CN1666971A

CN1666971A - 一种控效肥料及其生产工艺

Info

Publication number: CN1666971A
Application number: CNA2004100213593A
Authority: CN
Inventors: 武志杰; 张海军; 陈利军
Original assignee: Institute of Applied Ecology of CAS
Current assignee: Institute of Applied Ecology of CAS
Priority date: 2004-03-10
Filing date: 2004-03-10
Publication date: 2005-09-14

Abstract

本发明涉及控释肥料，具体地说是一种控效肥料及其生产工艺。其控效肥料由包膜和肥芯组成，肥芯为添加硝化抑制剂的含氮复合肥，包膜壁材为丙烯酸树脂或丙烯酸树脂－乙基纤维素共混物；添加硝化抑制剂含氮复合肥的制备采用混合造粒法，包膜工艺采用流化床喷涂包膜技术，将丙烯酸树脂或丙烯酸树脂－乙基纤维素共混物溶于乙醇溶剂中，在所述溶液中加入无机膜调理剂及增塑剂，混溶后在流化态肥芯外表面进行喷涂包被，形成光滑、连续、均一的包膜。它不仅能有效控制肥料氮的养分释放和转化，显著提高氮磷钾肥的利用率，且其制造成本明显低于同等肥效的高分子聚合物包膜复合肥。

Description

一种控效肥料及其生产工艺

技术领域

本发明涉及控释肥料，具体地说是一种包膜与硝化抑制剂结合型控效肥料及其生产工艺。

背景技术

传统化学肥料，尤其是氮肥，由于挥发、淋失和土壤固定等因素的影响，利用率一直不高，氮肥当季利用率只有30％～40％，磷肥当季利用率只有10％～20％左右；微量元素更低，施入当季也难以充分发挥作用。肥料利用率不高，不但对农作物的增产增质效果差，经济效益低，还会引起大气污染、土壤面源污染、地下水污染和水体富营养化等严重的生态环境问题。通过工业途径，生产缓控释肥料，提高化肥利用率、减轻化肥施用过程对环境的负面影响，对于推动我国肥料工业、无公害农业的发展意义重大。

目前，针对水溶性肥料养分在土壤中溶解释放过快，引起养分损失增加以及对作物产生盐害和氨毒害等缺点，多种包膜肥料已被研制开发。包膜氮肥的养分释放速率主要由包膜壁材的特性决定，受土壤环境条件影响相对较小。其养分释放速率相对均匀缓慢，能显著减少磷钾肥的固定损失，显著减少NO₃ ^--N的淋失和氨挥发损失，可与种子同时同位施用，一次大量施用不产生烧苗现象。但包膜氮肥无法控制肥料养分溶出后的土壤转化行为。

在尿素或铵态氮肥中添加硝化抑制剂，能够抑制土壤NH₄ ⁺-N向NO₃ ^--N和NO₂ ^--N的转化过程，使土壤中的氮素更多的以NH₄ ⁺-N形式存在，减少N₂O和NO_x气体的释放，减少NO₃ ^--N和NO₂ ^--N在土壤中累积量及其淋失的可能性，从而提高氮肥的利用率。但硝化抑制剂易于在土壤中降解或固定，使硝化抑制效果降低或失去，并且硝化抑制剂施用效果经常随土壤环境条件的变异而发生变化。

发明内容

本发明目的在于提供一种既能控制肥料氮磷钾养分溶出，又能控制溶出氮肥转化的控效肥料及生产工艺。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：控效肥料由包膜和添加硝化抑制剂的复合肥肥芯组成，包膜壁材为廉价高分子聚合材料；

该复合肥构成按重量百分比为：尿素24％～28％、磷酸一铵25％～32％、碳酸氢铵3％～5％、硫酸钾25％～30％、膨润土10％～15％和硝化抑制剂0.3％～1.2％；所述含氮复合肥中的氮肥来源为：尿素、碳酸氢铵和磷酸一铵。所述硝化抑制剂为：双氰胺(DCD)和/或3，4-二甲基磷酸吡唑(DMPP)；所述用于包膜的高分子聚合材料为：丙烯酸树脂RS100或丙烯酸树脂RS100-乙基纤维素共混物。

控效肥料的生产工艺为，将包膜与添加硝化抑制剂合理结合起来，添加硝化抑制剂复合肥肥芯的制备工艺采用混合造粒法，其肥料构成按重量百分比：0.1％～0.2％的硝化抑制剂、24％～28％尿素、25％～32％磷酸一铵、3％～5％碳酸氢铵、25％～30％硫酸钾和10％～15％膨润土；包膜工艺采用流化床喷涂包膜技术，具体操作为：将100份用量为肥芯重量8％～15％的高分子聚合材料溶于1000～1500份乙醇溶剂中，在所述溶液中加入5～20份无机膜调理剂，再加入1～5份增塑剂，混溶后在肥芯外表面进行喷浆包被，形成光滑、连续、均一的包膜；

所述流化床包衣机的运行参数为：进风温度：50～75℃；压缩空气压强：0.3～0.6Pa；喷头雾化压：0.05～0.2Pa；

所述有机溶剂为乙醇；所述无机膜调理剂为滑石粉、沸石粉或硅藻土；所述增塑剂为聚乙二醇或邻苯二甲酸二甲酯。

本发明原理为：

对肥芯外表面进行物理包被，可有效防止肥芯养分快速释放所带来的盐害和氨毒害，从而可与种子同时同位施用，不产生烧苗现象。肥芯中硝化抑制剂的缓慢溶出，可减少硝化抑制剂在土壤中的降解和固定，延长或增强硝化抑制剂抑制土壤NH₄ ⁺-N硝化的效果，使更多的氮肥以NH₄ ⁺-N形式保留于土壤，减少N₂O和NO_x气体的释放，减少NO₃ ^--N和NO₂ ^--N的淋失，提高氮肥的利用率。肥芯中水溶性磷钾的缓慢溶出能显著降低磷钾在土壤中的固定比率，增加作物对磷钾的吸收；肥芯中枸溶性和难溶性磷肥在包膜层破裂后，可再次释放到土壤，供作物吸收利用。综合利用以上两种控释方式，本发明既可控制肥料养分的溶出过程，又可控制土壤NH₄ ⁺-N和NO₃ ^--N的供应比率，使其与大多数一季作物的需肥特征基本吻合，实现对肥料养分供应的有效控制。

在高分子包膜壁材中加入无机膜调理剂，可有效克服包膜过程中的粘连现象；加入增塑剂可增加膜的塑性和韧性，使包膜更加均一完整。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果如下：

1.实现了对肥料氮养分供应的有效控制。本发明的控效肥料是在添加硝化抑制剂的复合肥表面进行物理包被，把包膜肥料和添加硝化抑制剂的稳定化肥料的优点合理结合，实现优势互补。肥芯水溶性氮肥的缓慢溶出可使肥料与种子同时同位施用而不产生烧苗现象。肥芯中硝化抑制剂的缓慢溶出，可有效控制土壤NH₄ ⁺-N的硝化强度，提高土壤中NH₄ ⁺-N的供应比率，减少氮肥的损失，大幅度提高氮肥的利用率，其利用率可高达50％～70％(传统化学氮肥的利用率为30％～40％)。

2.能显著提高磷钾肥的利用率。肥芯中磷钾的缓慢释放能显著降低磷钾在土壤中的固定比率，增加作物对磷钾的吸收；使磷肥的当季利用率提高3％～10％(传统化学磷肥的利用率为10％～20％)，钾肥的当季利用率提高5％～15％(传统化学钾肥利用率为35％～40％)。

3.能显著提高硝化抑制剂的抑制效率。通常硝化抑制剂施入土壤中可抑制土壤硝化作用1个月左右，硝化抑制剂经包被后缓慢释放，可使硝化抑制效果延长至1.5～3个月。

4.降低了肥料包膜成本。本发明的控效肥料采用廉价的丙烯酸树脂RS100和/或乙基纤维素为包被材料，且乙醇溶剂易得廉价；更为重要的是，施肥试验结果表明，添加硝化抑制剂的控效肥料只需20～60天的溶出控释期(肥料养分在25℃纯水中溶出80％所需的时间)，便可相当于控释期为70～120天的包膜肥料的肥效，这大大降低了控效肥料对包膜层渗透性的要求，因而，与同等肥效的高分子聚合物包膜复合肥相比，本发明控效肥料的制造成本显著降低。

附图说明

图1为本发明流化床包膜工艺简图。

具体实施方式

下面通过实施例和附图详述本发明。

实施例1

采用含双氰胺的复合肥为肥芯，用于包膜的环境友好材料为：丙烯酸树脂RS100。

含双氰胺的复合肥肥芯的生产工艺为：采用转鼓造粒设备，将25份粉碎尿素、30份磷酸一铵、4份碳酸氢铵、25份硫酸钾、14.7份膨润土和0.3份双氰胺充分混合后，经造粒、烘干、筛分和冷却等流程制备成粒径为2.5～4.0mm的颗粒复合肥。

包膜工艺：采用流化床喷涂包膜方法，具体操作为：将100份用于包膜的丙烯酸树脂RS100溶于1500份的乙醇溶剂，其中丙烯酸树脂RS100用量为肥芯重量的8％；再在丙烯酸树脂RS100乙醇溶液中加入20份无机膜调理剂滑石粉，然后再加入5份溶液总重量的增塑剂邻苯二甲酸二甲酯，混溶后倒入流化床液罐中，喷涂于流化态肥料表面，其中流化床包衣机的运行参数为：进风温度65℃，压缩空气压强0.4Pa，喷头雾化压0.1Pa，大约1小时后，则在肥芯外表面形成乳白色、光滑、连续均一的包膜。

其结果为：包膜壁材为肥料重量的7.1％，肥料养分含量为：N14.3％、P₂O₅13.0％、K₂O11.5％、S7.5％，春季基施肥后，肥芯水溶性养分完全从包膜中溶出80％的时间为15～30天，可与种子同时同位施用，肥料肥效期为120～140天，与同等养分含量普通复合肥相比，使氮肥利用率提高10～15％，磷肥利用率提高5％～8％，钾肥利用率提高5％～10％。

如图1所示，本实施例流化床包膜工艺为：1表示为喷射塔，塔身装有肥料进料口2和废气排出口3。空气从鼓风机9经孔板流量计8和热交换器7再通过进风通道6被送进喷射塔1；由孔板流量计8控制流量，由热交换器7控制温度，废气通过排气口3放至喷射塔1外。进行包封处理的肥料颗粒通过肥料进料口2送入，同时送入一定量的热空气以形成射流；热空气的温度通过进风温度计T₁检测，包封期间粒子温度由流化态物料温度计T₂检测，废气温度由排风温度计T₃检测；当流化态物料温度计T₂温度达到一定值时，包封液通过雾化喷头4以喷雾形式喷出，包封液在液罐10中进行搅拌，而当使用粉末时，粉末也在此被均匀分散，这样的液体或液体与粉末由计量泵5从液罐中送出，通向雾化喷头4喷涂到流化态的物料上。

本实施例图中SL指明热交换方向。

实施例2

采用含3，4-二甲基磷酸吡唑的复合肥为肥芯，用于包膜的环境友好材料为：丙烯酸树脂RS100与乙基纤维素共混物。

含3，4-二甲基磷酸吡唑的复合肥肥芯的生产工艺为：采用圆盘造粒设备，将28份粉碎尿素、25份磷酸一铵、3份碳酸氢铵、30份硫酸钾、13.2份膨润土和0.8份3，4-二甲基磷酸吡唑充分混合后，经造粒、烘干、筛分和冷却等流程制备成粒径为2.5～4.0mm的颗粒复合肥。

包膜工艺：采用流化床喷涂包膜方法，具体操作为：将50份用于包膜的丙烯酸树脂RS100和50份乙基纤维素溶于1000份乙醇溶剂，其中丙烯酸树脂RS100和乙基纤维素用量总和为肥芯重量的12％；再在混合溶液中加入10份无机膜调理剂沸石粉，然后再加入3份溶液总重量的增塑剂聚乙二醇，混溶后倒入流化床液罐中，喷涂于流化态肥料表面，其中流化床包衣机的运行参数为：进风温度75℃，压缩空气压强0.3Pa，喷头雾化压0.2Pa，大约1小时后，则在肥芯外表面形成乳白色、光滑、连续均一的包膜。

其结果为：包膜壁材为肥料重量的10.5％，肥料养分含量为：N14.5％、P₂O₅11.2％、K₂O13.4％、S8.9％，春季基施肥后，肥芯水溶性养分完全从包膜中溶出80％的时间为20～30天，可与种子同时同位施用，肥料肥效期为130～150天，与同等养分含量普通复合肥相比，使氮肥利用率提高10～20％，磷肥利用率提高6％～9％，钾肥利用率提高7％～12％。

实施例3

采用含双氰胺的复合肥为肥芯，用于包膜的环境友好材料为：丙烯酸树脂RS100与乙基纤维素共混物。

含双氰胺的复合肥肥芯的生产工艺为：采用转鼓造粒设备，将24份粉碎尿素、32份磷酸一铵、5份碳酸氢铵、28份硫酸钾、9.8份膨润土和1.2份双氰胺充分混合后，经造粒、烘干、筛分和冷却等流程制备成粒径为2.5～4.0mm的颗粒复合肥。

包膜工艺：采用流化床喷涂包膜方法，具体操作为：将70份用于包膜的丙烯酸树脂RS100和30份乙基纤维素溶于1200份乙醇溶剂，其中丙烯酸树脂RS100和乙基纤维素用量总和为肥芯重量的15％；再在混合溶液中加入15份无机膜调理剂硅藻土，然后再加入4份溶液总重量的增塑剂邻苯二甲酸二甲酯，混溶后倒入流化床液罐中，喷涂于流化态肥料表面，其中流化床包衣机的运行参数为：进风温度50℃，压缩空气压强0.6Pa，喷头雾化压0.05Pa，大约1小时后，则在肥芯外表面形成乳白色、光滑、连续均一的包膜。

其结果为：包膜壁材为肥料重量的12.7％，肥料养分含量为：N13.4％、P₂O₅14.0％、K₂O12.5％、S7.8％，春季基施肥后，肥芯水溶性养分完全从包膜中溶出80％的时间为30～60天，可与种子同时同位施用，肥料肥效期为150～180天，与同等养分含量普通复合肥相比，使氮肥利用率提高12～25％，磷肥利用率提高9％～15％，钾肥利用率提高8％～15％。

Claims

1.一种控效肥料，其特征在于：由包膜和肥芯组成，肥芯为添加硝化抑制剂的含氮复合肥，包膜壁材为高分子聚合材料。

2.按权利要求1所述控效肥料，其特征在于：该复合肥构成按重量百分比为：尿素24％～28％、磷酸一铵25％～32％、碳酸氢铵3％～5％、硫酸钾25％～30％、膨润土10％～15％和硝化抑制剂03％～1.2％。

3.按权利要求1所述控效肥料，其特征在于：所述硝化抑制剂为双氰胺和/或3，4-二甲基磷酸吡唑。

4.按权利要求1所述控效肥料，其特征在于：所述用于包膜的高分子聚合材料为：丙烯酸树脂或丙烯酸树脂-乙基纤维素共混物。

5.一种控效肥料的生产工艺，其特征在于：在添加硝化抑制剂肥芯外表面进行物理包被，复合肥肥芯的制备工艺采用混合造粒技术；包膜工艺采用流化床喷涂包膜技术，具体为：将100份用量为肥芯重量8％～15％的高分子聚合材料溶于1000～1500份乙醇溶剂中，在所述溶液中加入10～20份无机膜调理剂，再加入3～5份增塑剂，混溶后在流化态肥芯外表面进行喷涂包被，形成光滑、连续、均一的包膜。

6.按权利要求5所述控效肥料的生产工艺，其特征在于：所述复合肥肥芯构成按重量百分比为：尿素24％～28％、磷酸一铵25％～32％、碳酸氢铵3％～5％、硫酸钾25％～30％、膨润土10％～15％和硝化抑制剂0.1％～0.2％。

7.按权利要求5所述控效肥料的生产工艺，其特征在于：所述无机膜调理剂为滑石粉、沸石粉或硅藻土。

8.按权利要求5所述控效肥料的生产工艺，其特征在于：所述增塑剂为聚乙二醇或邻苯二甲酸二甲酯。

9.按权利要求5所述控效肥料的生产工艺，其特征在于：所述流化床包衣机的运行参数为：进风温度：50～75℃；压缩空气压强：0.3～0.6Pa；喷头雾化压：0.05～0.2Pa。