專利名稱：一種雙包膜球形肥料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于肥料領(lǐng)域，具體涉及一種以無機肥料為核心的新型雙包膜球形肥料的制備方法。
背景技術(shù)：
包膜肥料是目前提高作物產(chǎn)量和發(fā)展可持續(xù)高效農(nóng)業(yè)的方向，已成為世界各國研發(fā)的重點。包膜肥料一般是以復混肥料或者尿素為肥芯，然后在肥芯表面包一層有機或者無機膜，以控制肥料養(yǎng)分緩慢釋放，以達到延長肥效和提高肥料利用率的目的。目前，國內(nèi)外研制的包膜材料主要有兩類，一是有機高分子聚合物(例如樹脂聚 烯烴類)，二是難水溶性或微水溶性的無機材料(如硫磺、磷礦粉、鈣鎂磷肥等)。高分子聚合物包膜型緩釋肥料的制作需要特制的包膜塔和溶劑，包膜材料價格較貴，生產(chǎn)過程繁瑣，成本較高，包膜材料在土壤中分解慢，易殘留。難水溶性或微水溶性的無機材料包膜型緩釋肥料可用開放型普通造粒設備制作，生產(chǎn)過程成本低，肥料價格低，但其控釋性能相對較差，養(yǎng)分緩釋效果不夠理想。目前，國內(nèi)市場上的包膜肥料顆粒直徑一般在2.0-2. 5mm。根據(jù)球表面積計算公式和球體積計算公式，顆粒越小，則其比表面積(單位重量顆粒的總表面積)越大；顆粒的直徑縮小一倍，其比表面積便增大一倍。因此，較小的包膜肥料顆粒具有以下弊端①生產(chǎn)包膜肥料所耗費的膜材料較多，生產(chǎn)成本較高。②由于比表面積大，顆粒間接觸面積也大，儲存過程中容易結(jié)塊。目前，為了防止無機包膜肥料的結(jié)塊，一般采用在顆粒表面噴涂防結(jié)塊劑的方法，因此，比表面積大，耗費的防結(jié)塊劑也較多，生產(chǎn)和使用成本也較高。③顆粒小，比表面積大,與土壤的接觸面積也大；顆粒小，施入土壤后分散度也大；因此，肥料有效養(yǎng)分被土壤固定的幾率大，使肥料利用率降低。④農(nóng)民施用肥料時，一般是徒手撒施，遇有風天氣，顆粒小的肥料會隨風飄散，不能撒遠、撒勻，影響施肥效率和效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種新型雙包膜球形肥料的制備方法為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為—種雙包膜球形肥料，將粘結(jié)劑、無機包膜層和有機無機復合包膜層依次包裹肥芯，得到雙包膜球形肥料；所述無機包膜層為按重量份數(shù)計，石膏15-17份、重鈣5-6份、灰鈣粉2-3份和粘結(jié)劑5-8份組成；所述有機無機復合包膜層為按重量份數(shù)計，棉桿腐熟物25-30份、淀粉5-10份、重鈣10-15份、灰鈣粉5_10份、石膏5_7份和粘結(jié)劑14-20份組成。所述粘結(jié)劑按重量份數(shù)計，10-15份的小麥淀粉、4-5份的過氧化氫、8_10份的氫氧化鉀、O. 5-1份的四硼酸鈉、1-2份的無水氯化鈣、O. 5-1份的無水乙醇和66-76份的水。所述無機包膜層和有機無機復合包膜層中滑石粉替換重鈣，石灰粉替換灰鈣粉。雙包膜球形肥料制備方法，將無機包膜層和有機無機復合包膜層原料按上述配比混合后粉碎至細度為80-100目，粉碎后將粘結(jié)劑包裹于肥芯將其粘結(jié)成團，再通過圓盤造粒工藝將粘結(jié)成團的肥芯用無機包膜層原料包膜成粒徑為13-15_的無機包膜肥芯顆粒，然后將有機無機復合包膜層原料對無機包膜肥芯進行二次滾動包膜，得到肥料雛形，經(jīng)烘干或風干處理，得雙包膜球形肥料。所述二次滾動包膜膜層厚度為13-17mm。所述雙包膜球形肥料粒徑為28_30mm。所述無機包膜層和有機無機復合包膜層中滑石粉替換重鈣，石灰粉替換灰鈣粉。所述粘結(jié)劑的制備為I)將10-15重量份的小麥淀粉和4- 5重量份的過氧化氫加入至50_55°C的40-50重量份的水中攪拌均勻，待用；2)將8-10重量份的氫氧化鉀，溶于14-15重量份的水中，待用；3)將步驟I)所得混合溶液加熱至60_65°C，而后將步驟2)中溶液緩緩加入到其中，待用；4)將O. 5-1重量份的四硼酸鈉，溶于6-8重量份的水中混合后加入到步驟3)的混合溶液中后反應10-15分鐘；而后加入O. 5-1重量份的無水乙醇和溶于6-8重量份的水中的1-2重量份的無水氯化鈣，保溫反應30-40分鐘，自然冷卻至室溫后可得淀粉基粘結(jié)劑。本發(fā)明肥料結(jié)構(gòu)，無機包膜肥芯占肥料總質(zhì)量的30% -40%，有機無機復合包膜層約占肥料總質(zhì)量的60% -70% ;兩次包膜工序完成后，肥料雛形的含水量為15-20% ;月巴料球體直徑為28-30mm。本發(fā)明所具有的優(yōu)點本發(fā)明肥料的有機包膜物料為棉桿腐熟物。棉桿因其木質(zhì)化嚴重，直接還田效果差，難以降解等缺點，往往被直接焚燒，造成空氣污染，影響人們的生活質(zhì)量。因此本發(fā)明首先采用棉桿腐熟技術(shù)(已于2011年8月申請發(fā)明了專利，申請?zhí)?01110220168. X)，將棉桿加以堆積腐解，從而達到棉桿有機化、無害化、高效化。棉桿具有產(chǎn)量大、利用少、成本低的特點，采用本發(fā)明的技術(shù)措施對其加以利用，將其以有機包膜材料和緩釋物料的形式用于肥料生產(chǎn)，具有廣闊的應用和開發(fā)前景。本發(fā)明以天然有機物和無機礦物為主原料，通過多重包膜工藝，研制大顆粒球形包膜肥料。肥芯為作物提供了營養(yǎng)元素，有機包膜層為改良土壤性狀提供了條件，通過礦物包膜和天然有機物包膜可以較大程度的提高肥效利用。本發(fā)明以難水溶性或微水溶性無機礦物為無機包膜材料，通過有機粘結(jié)劑粘合制成無機包膜肥芯，然后將有機包膜原料-棉桿腐熟物與一定比例的無機礦物摻混，對無機包膜肥芯進行二次包膜，從而制得雙包膜球形肥料。本發(fā)明雙包膜球形肥料為大顆粒球形外形設計，此設計方式可以降低肥料的比表面積，在一定程度上減少肥料與土壤的接觸面積，從而可以減少肥料養(yǎng)分被土壤固定的幾率；與現(xiàn)在市場上的包膜肥料相比，按顆粒直徑增加一倍計算，則包膜材料減少一倍；比表面積的降低，可以節(jié)省了包膜材料的使用量，從而降低肥料的生產(chǎn)成本和使用成本；同時大顆粒球形設計增加了肥料的重量，可以避免肥料在施用過程中被風吹散，保證了肥料的撒施均勻本發(fā)明通過雙包膜和膠結(jié)手段對肥料進行多重控釋，所研制的肥料緩釋效果明顯增強。本發(fā)明有機無機復混肥有較高的利用率，在耕作時施用方便，消除了環(huán)境二次污染的發(fā)生；同時該肥料制作工藝簡單，原料成本低廉，投資成本低，肥料顆粒機械強度高，不潮解，耐儲運，施用方便，具有廣闊的應用前景。


圖I為本發(fā)明實施例提供的雙包膜球形肥料剖面結(jié)構(gòu)示意圖，其中I.有機無機復合包膜層；2.無機包膜層；3.粘結(jié)劑；4.肥芯。
具體實施例方式實施例I雙包膜球形肥料及其制備方法I肥芯肥芯養(yǎng)為復合肥(16-16-16,48% )，稱取O. 6kg，通過淀粉基粘結(jié)劑將其粘
結(jié)成團。所述粘結(jié)劑的制備為I)向反應容器中加入500ml水，加熱使其升至50°C。2)向反應器中加入IOOg小麥淀粉，攪拌均勻，再將40ml過氧化氫(純度為30% )加入其中。3)將上述反應器中反應物迅速提高溫度，使反應器內(nèi)液體溫度達到65°C，將80g氫氧化鉀溶于140ml水中，邊攪拌反應器中液體邊緩緩加入氫氧化鉀溶液。4)取5g四硼酸鈉，溶于60ml水中，緩緩加入反應器液體中，反應10分鐘。5)取IOg無水氯化鈣，溶于60ml水中，然后將氯化鈣溶液緩緩加入反應器液體中，而后再加入5ml無水乙醇，保溫反應40分鐘，自然冷卻至室溫后可得微黃色半透明淀粉基粘結(jié)劑。2無機包膜層無機包膜層按如下原料配比石膏15kg、重鈣5kg、灰鈣粉2kg、淀粉基粘結(jié)劑6kg，將上述原料混合后粉碎至細度為80目。3有機無機復合包膜層有機無機復合包膜層按如下原料配比棉桿腐熟物30kg、淀粉6. 4kg、重韓10kg、灰韓粉5kg、石膏5kg、淀粉基粘結(jié)劑15kg,將上述原料混合后粉碎至細度為80目。所述棉桿腐熟物，參見申請?zhí)枮?01110220168. X記載；重鈣(重鈣為重質(zhì)碳酸鈣的簡稱，分子式CaCO3相對分子量100. 09);灰鈣粉(主要成分是Ca(OH)2XaO和少量CaCO3的混合物)；石膏(主要化學成分是硫酸鈣(CaSO4))。4造粒工序粉碎后將粘結(jié)劑包裹于肥芯將其粘結(jié)成團，而后采用圓盤造粒工藝，將肥芯用已經(jīng)調(diào)配好的無機包膜材料進行包膜，此步驟可制得無機包膜肥芯顆粒，粒徑為13-15mm ;然后在造粒機中添加有機無機復合包膜物料，對無機包膜肥芯進行二次滾動包膜，膜層厚度為13-17mm，得到肥料雛形，經(jīng)烘干或風干處理，制得新型雙包膜球形肥料，肥料球體直徑為28-30mm(參見圖I)。實施例2雙包膜球形肥料及其制備方法I肥芯肥芯為復合肥(16-16-16,48% )，稱取I. 2kg，通過淀粉基粘結(jié)劑將其粘結(jié)成團。所述粘結(jié)劑的制備為
I)向反應容器中加入500ml水，加熱使其升至50°C。2)向反應器中加入IOOg小麥淀粉，攪拌均勻，再將40ml過氧化氫(純度為30% )加入其中。3)將上述反應器中反應物迅速提高溫度，使反應器內(nèi)液體溫度達到65°C，將80g氫氧化鉀溶于140ml水中，邊攪拌反應器中液體邊緩緩加入氫氧化鉀溶液。4)取5g四硼酸鈉，溶于60ml水中，緩緩加入反應器液體中，反應10分鐘。5)取IOg無水氯化鈣，溶于60ml水中，然后將氯化鈣溶液緩緩加入反應器液體中，而后再加入5ml無水乙醇，保溫反應40分鐘，自然冷卻至室溫后可得微黃色半透明淀粉基粘結(jié)劑。 2無機包膜層無機包膜層按如下原料配比石膏15kg、重I丐5kg、灰I丐粉3kg、淀粉基粘結(jié)劑5kg，將上述原料混合后粉碎至細度為80目。3有機無機復合包膜層有機無機復合包膜層按如下原料配比棉桿腐熟物25kg、淀粉5. 8kg、重韓12kg、灰韓粉8kg、石膏5kg、淀粉基粘結(jié)劑15kg,將上述原料混合后粉碎至細度為80目。4造粒工序粉碎后將粘結(jié)劑包裹于肥芯將其粘結(jié)成團，而后采用圓盤造粒工藝，將肥芯用已經(jīng)調(diào)配好的無機包膜材料進行包膜，此步驟可制得無機包膜肥芯顆粒，粒徑為13-15mm ;然后在造粒機中添加有機無機復合包膜物料，對無機包膜肥芯進行二次滾動包膜，膜層厚度為13-17mm，得到肥料雛形，經(jīng)烘干或風干處理，制得新型雙包膜球形肥料，肥料球體直徑為28-30mm。實施例3I肥芯肥芯為復合肥(16-16-16,48% )，稱取I. 8kg，通過淀粉基粘結(jié)劑將其粘結(jié)成團。所述粘結(jié)劑的制備為I)向反應容器中加入500ml水，加熱使其升至50°C。2)向反應器中加入IOOg小麥淀粉，攪拌均勻，再將40ml過氧化氫(純度為30% )加入其中。3)將上述反應器中反應物迅速提高溫度，使反應器內(nèi)液體溫度達到65°C，將80g氫氧化鉀溶于140ml水中，邊攪拌反應器中液體邊緩緩加入氫氧化鉀溶液。4)取5g四硼酸鈉，溶于60ml水中，緩緩加入反應器液體中，反應10分鐘。5)取IOg無水氯化鈣，溶于60ml水中，然后將氯化鈣溶液緩緩加入反應器液體中，而后再加入5ml無水乙醇，保溫反應40分鐘，自然冷卻至室溫后可得微黃色半透明淀粉基粘結(jié)劑。2無機包膜層無機包膜層按如下原料配比石膏15kg、重鈣6kg、灰鈣粉3kg、淀粉基粘結(jié)劑6kg，將上述原料混合后粉碎至細度為80目。3有機無機復合包膜層有機無機復合包膜層按如下原料配比棉桿腐熟物26kg、淀粉5. 2kg、重韓I lkg、灰韓粉7kg、石膏5kg、淀粉基粘結(jié)劑14kg,將上述原料混合后粉碎至細度為80目。4造粒工序粉碎后將粘結(jié)劑包裹于肥芯將其粘結(jié)成團，而后采用圓盤造粒工藝，將肥芯用已經(jīng)調(diào)配好的無機包膜材料進行包膜，此步驟可制得無機包膜肥芯顆粒，粒徑為13-15mm ;然后在造粒機中添加有機無機復合包膜物料，對無機包膜肥芯進行二次滾動包膜，膜層厚度為13-17mm，得到肥料雛形，經(jīng)烘干或風干處理，制得新型雙包膜球形肥料，肥料球體直徑為28-30mm。實施例4I肥芯肥芯為復合肥(16-16-16，48%)，稱取2. 4kg，通過淀粉基粘結(jié)劑將其粘結(jié)成團。所述粘結(jié)劑的制備為I)向反應容器中加入500ml水，加熱使其升至50°C。2)向反應器中加入IOOg小麥淀粉，攪拌均勻，再將40ml過氧化氫(純度為30% )加入其中。
3)將上述反應器中反應物迅速提高溫度，使反應器內(nèi)液體溫度達到65°C，將80g氫氧化鉀溶于140ml水中，邊攪拌反應器中液體邊緩緩加入氫氧化鉀溶液。4)取5g四硼酸鈉，溶于60ml水中，緩緩加入反應器液體中，反應10分鐘。5)取IOg無水氯化鈣，溶于60ml水中，然后將氯化鈣溶液緩緩加入反應器液體中，而后再加入5ml無水乙醇，保溫反應40分鐘，自然冷卻至室溫后可得微黃色半透明淀粉基粘結(jié)劑。2無機包膜層無機包膜層按如下原料配比石膏15kg、重鈣6kg、灰鈣粉2kg、淀粉基粘結(jié)劑6kg，將上述原料混合后粉碎至細度為80目。3有機無機復合包膜層有機無機復合包膜層按如下原料配比棉桿腐熟物27kg、淀粉4. 6kg、重韓10kg、灰韓粉8kg、石膏5kg、淀粉基粘結(jié)劑14kg,將上述原料混合后粉碎至細度為80目。4造粒工序粉碎后將粘結(jié)劑包裹于肥芯將其粘結(jié)成團，而后采用圓盤造粒工藝，將肥芯用已經(jīng)調(diào)配好的無機包膜材料進行包膜，此步驟可制得無機包膜肥芯顆粒，粒徑為13-15mm ;然后在造粒機中添加有機無機復合包膜物料，對無機包膜肥芯進行二次滾動包膜，膜層厚度為13-17mm，得到肥料雛形，經(jīng)烘干或風干處理，制得新型雙包膜球形肥料，肥料球體直徑為28-30mm。本發(fā)明產(chǎn)品與普通肥料的試驗對比(見表I):肥料的浸泡試驗是驗證肥料緩釋效果的常用實驗。25°C條件下，經(jīng)30天的浸泡試驗后得到以下結(jié)果表I肥料水溶性試驗效果對比
處理氮素溶出率/%磷素溶出率/%鉀素溶出率/%
CK(普通復合肥，48% ) 99Γ598 899 2
實施例I產(chǎn)品5024^3605
實施例2產(chǎn)品567852 765 8
實施例3產(chǎn)品59 76ΤΓ269 權(quán)利要求
1.一種雙包膜球形肥料，其特征在于將粘結(jié)劑、無機包膜層和有機無機復合包膜層依次包裹肥芯，得到雙包膜球形肥料； 所述無機包膜層為按重量份數(shù)計，石膏15-17份、重鈣5-6份、灰鈣粉2-3份和粘結(jié)劑5-8份組成； 所述有機無機復合包膜層為按重量份數(shù)計，棉桿腐熟物25-30份、淀粉5-10份、重鈣10-15份、灰鈣粉5-10份、石膏5-7份和粘結(jié)劑14-20份組成。
2.按權(quán)利要求I所述的雙包膜球形肥料，其特征在于所述粘結(jié)劑按重量份數(shù)計，I O-15份的小麥淀粉、4-5份的過氧化氫、8-10份的氫氧化鉀、O. 5-1份的四硼酸鈉、I _2份的無水氯化1丐、0. 5-1份的無水乙醇和66-76份的水。
3.按權(quán)利要求I所述的雙包膜球形肥料，其特征在于所述無機包膜層和有機無機復合包膜層中滑石粉替換重鈣，石灰粉替換灰鈣粉。
4.一種權(quán)利要求I所述的雙包膜球形肥料制備方法，其特征在于將無機包膜層和有機無機復合包膜層原料按上述配比混合后粉碎至細度為80-100目，粉碎后將粘結(jié)劑包裹于肥芯將其粘結(jié)成團，再通過圓盤造粒工藝將粘結(jié)成團的肥芯用無機包膜層原料包膜成粒徑為13-15_的無機包膜肥芯顆粒，然后將有機無機復合包膜層原料對無機包膜肥芯進行二次滾動包膜，得到肥料雛形，經(jīng)烘干或風干處理，得雙包膜球形肥料。
5.按權(quán)利要求4所述的雙包膜球形肥料制備方法，其特征在于所述二次滾動包膜膜層厚度為13-17mm。
6.按權(quán)利要求4所述的雙包膜球形肥料制備方法，其特征在于所述雙包膜球形肥料粒徑為28-30mm。
7.按權(quán)利要求4所述的雙包膜球形肥料制備方法，其特征在于所述粘結(jié)劑的制備為 1)將10-15重量份的小麥淀粉和4-5重量份的過氧化氫加入至50-55°C的40-50重量份的水中攪拌均勻，待用； 2)將8-10重量份的氫氧化鉀，溶于14-15重量份的水中，待用； 3)將步驟I)所得混合溶液加熱至60-65°C，而后將步驟2)中溶液緩緩加入到其中，待用； 4)將O.5-1重量份的四硼酸鈉，溶于6-8重量份的水中混合后加入到步驟3)的混合溶液中后反應10-15分鐘；而后加入O. 5-1重量份的無水乙醇和溶于6-8重量份的水中的1-2重量份的無水氯化鈣，保溫反應30-40分鐘，自然冷卻至室溫后可得淀粉基粘結(jié)劑。
8.按權(quán)利要求4所述的雙包膜球形肥料制備方法，其特征在于所述無機包膜層和有機無機復合包膜層中滑石粉替換重鈣，石灰粉替換灰鈣粉。
全文摘要
本發(fā)明屬于肥料領(lǐng)域，具體涉及一種以無機肥料為核心的新型雙包膜球形肥料的制備方法。將粘結(jié)劑、無機包膜層和有機無機復合包膜層依次包裹肥芯，得到雙包膜球形肥料；所述無機包膜層為按重量份數(shù)計，石膏15-17份、重鈣5-6份、灰鈣粉2-3份和粘結(jié)劑5-8份組成；所述有機無機復合包膜層為按重量份數(shù)計，棉稈腐熟物25-30份、淀粉5-10份、重鈣10-15份、灰鈣粉5-10份、石膏5-7份和粘結(jié)劑14-20份組成。本發(fā)明以天然有機物和無機礦物為主原料，通過多重包膜工藝，研制大顆粒球形包膜肥料。肥芯為作物提供了營養(yǎng)元素，有機包膜層為改良土壤性狀提供了條件，通過礦物包膜和天然有機物包膜可以較大程度的提高肥效利用。
文檔編號C05G3/00GK102826894SQ20111038261
公開日2012年12月19日 申請日期2011年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月25日
發(fā)明者孫凱寧, 于君寶, 陳小兵 申請人:中國科學院煙臺海岸帶研究所