專利名稱：一種內質型緩釋復合肥料及其制備方法
技術領域：
本發明屬于緩/控釋肥料生產技術領域，具體涉及一種內質型緩釋復合肥料及其制備方法。
背景技術：
傳統化學肥料在保證我國糧食增產增收中發揮著不可替代的作用，2010年我國化肥施用量已達5562萬t (純養分)，居世界第一位，其中氮肥(N)3300萬t，氮肥當季利用率為35%-40%，磷肥約10% 20%，鉀肥約為35% 50%，平均比發達國家低10-15個百分點?；瘜W肥料的損失不僅造成能源和資源浪費，同時給生態環境帶來嚴重風險，因此，提高化學肥料利用率成為世界研究熱點之一。目前國內外普遍出現的緩/控釋肥料主要有以下4種類型含轉化抑制類穩定性·肥料、合成有機氮類緩釋肥料、包膜(裹)型緩/控釋肥料、內質型緩釋肥料，此四類緩/控肥料各具特色、優劣勢含轉化抑制類穩定性肥料雖然成本不高，但緩釋效果依賴土壤中微生物生態結構，養分緩/控釋穩定性差，效果不理想，肥料利用率提升相當有限。合成有機氮類緩釋肥料主要側重氮素養分的緩/控釋，對磷素、鉀素養分的緩/控釋研究甚少；由于采用合成工藝，營養成分釋放速率過慢，影響當季作物吸收，同時加上營養成分單一，不利于科學均衡施肥。包膜(裹)型緩/控釋肥料生產工藝復雜，能耗高、產能低，且包膜(裹)材料附加成本高，整體生產成本偏高，只用于經濟價值高的花卉、草皮等，難以在大田作物上大面積推廣應用；同時包膜材料在土壤中降解期長，降解完全一般需要30-50年，對土壤產生二次污染，改變土壤微生態環境。內質型緩釋肥料因其緩釋增產效果顯著、生產工藝簡便，價格適中，深受廣大農戶喜愛，但內質型緩釋肥料同樣面臨緩釋材料的二次污染、附加成本高、融合度差等問題。目前普遍應用的內質型緩釋材料價格昂貴，材料本身并不具有任何營養價值，土壤中難于降解，其本身與肥料的融合度差，只經簡單混合工藝根本無法實現緩釋材料的均均分散，無法形成均勻、致密的網絡膠結體系，致肥料分子與緩釋材料之間形成“兩張皮”，嚴重影響其緩釋性能。因此，急待篩選一種價格低廉、高效環保的營養型緩釋材料，開發一種新型的生產制備方法，突破現有生產工藝技術瓶頸，實現適用于大田作物的內質型緩釋復合肥料的大規模生產應用。

發明內容
本發明旨在克服現有內質型緩釋肥料中緩釋材料的二次污染、附加成本高、融合度差的問題，提供一種價格低廉、高效、環保的內質型緩釋復合肥料。為實現上述發明目的，本發明采用如下技術方案
一種內質型緩釋復合肥料，復合肥料為氮磷鉀復合肥與緩釋材料，或氮肥與緩釋材料的組合，所述緩釋材料為納米級緩釋劑；所述的納米緩釋劑包括納米級腐植酸類混聚物、納米級廢棄塑料-淀粉混聚物、納米級粘土 -聚酯混聚物、納米級磺化木質素混聚物、納米級烯烴類-淀粉混聚物中的一種或任意幾種的組合。生產工藝中所添加使用的多功能納米級緩釋劑可生物降解，施用后不產生二次環境污染，同時納米級緩釋劑與土壤礦物形成絡合(螯合)物，形成蜂窩狀結構，具有蓄水功能，改良土壤結構性質，解決了現有內質型緩釋肥料中緩釋材料的二次污染的問題。多功能納米級緩釋劑與NPK肥料分子融合性能好，在高塔熔體造粒生產復合肥料過程中，加入多功能納米級緩釋劑生產內質型緩釋復合肥料，工藝簡單，產能大，是對緩釋復合肥料性能的創新突破，降低緩/控釋復合肥料生產成本，較傳統的緩釋復合肥料生產更具成本優勢，解決了現有內質型緩釋肥料中緩釋材料的附加成本高的問題。
·
優選的，所述復合肥料施入土壤2(T70天后，氮素釋放率達到98%以上。本發明的另一目的在于提供一種內質型緩釋復合肥料的制備方法。所述方法包括以下步驟a)將尿素加入熔融槽并加熱熔融，得到尿素熔融液；b)將尿素熔融液加入一級混合器，與替代性氮肥、鉀素原料、填充料進行一級混合；c)將納米級緩釋劑預處理后儲存在緩釋劑存儲槽，再經計量泵加入二級混合器中，與經一級混合后的混合物、磷素原料、微量元素進行二級混合，制成流動性固溶體混合物；d)將流動性固溶體混合物加入料漿乳化機內進行乳化，得到流動性乳化料漿；e)將流動性乳化料漿加入高塔造粒機噴漿造粒；f )將步驟e所得的顆粒經冷卻、篩分、表面處理后即可得到所述內質型緩釋復合肥料。優選的，所述步驟c中納米級緩釋劑預處理包括預熱、乳化兩道工序；所述預熱工序采用熱水浴加熱保溫，水浴溫度為50°C 80°C。優選的，所述乳化工序為間歇式，所用乳化器轉速為10000r/min 20000r/min,乳化時間為5 lOmin，乳化溫度為50°C 80°C。優選的，所述步驟c中二級混合采用導流混合裝置，混合攪拌轉速為100 260r/min0生產工藝中應用了導流混合技術、乳化技術，緩釋材料與N、P、K肥料分子之間相互滲透結合，與輔料發生絡合反應，形成層層錨式膠結致密的網絡骨架結構體系，緩釋性能穩定，解決了現有緩/控釋肥融合度差的問題。由于納米緩釋劑中都含有配位體分子或陰離子(如烯烴、炔烴和芳香烴分子或CN-、SCN-陰離子)與微量元素或輔料中的金屬陽離子進行配位，發生絡合反應，形成絡合物；納米緩釋材料與肥料中各組分在高效乳化機的乳化下進行混合，分子間相互滲透結合。優選的，所述步驟c中二級混合溫度為90°C ^105°C ;所述步驟d中的乳化溫度為900C 105°C ;所述步驟e中的造粒溫度為90°C 105°C。
優選的，所述步驟c中通入的納米級緩釋劑占總物料重量百分比為0. 5 3. 0%。制備中發明人經過大量實驗發現，在復合肥料中加入肥料總物料重量百分比0. 5 3. 0%的納米級緩釋劑后，納米級緩釋劑中的配位體分子或陰離子(如烯烴、炔烴和芳香烴分子或CN-、SCN-陰離子)與微量元素或輔料中的金屬陽離子發生絡合反應，形成絡合物的效果最好，并且在此添加范圍內，納米級緩釋劑與肥料分子能夠很好的乳化、結合。同時，經過大量應用試驗發現，在復合肥料中加入肥料總物料重量百分比0. 5 3. 0%的納米級緩釋劑后，能有效提高復合肥料的利用率，本發明內質型緩釋復合肥料在施入土壤中2(T70天后，氮素的釋放量達到98%以上。優選的，所述步驟d中使用的料漿乳化機為連續式乳化機，乳化轉速為980 1440r/min,所制得的流動性乳化料衆的顆粒直徑小于1mm。本發明方法能生產多種氮磷鉀配比、不同緩釋性能的內質型緩釋復合肥料，并通過“異粒變速“技術，基本達到緩釋肥料養分釋放速度與作物需肥規律同步，大幅提高肥料·利用率，從而減少了肥料對環境的污染。


圖I為本發明的工藝流程圖；圖2為本發明內質型緩釋復合肥料在模擬土壤中氮養分累積釋放率。
具體實施例方式所謂異粒變速是指添加不同種類、不同用量比例的納米緩釋劑所得的內質型緩釋肥料，各具有不同的緩釋性能，將不同緩釋性能的內質型緩釋肥料按比例進行組合摻混均勻，該肥料組合中不同肥料顆粒的養分釋放速率是不一樣的，利用這種差異，使其與作物生長需求養分相一致。本發明的內質型緩釋復合肥料的氮磷鉀比例為現有高塔熔體造粒工藝中常規的氮磷鉀比例，優選為氮磷鉀=(15-40) (0-20) (0-30)。本發明中所述替代性氮肥為現有高塔熔體造粒生產復合肥料所用到的常規原料。優選的，包括硫酸銨、氯化銨、硝酸銨中的一種或任意幾種的組合。本發明中所述鉀素原料為現有高塔熔體造粒生產復合肥料所用到的常規原料。優選的，包括硫酸鉀、氯化鉀、磷酸二氫鉀和硝酸鉀中的一種或任意幾種的組合。本發明中所述填充料為現有高塔熔體造粒生產復合肥料所用到的常規原料。優選的，包括粘土、凹凸棒土、元明粉、沸石粉和白云石粉中的一種或任意幾種的組合。元明粉，即硫酸鈉，又名無水芒硝，白色、無臭、有苦味的結晶或粉末，有吸濕性。本發明中所述磷素原料為現有高塔熔體造粒生產復合肥料所用到的常規原料。優選的，包括磷酸一銨、鈣鎂磷肥、重鈣和普鈣中的一種或任意幾種的組合。重鈣是指重過磷酸鈣，為灰白色粉末，含有效P4Oltl高達30% 45%，為普通過磷酸鈣的兩倍以上。普鈣是指過磷酸鈣，主要成分為Ca (H2PO4)2*H20、無水硫酸鈣和少量磷酸。本發明中所述的微量元素為現有高塔熔體造粒生產復合肥料所用到的常規原料。優選的,包括硫化合物、錳化合物、鑰化合物、鋅化合物、鐵化合物、銅化合物和硼化合物中的一種或任意幾種的組合。
下列結合實施例對本發明作進一步解釋和說明，以下實施例對本發明不構成任何限制。實施例I :(一)制備步驟a)將50kg尿素加入熔融槽并加熱熔融，得到尿素熔融液；b)將熔融尿液加入一級混合器，并加入15kg氯化鉀、5kg氯化銨、19. 5kg白云石粉進行一級混合，混合溫度為104°C ^114°C ；c)將納米級腐植酸類混聚物加入至水浴溫度為65°C的混合裝置中，待恒溫后通入乳化器，在65°C的恒定溫度下乳化Smin后進入水浴恒溫儲槽備用；
·
d)經一級混合后的混合物加入高塔第二級混合器中，并加入預處理后的納米級腐植酸類混聚物I. 5kg、磷酸一銨8kg、硫酸銅與硫酸鋅的混合物1kg，在溫度98°C 100°C之間進行二級混合，制成流動性固溶體混合物；e)將流動性固溶體混合物通入料漿乳化機進行乳化，乳化溫度98°C 100°C，得到流動性乳化料漿；f)將流動性乳化料漿通入高塔造粒機噴漿造粒，造粒溫度98°C 100°C ；g)將步驟f所得的顆粒經轉筒冷卻機冷卻、再經振動篩篩分、表面處理后即可得到氮磷鉀養分配比為25. 2-4. 0-9. 0，總養分為38. 2%的內質型緩釋復合肥料。(二)使用土培法測定肥料中氮養分的釋放率(其中氮養分的檢測方法參照GB15063-2009復混肥料(復合肥料)檢測標準)將上述所制得的內質型緩釋肥料稱取10份，每份5. 0g，分別裝于1000目的滌綸網袋中，埋于草坪下的15cm土層中，分兩行平行埋放，行間距30cm，每行埋放5組樣，每組樣間距30cm,分別按序標記10天、20天、30天、40天、50天、60天、70天、80天、90天、100天;至丨』規定時間后取出網袋，檢測網袋中肥料殘留含氮量，并計算出氮養分的累積釋放量，從而標示出氮養分累計釋放率，結果如附圖2所示。從結果中可看出，在第35天以后，本發明內質型緩釋復合肥料在模擬土壤中氮養分累積釋放率達到98%以上。實施例2 (一)制備步驟a)將45kg尿素加入熔融槽并加熱熔融，得到尿素熔融液；b)將熔融尿液加入一級混合器，并加入18kg氯化鉀、白云石粉IOkg進行一級混合，混合溫度為100°c ^llO0C ；c)將納米級廢棄塑料-淀粉混聚物加入至水浴溫度為75°C的混合裝置中，待恒溫后通入乳化器，在75°C的恒定溫度下乳化IOmin后進入水浴恒溫儲槽備用；d)經一級混合后的混合物加入高塔第二級混合器中，并加入2kg預處理后的納米級廢棄塑料-淀粉混聚物、24kg磷酸一銨、0. 3kg硫酸亞鐵、0. 3kg硫酸鋅、0. 4kg硫酸猛,在溫度95°C 100°C之間進行二級混合，制成流動性固溶體混合物；e)將流動性固溶體混合物通入料漿乳化機進行乳化，乳化溫度95°C 10(TC，得到流動性乳化料漿；f)將流動性乳化料漿通入高塔造粒機噴漿造粒，造粒溫度95°C 100°C ；
g)將步驟f所得的顆粒經轉筒冷卻機冷卻、再經振動篩篩分、表面處理后即可得到氮磷鉀養分配比為23. 2-12. 0-10. 8，總養分為46. 0%的內質型緩釋復合肥料。(二)所得的緩釋肥料的應用案例I、材料與方法I. I試驗材料試驗在廣東省韶關市始興縣城南鎮健高美菜場進行，試驗作物為菜心，試驗肥料為本發明實例2所生產的內質型緩釋肥料(23-12-11)和常規高塔生產的復合肥料(23-12-11)。I. 2試驗方法本試驗設2個處理，處理一使用內質型緩釋肥料(23-12-11)處理，試驗面積2. 4畝；處理二 使用常規高塔生產的復合肥料(23-12-11)處理，試驗面積4·畝，試驗期間實際施肥量如下表表I施肥用量表
處理施用肥料畝施肥量(kg/畝) 折純養分含量(kg/畝)處理--內質型緩釋肥料3027.6 處理二常規高塔復合肥料 40 36.8播種時間:2011年9月16日處理一播種時一次性施基肥30kg/畝，中途不再追肥，直至收獲；處理二 播種時不施肥；9月28日第一次追肥，追肥量IOkg/畝；10月13日第二次追肥，追肥量17. 5kg/畝；10月20日第三次追肥，兌水噴施12. 5kg/畝；收獲時間2011年10月26日2、結果分析2. I觀察結果整個作物生產期40天內，處理一后期仍保持良好的長勢，實現40天養分的緩釋效果，養分釋放滿足作物生長需求，雖然前期長勢與空白對照不明顯，但后期長勢明顯好于空白對照施肥，同時經內質型緩釋肥料處理的菜心色澤上更青綠。2. 2增產效果從表2可以看出，經內質型緩釋肥料處理的菜心在減少25%施肥量的基礎上仍增產11. 8%，表明內質型緩釋肥料對菜心的增產效果明顯。表2不同處理產量表
ifcii施用肥料產量(kg /畝)比常規施肥增加±%
處理-一內質型緩釋肥料4751L8
處理二常規高塔復合肥料4252. 3經濟效益從表3可以看出，施用內質型緩釋肥料后，經濟效益明顯提高，每畝菜心增收174元，增收15. 4%。表3菜心和白菜的經濟效益(元/畝)
權利要求
1.一種內質型緩釋復合肥料，復合肥料為氮磷鉀復合肥與緩釋材料，或氮肥與緩釋材料的組合，其特征在于所述緩釋材料為納米級緩釋劑； 所述的納米級緩釋劑包括納米級腐植酸類混聚物、納米級廢棄塑料-淀粉混聚物、納米級粘土-聚酯混聚物、納米級磺化木質素混聚物、納米級烯烴類-淀粉混聚物中的ー種或任意幾種的組合。
2.根據權利要求I所述的內質型緩釋復合肥料，其特征在于所述復合肥料施入土壌20^70天后，氮素釋放率達到98%以上。
3.權利要求I所述的內質型緩釋復合肥料的制備方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟 a)將尿素加入熔融槽并加熱熔融，得到尿素熔融液； b)將尿素熔融液加入ー級混合器，與替代性氮肥、鉀素原料、填充料進行ー級混合； c)將納米級緩釋劑預處理后儲存在緩釋劑存儲槽，再經計量泵加入ニ級混合器中，與經ー級混合后的混合物、磷素原料、微量元素進行ニ級混合，制成流動性固溶體混合物； d)將流動性固溶體混合物加入料漿乳化機內進行乳化，得到流動性乳化料漿； e)將流動性乳化料漿加入高塔造粒機噴漿造粒； f )將步驟e所得的顆粒經冷卻、篩分、表面處理后即可得到所述內質型緩釋復合肥料。
4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于所述步驟c中納米級緩釋劑預處理包括預熱、乳化兩道エ序；所述預熱エ序采用熱水浴加熱保溫，水浴溫度為50°C 80°C。
5.根據權利要求3所述的方法，其特征在于所述乳化工序為間歇式，所用乳化器轉速為10000r/mirT20000r/min，乳化時間為5 lOmin，乳化溫度為50°C 80°C。
6.根據權利要求3所述的方法，其特征在于所述步驟c中二級混合采用導流混合裝置，混合攪拌轉速為100 260r/min。
7.根據權利要求3所述的方法，其特征在干所述步驟c中二級混合溫度為90 0C 105°C ;所述步驟d中的乳化溫度為90°C 105°C ;所述步驟e中的造粒溫度為90 0C 105°C。
8.根據權利要求3所述的方法，其特征在于所述步驟c中通入的納米級緩釋劑占總物料重量百分比為0. 5 3. 0%。
9.根據權利要求3所述的方法，其特征在于所述步驟d中使用的料漿乳化機為連續式乳化機，乳化轉速為980 1440r/min,所制得的流動性乳化料衆的顆粒直徑小于1mm。
全文摘要
本發明是一種內質型緩釋復合肥料及其制備方法，是將一種納米級植物營養功能型高分子混聚物加入高塔熔體造粒工藝中，通過導流混合技術、高效乳化技術促使納米級緩釋劑與N、P、K肥料分子之間形成纏繞作用、超細微粒的包裹作用，同時與復合肥料的輔料產生絡合反應，形成均勻致密的錨式、網絡骨架結構體系流動性料漿，再經高塔噴漿造粒制成內質型緩釋復合肥料顆粒。本發明方法解決了常規緩釋復合肥料緩釋材料附加成本高、自然難降解、親和力差、不能連續化規模生產的技術瓶頸問題，制備的內質型緩釋復合肥料可滿足不同時間段釋放肥料養分的需求，提高肥料利用率，減少化學肥料的施用和流失及對土壤的面源污染。
文檔編號C05G3/08GK102786366SQ201210261320
公開日2012年11月21日 申請日期2012年7月26日 優先權日2012年7月26日
發明者劉克學, 廖威, 潘有理, 臧繼國, 范素民, 郝樹山 申請人:徐州市芭田生態有限公司