專利名稱：煙草專用緩釋鉀肥及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及煙草專用肥料及制備技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種成本低廉、制備簡單、效果顯著的煙草專用緩釋鉀肥及制備方法。
背景技術(shù)：
我國目前煙草種植中肥料利用率普遍偏低，氮(N)約30-35 %，磷(P)約為10_20%，鉀(K)約為35-50 %，大量投入的肥料未被當(dāng)季生長的煙草所利用或大量流失，一方面造成了嚴(yán)重的資源浪費(fèi)與環(huán)境污染；另一方面由于水體富營養(yǎng)化嚴(yán)重，可導(dǎo)致土壤板結(jié)，理化性質(zhì)下降。提高肥料率用率、降低肥料的副作用，對穩(wěn)定煙葉生產(chǎn)，提高煙葉質(zhì)量，促進(jìn)我國煙草生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有極其重要的意義。雖然目前我國無論煙草種植面積還是總產(chǎn)量， 都位居世界首位。但是我國卻不是一個煙草生產(chǎn)強(qiáng)國，主要原因是煙葉質(zhì)量級別低。而制約煙葉質(zhì)量提高的主要問題是煙葉含鉀量低。提高煙葉的含鉀量是目前煙草生產(chǎn)中要解決的關(guān)鍵問題之一。緩/控釋肥料研究始于二十世紀(jì)六十年代中期，這類肥料是利用無機(jī)材料、有機(jī)材料或者是復(fù)合材料在肥料的表面形成一層薄膜，控制肥料在土壤中的溶出速率，使其溶出速率與植物生長需求相一致，從而達(dá)到節(jié)省肥料、提高利用率和增加農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的目的。目前，美國、日本在緩/控釋肥料的研究居于世界前沿，產(chǎn)品主要運(yùn)用于高爾夫球場、優(yōu)質(zhì)觀賞植物、園林等方面。但國內(nèi)在煙草緩釋肥料研究方面很少，根據(jù)國內(nèi)外肥緩釋肥料的研究經(jīng)驗(yàn)，膜表面包裹技術(shù)是制備煙草用緩釋肥料的有效途徑和手段。王少先等人(中國發(fā)明專利1887826A 20060627)運(yùn)用微囊技術(shù)，將煙草專用肥制成粒徑3-1000 μπι肥微囊，該產(chǎn)品提高了煙草專用肥的生物利用率。但是存在肥料粒徑小，比表面積較大，緩釋性能不佳；粒徑分布范圍大，易導(dǎo)致施肥不均勻，導(dǎo)致不同種植塊煙葉產(chǎn)量差異大等的問題。金國清(中國發(fā)明專利201678603 U 20101222)研制出了含顆粒肥料層、緩釋硝銨層和高分子化合物包膜層的三層結(jié)構(gòu)緩釋肥。該產(chǎn)品含多種營養(yǎng)元素，且營養(yǎng)元素能緩慢持久的釋放出。但該產(chǎn)品完全采用高分子材料包裹，長期施用會造成土地板結(jié)，引起白色污染；另一方面該產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復(fù)雜，相應(yīng)的生產(chǎn)工藝也就復(fù)雜，同時高分子包膜材料又較貴，致使產(chǎn)品成本高，不適合大范圍推廣。郭會仙(松香甘油酯包膜肥料的制備及其在烤煙種植中的應(yīng)用研究.云南昆明理工大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院，2007 )用松香與甘油反應(yīng)所得的松香甘油酯包膜肥料，并研究了包膜工藝、所制肥料的緩釋性能以及包膜殼的降解性能。但該產(chǎn)品也存在，原料較貴，生產(chǎn)工藝復(fù)雜的問題。目前盡管國內(nèi)外在農(nóng)用緩釋肥料的研究、開發(fā)和應(yīng)用上已經(jīng)取得了較大的進(jìn)展，但緩釋肥料的價格普遍偏高，通常是普通肥料的3-8倍，限制了它的推廣和應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決目前農(nóng)用緩釋鉀肥存在著價格高、制備工藝復(fù)雜的問題，本發(fā)明的目的是提供一種效果好、成本低、生產(chǎn)工藝簡單，易于大面積推廣使用的煙草專用緩釋鉀肥及制備方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案緊下述方式實(shí)現(xiàn)的
一種煙草專用緩釋鉀肥，以鉀肥為緩釋肥中心，以無機(jī)膜材料和有機(jī)材料復(fù)配為包膜材料包裹成微囊，經(jīng)干燥后為顆粒狀緩釋鉀肥，緩釋鉀肥粒徑為3-5_ ;緩釋包膜材料重量占緩釋鉀肥總重量的30 %-50 %;無機(jī)膜材料占包膜材料重量的80 %-90 %、有機(jī)材料占包膜材料重量的10 %-20 %。所述的無機(jī)膜材料為分子篩、蛭石、蒙脫土和/或硅藻土，其重量比為分子篩蛭石蒙脫土 硅藻土 =10 -30 25-45 55 -80 45 -85 ;無機(jī)膜材料粒徑為50-100 mm。所述的有機(jī)材料包括有機(jī)粘接劑、有機(jī)封閉劑和有機(jī)膜材料；
有機(jī)粘接劑包括羧甲基纖維素鈉和/或聚乙烯醇，有機(jī)封閉劑包括液體石蠟、殼聚糖和/或聚乙烯醇，有機(jī)膜材料包括為聚乙烯醇和/或殼聚糖；
羧甲基纖維素鈉、液體石蠟、殼聚糖、聚乙烯醇重比為羧甲基纖維素鈉液體石蠟殼聚糖聚乙烯醇=1%-40 10-25 5 -60 35 -65。所述的煙草專用緩釋鉀肥的制備方法，其步驟如下
一、分別將有機(jī)粘接劑、有機(jī)封閉劑溶于相應(yīng)的溶劑中分別配制成1-7%的有機(jī)粘接劑溶液、1-10 %的有機(jī)封閉劑溶液；
二、將無機(jī)膜材料和有機(jī)膜材料倒入高速混合機(jī)攪拌混合成混合料；
三、在旋轉(zhuǎn)造粒機(jī)中加入鉀肥，開動旋轉(zhuǎn)造粒機(jī)，先噴灑少量有機(jī)粘接劑溶液；待鉀肥呈顆粒后，繼續(xù)噴灑有機(jī)粘接劑溶液至表面充分濕潤，加入一定量的混合料轉(zhuǎn)動使肥料表面形成一層致密層；接著噴灑有機(jī)粘接劑溶液以浸潤包膜層，繼續(xù)加入混合料轉(zhuǎn)動；重復(fù)此過程5-10次后成包裹鉀肥料；
四、在包裹鉀肥料表面均勻噴灑有機(jī)封閉劑溶液，重復(fù)此過程4-8次成緩釋鉀肥；
五、將緩釋鉀肥放入鼓風(fēng)烘箱里在65-90°C下干燥10-24 h，既得煙草專用緩釋鉀肥。所述的配制有機(jī)粘接劑溶液、有機(jī)封閉劑溶液時升溫至60-90 °C，攪拌速度為200-600 r/min直至全部溶解。 所述的無機(jī)膜材料粒徑為50-100 mm,無機(jī)膜材料和有機(jī)材料倒入高速混合機(jī)后，在 60-80°C、2000-5000 r/min 的條件下攪拌 30 min。所述的旋轉(zhuǎn)造粒機(jī)中加入硫酸鉀，開動旋轉(zhuǎn)造粒機(jī)，先噴灑少量有機(jī)粘接劑溶液，待硫酸鉀呈粒徑約I _左右顆粒后，繼續(xù)噴灑有機(jī)粘接劑溶液至表面充分濕潤，加入適量的混合料，轉(zhuǎn)動3-5 min，使肥料表面形成一層致密層，接著噴灑有機(jī)封閉劑以浸潤包膜層，繼續(xù)加入混合料，轉(zhuǎn)動3-10 min,重復(fù)此過程5_10次。本發(fā)明的積極效果為
經(jīng)過包膜的鉀肥在不同水分含量的土壤中，鉀素均以緩釋的形式進(jìn)行釋放，減少了鉀素的淋失；
經(jīng)大田試驗(yàn)證實(shí)，在鉀素施用量相當(dāng)于傳統(tǒng)肥料鉀素施用量的50 %條件下，本發(fā)明能顯著提高中部煙葉和上部煙葉的鉀含量，提高幅度達(dá)30 %以上；
相對于目前的商業(yè)緩釋肥料存在著前期供鉀不足，以及傳統(tǒng)肥料后期供鉀不足的問題，本發(fā)明更能滿足煙株在整個生長過程中鉀素的需求；
本發(fā)明能有效減少產(chǎn)品成本，經(jīng)估算本發(fā)明生產(chǎn)成本約為市售同類產(chǎn)品的60 % -70%。
具體實(shí)施例方式 下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明
實(shí)施例I:
(1)稱取50g聚乙烯醇加入1000 ml蒸餾水，水浴加熱到90 1并攪拌約25 min，待聚乙烯醇完全溶解后將溶液倒入噴壺備用；
(2)稱取30g殼聚糖，在55 °C的條件下溶于1000 ml的2 %醋酸溶液；
(3)分別稱取450g分子篩粉末、200 g聚乙烯醇和1050 g蒙脫土粉末倒入高速混合機(jī)，升溫到60 °C攪拌,速度為2000 r/min的條件下攪拌約30 min ；
(4)開動旋轉(zhuǎn)造粒機(jī)，將2000g硫酸鉀顆粒置于其中并噴灑溶液(I)至充分浸潤，撒入 (3)使其均勻分散于硫酸鉀顆粒表面；再噴灑溶液(I)以浸潤包膜層，然后繼續(xù)加入(3)，轉(zhuǎn)動4 min左右，重復(fù)此過程5次；
(5)往已被包裹的肥料表面上噴灑溶液(2)，重復(fù)5次至肥料表面均勻；
(6)將處理好的硫酸鉀放入鼓風(fēng)烘箱里在65°C下干燥12 h，即得煙草專用緩釋鉀肥。(有機(jī)材料約占包膜材料重量16% ;無機(jī)膜材料約占包膜材料重量的84 % ;包膜材料約占緩釋鉀肥重量的47 %)
實(shí)施例2
(1)稱取60g羧甲基纖維素鈉加入1000 ml蒸餾水，水浴加熱到60 1并攪拌約30min,待羧甲基纖維素鈉完全溶解后將溶液倒入噴壺備用；
(2)稱取45g液體石蠟，倒入噴壺備用；
(3)分別稱取800g硅藻土粉末、150 g殼聚糖粉末和1000 g蒙脫土粉末倒入高速混合機(jī)，在溫度45 1O、轉(zhuǎn)速1000 r/min的條件下攪拌25 min ；
(4)開動旋轉(zhuǎn)造粒機(jī)，將2500kg硫酸鉀顆粒置于其中并噴灑溶液(I)至表面充分浸潤，撒入(3)使其均勻分散于硫酸鉀顆粒表面。再噴灑溶液(I)以浸潤包膜層，然后繼續(xù)加入(3)，轉(zhuǎn)動5 min左右。重復(fù)此過程7次。(5)往已包裹的肥料表面上噴灑溶液(2)，重復(fù)4次至肥料表面均勻；
(6)將處理好的硫酸鉀放入鼓風(fēng)烘箱里在55 °C下干燥20 h，既得所需緩釋鉀肥。(有機(jī)材料約占包膜材料重量的12% ;無機(jī)膜材料約占包膜材料重量的88 % ;包膜材料約占緩釋鉀肥重量的45 %)
實(shí)施例3
(1)稱取40g羧甲基纖維素鈉加入1600 ml蒸懼水,水浴加熱到60 °C并攪拌30 min,待羧甲基纖維素鈉完全溶解后將溶液倒入噴壺備用；
(2)稱取80g液體石蠟，倒入噴壺備用；
(3)分別稱取200g分子篩粉末、100 g聚乙烯醇、50 g殼聚糖和1000 g硅藻土粉末倒入高速混合機(jī)，在溫度為40 °C、轉(zhuǎn)速為1000 r/min的條件下攪拌約25 min ；
(4)開動旋轉(zhuǎn)造粒機(jī)，2300g硫酸鉀顆粒置于其中并噴灑溶液(I)至表面充分浸潤，撒入(3)使其均勻分散于硫酸鉀顆粒表面。再噴灑溶液(I)以浸潤包膜層，然后繼續(xù)加入(3)，轉(zhuǎn)動5 min左右。重復(fù)此過程8次。(5)往已包裹的肥料表面上噴灑溶液(2)，重復(fù)此操作6次至肥料表面均勻；
(6)將處理好的硫酸鉀放入鼓風(fēng)烘箱里在55 °C下干燥20 h，既得所需緩釋肥料。
(有機(jī)材料約占包膜材料重量的18% ;無機(jī)膜材料約占包膜材料重量的82 % ;包膜材料約占緩釋鉀肥重量的39 %)
實(shí)施例4
(1)稱取40g羧甲基纖維素鈉和30g聚乙烯醇加入1000 ml蒸餾水，水浴加熱到85 V并攬祥40 min,待兩者均完全溶解后將溶液倒入嗔壺備用；
(2)稱取30g聚乙烯醇，在90 °C并攪拌的條件下溶于1500 ml的蒸餾水，待聚乙烯醇完全溶解后將溶液倒入噴壺備用；
(3)分別稱取300g蛭石粉末、100 g聚乙烯醇、和900 g蒙脫土粉末倒入高速混合機(jī)，升溫到70 °C攪拌,轉(zhuǎn)速1500 r/min的條件下攪拌約30 min ;
(4)開動旋轉(zhuǎn)造粒機(jī)，將2500g硫酸鉀顆粒置于其中并噴灑溶液(I)至充分浸潤，撒入
(3)使其均勻分散于硫酸鉀顆粒表面。再噴灑溶液(I)以浸潤包膜層，然后繼續(xù)加入(3)，轉(zhuǎn)動5 min左右，重復(fù)此過程5次。(5)往已包裹的肥料表面上噴灑溶液(2)，重復(fù)此操作4次至肥料表面均勻。(6)將處理好的硫酸鉀放入鼓風(fēng)烘箱里在75 °C下干燥10 h，既得所需緩釋鉀肥。(有機(jī)材料約占包膜材料重量的17% ;無機(jī)膜材料約占包膜材料的83 % ;包膜材料約占緩釋鉀肥重量的36 %)
經(jīng)計(jì)算本發(fā)明的成本(只包括原料成本)約低于一般市售的同類產(chǎn)品一半，是傳統(tǒng)肥料的約I. 23倍。具體價格見表I.
表I各種肥料價格對比
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*注僅計(jì)算原料成本
經(jīng)大田實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明相較于傳統(tǒng)肥料煙株生長后期供鉀不足，以及某品牌商業(yè)緩釋肥中前期供鉀不足，本發(fā)明的施用能滿足煙株的整個生長階段內(nèi)對鉀素的需求，省去了施用追肥的人力和成本，提高煙葉種植的經(jīng)濟(jì)效益。由表2可以看出，在本發(fā)明鉀素施用量只是傳統(tǒng)肥料鉀素施用量的50%的條件下，所產(chǎn)煙葉中部葉和上部葉鉀含量均提高30%以上。表2施用不同肥料后煙葉鉀含量(％)
權(quán)利要求
1.一種煙草專用緩釋鉀肥，以鉀肥為緩釋肥中心，以無機(jī)膜材料和有機(jī)材料復(fù)配為包膜材料包裹成微囊，經(jīng)干燥后為顆粒狀緩釋鉀肥，其特征在于緩釋鉀肥粒徑為3-5_ ;緩釋包膜材料重量占緩釋鉀肥總重量的30 %-50 %;無機(jī)膜材料占包膜材料重量的80 %-90%、有機(jī)材料占包膜材料重量的10 %-20 %。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的煙草專用緩釋鉀肥，其特征是，無機(jī)膜材料為分子篩、蛭石、蒙脫土和/或硅藻土，其重量比為分子篩蛭石蒙脫土 硅藻土 =10 -30 25-45 55 -8045 -85 ;無機(jī)膜材料粒徑為50-100 mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的煙草專用緩釋鉀肥，其特征是，有機(jī)材料包括有機(jī)粘接劑、有機(jī)封閉劑和有機(jī)膜材料； 有機(jī)粘接劑包括羧甲基纖維素鈉和/或聚乙烯醇，有機(jī)封閉劑包括液體石蠟、殼聚糖和/或聚乙烯醇，有機(jī)膜材料包括聚乙烯醇和/或殼聚糖； 羧甲基纖維素鈉、液體石蠟、殼聚糖、聚乙烯醇重比為羧甲基纖維素鈉液體石蠟殼聚糖聚乙烯醇=10-40 10-25 5 -60 35 -65。
4.一種根據(jù)權(quán)利要求3所述的煙草專用緩釋鉀肥的制備方法，其步驟如下 一、分別將有機(jī)粘接劑、有機(jī)封閉劑溶于相應(yīng)的溶劑中分別配制成1-7%的有機(jī)粘接劑溶液、1-10 %的有機(jī)封閉劑溶液； 二、將無機(jī)膜材料和有機(jī)膜材料倒入高速混合機(jī)攪拌混合成混合料； 三、在旋轉(zhuǎn)造粒機(jī)中加入鉀肥，開動旋轉(zhuǎn)造粒機(jī)，先噴灑少量有機(jī)粘結(jié)溶液；待鉀肥呈顆粒后，繼續(xù)噴灑有機(jī)粘接劑溶液至表面充分濕潤，加入一定量的混合料轉(zhuǎn)動使肥料表面形成一層致密層；接著噴灑有機(jī)粘接劑溶液以浸潤包膜層，繼續(xù)加入混合料轉(zhuǎn)動；重復(fù)此過程5-10次后即得包裹鉀肥料； 四、在包裹鉀肥料表面均勻噴灑有機(jī)封閉劑溶液，重復(fù)此過程4-8次即得緩釋鉀肥； 五、將緩釋鉀肥放入鼓風(fēng)烘箱里在65-90°C下干燥10-24 h，即得煙草專用緩釋鉀肥。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的煙草專用緩釋鉀肥的制備方法，其特征在于配制有機(jī)粘接劑溶液、有機(jī)封閉劑溶液時升溫至60-90 0C，攪拌速度為200-600 r/min直至全部溶解。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的煙草專用緩釋鉀肥的制備方法，特征在于無機(jī)膜材料粒徑為50-100 mm,無機(jī)膜材料和有機(jī)材料倒入高速混合機(jī)后，在60_80°C、2000-5000 r/min的條件下攪拌30 mirio
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的煙草專用緩釋鉀肥的制備方法，特征在于在旋轉(zhuǎn)造粒機(jī)中加入硫酸鉀，開動旋轉(zhuǎn)造粒機(jī)，先噴灑少量有機(jī)粘接劑溶液，待硫酸鉀呈粒徑約I _左右顆粒后、有機(jī)粘接劑溶液至表面充分濕潤，加入適量的混合料，轉(zhuǎn)動3-5 min，使顆立料表面形成一層致密層，接著噴灑有機(jī)封閉劑溶液以浸潤包膜層，繼續(xù)加入混合料，轉(zhuǎn)動3-10 min,重復(fù)此過程4-8次。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種煙草專用緩釋鉀肥及制備方法，它是以傳統(tǒng)鉀肥為緩釋肥中心，以無機(jī)膜材料和有機(jī)材料復(fù)配為包膜材料包裹成微囊，產(chǎn)品經(jīng)干燥后為顆粒狀，粒徑在3-5mm；其包膜材料重量占肥料總重量的30%-50%；無機(jī)膜材料占包膜材料重量的80%-90%，有機(jī)材料(包括有機(jī)膜材料、粘結(jié)劑和封閉劑)占包膜材料重量的10%-20%；先將無機(jī)膜材料和有機(jī)膜材料高速混合，然后依次將傳統(tǒng)鉀肥、混合料加入到旋轉(zhuǎn)造粒機(jī)中造粒、包膜，期間適時噴灑相應(yīng)的粘結(jié)溶液而制成，最后噴灑封閉劑。本煙草專用緩釋鉀肥在較少施用量的條件下，提高烤煙上部煙葉和中部煙葉鉀元素的含量30%以上；同時相對其他緩釋鉀肥，大幅度的簡化了制作工藝，減少了生產(chǎn)成本。
文檔編號C05G3/00GK102942414SQ201210443138
公開日2013年2月27日 申請日期2012年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月8日
發(fā)明者劉文濤, 何素芹, 朱誠身, 魏佳, 孫洪魁, 李永濤, 孔德輝, 吳鳴建, 韋鳳杰, 蘇永麗, 司嫄嫄, 李洋 申請人:鄭州大學(xué)