專利名稱：長效保水復(fù)混肥料及其制備方法和專用設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種復(fù)混肥料，這種復(fù)混肥料的制備方法及其設(shè)備，具體說是提供一種長效保水復(fù)混肥料及其制備方法和專用設(shè)備。
保水劑又稱吸水劑，保濕劑，高分子吸水劑，高吸水樹脂，是一種有機(jī)高分子聚合物，它的分子結(jié)構(gòu)中有網(wǎng)狀分子鏈。保水劑遇到水以后即發(fā)生電解，離解為帶正電和負(fù)電的離子，這種帶正電和負(fù)電的離子和水有強(qiáng)烈的親合作用，因此使其具有極強(qiáng)的吸水性和保水性，能迅速吸收比自身重量高數(shù)百倍甚至上千倍的水。吸水后膨脹為水凝膠，可緩慢釋放供作物吸收利用，一次吸足水后可供作物吸收3-6個(gè)月左右，保水劑具有反復(fù)吸水功能，在不受紫外線照射的情況下能在土壤中保存3-5年。在70年代中期就已開發(fā)出高分子保水劑，并逐漸把它應(yīng)用到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中。
肥料是植物的食糧，特別是化學(xué)肥料對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中起到無可替代的作用。然而化肥利用率，尤其是氮肥利用率較低。為了解決這一問題，科學(xué)工作者對(duì)氮肥的長效化進(jìn)行了深入研究，開發(fā)出長效尿素和長效碳酸氫銨等長效氮肥，并已經(jīng)在我國得到利用。另外，與上述這種長效肥料相似的緩效肥料在美國、西歐、日本等市場(chǎng)發(fā)展很快，所以發(fā)展長效肥是提高氮素利用率重要的手段。
作為促使肥料長效化的一種手段，就是在化肥中添加一定量硝化抑制劑或脲酶抑制劑而得到的復(fù)合化肥。
硝化抑制劑是一種能有效控制硝化過程的有機(jī)化合物?？刂葡趸褪窃诓挥绊懙V化作用產(chǎn)生NH4+的前提下，通過一種特殊的抑制劑抑制硝化作用的第一步，NH4+氧化成NO2-的過程，使氮素以NH4+形態(tài)保留在土壤中，以延長調(diào)整氮的供應(yīng)時(shí)間。有硝化抑制作用的化合物主要為吡啶、嘧啶、硫脲、噻唑、三唑、苯胺、苯酚、汞、疊氮的衍生物，以及氯苯、異硫氰酸鹽、六氯乙烷、氰胺類化合物和五氯酚鈉等。
脲酶抑制劑是一種能夠抑制土壤脲酶作用的有機(jī)化合物，通過脲酶抑制劑的作用可以延長化肥的肥效期，提高氮素利用率，達(dá)到節(jié)肥、省工和增產(chǎn)的目的。很多種有機(jī)化合物都具有脲酶抑制作用，其中從價(jià)格、增產(chǎn)效果、環(huán)境效應(yīng)等多方面的因素，例如對(duì)苯二酚(HQ)是較常用的脲酶抑制劑。
DCD(化學(xué)名稱氰基胍，又稱作雙氰胺)是一種潛育性固化劑，同時(shí)即是緩效氮肥，又是一種硝化抑制劑，與土壤水反應(yīng)能降解生成尿素，對(duì)土壤和植物無害。在化肥中添加DCD，則增加了土壤膠體對(duì)銨離子的吸附固化作用，能減少氨的揮發(fā)損失。DCD是一種比較理想的復(fù)合硝化抑制劑，可使施入土壤中的銨態(tài)氮轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮的反應(yīng)減緩，從而減少硝態(tài)氮的淋溶和反硝化引起的土壤中氮的損失，又能改善化肥對(duì)地下水源的污染。本發(fā)明的發(fā)明者對(duì)DCD添加到化肥中制備長效化肥也作了詳細(xì)的報(bào)導(dǎo)(長效碳酸氨銨，化學(xué)工業(yè)出版社，2000年1月)。但是，到目前尚未檢索到有利用保水劑、硝化抑制劑、脲酶抑制劑與肥料(特別是化肥)，制備具有長效保水性能的復(fù)混肥料的報(bào)導(dǎo)。
本發(fā)明的目的是提供一種具有長效保水效果的復(fù)混肥料，這種肥料中硝化抑制劑、脲酶抑制劑在氮素肥料(例如尿素或碳酸氫銨)結(jié)晶體內(nèi)部和表面呈均勻分布，保水劑呈粉狀包被在肥粒表面，并可以混合磷、鉀、微量元素等營養(yǎng)元素造粒，而得到一種新型復(fù)混肥料。
本發(fā)明的這種復(fù)混肥料把肥和水兩項(xiàng)主要的增產(chǎn)因素緊密的結(jié)合起來，用保水劑來提高氮素利用率，減少土壤養(yǎng)份的淋溶和揮發(fā)損失，通過兩種增產(chǎn)因素的交互作用，能充分發(fā)揮肥，水的增產(chǎn)作用，并可減少N2O和亞硝態(tài)氮的形成量。
本發(fā)明的另一目的是提供制備上述復(fù)混肥料的方法以及專用于制備上述復(fù)混肥料的設(shè)備。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的長效保水復(fù)混肥料，由肥料、氨穩(wěn)定劑和保水劑組成，并且肥料、氨穩(wěn)定劑與保水劑的重量份比為肥料100-300重量份、氨穩(wěn)定劑0.2-4重量份、保水劑5-100重量份。
在上述長效保水復(fù)混肥料中，所述肥料為化肥尿素、碳酸氫銨、氯化銨、硫酸銨或硝酸銨。
在上述長效保水復(fù)混肥料中，所述氨穩(wěn)定劑為雙氰胺DCD。
在上述長效保水復(fù)混肥料中，所述保水劑為聚丙烯酸鹽、聚丙烯酰胺、淀粉、纖維素和甲殼素。
在上述長效保水復(fù)混肥料中，肥料中添加磷肥、鉀肥或微量元素輔助肥料，磷肥、鉀肥或微量元素的添加量分別為肥料重量的0-15％，但總添加量不超過30％。
在上述長效保水復(fù)混肥料中，進(jìn)一步添加輕燒鎂、腐殖酸或氧化鐵中一種或二種以上添加劑，其添加量分別為肥料重量的0-10％，但總添加量不超過15％(特種腐殖酸復(fù)混肥料除外)。
在上述長效保水復(fù)混肥料中，所述腐殖酸為草炭或褐煤。
在本發(fā)明的長效保水復(fù)混肥料中，作為肥料最好是化肥尿素或碳酸氫銨。
尿素是當(dāng)今世界生產(chǎn)量和使用量最多的一種氮素肥料，它的含氮量高達(dá)46％又屬非酸根氮肥，它適用于各種土壤和作物，不板結(jié)和酸化土壤。它是一種酰胺態(tài)氮肥必須經(jīng)過土壤脲酶的酶解，分解成氨基甲酸銨進(jìn)而形成碳酸氫銨，以銨態(tài)氮的形態(tài)被植物所利用。但土壤的脲酶活性很高，一般在7天時(shí)間內(nèi)尿素可全部被酶解，轉(zhuǎn)化成碳酸氫銨。
碳酸氫銨是我國獨(dú)有的氮肥，是一個(gè)較好的氮肥品種。碳酸氫銨含有17.1％的氮和56％的二氧化碳，具有肥效快和不板結(jié)土壤等優(yōu)點(diǎn)；但缺點(diǎn)也很突出，氮素利用率低(25％左右)，肥效期短(35-45天)，不易貯存(年揮發(fā)損失量15％-20％)，易結(jié)硬塊，給后期施肥帶來不便。
本發(fā)明的發(fā)明者通過篩選發(fā)現(xiàn)，DCD具有氨穩(wěn)定功能，DCD的結(jié)構(gòu)為(NH2-C-(NH)-NH-C＝N)，除了氰基有硝化抑制作用外，DCD結(jié)構(gòu)中的伯胺、仲胺基與游離氨分子有氫鍵締合作用，能降低氨揮發(fā)期間的PH值和氨的表觀濃度，使尿素或碳酸氫銨供應(yīng)氮素的形態(tài)、時(shí)間、數(shù)量與作物養(yǎng)吸收基本同步，因此，本發(fā)明稱DCD為氨穩(wěn)定劑。
當(dāng)然，DCD是世界多國已普遍應(yīng)用的硝化抑制劑，其推廣劑型使用量為氮含量的5-11％，該添加量僅能對(duì)氮肥起到緩效的作用，使部分氮素在一個(gè)作物生長期內(nèi)不能全部被作物吸收，因此多用于多年生牧草和花卉等高附加值、名貴作物，因成本高在大田作物上較難推廣。但是，在本發(fā)明中把DCD的含量限制在相對(duì)氮肥重量的0.2％-4％的水平，使DCD不會(huì)對(duì)植物生長產(chǎn)生不利影響，并可解決氮素肥料揮發(fā)、淋溶、硝化和反硝化作用，提高了氮素利用率，減少施肥量及減少氧化亞氮、亞硝態(tài)氮和溫室氣體的排放。即添加適量的DCD對(duì)提高化肥的氮素利用率和減輕對(duì)環(huán)境的污染起到重要的作用。
在本發(fā)明的長效保水復(fù)混肥料中，通過添加輔助肥料可以使本發(fā)明的肥料更加適應(yīng)不同作物和土壤情況。輔助肥例如料磷肥、鉀肥或微量元素的添加都可參照常規(guī)技術(shù)進(jìn)行。但為了發(fā)揮長效氮肥的作用，上述每種輔助肥料添加量每種最好不超過肥料重量的15％，而總添加量最好不超過30％。
在上述長效保水復(fù)混肥料中，可添加輕燒鎂。所謂輕燒鎂是指在800-950℃焙燒碳酸鎂、菱鎂礦或氫氧化鎂而得到的一種氧化鎂。在本發(fā)明通過添加輕燒鎂具有防止復(fù)混肥料吸水的作用，并且添加一定量輕燒鎂也有利于肥料造粒。一般輕燒鎂的添加量為肥料重量的10％以下，而最好為5％以下。
氧化鐵(Fe2O3)也可以作為本發(fā)明復(fù)混肥料的添加劑。加入一定量氧化鐵有提高保水效果，同時(shí)也可使造粒顏色均勻。氧化鐵的添加量一般應(yīng)為肥料重量的10％以下，而最好為5％以下。
腐植酸能起到脲酶抑制劑的作用，因此，添加一定量腐植酸能提高肥料的氮素利用率。另外，腐植酸也是植物生長的營養(yǎng)成分，對(duì)提高作物產(chǎn)量有利。褐煤或草炭中含有大量的腐植酸類物質(zhì)，是活性較高的腐植酸類。將褐煤粉或草炭與肥料混合造粒，有較高的增產(chǎn)效果。在本發(fā)明中，腐植酸的添加量相對(duì)肥料重量為10％以下，而最好為5％以下。但在用于花卉、蔬菜、綠色食品等的特種腐殖酸肥料中，腐殖酸添加量可加大到相對(duì)肥料重量的50％。
本發(fā)明的長效保水復(fù)混肥料的制備方法，包括機(jī)械混合法和系統(tǒng)加入法。
(1).所述機(jī)械混合法是把粉狀合成后化肥與粉狀氨穩(wěn)定劑、輔助肥料及添加劑均勻混合造粒，加入保水劑進(jìn)行粘附包裹后成粒。
(2).所述系統(tǒng)加入法是在合成化肥過程中加入氨穩(wěn)定劑，得到氨穩(wěn)定劑與化肥的共晶微粒后，再按機(jī)械混合法混入輔助肥料及添加劑攪拌均勻造粒，加入保水劑進(jìn)行粘附包裹后成粒?；蛘邔狈€(wěn)定劑與化肥的共晶微粒，直接混入同等粒徑的輔助肥料顆粒、保水劑顆粒，攪拌均勻，再加入添加劑進(jìn)行粘附包裹后成粒。
另外，在上述長效保水復(fù)混肥料的制備方法中，所述加入氨穩(wěn)定劑在合成尿素的流程中以尿素溶液為溶劑溶解氨穩(wěn)定劑后加入；在合成碳酸氫銨、氯化銨、硫酸銨或硝酸銨的流程中是把氨穩(wěn)定劑溶解在氨水中加入合成過程。
具體地說，在本發(fā)明的長效保水復(fù)混肥料制備方法，是在公知制備肥料的基礎(chǔ)上，可使用機(jī)械法或系統(tǒng)加入法將本發(fā)明的長效保水復(fù)混肥料中的各組成混合(或合成)而制成復(fù)混肥料。
為了實(shí)施上述制備方法，本發(fā)明的專用于長效保水復(fù)混肥料制備設(shè)備是在合成化肥的設(shè)備中增加添加氨穩(wěn)定劑的加料裝置、溶解槽、儲(chǔ)備槽和計(jì)量泵，使在合成化肥的流程中把溶解氨穩(wěn)定劑溶液定量地加入合成系統(tǒng)中。對(duì)于合成尿素過程上述設(shè)備連接在尿素造粒前，將溶解氨穩(wěn)定劑的尿素溶液加入尿液中；對(duì)于合成碳酸氫銨、氯化銨、硫酸銨或硝酸銨過程上述設(shè)備連接在氨水槽前，將溶解氨穩(wěn)定劑的氨水溶液加入氨水中。
具體地說，本發(fā)明的用于制備長效保水復(fù)混肥料的設(shè)備，是在公知的制備肥料的設(shè)備中，增加添加復(fù)混肥料中各種組分的專用設(shè)備，特別是添加氨穩(wěn)定劑DCD的專用設(shè)備。
下面通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)給予進(jìn)一步的說明。
實(shí)施例1 長效保水復(fù)混肥料制備I利用機(jī)械混合法，按重量取粒徑2-4mm尿素(100份)、褐煤(1份)、輕燒鎂粉(1份)、DCD(0.5份)在圓盤或滾筒中充分?jǐn)嚢?，均勻造粒并烘干后，以含保水?％以上的水溶液噴淋，使肥粒表面濕潤，然后加入保水劑干粉(30份)，在圓盤或滾筒中進(jìn)行粘附包裹，得到粒徑3-5mm的復(fù)混肥料(I)。
實(shí)施例2長效保水復(fù)混肥料制備II
利用系統(tǒng)加入法，把DCD通過加料裝置送入溶解槽與氨水混合溶解后送到儲(chǔ)備槽。通過計(jì)量泵將含一定量DCD的氨水注入合成碳酸氫銨流程的氨水槽內(nèi)(或碳化塔前)，合成碳酸氫銨。
將得到的碳酸氫銨與DCD的共晶(100份)，再按實(shí)施例1的機(jī)械混合法把磷肥(過磷酸鈣)粉末(5份)、草炭粉(5份)在圓盤或滾筒中均勻混合，造粒烘干，成為粒徑2-4mm的肥粒，以含保水劑3％以上的水溶液噴淋肥粒表面，再加入保水劑干粉(20份)和氧化鐵(3份)，在圓盤或滾筒中進(jìn)行粘附包裹，得到3-5mm褐色顆粒復(fù)混肥料(II)。
實(shí)施例3 長效保水復(fù)混肥料制備III按實(shí)施例1的制備方法，再添加氯化鉀粉末(5份)，得到復(fù)混肥料(III)。
實(shí)施例4長效保水復(fù)混肥料制備IV按實(shí)施例2的制備方法，將得到的粒徑為2-4mm碳酸氫銨與DCD的共晶(70份)，直接混入同等粒徑的五氧化二磷(20份)、氧化鉀(20份)、保水劑顆粒(30份)，攪拌均勻，再加入輕燒鎂(3份)、腐殖酸(3份)、氧化鐵(2份)，在圓盤或滾筒中進(jìn)行粘附包裹，得到3-5mm褐色顆粒復(fù)混肥料。
實(shí)施例5 長效保水復(fù)混肥料應(yīng)用試驗(yàn)分別利用實(shí)施例1-3所制備的復(fù)混肥料(I)、(II)、(III)和(IV)進(jìn)行田間試驗(yàn)，并采用一次基施。作為對(duì)照，采用一次基肥、一次追肥。氮肥磷肥和鉀肥的總使用量相同，田間管理方法相同。對(duì)不同植物的試驗(yàn)結(jié)果分別列于表1-表6。表1 長效保水復(fù)混肥料用于檜柏栽植試驗(yàn)
表2 長效保水復(fù)混肥料云杉大苗造林試驗(yàn)
表3 長效保水復(fù)混肥料獼猴桃移栽試驗(yàn)
表4 長效保水復(fù)混肥料玉米抗旱試驗(yàn)結(jié)果
表5 長效保水復(fù)混肥料冬小麥抗旱試驗(yàn)結(jié)果
表6 長效保水復(fù)混肥料水稻節(jié)水試驗(yàn)結(jié)果
由上述實(shí)施例的結(jié)果可知，使用本發(fā)明的長效保水復(fù)混肥料，具有如下優(yōu)點(diǎn)(1)肥效期長，可作基肥一次性施入，免去追肥工序，肥效的釋放量與作物的需肥規(guī)律基本達(dá)到同步。
(2)本發(fā)明肥料的氮素利用率可增至40％-46％，比普通氮、磷、鉀復(fù)混肥可提高8-10個(gè)百分點(diǎn)。
(3)本發(fā)明的肥料在等氮、磷、鉀施肥量條件下，在大田、水果，疏菜和經(jīng)濟(jì)作物上應(yīng)用可增產(chǎn)10％-20％，在林木、花卉、草坪上應(yīng)用可提高成活率和生長量30％-50％。
(4)本發(fā)明的肥料在相同產(chǎn)量條件下，可減少施肥量20％-30％，減少澆水量30％-50％。在小麥、水稻等作物上可以減少其澆水次數(shù)。
(5)本發(fā)明由于有保水劑可減少氮素的直接淋溶損失，能減少環(huán)境污染。
(6)本發(fā)明的生產(chǎn)過程可與普通氮、磷、鉀復(fù)混肥的工藝相搭配，減少投資，縮短技改時(shí)間，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。
權(quán)利要求
1.一種長效保水復(fù)混肥料，其特征在于由肥料、氨穩(wěn)定劑和保水劑組成，并且肥料、氨穩(wěn)定劑與保水劑的重量份比為肥料100-300重量份、穩(wěn)定劑0.2-4重量份、保水劑5-100重量份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的長效保水復(fù)混肥料，其特征在于所述肥料為化肥尿素、碳酸氫銨、氯化銨、硫酸銨或硝酸銨。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的長效保水復(fù)混肥料，其特征在于所述氨穩(wěn)定劑為雙氰胺DCD。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的長效保水復(fù)混肥料，其特征在于所述保水劑為聚丙烯酸鹽、聚丙烯酰胺、淀粉、纖維素或甲殼素。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的長效保水復(fù)混肥料，其特征在于肥料中添加磷肥、鉀肥或微量元素輔助肥料，磷肥、鉀肥或微量元素的添加量分別為肥料重量的0-15％，但總添加量不超過30％。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的長效保水復(fù)混肥料，其特征在于進(jìn)一步添加輕燒鎂、腐殖酸或氧化鐵中一種或二種以上添加劑，其添加量分別為肥料重量的0-10％，但總添加量不超過15％(特種腐殖酸復(fù)混肥料除外)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的長效保水復(fù)混肥料，其特征在于所述腐殖酸為草炭或褐煤。
8.一種長效保水復(fù)混肥料的制備方法，包括機(jī)械混合法和系統(tǒng)加入法，(1)所述機(jī)械混合法是把粉狀合成后化肥與粉狀氨穩(wěn)定劑、輔助肥料及添加劑均勻混合造粒，加入保水劑進(jìn)行粘附包裹后成粒，(2)所述系統(tǒng)加入法是在合成化肥過程中加入氨穩(wěn)定劑，得到氨穩(wěn)定劑與化肥的共晶微粒后，再按機(jī)械混合法混入輔助肥料及添加劑攪拌均勻造粒，加入保水劑進(jìn)行粘附包裹后成粒；或者將氨穩(wěn)定劑與化肥的共晶微粒，直接混入同等粒徑的輔助肥料顆粒、保水劑顆粒，攪拌均勻，再加入添加劑進(jìn)行粘附包裹后成粒。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的長效保水復(fù)混肥料的制備方法，其特征是所述加入氨穩(wěn)定劑在合成尿素的流程中，以尿素溶液為溶劑溶解氨穩(wěn)定劑后加入；在合成碳酸氫銨、氯化銨、硫酸銨或硝酸銨的流程中是把氨穩(wěn)定劑溶解在氨水中加入合成過程。
10.一種用于制備長效保水復(fù)混肥料的設(shè)備，是在合成化肥的設(shè)備中增加添加氨穩(wěn)定劑的加料裝置、溶解槽、儲(chǔ)備槽和計(jì)量泵，使在合成化肥的流程中把溶解，氨穩(wěn)定劑溶液定量地加入合成系統(tǒng)中；對(duì)于合成尿素過程上述設(shè)備連接在尿素造粒前，將溶解氨穩(wěn)定劑的尿素溶液加入尿液中；對(duì)于合成碳酸氫銨、氯化銨、硫酸銨或硝酸銨過程上述設(shè)備連接在氨水槽前，將溶解氨穩(wěn)定劑的氨水溶液加入氨水中。
全文摘要
一種長效保水復(fù)混肥料,由肥料、氨穩(wěn)定劑和保水劑組成,并且肥料、氨穩(wěn)定劑與保水劑的重量份比為肥料:100－300重量份、穩(wěn)定劑:0.2－4重量份、保水劑:5－100重量份。所述氨穩(wěn)定劑為雙氰胺。另外,肥料中還可添加磷肥、鉀肥、微量元素以及輕燒鎂、腐殖酸或氧化鐵。該肥料延長肥效期、提高氮素利用率,減少澆水量次,在等量施肥條件下比普通化肥增產(chǎn)10－20%。
文檔編號(hào)C05G5/00GK1380272SQ0111055
公開日2002年11月20日 申請(qǐng)日期2001年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月11日
發(fā)明者張志明, 章立凡 申請(qǐng)人:北京豐霈生化科技研究所有限公司