CN113307699A - 一种含改性硅藻土的缓释肥料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种含改性硅藻土的缓释肥料及其制备方法，通过硅藻土粒径的选择和膨化工艺、化肥负载工艺的创新，有效提高了改性后的硅藻土对化肥的吸附效果，即利用了单个改性后的硅藻土颗粒中孔洞对化肥的吸附，又有效利用了制粒后的硅藻土颗粒对化肥的吸附容纳效果，显著提升了改性硅藻土中化肥的负载量，在保证缓释肥料能够快速起效的同时，明显延长了缓释肥料的缓释时间。
Description
技术领域
本发明属于农业领域，具体涉及一种含改性硅藻土的缓释肥料及其制备方法。
背景技术
我国是农业大国，也是化肥使用大国，据报道，我国的化肥使用量占世界的约35％，相当于美国和印度的总和，但化肥实际利用率并不高，我国当季氮肥利用率仅为20％～35％,磷肥的利用率为10％～20％,钾肥的利用率为30％～60％，肥料利用率低不仅造成资源的巨大浪费,还给人类赖以生存的环境造成了严重污染，导致土地板结以及土壤退化等一些生态问题。因此缓控释肥料已经成为了肥料界研究领域中新的热点。缓控释肥，是指通过各种调控机制使其养分能够缓慢释放，延长作物对其有效养分吸收利用的有效期，使其养分按照设定的释放率和释放期缓慢或控制释放的肥料，具有能够提高化肥利用率、减少使用量与施肥次数、降低生产成本、减少环境污染、提高农作物产品品质等优点。
硅藻土是一种储量丰富的天然黏土矿物，是由硅藻遗骸和软泥固结形成的硅质沉积岩，其主要化学成分是S i O2，具有独特的有序排列的微孔结构，孔隙率高，比表面积大，吸附性及离子交换性良好，已有报道采用硅藻土作肥料的载体和控释材料调理剂，用以改善肥料的物理性状，控制肥料中养分的释放，也有报道将硅藻土作为肥料的包裹剂，从而起到化肥的缓控释效果，但其化肥的负载量及缓控释效果仍然不理想。本发明的目的就是致力于提供一种缓控释效果优异的包含改性硅藻土的缓释肥料。
发明内容
本发明的目的是提供一种含改性硅藻土的缓释肥料及其制备方法。
一方面，本发明提供一种含改性硅藻土的缓释肥料，所述缓释肥料由改性硅藻土和化肥制备而成。
优选的，所述缓释肥料按照以下步骤制备而成：
(1)粉碎：硅藻土粉碎过100-500目筛，备用；
(2)膨化：粉碎后的硅藻土加压至2-4个标准大气压，快速减压至0.2-1个标准大气压，任选的，重复该膨化步骤1-5次；
(3)一次负载：使用化肥溶液喷淋膨化后的硅藻土，任选的添加粘结剂并搅拌均匀，将喷淋化肥溶液的硅藻土通过15-20目筛制粒，得到一次负载化肥的改性硅藻土颗粒；
(4)二次负载：化肥粉碎过50-100目筛，添加于步骤(3)所得的一次负载化肥的改性硅藻土颗粒中，振动搅拌0.5-1h后过30目筛，筛下部分加入化肥溶液，保留筛上颗粒即得二次负载化肥的改性硅藻土颗粒；
(5)三次负载：使用化肥溶液喷淋二次负载化肥的改性硅藻土颗粒，并将其通过10-15目筛整粒，干燥，即得含改性硅藻土的缓释肥料。
优选的，所述粘结剂选自：凹凸棒、膨润土、阿尔法淀粉等。
优选的，所述步骤(1)中硅藻土粉碎过200目筛；步骤(2)中粉碎后的硅藻土加压至3个标准大气压，快速减压至0.5个标准大气压，任选的，重复该膨化步骤2次；
优选的，步骤(2)中所述快速减压是指将加压后的硅藻土喷射入相应体积的容器中，所述容器的体积根据加压后的压力所确定。
优选的，所述化肥选自：钾肥、氮肥、磷肥或其两种或多种的混合物；更优选的，所述化肥为钾肥与氮肥的混合物、钾肥与磷肥的混合物、氮肥与磷肥的混合物或钾肥、氮肥与磷肥的混合物；最优选的，所述化肥为钾肥、氮肥与磷肥的混合物，优选的，钾肥、氮肥与磷肥的质量比为1:1-5:1-5，更优选的，钾肥、氮肥与磷肥的质量比为1:2-4:2-4，最优选的，钾肥、氮肥与磷肥的质量比为1:3:3。
本发明有益效果
本发明通过硅藻土粒径的选择和膨化工艺、化肥负载工艺的创新，有效提高了改性后的硅藻土对化肥的吸附效果，即利用了单个改性后的硅藻土颗粒中孔洞对化肥的吸附，又有效利用了制粒后的硅藻土颗粒对化肥的吸附容纳效果，显著提升了改性硅藻土中化肥的负载量。通过一次负载、二次负载和三次负载使得改性硅藻土颗粒表面、改性硅藻土颗粒内部及单个硅藻土内部孔洞均吸附有化肥，且三次负载的化肥具有明显不同的释放效果，在保证缓释肥料能够快速起效的同时，明显延长了缓释肥料的缓释时间。另外，使用化肥溶液喷淋二次负载化肥的改性硅藻土颗粒，还能显著增强改性硅藻土颗粒内部化肥颗粒的固定效果，避免缓释肥料在运输及使用过程中所可能导致的改性硅藻土颗粒内部化肥颗粒的脱落，从而有效保证了缓释肥料的化肥负载量和化肥缓释效果。
具体实施方式
在下文中更详细地描述了本发明以有助于对本发明的理解。
实施例1：一种含改性硅藻土的缓释氮肥
硅藻土1Kg，尿素9Kg，膨润土200g，其中尿素分为1Kg、6Kg、2Kg三份，将1Kg尿素和2Kg尿素分别溶于1L和3L自来水中备用，按照以下步骤制备：
(1)粉碎：硅藻土粉碎过300目筛，备用；
(2)膨化：粉碎后的硅藻土加压至3个标准大气压，快速减压至0.5个标准大气压，重复该膨化步骤2次；
(3)一次负载：将1L化肥溶液喷淋至膨化后的硅藻土，并不断搅拌，喷淋完成后添加膨润土并搅拌均匀，通过20目筛制粒，得到一次负载化肥的改性硅藻土颗粒；
(4)二次负载：6Kg化肥粉碎过80目筛，添加于步骤(3)所得的一次负载化肥的改性硅藻土颗粒中，振动搅拌1h后过30目筛，筛下颗粒0.75Kg，将筛下颗粒添加于3L尿素溶液中，保留筛上颗粒即得二次负载化肥的改性硅藻土颗粒；
(5)三次负载：使用3L化肥溶液喷淋二次负载化肥的改性硅藻土颗粒，并将其通过10目筛整粒，干燥，即得含改性硅藻土的缓释肥料。
实施例2：一种含改性硅藻土的缓释复合肥
硅藻土1Kg，硫酸钾1.2kg、尿素3.6Kg、过磷酸钙3.6Kg，膨润土200g，其中硫酸钾、尿素、过磷酸钙混合均匀得复合肥，分为1Kg、5.6Kg、1.8Kg三份，其中1Kg复合肥和1.8Kg复合肥分别溶于1L和3L自来水中备用，按照实施例1步骤制备即得缓释复合肥。
对比例1：一种缓释氮肥
硅藻土100g，尿素900g，膨润土20g，其中尿素分为100g、600g、200g三份，其中100g尿素和200g尿素分别溶于100mL和300mL自来水中备用，按照实施例1步骤制备，其中硅藻土粉碎过800目筛。
对比例2：一种缓释氮肥
硅藻土100g，尿素900g，膨润土20g，其中尿素分为100g、600g、200g三份，其中100g尿素和200g尿素分别溶于100mL和300mL自来水中备用，按照实施例1步骤制备，其中硅藻土粉碎过50目筛。
对比例3：一种缓释氮肥
硅藻土100g，尿素900g，膨润土20g，其中尿素分为600g、300g两份，其中300g尿素溶于400mL自来水中备用，按照以下步骤制备：
(1)粉碎：硅藻土粉碎过300目筛，备用；
(2)膨化：粉碎后的硅藻土加压至3个标准大气压，快速减压至0.5个标准大气压，重复该膨化步骤2次；
(3)制粒：使用100mL自来水喷淋至膨化后的硅藻土，并不断搅拌，喷淋完成后添加膨润土并搅拌均匀，通过20目筛制粒，得到改性硅藻土颗粒；
(4)一次负载：600g化肥粉碎过80目筛，添加于步骤(3)所得的改性硅藻土颗粒中，振动搅拌1h后过30目筛，筛下颗粒74.3g，将筛下颗粒添加于400mL尿素溶液中，保留筛上颗粒即得一次负载化肥的改性硅藻土颗粒；
(5)二次负载：使用400mL化肥溶液喷淋二次负载化肥的改性硅藻土颗粒，并将其通过10目筛整粒，干燥，即得含改性硅藻土的缓释肥料。
对比例4：一种缓释氮肥
硅藻土100g，尿素900g，膨润土20g，将硅藻土粉碎过300目筛、尿素粉碎过80目筛，将硅藻土、尿素、膨润土添加于1L自来水中搅拌1h，过10目筛制粒，即得缓释氮肥。
效果例1：本发明含改性硅藻土的缓释肥料的溶出效果1.1实验样品：
实施例1及对比例1-4的缓释肥料。
1.2实验方法
按照缓释肥料国家标准GB/T23348-2009要求，检测本发明含有改性硅藻土的缓释肥料在25℃静水中第24h、第3d、第10d、第28d的累积释放率，具体实验结果参见表1。
1.3实验结果
表1本发明含改性硅藻土的缓释肥料的溶出效果
| 24h释放率(％) | 3d释放率(％) | 10d释放率(％) | 28d释放率(％) | |
| 实施例1 | 9.36±3.51** | 11.32±4.65** | 22.74±11.52** | 55.38±16.29** |
| 对比例1 | 11.24±5.19 | 13.44±6.81 | 31.18±17.45 | 66.59±18.91 |
| 对比例2 | 10.57±6.25 | 12.98±7.43 | 28.50±14.76 | 63.61±13.75 |
| 对比例3 | 13.69±6.83 | 14.27±6.59 | 33.67±21.10 | 71.27±20.36 |
| 对比例4 | 19.82±9.64 | 24.15±12.04 | 45.71±23.52 | 79.15±18.64 |
**,与对比例4组比较P<0.01.
表1实验结果显示了仅将硅藻土与氮肥简单混合的对比例4组肥料24h的释放率明显超出了缓释肥料国家标准GB/T23348-2009的相关要求，虽然其第28d累积释放率符合相应标准要求，但其释放率明显较快，缓释效果仍不理想。本发明实施例1的缓释肥料则显示了明显更优初期释放和累积释放效果，对比例1-3的试验结果显示了硅藻土的粒径及负载工艺对缓释肥料的缓释效果均具有明显的影响，本发明实施例1的缓释肥料具有优于对比例1-3的初期释放和累积释放效果。
以上描述了本发明优选实施方式，然其并非用以限定本发明。本领域技术人员对在此公开的实施方案可进行并不偏离本发明范畴和精神的改进和变化。
Claims (10)
1.一种含改性硅藻土的缓释肥料，其特征在于，所述缓释肥料由改性硅藻土和化肥制备而成。
2.根据权利要求1所述的含改性硅藻土的缓释肥料，其特征在于，所述缓释肥料按照以下步骤制备而成：
(1)粉碎：硅藻土粉碎过100-500目筛，备用；
(2)膨化：粉碎后的硅藻土加压至2-4个标准大气压，快速减压至0.2-1个标准大气压，任选的，重复该膨化步骤1-5次；
(3)一次负载：使用化肥溶液喷淋膨化后的硅藻土，任选的添加粘结剂并搅拌均匀，将喷淋化肥溶液的硅藻土通过15-20目筛制粒，得到一次负载化肥的改性硅藻土颗粒；
(4)二次负载：化肥粉碎过50-100目筛，添加于步骤(3)所得的一次负载化肥的改性硅藻土颗粒种，振动搅拌0.5-1h后过30目筛，筛下部分加入化肥溶液，保留筛上颗粒即得二次负载化肥的改性硅藻土颗粒；
(5)三次负载：使用化肥溶液喷淋二次负载化肥的改性硅藻土颗粒，并将其通过10-15目筛整粒，即得含改性硅藻土的缓释肥料。
3.根据权利要求2所述的含改性硅藻土的缓释肥料，其特征在于，所述粘结剂选自：凹凸棒、膨润土、阿尔法淀粉。
4.根据权利要求2所述的含改性硅藻土的缓释肥料，其特征在于，所述步骤(1)中硅藻土粉碎过200目筛；步骤(2)中粉碎后的硅藻土加压至3个标准大气压，快速减压至0.5个标准大气压，任选的，重复该膨化步骤2次。
5.根据权利要求2-4任一项所述的含改性硅藻土的缓释肥料，其特征在于，所述快速减压是指将加压后的硅藻土喷射入相应体积的容器中，所述容器的体积根据加压后的压力所确定。
6.根据权利要求1-5任一项所述的含改性硅藻土的缓释肥料，其特征在于，所述化肥选自：钾肥、氮肥、磷肥或其两种或多种的混合物。
7.根据权利要求6所述的含改性硅藻土的缓释肥料，其特征在于，所述化肥为钾肥与氮肥的混合物、钾肥与磷肥的混合物、氮肥与磷肥的混合物或钾肥、氮肥与磷肥的混合物。
8.根据权利要求7所述的含改性硅藻土的缓释肥料，其特征在于，所述化肥为钾肥、氮肥与磷肥的混合物。
9.根据权利要求8所述的含改性硅藻土的缓释肥料，其特征在于，钾肥、氮肥与磷肥的质量比为1:1-5:1-5。
10.权利要求1-9任一项所述的含改性硅藻土的缓释肥料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)粉碎：硅藻土粉碎过100-500目筛，备用；
(2)膨化：粉碎后的硅藻土加压至2-4个标准大气压，快速减压至0.2-1个标准大气压，任选的，重复该膨化步骤1-5次；
(3)一次负载：使用化肥溶液喷淋膨化后的硅藻土，任选的添加粘结剂并搅拌均匀，将喷淋化肥溶液的硅藻土通过15-20目筛制粒，得到一次负载化肥的改性硅藻土颗粒；
(4)二次负载：化肥粉碎过50-100目筛，添加于步骤(3)所得的一次负载化肥的改性硅藻土颗粒种，振动搅拌0.5-1h后过30目筛，筛下部分加入化肥溶液，保留筛上颗粒即得二次负载化肥的改性硅藻土颗粒；
(5)三次负载：使用化肥溶液喷淋二次负载化肥的改性硅藻土颗粒，并将其通过10-15目筛整粒，即得含改性硅藻土的缓释肥料。
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- 2021-07-05 CN CN202110756384.XA patent/CN113307699A/zh active Pending
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| CN1403421A (zh) * | 2002-09-12 | 2003-03-19 | 中国科学院广州地球化学研究所 | 一种新型矿物复合肥及其制备方法 |
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 米增财 等: "硅藻土煅烧处理及其孔隙性能研究", 《硅酸盐通报》 * |
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