶液680kg加入到D不锈钢乳化搅拌罐中，依次加入硝酸钾73kg，尿素196.5kg，加热至30℃～40℃，以1800～2000r/min匀速搅拌15～20min至完全溶解；
②以质量分数计，向①中加入50kg矿源黄腐酸钾，以2400～2600r/min匀速乳化剪切20～30min至完全溶解；
③以质量分数计，向②中依次加入400g羧甲基纤维素钠增稠剂，100g改性有机聚硅氧烷混合物消泡剂，以2400～2600r/min匀速乳化剪切3～5min至完全溶解；
④搅拌停止静止一段时间后，即得氮含量400g/L,钾含量40g/L，腐植酸含量在30g/L的成品。
实施例4
①以质量分数计，取步骤一制备好的32％尿素硝铵溶液736.4kg加入到D不锈钢乳化搅拌罐中，依次加入磷酸二氢钾63kg，尿素150kg，加热至30℃～40℃，以1800～2000r/min匀速搅拌15～20min至完全溶解；
②以质量分数计，向①中加入50kg矿源黄腐酸钾，以2400～2600r/min匀速乳化剪切20～30min至完全溶解；
③以质量分数计，向②中依次加入500g羧甲基纤维素钠增稠剂，100g改性有机聚硅氧烷混合物消泡剂，以2400～2600r/min匀速乳化剪切3～5min至完全溶解；
④搅拌停止静止一段时间后，即得氮含量380g/L,五氧化二磷含量40g/L，氧化钾含量25g/L，腐植酸含量在30g/L的成品。
实施例5
①以质量分数计，取步骤一制备好的32％尿素硝铵溶液730.5kg加入到D不锈钢乳化搅拌罐中，依次加入硝酸钾62kg，加热至30℃～40℃，以1800～2000r/min匀速搅拌15～20min至完全溶解；
②以质量分数计，向①中加入磷酸二氢钾157kg，以1800～2000r/min匀速乳化剪切20～30min至完全溶解；
②以质量分数计，向①中加入50kg矿源黄腐酸钾，以2400～2600r/min匀速乳化剪切20～30min至完全溶解；
③以质量分数计，向②中依次加入420g羧甲基纤维素钠增稠剂，80g改性有机聚硅氧烷混合物消泡剂，以2400～2600r/min匀速乳化剪切3～5min至完全溶解；
④搅拌停止静止一段时间后，即得氮含量300g/L,五氧化二磷含量100g/L，氧化钾含量100g/L，腐植酸含量在30g/L的成品。
实施例6
①以质量分数计，取步骤一制备好的30％尿素硝铵溶液718.5kg加入到D不锈钢乳化搅拌罐中，依次加入硝酸钾46kg，尿素150kg，加热至30℃～40℃，以1800～2000r/min匀速搅拌15～20min至完全溶解；
②以质量分数计，向①中加入磷酸二氢钾35kg，以1800～2000r/min匀速乳化剪切20～30min至完全溶解；
②以质量分数计，向①中加入50kg矿源黄腐酸钾，以2400～2600r/min匀速乳化剪切20～30min至完全溶解；
③以质量分数计，向②中依次加入420g羧甲基纤维素钠增稠剂，80g改性有机聚硅氧烷混合物消泡剂，以2400～2600r/min匀速乳化剪切3～5min至完全溶解；
④搅拌停止静止一段时间后，即得氮含量360g/L,五氧化二磷含量20g/L，氧化钾含量40g/L，腐植酸含量在30g/L的成品。
具体实施方式是对本发明的进一步说明而非限制，对本领域普通技术人员来说在不脱离本发明实质内容的情况下做进一步变换，而所有这些变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种功能型缓释控释氮肥，其特征在于：由下述组分按质量比组成：尿素硝铵溶液400～800份、矿源黄腐酸0～50份、氮源以N计0～100份、磷源以P2O5计0～200份、钾源以K2O计0～200份、抗絮凝剂0～5份、消泡剂1～15份；
所述尿素硝铵溶液包括28％尿素硝铵溶液、30％尿素硝铵溶液、32％尿素硝铵溶液，矿源黄腐酸包括矿源黄腐酸钠、矿源黄腐酸钾；
所述氮源包括尿素、磷酸一铵、磷酸二铵，磷源包括磷酸一铵、磷酸二铵、磷酸二氢钾；
所述钾源包括硝酸钾、磷酸二氢钾，抗絮凝剂包括羧甲基纤维素钠、黄原胶；
所述消泡剂包括改性有机聚硅氧烷混合物、聚醚改性硅油乳液。
2.根据权利要求1所述的一种功能型缓释控释氮肥，其特征在于：所述尿素硝铵溶液优选为30％～32％尿素硝铵溶液。
3.根据权利要求1所述的一种功能型缓释控释氮肥，其特征在于：矿源黄腐酸优选为80目粉剂矿源黄腐酸钾，其中按照质量比含矿源黄腐酸含量50～55％、K2O含量8～11％、有机质含量60～65％，矿源黄腐酸能用海藻酸或复合氨基酸代替。
4.根据权利要求1所述的一种功能型缓释控释氮肥，其特征在于：所述氮源优选为车用尿素颗粒，其中N含量为46％。
5.根据权利要求1所述的一种功能型缓释控释氮肥，其特征在于：所述磷源优选为磷酸二氢钾，其中P2O5含量51.5％、K2O含量33.5％。
6.根据权利要求1所述的一种功能型缓释控释氮肥，其特征在于：所述钾源优选为硝酸钾，其中N含量13％、K2O含量46％。
7.根据权利要求1所述的一种功能型缓释控释氮肥，其特征在于：所述抗絮凝剂优选为羧甲基纤维素钠。
8.根据权利要求1所述的一种功能型缓释控释氮肥，其特征在于：所述消泡剂优选为改性有机聚硅氧烷混合物。
9.根据权利要求1所述的一种功能型缓释控释氮肥，其特征在于：所述由下述组分按质量比组成：28％～32％尿素硝铵溶液400～800份、矿源黄腐酸钾0～50份、尿素0～100份、磷酸二氢钾0～200份、硝酸钾0～200份、羧甲基纤维素钠0～5份、改性有机聚硅氧烷混合物0～10份。
10.一种如权利要求1～9所述的一种功能型缓释控释氮肥的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：制备28％～32％尿素硝铵溶液
尿素溶液的准备：以质量分数计，向A不锈钢高压反应釜中加入130kg纯净水，控制温度在80℃，向其中加入485kg尿素，然后将温度由80℃升至95℃，反应釜压力控制在0.4MPa匀速搅拌30min；制成浓度为78％以上的尿素溶液置于A不锈钢高压反应釜中备用；
硝酸铵溶液的准备：以质量分数计，向B不锈钢高压反应釜中加入130kg纯净水，控制温度在100℃，向其中加入740kg硝酸铵，然后将温度由100℃升至130℃，反应釜压力控制在1.6MPa匀速搅拌30min，制成浓度为85％的硝酸铵溶液置于B不锈钢高压反应釜中备用；
以质量分数计，向C不锈钢高压反应釜中加入56kg纯净水，加入防腐阻垢剂：1.5kg硫氰酸铵及2kg聚天门冬氨酸，向上述混合液中加入脲酶抑制剂：1kg N～甲基～2～吡咯烷酮，加压至0.4MPa并以80～120r/min进行搅拌30min；
(4)将B不锈钢高压反应釜中硝酸铵溶液由1.6MPa压力缓慢减压至0.4MPa，在搅拌状态下，将435kg减压后的硝酸铵溶液加入到C不锈钢高压反应釜中并不停搅拌；
(5)在搅拌状态下，将A不锈钢高压反应釜中0.4MPa下的尿素溶液505kg加入到C不锈钢高压反应釜中，并不停搅拌反应1.5h～2h后停止；
(6)停止搅拌后，C不锈钢高压反应釜中即得氮含量在30％～32％的无色液体尿素硝铵溶液；
步骤二：制备腐植酸缓释氮肥溶液
①以质量分数计，取步骤一制备好的30％～32％尿素硝铵溶液600～800kg加入到D不锈钢乳化搅拌罐中，依次加入硝酸钾40～200kg，尿素1～200kg，加热至30℃～40℃，以1800～2000r/min匀速搅拌15～20min至完全溶解；
②以质量分数计，向①中加入磷酸二氢钾1～200kg，以1800～2000r/min匀速搅拌5～10min至完全溶解；
③以质量分数计，向②中加入50kg矿源黄腐酸钾，以2400～2600r/min匀速乳化剪切20～30min至完全溶解；
④以质量分数计，向③中依次加入羧400～600g甲基纤维素钠增稠剂，80～120g改性有机聚硅氧烷混合物消泡剂，以2400～2600r/min匀速乳化剪切3～5min至完全溶解；
⑤搅拌停止静置一段时间后，即得一种功能型缓释控释氮肥的成品。
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