CN1245358C

CN1245358C - 一种有机无机复混肥造粒粘结剂及其生产方法

Info

Publication number: CN1245358C
Application number: CN 200410000637
Authority: CN
Inventors: 李国学; 李彦明
Original assignee: China Agricultural University
Current assignee: China Agricultural University
Priority date: 2004-01-13
Filing date: 2004-01-13
Publication date: 2006-03-15
Anticipated expiration: 2024-01-13
Also published as: CN1557787A

Abstract

本发明公开了一种有机无机复混肥造粒粘结剂及其制备方法。本发明所提供的有机无机复混肥造粒粘结剂，是包括5%-25%淀粉，0.5%-1.2%双氧水，3%-8%强碱，0.05%-0.2%铁盐，0.2%-0.8%硼砂，0.1 1%-0.4%尿素和0.1%-0.3%磷酸二氢钾的水溶液；所有浓度均为质量百分浓度。一种生产上述有机无机复混肥造粒粘结剂的方法，包括以下步骤：1)将淀粉在水中搅拌成匀浆，然后按顺序加入双氧水、1/4-2/3总量的强碱、1/4-2/3总量的铁盐，再在40℃-55℃反应20-50分钟；2)将步骤1)的混合液温度升至80℃-90℃，加入剩余铁盐，再加入剩余强碱，保温10-50分钟，再加入尿素反应5-20分钟；3)将反应温度降至40-60℃，加入硼砂和磷酸二氢钾，保温反应10-30分钟后，得到所述有机无机复混肥造粒粘结剂。该粘结剂成本低廉，能够简化制粒工艺，成球效果好、返料率低。

Description

一种有机无机复混肥造粒粘结剂及其生产方法

技术领域

本发明涉及一种粘结剂及其生产方法，特别涉及一种有机无机复混肥造粒粘结剂及其生产方法。

背景技术

以往有机-无机复混肥造粒用粘结剂主要是以无机矿石或有机合成的高聚物为原料，前者加入到复混肥中后，造成肥料总养分含量的降低。后者成本较高且不易降解，易于在土壤环境中残留，对作物生长产生不利的影响。

淀粉是多糖类的碳水化合物，其中直链淀粉约占20％，支链淀粉约占80％，在酸或酶的作用下，可以逐步裂解成小分子，最终产物是D-葡萄糖。淀粉原料的获取极为方便，而且其降解产物对环境亦是安全的，不会对作物生长产生不利影响。

淀粉糊精 D-葡萄

发明创造内容

本发明的目的是提供一种有机无机复混肥造粒粘结剂。

本发明所提供的有机无机复混肥造粒粘结剂，是包括5％-25％淀粉，0.5％-1.2％双氧水，3％-8％强碱，0.05％-0.2％铁盐，0.2％-0.8％硼砂，1％-4％尿素和0.1％-0.3％磷酸二氢钾的水溶液；所有浓度均为质量百分浓度。

上述各种成分的优选量为：10％-20％淀粉、0.8％双氧水、5％强碱、0.1％铁盐、0.5％硼砂、0.2％尿素和0.2％磷酸二氢钾。

其中，所述强碱可为氢氧化钠、氢氧化钾、氧化钠、氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、氢氧化钙、氧化钙和氢氧化铵等中任意一种或其任意组合；所述铁盐可为硫酸亚铁、硫酸铁、氯化亚铁、氯亚铁中任意一种或其任意组合。

为了提高性能，所述有机无机复混肥造粒粘结剂还包括0.005％-0.02％改性剂，所述改性剂可为磷酸三丁酯、硅油和聚乙烯醇(PVA)；所述磷酸三丁酯的浓度优选为0.01％。

本发明的第二个目的是提供一种制备上述有机无机复混肥造粒粘结剂的方法。

本发明所提供的生产上述有机无机复混肥造粒粘结剂的方法，包括以下步骤：

1)将淀粉在水中搅拌成匀浆，然后按顺序加入双氧水、1/4-2/3总量的强碱、1/4-2/3总量的铁盐，再在40℃-55℃反应20-50分钟；

2)将步骤1)的混合液温度升至80℃-90℃，加入剩余铁盐，再加入剩余强碱，保温10-50分钟，再加入尿素反应5-20分钟；

3)将反应温度降至40-60℃，加入硼砂和磷酸二氢钾，保温反应10-30分钟后，得到所述有机无机复混肥造粒粘结剂。

其中，步骤1)中的水温优选为40-55℃，较优选为45℃-50℃；反应温度优选为45℃-50℃，反应时间优选为30分钟；所加入的强碱优选为总量的1/3；所加入的铁盐优选为总量的1/2。

步骤1)和2)中所述强碱可为氢氧化钠、氢氧化钾、氧化钠、氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、氢氧化钙、氧化钙和氢氧化铵等；所述铁盐可为硫酸亚铁、硫酸铁、氯化亚铁或氯亚铁。

步骤2)中加入剩余铁盐，再加入剩余强碱后优选保温20-30分钟，再加入尿素反应10-15分钟；为了消除反应过程中产生的泡沫，在加入尿素之前，先加入改性剂，如0.005％-0.02％的磷酸三丁酯。

步骤3)中，优选为将反应温度降至50℃。

作为一个优质的粘结剂，必须要与被粘物有良好的亲合力，这样就要求粘结剂的分子结构上具有较多的极性基团。淀粉经氧化后，一些糖苷键发生断裂，使分子量减少，并且D-葡萄糖中的C₂和C₃键也被氧化断裂生成羰基，进一步氧化开环形成羧基，同时，C₆上的羟基也发生氧化反应。

为了提高粘结剂的水溶性，用强碱与其羧基反应以增加粘结剂的亲水性，所发生的反应如下：

为了增加粘结剂与有机组分的亲和力和增加粘结剂的稳定及干燥性能，在特定温度条件下加入适量尿素使粘结剂中的羟基与其发生缩聚反应。所发生的反应如下：

同时通过磷酸二氢钾中的H₂PO₄ ^-控制粘结剂中的羟基的量，防止粘结剂凝聚形成凝胶，从而提高粘结剂的稳定性。并通过控制磷酸二氢钾的加入量来调节氧化反应的程度。

本发明的有机无机复混肥造粒粘结剂及其生产的有机无机复混肥的理化性质如下：

1.粘结剂色泽：棕褐色粘性液体

2.粘结剂粘度：30-40秒(旋转粘度计)

3.粘结剂固形物含量：18％-30％

4.粘结剂贮存期：＞100天

5.有机无机复混肥颗粒平均抗压碎力：＞14N

6.有机无机复混肥造粒返料率：＜10％

注意：在贮存时，虽长期不变质，但应密封贮存，否则有可能发生结皮或胶冻现象。

本发明的有机无机复混肥造粒粘结剂具有无毒、无害、无污染、易降解和易溶于水等特点，适用于生产N、P、K有效含量为30％以上，有机物含量40％以上的圆颗粒有机复混肥，也适用于高浓度有机-无机复混肥(N、P、K有效养分＞45％)的造粒。在造粒使用前可稀释1-2倍，这样可以根据需要来调整粘结剂的使用量，但仍要视烘干设备进料端所容许物料的最大含水量而定。

本发明的有机无机复混肥造粒粘结剂即可提高肥料的总养分含量，使肥料达到或超过复混肥的标准；同时将作物必需的营养元素经过转化后作为粘结剂的组分，这样既能增加营养元素的有效性，也可简化颗粒复混肥的生产工艺。该造粒粘结剂由于溶于水，可以以喷雾方式进行使用，因此适用于转鼓式造粒机和圆盘造粒机造粒，造粒方法简单且适用于工业化生产。该粘结剂成本低廉，能够简化制粒工艺，成球效果好、返料率低。

具体实施方式

实施例1、有机无机复混肥造粒粘结剂的生产

该有机无机复混肥造粒粘结剂包括20％淀粉、0.8％双氧水、5％氢氧化钠、0.1％硫酸亚铁、0.5％硼砂、0.2％尿素、0.2％磷酸二氢钾和0.01％磷酸三丁酯，其余为水。

具体的制备过程如下：

1、备料将50公斤氢氧化钠配制成40％的水溶液；硼砂5公斤配制成20％的水溶液；尿素2公斤配制成10％的水溶液；磷酸二氢钾2公斤配制成5％的水溶液；硫酸亚铁1公斤配制成5％的水溶液，并加入0.2％的浓硫酸。将双氧水稀释1倍备用。

2、调浆向反应器中加入足量的45℃-50℃左右的热水，将称量好的200公斤淀粉倒入反应器，搅拌成均匀的料浆，整个操作在5-7分钟内完成。

3、氧化边搅拌边缓慢加入计算好的8公斤30％双氧水，混匀后加入40％氢氧化钠溶液(约占总使用量的1/3)，混匀后加入5％硫酸亚铁溶液(约占总使用量的1/2)。整个操作在3-5分钟内完成。在45℃-50℃保温反应30分钟。

4、快速将混合液的温度升至80℃-90℃，在搅拌的状态下加入5％硫酸亚铁溶液(占总使用量的1/2)以终止反应；然后加入40％氢氧化钠溶液(占总使用量的2/3)，再在搅拌状态下保温20-30分钟。

5、在搅拌条件下，加入0.1公斤的磷酸三丁酯，以消除在反应过程中产生的泡沫；将计量好的10％尿素溶液加入反应器，反应10-15分钟。

6、降温至50℃左右加入计量好的20％硼砂溶液；最后加入适量的5％磷酸二氢钾溶液。保温反应20-30分钟后在室温下冷却，得到有机无机复混肥造粒粘结剂。

该有机无机复混肥造粒粘结剂的生产成本大致为625元/吨。

实施例2、有机无机复混肥造粒粘结剂的制备

该有机无机复混肥造粒粘结剂包括10％淀粉、0.8％双氧水、5％氢氧化钠、0.1％硫酸亚铁、0.5％硼砂、0.2％尿素、0.2％磷酸二氢钾和0.01％的磷酸三丁酯，其余为水。其生产方法与实施例1同。

该有机无机复混肥造粒粘结剂各组分的用量如表2所示，其生产成本大致为365元/吨。

表2.有机无机复混肥造粒粘结剂的生产成本

成份	消耗质量(kg)
成份	消耗质量(kg)	淀粉过氧化氢(30％)硫酸亚铁氢氧化钠(30％)硼砂磷酸二氢钾尿素磷酸三丁酯	10081505220.1

对比例1、

对本发明的有机无机复混肥造粒粘结剂与凹凸棒(来自河北省保定市中美合资比尔得绿宝肥料有限公司)的造粒效益进行比较，结果如表3所示。

表3.本发明的有机无机复混肥造粒粘结剂与凹凸棒的造粒效益比较

项目	本发明所生产的粘结剂	凹凸棒
项目	本发明所生产的粘结剂	凹凸棒	单价(元/吨)	625(实施例1)，365(实施例2)	400
造粒时粘结剂的加入量(千克/吨)	50-75(实施例1)，60-80(实施例2)	100-160	单价(元/吨)	625(实施例1)，365(实施例2)	400
造粒时粘结剂的加入量(千克/吨)	50-75(实施例1)，60-80(实施例2)	100-160	颗粒的抗压强度	＞14N	＞14N
是否适于生产NPK有效含量≥30％复混肥	是	否	颗粒的抗压强度	＞14N	＞14N
是否适于生产NPK有效含量≥30％复混肥	是	否	是否适于生产NPK有效含量≥45％高浓度复混肥	是	否
颗粒外壳的光滑度	光滑	粗糙	是否适于生产NPK有效含量≥45％高浓度复混肥	是	否
颗粒外壳的光滑度	光滑	粗糙	生物毒性	无	无
微量元素	可控	无	生物毒性	无	无
微量元素	可控	无	加入成本(元/吨)	30-47(实施例1)22-29(实施例2)	40-64

Claims

1、一种有机无机复混肥造粒粘结剂，是包括下述质量百分浓度的物质的水溶液：5％-25％淀粉，0.5％-1.2％双氧水，3％-8％强碱，0.05％-0.2％铁盐，0.2％-0.8％硼砂，1％-4％尿素和0.1％-0.3％磷酸二氢钾；其中，所述强碱为氢氧化钠和氢氧化钾、氧化钠、氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、氢氧化钙、氧化钙和氢氧化铵中的任意一种或几种；所述铁盐为硫酸亚铁、硫酸铁、氯化亚铁或氯化铁中的任意一种或几种。

2、根据权利要求1所述的造粒粘结剂，其特征在于：所述有机无机复混肥造粒粘结剂包括10％-20％淀粉、0.8％双氧水、5％强碱、0.1％铁盐、0.5％硼砂、0.2％尿素和0.2％磷酸二氢钾。

3、根据权利要求1或2所述的造粒粘结剂，其特征在于：所述有机无机复混肥造粒粘结剂还包括0.005％-0.02％的改性剂；所述改性剂为磷酸三丁酯、硅油或聚乙烯醇。

4、根据权利要求3所述的造粒粘结剂，其特征在于：所述磷酸三丁酯的浓度为0.01％。

5、一种生产权利要求1所述的有机无机复混肥造粒粘结剂的方法，包括以下步骤：

6、根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述步骤1)中的水温为40-55℃；反应温度为45℃-50℃，反应时间为30分钟；所述步骤2)中加入剩余铁盐，再加入剩余强碱后保温20-30分钟，再加入尿素反应10-15分钟。

7、根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于：在加入尿素之前，先加入改性剂，所述改性剂为磷酸三丁酯、硅油或聚乙烯醇。