共混改性二氧化硅乳液包膜磷酸二銨緩釋復(fù)合肥及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及濕法磷酸綜合利用生產(chǎn)領(lǐng)域和復(fù)合肥料領(lǐng)域，具體涉及一種共混改性 二氧化硅乳液包膜磷酸二銨緩釋復(fù)合肥及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 據(jù)統(tǒng)計，發(fā)展中國家糧食增產(chǎn)中的50%歸因于化肥的作用。中國化肥生產(chǎn)和消費 約占世界30%，而根據(jù)農(nóng)業(yè)部2013年11月的監(jiān)測報道，我國三大糧食作物中氮肥、磷肥和 鉀肥的當(dāng)季平均利用率分別為33%、24%、42%。低的化肥利用率導(dǎo)致在作物的一個生長周 期中需進(jìn)行多次施肥，過量肥料在植物根際聚在一起，不僅會破壞植物根系細(xì)胞結(jié)構(gòu)，造成 鹽害，導(dǎo)致作物減產(chǎn)甚至死亡，造成水體富營養(yǎng)化，造成資源的巨大浪費；還會破壞土壤結(jié) 構(gòu)，導(dǎo)致土壤退化，帶來地表和地下水體污染。另外，現(xiàn)在復(fù)合肥磷酸二銨，在我國的產(chǎn)量和 質(zhì)量上都達(dá)到了世界先進(jìn)水平，并且，并且有一大部分的廠家，在肥料的生產(chǎn)過程中添加了 防結(jié)塊劑。不過由于國內(nèi)使用的防結(jié)塊劑，其主要成分大多是有機物，在土壤中難以降解， 若長時間使用會導(dǎo)致土壤污染。因此，開發(fā)一種易降解的包裹劑包裹磷酸二銨，研究開發(fā)新 型環(huán)保緩釋化肥制備技術(shù)，提高化肥利用率、降低化肥施用總量，對環(huán)境生態(tài)保護(hù)和實現(xiàn)農(nóng) 業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。
[0003] 近幾年來，錢大明，李相輔等人采用黃腐酸、硫代硫酸銨和雙氰胺組合HLS制備長 效磷酸二銨技術(shù)，實現(xiàn)了控氮促磷，一肥長效。符合新世紀(jì)肥料產(chǎn)品的發(fā)展方向。
[0004] 市場上執(zhí)行GB/T 23348-2009緩釋肥料國家標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品大多價格較高，農(nóng)民難以 接受。本發(fā)明是在濕法磷酸脫氟制備氟化鉀時，同時伴隨大量的副產(chǎn)二氧化硅產(chǎn)生，由于 工藝的原因，通過質(zhì)譜測量該二氧化硅中含有部分肥料元素鉀；其具有堆密度小，比表面積 大，吸附性強，無毒無味，具有獨特的吸附性、穩(wěn)定性、增稠性等特性，另其本身是一種優(yōu)良 的土壤改良劑，因此二氧化硅是一種優(yōu)良的復(fù)合肥無機包裹材料，同時，硅元素是繼氮磷鉀 之后植物所需的第四種元素，本身也是一種肥料，硅肥。水稻容易缺硅，會形成葉片松弛、有 枯斑，莖桿直立性差，容易倒伏，也容易早衰，產(chǎn)量會大大地降低，硅肥對作物產(chǎn)量和質(zhì)量的 影響重大，施用硅肥之后；可以使葉片表皮細(xì)胞硅質(zhì)化，莖桿挺立，進(jìn)而加強葉片的光合作 用。硅化細(xì)胞可增加細(xì)胞壁的厚度，形成一個穩(wěn)固的保護(hù)神，病囷難以入侵，一旦病蟲害危 害，作物在吸收硅肥之后，盡管其剛性加強，但仍然具有防止倒伏和促進(jìn)根系生長的作用， 是維持植物正常生命的一個重要組成部分。目前，硅肥已在很多發(fā)達(dá)國家和地區(qū)被大面積 地推廣和使用。并且有報道指出，硅肥在水稻上的增產(chǎn)效果已經(jīng)超過了磷肥和鉀肥。
[0005] 無機包膜材料在成膜的時候，彈性差、易脆，肥料緩釋性能比較差，因而很難實現(xiàn) 真正意義上對營養(yǎng)的控制和釋放。選擇合適的表面活性劑、乳化劑、增固劑和粘結(jié)劑等助劑 通過物理方法合成有機無機復(fù)合物作為包膜材料無疑是一種有效的解決辦法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明旨在以濕法磷酸脫氟生產(chǎn)氟化鉀的同時，充分利用副產(chǎn)二氧化硅在緩釋復(fù) 合肥應(yīng)用的綜合價值，提供一種低成本、高效、環(huán)保的緩釋復(fù)合肥料。
[0007] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：共混改性二氧化硅乳液包膜磷 酸二銨緩釋復(fù)合肥，其特征在于：該緩釋復(fù)合肥包括2-4mm的磷酸二銨顆粒肥料，其外包 裹有共混改性二氧化硅膜層，以及包裹在共混改性二氧化硅膜層外的作為封面劑的石蠟?zāi)?層。
[0008] 按上述方案，所述的共混改性二氧化硅膜層的重量占包裹共混改性二氧化硅膜層 之后的磷酸二銨顆粒肥料總重量的35~50wt%。
[0009] 按上述方案，所述的共混改性二氧化硅膜層為共混改性二氧化硅乳液霧化噴涂干 燥而成，所述的共混改性二氧化硅乳液由以下重量份的原料制成：二氧化硅粉末50~70 份、質(zhì)量濃度為4~5%的聚乙烯醇水溶液400份、羧甲基纖維素鈉3. 5~4. 5份、丙三醇 7~9份、有機硅消泡劑0. 04~0. 06份。
[0010] 按上述方案，所述的二氧化硅粉末是濕法磷酸脫氟制備氟化鉀時產(chǎn)生的副產(chǎn)二氧 化硅，其粒度在400目以下。
[0011] 按上述方案，所述的石蠟?zāi)拥闹亓空脊不旄男远趸枞橐喊ち姿岫@緩釋 復(fù)合肥總重量的4~6wt %。
[0012] 所述的共混改性二氧化硅乳液包膜磷酸二銨緩釋復(fù)合肥的制備方法，其特征在 于：包括有以下步驟：
[0013] a、將質(zhì)量濃度4~5%聚乙烯醇水溶液與羧甲基纖維素鈉加熱高速攪拌混合直至 其完全溶解，所述的加熱溫度為80~90°C，高速攪拌速度為900~llOOrpm;
[0014] b、在步驟a混合后得到的溶液中添加有機硅消泡劑并攪拌，再加入丙三醇，高速 攪拌混合2min，所述高速攪拌速度為900~llOOrpm;
[0015] c、在步驟b得到的混合液中添加二氧化娃粉末高速攪拌混合30~35min制得共 混改性二氧化娃乳液，所述高速攪拌速度為900~llOOrpm;
[0016] d、選取2~4mm的磷酸二銨顆粒肥料進(jìn)行預(yù)熱，所述的預(yù)熱溫度為60~75°C，預(yù) 熱時間為4~6min，再將步驟c制備的共混改性的二氧化硅乳液在其表面多次霧化噴涂熱 風(fēng)干燥，包膜后的顆粒冷卻至室溫，即得共混改性二氧化硅包膜磷酸二銨肥料顆粒，所述熱 風(fēng)干燥時的溫度為90~110 °C ;
[0017] e、在步驟d所得的共混改性二氧化硅包膜磷酸二銨肥料顆粒表面噴涂石蠟溶液， 噴涂后的顆粒經(jīng)冷風(fēng)干燥即得共混改性二氧化硅包膜磷酸二銨緩釋復(fù)合肥，所述冷風(fēng)干燥 時的溫度為〇~40°C。
[0018] 本發(fā)明的有益效果是：
[0019] 濕法磷酸脫氟制備氟化鉀時伴隨生成副產(chǎn)二氧化硅粉末，其含有約8%含量的三 大主要肥料養(yǎng)分之一的K，其中硅元素也作為植物生長的第四種必要養(yǎng)分元素，采用該二氧 化硅包膜的磷酸二銨復(fù)合肥，不僅補充了養(yǎng)分元素，而且有利于磷酸二銨復(fù)合肥的防結(jié)塊 和延緩了肥料快速釋放，使肥料的養(yǎng)分釋放期得到明顯的增長；
[0020] 本發(fā)明所使用的粘結(jié)劑是聚乙烯醇，其生物易降解對環(huán)境無危害。采用乳化和高 剪切技術(shù)達(dá)到共混改性，能夠提高包膜肥料的緩釋性能。本發(fā)明的共混改性二氧化硅包膜 乳液可以用于任何復(fù)合肥料的包膜，具有非常廣泛的應(yīng)用前景；
[0021] 本發(fā)明的緩釋肥料采用無有機復(fù)合包膜，互補互利。采用本發(fā)明的方法能有效提 高包膜肥料的緩釋性能，工藝簡單，操作方便，利于工業(yè)化操作。同時，有利于綜合利用磷礦 中的鉀和硅資源，實現(xiàn)了對濕法磷酸各副產(chǎn)物的高效利用，延伸了磷礦資源開發(fā)利用的產(chǎn) 業(yè)鏈。
[0022] 本發(fā)明的肥料緩釋性能的檢測根據(jù)《緩釋肥料》國家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T23348-2009)，緩 釋肥料要在25°C靜水中浸泡24小時初期養(yǎng)分釋放率小于或等于15%，28天累積養(yǎng)分釋放 率小于或等于80%。
【具體實施方式】
[0023] 本發(fā)明通過下面實施例做進(jìn)一步的說明：
[0024] 實施例1
[0025] 將40g質(zhì)量濃度4%的聚乙烯醇水溶液與0.35g的羧甲基纖維素鈉在溫度為85°C 左右水浴中，攪拌速度為l〇75rpm的條件下攪拌混合直至其完全溶解，添加0. 04g有機娃消 泡劑并攪拌一分鐘左右，再加入〇. 7g的丙三醇，高速攪拌混合2min，再添加6. lg二氧化娃 粉末高速攪拌混合30min左右制得共混改性二氧化娃乳液，選取2~4mm的磷酸二銨顆粒 肥料在60°C溫度下進(jìn)行預(yù)熱4min，再將制備的共混改性的二氧化硅乳液在其表面多次霧 化噴涂，其包膜后的顆粒經(jīng)90°C溫度下熱風(fēng)干燥、后室溫冷卻，其噴涂包膜量占未封面肥料 總重量的36. 48%，最后在其表面噴涂石蠟溶