CN1712387A - 一种高氮长效复合肥料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种长效高氮复合肥料及其制备方法，为解决现有复混肥料的氮磷钾配比不佳、氮素利用率低、肥效期短等缺陷而设计。本复合肥料包括有氮磷钾复混肥料和氮肥长效剂，氮肥长效剂的加入量为氮肥重量的0.4－1.2％；氮肥长效剂的组成(重量)是：双氰胺0－8份，4－氨基三唑1－3份。本复合肥料中N∶P₂O₅∶K₂O＝18－25∶7－18∶6－15。本复合肥料的制备方法包括以下步骤：a、按比例将双氰胺、4－氨基三唑混合制备氮肥长效剂；b、将粒状的氮肥用植物油包涂后与氮肥长效剂混匀，再与粒状的磷钾肥混合，制备成复混肥料；c、将氮肥长效剂与氮磷钾复混肥料充分混匀，再与其它常规添加剂按常规工艺进行混配即可。

Description

一种高氮长效复合肥料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种复合肥料，具体地说是一种高氮长效复合肥料及其生产方法。

背景技术

我国目前引进的世界先进的氮磷钾复混肥生产线，应用双流程配套技术，生产出了氮磷钾含量各15％(N∶P₂O₅∶K₂O＝1∶1∶1)、总养分为45％的三料复混肥。这种肥料在施用后，由于土壤中存在有对氮素肥料进行分解的微生物，因而加快了肥料养分(氮素)的转化、挥发、淋失及物理化学固定，因此导致肥料中的氮素利用率低，肥效期短，由于复混肥料中的养分释放速度较快，不能与作物吸收同步，使作物来不及吸收，造成肥料养分的损失严重，不能满足作物在生长过程中对氮素的不断需求，因此在作物生长的中后期还要补施氮肥。另外由于氮素利用率低，还会增加环境的氧化亚氮(N₂O)和亚硝态氮(--NO₂ ^-)的污染。同时，由于该肥料的氮、磷、钾配比不佳，长期施用，还会对土壤造成因磷肥施用量过大而产生富磷污染的威胁。

发明内容

本发明的目的就是提供一种高氮长效复合肥料及其制备方法，使所生产的高氮长效复合肥料能在作物生长期内对作物提供较长周期的养料供应，满足作物的生长需求。

本发明的目的是这样实现的：该高氮长效复合肥料，包括有氮磷钾复混肥料和氮肥长效剂，氮肥长效剂的加入量为氮磷钾复混肥料中氮肥重量的0.4-1.2％；氮肥长效剂是由下述重量份比的原料组成：

        双氰胺                0-8份

        4-氨基三唑            1-3份。

本发明中氮肥长效剂所使用的4-氨基三唑(AT-Triazole)为硝化和脲酶抑制剂，其化学名称为1.2.4-三唑(三氮杂茂)，其化学式为C₂H₃N₃。用其作大、小白鼠毒理试验，其最小致死剂量为1580mg/kg，属于无毒副作用的硝化和脲酶抑制剂。长期的研究实验表明，4-氨基三唑没有致癌致歧作用。按毒理分级，4-氨基三唑属于低毒和相对无毒的物质，对人畜比较安全。

4-氨基三唑是一种能够抑制土壤硝酸还原酶和脲酶活性的有机化合物，不仅可以延缓尿素从酰胺态氮(NH₂)酶解成铵态氮(NH₄ ⁺)的进程，而且能抑制NH₄ ⁺向NO₂ ^-的转化进程，因而可以延长尿素的肥效期，提高氮素利用率，可作基肥一次性施用，免去追肥工序，从而达到节肥、省工和增产的目的。很多种有机化合物都具有硝酸还原酶和脲酶抑制作用，其中从增产效果、环境效应及价格等方面的综合因素考虑，本发明选用了4-氨基三唑作为硝化和脲酶抑制剂。

本发明中氮肥长效剂所使用的双氰胺(DCD)又名二氰二胺，是一种氨稳定剂，是电石的下游产品。其化学式为：(NH₂)₂CNCN，是磺胺类药物的中间体，无毒副作用。作大、小白鼠毒理试验，双氰胺的最小致死剂量为12.5-15g/kg；长期的致歧致癌试验表明，应用双氰胺没有发生任何机体基因突变，没有致癌致歧作用。德国的公众健康机构已证明，使用双氰胺不会给人类健康带来任何威胁。按毒理分级，双氰胺属于低毒和相对无毒物质，对人畜比较安全。

双氰胺的降解产物是胍脲或尿素，本身是一种缓效氮肥。工业上常用作潜育性固化剂，在肥料上应用则是一种硝化抑制剂。因为它含有氰基(-CN)，可以抑制土壤中的硝酸还原酶达25天以上，可以延缓铵态氮的转化进程。双氰胺可减缓氮肥的挥发、淋溶、硝化和反硝化作用，能提高氮素的利用率达10％，因而可减少施肥量25％左右，并可减少氧化亚氮、亚硝态氮和温室气体的排放量。国外专利提倡的用量为氮素含量的5-11％，本发明人通过十多年的研究发现，双氰胺含有仲胺基(-NH₂)和伯胺基(＝NH)，与土壤中的游离氨分子能产生氢键缔合团簇作用，可直接降低土壤的pH值0.3-0.5，抑制氨的挥发。试验结果表明，由于氢键的作用，可使施入土壤中的氮肥以铵态氮的形态长期地稳定存在，可延缓硝态氮形成高峰期30天左右。双氰胺可使铵态氮较稳定地吸附在土壤胶体和粘粒上。当植物在幼苗期吸氮量较少时，可通过氢键在土壤中的吸附作用，使铵态氮较少损失，而后期植物根系生长旺盛期，根尖通过释放氢离子(氢键)与土壤铵离子进行离子交换，可以吸收大量的养分。该作用机理是借助于化学键能的氢键与生物键能的氢键得到了充分的结合，相互促进，相互利用，相互交换。

本发明中，4-氨基三唑可以单独用作氮肥长效剂，也可与双氰胺按配比混合制得长效剂。氮肥长效剂可以由下述重量份比的原料组成：双氰胺0-8份，4-氨基三唑1-3份。优选的重量份比是双氰胺4-8份，4-氨基三唑1-3份。更优选是双氰胺5份，4-氨基三唑2份。本发明中的氮肥长效剂，用于复合肥料，可使肥料的肥效期长达100-120天，在相同施肥水平条件下，与普通复混肥相比，大田作物、经济作物可增产13％以上；水果、蔬菜可增产18％以上；并适宜林木、草坪、花卉等使用。该氮肥长效剂的使用量可以是氮肥重量的0.4-1.2％。从增产效果、环境效应及价格等方面的综合因素考虑，该氮肥长效剂的使用量优选为氮肥重量的0.6-0.8％。

本发明的高氮长效复合肥料中氮磷钾复混肥料有效养分总含量为30-55％，由氮肥、磷肥、钾肥混合而成，其N∶P₂O₅∶K₂O＝18-25∶7-18∶6-15。其中氮肥可选用尿素、氯化铵、硫酸铵和碳酸氢铵等含氮肥料中的一种，磷肥可选用磷酸一铵、磷酸二铵、钙镁磷肥、过磷酸钙和白磷肥等含磷肥料中的一种，钾肥可选用氯化钾、硫酸钾等含钾肥料中的一种。由于本发明的高氮长效氮磷钾复混肥料中可根据需要灵活调整氮肥、磷肥、钾肥的混合比例，从而获得不同氮、磷、钾含量的复混肥料。氮素含量的增加，磷、钾含量的降低使氮、磷、钾养分配比更合理，克服了原来的磷、钾元素过剩，氮素不足的缺陷，有利于防止磷肥过量所造成的环境污染。氮、磷、钾的比例可根据不同的作物需要进行调整，如玉米、水稻等大田作物氮、磷、钾复混肥料中N∶P₂O₅∶K₂O＝1.0∶0.3∶0.3；而对于大豆等油料作物氮、磷、钾复混肥料中N∶P₂O₅∶K₂O＝1.0∶1.0∶0.3。

研究表明，豆科植物根瘤菌固氮只有在土壤中存在一定量钼等微量元素的情况下才能进行，固氮数量取决于豆类作物的钼元素营养水平。钼、硼、锌和铜等微量元素还能减缓大豆等油料作物的土传病。因此在本发明的高氮长效氮磷钾复混肥料中还可按常规用量加入适量的钼、硼、锌和铜等中微量元素。缺铜经常伴随缺锌，由于磷肥的大量施入，能引起锌的固定，缺锌会引起植株生长停止，减少叶绿素含量，常用的锌肥有硫酸锌和氯化锌等。

本发明所述的高氮长效复合肥料中还可用占氮肥重量0.3-0.8％的植物油将氮肥的外表面包涂，再通过植物油的粘合作用将氮肥长效剂均匀地粘附在肥料的外表面。用植物油包涂肥料的优点是：因为肥料是亲水性物质，使用植物油能在肥料表面形成一层均匀分布的包裹膜，可阻止肥料吸水和酶解，进而有效延长其肥效期。由氮肥长效剂均匀地分散包裹在肥料的表面所形成的长效高氮复合肥料的肥效期可达120天。

腐植酸在农业上的应用较为广泛，它可用作土壤改良剂，能促进土壤团粒结构的形成，改善土壤物理性质，还可以用作植物生长调节剂。腐植酸分子中的多元酚结构可作为氧的活化剂和氢的接受体，能促进植物体内氧化还原作用的进行。因此，腐殖酸能增强植物的呼吸作用，促进植物对养分的吸收，促进根系生长，增强作物抗逆性，并有促进早熟，提高作物产量，改善作物品质等作用。腐植酸不仅能提高N、P、K营养元素的利用率，还可以有效的抑制土壤中脲酶活性，起到脲酶抑制剂作用。腐殖酸试验表明：尿素与腐植酸配比为40∶1，对土壤脲酶活性有较强的抑制作用，使尿素的肥效期可达100天左右。将腐殖酸包涂在肥料表面，再将氮肥长效剂粘合在其表面，此时，腐殖酸既起到了增加复合肥料营养成份的作用，又起到了粘接氮肥长效剂的作用。如果生产有机无机长效复混肥，腐殖酸的添加量可以是复合肥总重量的10-20％，总碳含量4-8％。草炭或褐煤粉中均含有腐殖酸，含量可高达40-70％，所用草炭或褐煤粉要过20-40目的筛孔。

本发明的高氮长效复合肥料是在常规法生产三料复混肥的设备中增加氮肥贮槽，磷肥贮槽，钾肥贮槽，添加剂储槽及混料斗、电动葫芦、上料斗、贮料槽、加料器、造粒机、干燥机、包涂机、电子称和包装机等。以上在现有技术中均有定型产品供选择使用。

在常规设备中：

(1)破碎设备：一般选用立式和全连式破碎机，也可用笼式和刀式破碎机。

(2)混合设备：将获得破碎后的物料，按配比进入混合机进行充分混合，可选用立式刮拨混合机或锥形混合机，也可用搅拌机。

(3)造粒设备：多选用转盘造粒机和转鼓造粒机或轮碾挤压方法。

(4)筛分设备：一般选用双层振箱式筛分机。

(5)干燥和冷却设备：用加热和通风工艺达到干燥和冷却过程。

本发明的长效高氮复合肥料的制备方法可以选用以下步骤：

(a)、首先按配比定量称取各种原料。

(b)、再把各种粉状化肥(包括氮肥、磷肥和钾肥)与粉状氮肥长效剂(双氰胺、4-氨基三唑)、辅助肥料及其它添加剂(膨润土、凹凸棒)混合均匀后送入圆盘或滚筒造粒机中进行造粒，烘干，筛分，包装。

所述辅助肥料为各种中、微量元素，其添加比例须严格按照不同作物和土壤环境背景值因地制宜，添加方法可参照常规技术进行。所述添加剂可按现有技术并根据不同肥料配比有定向的选择。例如为防止尿素吸水，在造粒过程中可添加植物油包裹剂或轻烧镁粉吸水剂，一般轻烧镁粉的添加量为肥料重量的3-5％。

本发明的高氮长效复合肥料也可以直接选择氮、磷、钾粒状肥料、氮肥长效剂、辅助肥料及其它添加剂，按比例机械混合，制成高氮长效复合肥料。氮、磷、钾粒肥的粒径应在3-5毫米之间。

一种高氮长效复合肥料的制造方法，其特征在于它包括以下步骤：

a、取重量份为0-8份的双氰胺，1-3份的4-氨基三唑混合，制备氮肥长效剂；

b、按比例取粒状的氮肥用占氮肥重量0.3-0.8％的植物油包涂，将所得氮肥与重量为氮肥重量的0.4-1.2％的氮肥长效剂充分混匀；

c、将b步所得氮肥再与按比例称取的粒状磷肥及钾肥混合，制备成为N∶P₂O₅∶K₂O＝18-25∶7-18∶6-15的粒状氮磷钾复混肥料，再与其它常规添加剂按常规工艺制备即可。

本发明的方法所使用的设备是在常规的氮、磷、钾三料复混肥的生产设备中增加一套添加氮肥长效剂的加料装置及用植物油及氮肥长效剂包涂粒肥的包涂设备，添加氮肥长效剂的加料装置包括储备槽、计量泵及相应的控制系统。上述设备在现有技术中均有定型产品可以使用。

具体实施方式

实施例1：

按重量称取尿素45kg，磷酸一铵20kg，氯化钾17kg，褐煤粉13kg，轻烧镁粉5kg，双氰胺0.25kg，4-氨基三唑0.1kg，经搅拌均匀以后送入圆盘或滚筒造粒机中进行造粒，烘干，筛分，包装，粒径控制为3-5毫米，制得总养分含量为44％的长效高氮复合肥料。

实施例2：

按重量称取粒径为3-5毫米的尿素50kg，大颗粒磷酸一铵20kg，大颗粒氯化钾18kg，大颗粒褐煤粉10kg，植物油0.4kg，双氰胺0.25kg，4-氨基三唑0.1kg，首先将双氰胺0.25kg，4-氨基三唑0.1kg混匀，制得氮肥长效剂待用；将尿素用植物油均匀包涂后与氮肥长效剂充分混合，制得外表面均匀粘附一层氮肥长效剂的尿素颗粒。最后，将其与大颗粒磷肥、大颗粒钾肥和大颗粒褐煤粉进行常规混配、搅拌均匀后按常规工艺进行烘干，筛分，包装，制得总养分含量为47％的长效高氮复合肥料。

实施例3-6的制备方法与实施例1的制备方法相同，实施例7-10的制备方法与实施例2的制备方法相同，其重量配比(以kg计)如表1所示。

表1：实施例3-10的物料配方

对比实验

分别利用实施例1-10所制备的长效高氮复合肥料进行了5年田间试验。均采用一次性作基肥施入，免去追肥工序，并留空白对照和普通复合肥料对比试验，其对照区设定的氮磷钾养分含量与长效高氮复合肥使用量相同，田间管理方法相同，不同作物的试验结果分别列入表2-表7。

表2：玉米棒三叶面积测定结果

处理	棒三叶面积(cm2)	增加值(cm2)	增加率(％)
				空白对照普通复混肥长效高氮复混肥	408424464	-16040	-3.7709.43

表3：玉米茎杆产量测定结果

处理	茎杆产量(吨/公顷)	增加量(吨/公顷)	增加率(％)
				空白对照普通复混肥长效高氮复混肥	4.9086.7328.301	01.8243.393	-62.84027.31

表4：玉米籽实产量测定结果

处理	籽实产量(吨/公顷)	增产量(吨/公顷)	增产率(％)
				空白对照普通复混肥长效高氮复混肥	4.3556.1686.897	01.8132.542	-58.37011.82

表5：水稻有效分蘖测定结果

处理	有效分蘖(万株/公顷)	增产量(万株/公顷)	增产率(％)
				空白对照普通复混肥长效高氮复混肥	105.15164.25237.15	059.10132.00	-47.79044.38

表6：水稻茎杆测定结果

处理	茎杆重量(吨/公顷)	增产量(吨/公顷)	增产率(％)
				空白对照普通复混肥长效高氮复混肥	3.355.827.55	02.474.20	-26.01029.73

表7：水稻产量的测定结果

处理	水稻产量(吨/公顷)	增产量(吨/公顷)	增产率(％)
				空白对照普通复混肥长效高氮复混肥	3.815.706.47	01.892.66	-50.39013.51

由上述实施例的结果可知，使用本专利的长效高氮复合肥料具有如下优点：

1.本发明的长效高氮复合肥料肥效期长，达120天左右。可作基肥一次性施入，免去追肥工序，肥料的释放量与作物的需肥规律基本达到同步。

2.本发明的长效高氮复合肥料中氮素养分增加到整个养分含量的40-50％，磷钾等养分含量则降至30-50％。使氮、磷、钾养分配比更科学和适用，克服了原来的磷钾元素过剩，氮素不足的缺陷，有利于防止磷肥过量所造成的环境污染。

3.可提高氮、磷元素的利用率。

本发明的长效高氮复合肥料，氮素利用率可提高8-10％，磷素利用率可提高2-5％，在相同产量条件下可节省用肥20％左右。

4.本发明的长效高氮复合肥料可使作物增产13％以上，在相同施肥水平条件下，与普通复混肥相比，大田作物、经济作物可增产13％以上；水果、蔬菜可增产18％以上；而且适于在林木、草坪、花卉种植上使用。

5、本发明的长效高氮复合肥料能达到省工、省时、节肥和增产的目的，并可减少氮肥和磷肥的污染。加入双氰胺的长效肥料可减少氧化亚氮的排放量70％，减少亚硝态氮的形成量18-30％。

6.长效高氮复合肥料在土壤修复中的重要作用：

本发明的长效高氮复合肥，引用了氮肥的长效化技术，缩短土壤的熟化期，减少化学肥料施用的二次污染，使修复的土地变成真正的无污染和高生产力的良田。

Claims (7)

1、一种高氮长效复合肥料，包括有氮磷钾复混肥料和氮肥长效剂，其特征在于氮肥长效剂的加入量为氮磷钾复混肥料中氮肥重量的0.4-1.2％；氮肥长效剂是由下述重量份比的原料组成：

    双氰胺        0-8份

    4-氨基三唑    1-3份。

2、根据权利要求1所述的高氮长效复合肥料，其特征在于：氮肥长效剂的用量优选为氮肥重量的0.6-0.8％。

3、根据权利要求1所述的高氮长效复合肥料，其特征在于氮肥长效剂优选由下述重量份比的原料组成：

    双氰胺        4-8份

    4-氨基三唑    1-3份。

4、根据权利要求3所述的高氮长效复合肥料，其特征在于氮肥长效剂更优选由下述重量份比的原料组成：

    双氰胺        5份

    4-氨基三唑    2份。

5、根据权利要求1所述的高氮长效复合肥料，其特征在于所述的氮磷钾复混肥料中N∶P₂O₅∶K₂O＝18-25∶7-18∶6-15，其中氮肥为尿素、氯化铵、硫酸铵或碳酸氢铵，磷肥为磷酸一铵、磷酸二铵、钙镁磷肥、过磷酸钙或白磷肥，钾肥为氯化钾或硫酸钾。

6、根据权利要求1所述的高氮长效复合肥料，其特征在于所述的高氮长效复合肥料中包含有占氮肥重量0.3-0.8％的植物油。

7、一种高氮长效复合肥料的制造方法，其特征在于它包括以下步骤：

a、取重量份为0-8份的双氰胺，1-3份的4-氨基三唑混合，制备氮肥长效剂；

b、按比例称取粒状的氮肥，并用占氮肥重量0.3-0.8％的植物油包涂，将所得氮肥与重量为氮肥重量的0.4-1.2％的氮肥长效剂充分混匀；

c、将b步所得氮肥再与按比例称取的粒状磷肥及钾肥混合，制备成为N∶P₂O₅∶K₂O＝18-25∶7-18∶6-15的粒状氮磷钾复混肥料，再与其它常规添加剂按常规工艺制备即可。