專利名稱：一種新型控釋肥料及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及控釋肥料，具體地說是一種包膜和抑制劑相結(jié)合的新型控釋肥料及制備方法。
背景技術(shù)：
緩(控)釋肥料的研制已有近80年的歷史，針對傳統(tǒng)化學(xué)肥料的改性，肥料學(xué)家先后開發(fā)了包膜(裹)肥料(肥料I)和添加脲酶抑制劑和硝化抑制劑的緩釋肥料(肥料II)，這兩種肥料各有其優(yōu)缺點。
肥料I的養(yǎng)分釋放速率主要由包膜壁材的特性決定，受土壤環(huán)境條件影響相對較小。其養(yǎng)分釋放速率相對均勻緩慢，養(yǎng)分釋放曲線比較規(guī)律，近似于作物養(yǎng)分吸收曲線，控釋效果較好，可與種子同時同位施用，不產(chǎn)生燒苗現(xiàn)象，一次大量施用可同時滿足作物多種營養(yǎng)需要；另外，也可減少NO3--N的淋失和氨揮發(fā)損失。但為了成就完美的包膜和相對精確的控釋曲線，肥料化工學(xué)家通常將人工合成的高分子聚合物作為包膜壁材，并采用先進的包膜技術(shù)，這就導(dǎo)致了過高的包膜成本和包膜壁材的環(huán)境負(fù)效應(yīng)。
肥料II中的脲酶抑制劑能抑制尿素的酶解，減輕對苗的傷害，減少氨揮發(fā)損失；硝化抑制劑可抑制硝化和反硝化作用，減少氮肥淋失，減少N2O和NOx氣體的釋放，促進磷酸鹽的移動和吸收。但其養(yǎng)分釋放規(guī)律經(jīng)常隨土壤環(huán)境條件的變異而發(fā)生變化，且施用年限越長，緩釋效果越差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種控釋效果好、環(huán)境友好、包膜成本低、適用范圍廣的新型控釋肥料及制備方法。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是由包膜和肥心組成，肥心為添加脲酶抑制劑和/或硝化抑制劑的含氮肥料，包膜壁材為環(huán)境友好材料；所述氮肥料為尿素、含氮復(fù)合或復(fù)混肥之一，其中所述含氮復(fù)合或復(fù)混肥中的氮肥來源為尿素、碳酸氫銨、磷酸二銨、硫酸銨和/或硝酸銨；所述脲酶抑制劑為氫醌(HQ)或N-丁基硫代磷酰三胺(NBPT)，硝化抑制劑為雙氰胺(DCD)和/或3，4-二甲基磷酸吡唑(DMPP)，其用量分別為肥料中氮肥重量的3～15‰；所述用于包膜的環(huán)境友好材料為丙烯酸樹脂、生物資源高分子材料中的纖維素及其衍生物或淀粉及其衍生物；所述有機溶劑為乙醇、丙酮、甲苯、二氯甲烷、環(huán)己烷；新型控釋肥料的制備方法，在肥心外表面進行物理包被，肥心的制備工藝采用流化床噴漿造粒、轉(zhuǎn)鼓噴漿造粒和圓盤混合造粒三種之一；包膜工藝采用流化床噴涂包膜技術(shù)，具體操作為將100份用量為肥心重量的5％～15％的環(huán)境友好材料溶于500～2000份有機溶劑中，在所述溶劑中加入5～20份無機膜調(diào)理劑，再加入1～5份增塑劑，混溶后倒入盛液釜中，盛液釜上安裝攪拌器，以2～10轉(zhuǎn)/秒的速度攪拌，噴漿包被，在肥心外表面形成光滑、連續(xù)、均一的包膜；所述流化床制丸包衣機的運行參數(shù)為進風(fēng)溫度40～65℃；出口溫度35～55℃；熱空氣量3m3/分鐘；進液流速8～20毫升/分鐘；壓縮空氣壓強0.3～0.6Pa；壓縮空氣量0.1～0.3m3/分鐘；霧化壓0.05～0.2Pa；包膜時間為0.5～1.5小時；
所述生物資源高分子材料中纖維素及其衍生物為乙基纖維素、丁基纖維素或醋酸纖維素；淀粉及其衍生物為羥丙基淀粉或淀粉與醋酸乙烯共混物；所述無機膜調(diào)理劑為滑石粉、沸石粉、碳酸鈣、二氧化硅、硅藻土中之一或其組合；所述增塑劑為聚乙二醇、乙二醇、丙二醇或鄰苯二甲酸二甲酯。
本發(fā)明原理為對肥心外表面進行物理包被，可以阻止肥心在施入土壤中后的快速溶解，使肥心緩慢溶出包膜壁材，使肥心的完全溶解釋放推遲20～60天，從而可與種子同時同位施用，不產(chǎn)生燒苗現(xiàn)象。肥心從包膜壁材中溶出后，肥心(當(dāng)肥心的氮肥含尿素時)中的脲酶抑制劑可進一步控制尿素的水解，使尿素緩慢地釋放出植物可吸收的氮營養(yǎng)，肥心中的硝化抑制劑可控制土壤中的硝化和反硝化作用，控制肥料氮的轉(zhuǎn)化，減少氮肥的損失，提高氮肥的利用率。綜合利用以上脲酶抑制劑和/或硝化抑制劑三種控釋方式，本發(fā)明既可控制氮素肥料的酶解損失和硝化反硝化損失，又可控制肥料的溶出速率，使共與作物的需肥規(guī)律相吻合，實現(xiàn)肥料在作物全生育期內(nèi)的控制釋放。
包膜壁材選取環(huán)境友好材料，與傳統(tǒng)采用難降解高分子化合物包膜的控釋肥料相比，可以防止包膜壁材在降解過程中所產(chǎn)生的相應(yīng)環(huán)境污染。本發(fā)明包膜壁材選用的環(huán)境友好材料可在3個月至1年的時間降解80％以上或全部降解。在包膜壁材中加入無機膜調(diào)理劑，一方面可克服包膜過程中的粘連現(xiàn)象，另一方面可使包膜壁材產(chǎn)生微空隙，并能控制孔徑大小，從而控制肥料溶出速率；加入增塑劑可增加膜的塑性和韌性，使包膜更加均一完整。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果如下1.控釋效果好。本發(fā)明的控釋肥料是將添加脲酶抑制劑和硝化抑制劑的緩釋肥料表面進行物理包被，把包膜肥料和添加脲酶抑制劑和/或硝化抑制劑的緩釋肥料的優(yōu)點合理結(jié)合，實現(xiàn)優(yōu)勢互補。肥心溶解釋放速度緩慢。本發(fā)明對肥心外表面進行包膜，使肥心的完全溶解釋放推遲20～60天，從而可與種子同時同位施用，不產(chǎn)生燒苗現(xiàn)象。肥心(當(dāng)肥心的氮肥含尿素時)中的脲酶抑制劑可進一步控制尿素的水解，使尿素緩慢地釋放出植物可吸收的氮營養(yǎng)，肥心中的硝化抑制劑可控制土壤中的硝化和反硝化作用，控制肥料氮的轉(zhuǎn)化，減少氮肥的損失，提高氮肥的利用率，其利用率可高達60％。
2.具有環(huán)境友好的特點。本發(fā)明包膜壁材選取環(huán)境友好材料，與傳統(tǒng)采用難降解高分子化合物包膜的控釋肥料相比，可以防止包膜壁材在降解過程中所產(chǎn)生的相應(yīng)環(huán)境污染，并可在3個月至1年的時間降解80％以上或全部降解。
3.包膜成本低。與日本窒素公司生產(chǎn)的聚烯烴類包膜肥料Master系列相比，包膜成本低可降低50～70％。
4.適用范圍廣。本發(fā)明肥料的脲酶抑制劑和/或硝化抑制劑的最佳用量與配比根據(jù)多年在多地區(qū)(黑龍江、吉林、遼寧、山東、新疆、浙江、廣西等省份)的田間試驗結(jié)果獲得，因而具有廣泛的適應(yīng)性。
具體實施例方式
下面通過實施例詳述本發(fā)明。
實施例1包涂丙烯酸樹脂的長效尿素采用尿素及脲酶抑制劑N-丁基硫代磷酰三胺(NBPT)為肥心，適用土壤為酸性或偏酸性土壤，NBPT為肥料尿素重量的10‰，用于包膜的環(huán)境友好材料為丙烯酸樹脂RS100。
肥心的生產(chǎn)工藝采用流化床噴漿造粒，將脲酶抑制劑N-丁基硫代磷酰三胺(NBPT)混溶于尿素溶液，以小顆粒尿素(直徑＜1.0mm)為晶種，噴漿造粒，當(dāng)肥料顆粒平均直徑達到3.5～4.0時結(jié)束造粒。
包膜工藝采用流化床噴涂包膜方法，所用設(shè)備為XLB型流化床制丸包農(nóng)機；具體操作為將100份用于包膜的環(huán)境友好材料丙烯酸樹脂RS100溶于1500份濃度為85％的乙醇有機溶劑，其中丙烯酸樹脂用量為肥心重量的10％；再在丙烯酸樹脂RS100乙醇溶液中加入10份無機膜調(diào)理劑滑石粉，然后再加入5份溶液總重量的增塑劑鄰苯二甲酸二甲酯，混溶后倒入盛液釜中，盛液釜上安裝攪拌器，以5轉(zhuǎn)/秒的速度攪拌，噴漿包被。
其中流化床制丸包衣機的運行參數(shù)如下進風(fēng)溫度55℃出口溫度45℃熱空氣量3m3/分鐘進液流速15毫升/分鐘壓縮空氣壓強0.4Pa壓縮空氣量0.2m3/分鐘霧化壓0.1Pa大約1小時，則在肥心外表面形成乳白色、光滑、連續(xù)均一的包膜。
其結(jié)果為包膜壁材為肥心重量的10％，春季基施肥后，肥心完全從包膜殼中溶出時間為20～30天，可與種子同時同位施用，肥料控釋時間為80～100天，肥心中的脲酶抑制劑可進一步控制尿素的水解，使尿素緩慢地釋放出植物可吸收的氮營養(yǎng)，包膜與抑制劑共同作用使氮肥利用率提高10～15％。
實施例2包涂醋酸纖維素的含氮復(fù)合肥采用含氮復(fù)合肥及硝化抑制劑為雙氰胺(DCD)和3，4-二甲基磷酸吡唑(DMPP)為肥心，DCD和DMPP為肥料氮重量的15‰，其中DCD與DMPP重量比為2∶1，含氮復(fù)合肥的氮肥來源為硫酸銨，用于包膜的環(huán)境友好材料為生物資源高分子材料中纖維素及其衍生物中的醋酸纖維素。
肥心的生產(chǎn)工藝采用轉(zhuǎn)鼓噴漿造粒，將硝化抑制劑DCD和DMPP混溶于化學(xué)肥料混合溶液，以小顆粒復(fù)合肥(直徑＜1.0mm)為晶種，噴漿造粒，當(dāng)肥料顆粒平均直徑達列3.5～4.0時結(jié)束造粒。
包膜工藝采用流化床噴涂包膜方法，所用設(shè)備為XLB型流化床制丸包衣機；具體操作為將100份用于包膜的環(huán)境友好材料醋酸纖維素溶于500份二氯甲烷有機溶劑中，其中醋酸纖維素用量為肥心重量的12％；再在乙基纖維素丙酮溶液中加入10份無機膜調(diào)理劑滑石粉和10份CaCO3，然后再加入3份溶液總重量的增塑劑乙二醇，混溶后倒入盛液釜中，盛液釜上安裝攪拌器，以8轉(zhuǎn)/秒的速度攪拌，噴漿包被。
其中流化床制丸包衣機的運行參數(shù)如下進風(fēng)溫度65℃出口溫度55℃熱空氣量3m3/分鐘進液流速12毫升/分鐘壓縮空氣壓強0.5Pa壓縮空氣量0.1m3/分鐘霧化壓0.2Pa45分鐘后在肥心外表面形成白色、光滑、連續(xù)均一的包膜。
其結(jié)果為包膜壁材為肥心重量的12％，春季基施肥后，肥心完全從包膜壁材中溶出時間為40～60天，可與種子同時同位施用，肥料控釋時間為100～120天；肥心中的硝化抑制劑可控制土壤中的硝化和反硝化作用，控制肥料氮的轉(zhuǎn)化，減少氮肥的損失，包膜與抑制劑共同作用使氮肥利用率提高15～20％。
實施例3包涂淀粉與醋酸乙烯共混物的含氮復(fù)混肥采用含氮復(fù)混肥及脲酶抑制劑氫醌(HQ)和硝化抑制劑雙氰胺(DCD)為肥心，含氮復(fù)混肥中的氮肥來源為尿素和磷酸二銨，HQ為尿素重量的3‰，DCD為肥料氮重量的5‰，用于包膜的環(huán)境友好材料為淀粉及其衍生物中的淀粉與醋酸乙烯共混物。
肥心的生產(chǎn)工藝采用圓盤混合造粒，將脲酶抑制劑和硝化抑制DCD混溶于尿素溶液，在混合造粒的同時噴涂所述尿素溶液，當(dāng)肥料顆粒平均直徑達到3.5～4.0時結(jié)束造粒。
包膜工藝采用硫化床噴涂包膜方法，所用設(shè)備為XLB型流化床制丸包衣機；具體操作為將60份醋酸乙烯與40份淀粉共混，溶于1000份丙酮有機溶劑，其中淀粉與醋酸乙烯共混物用量為肥心重量的15％；再在所述有機溶劑中加入10份無機膜調(diào)理劑滑石粉和5份二氧化硅，然后再加入3份溶液總重量的增塑劑聚乙二醇，混溶后倒入盛液釜中，盛液釜上安裝攪拌器，以5轉(zhuǎn)/秒的速度攪拌，噴漿包被。
其中流化床制丸包衣機的運行參數(shù)如下進風(fēng)溫度45℃出口溫度40℃熱空氣量3m3/分鐘進液流速10毫升/分鐘壓縮空氣壓強0.3Pa壓縮空氣量0.25m3/分鐘霧化壓0.15Pa大約1.2小時，則在肥心外表面形成白色、光滑、連續(xù)均一的包膜。
其結(jié)果為包膜壁材為肥心重量的15％，春季基施肥后，肥心完全從包膜中溶出時間為30～40天，可與種子同時同位施用，肥料控釋時間為90～120天；肥心中的脲酶抑制劑可進一步控制尿素的水解，使尿素緩慢地釋放出植物可吸收的氮營養(yǎng)，肥心中的硝化抑制劑可控制土壤中的硝化和反硝化作用，控制肥料氮的轉(zhuǎn)化，減少氮肥的損失，綜合利用以上脲酶抑制劑和硝化抑制劑控釋方式，與包膜共同作用使氮肥利用率提高12～18％。
本發(fā)明所述含氮復(fù)合或復(fù)混肥中的氮肥來源還可以為碳酸氫銨、硝酸銨；所述有機溶劑還可以為甲苯、環(huán)己烷；所述生物資源高分子材料中纖維素及其衍生物亦為乙基纖維素、丁基纖維素；淀粉及其衍生物亦為羥丙基淀粉；所述無機膜調(diào)理劑亦為沸石粉、硅藻土；所述增塑劑亦為丙二醇。
權(quán)利要求
1.一種新型控釋肥料，其特征在于由包膜和肥心組成，肥心為添加脲酶抑制劑和/或硝化抑制劑的含氮肥料，包膜壁材為環(huán)境友好材料。
2.按權(quán)利要求1所述控釋肥料，其特征在于所述氮肥料為尿素、含氮復(fù)合或復(fù)混肥之一，其中所述含氮復(fù)合或復(fù)混肥中的氮肥來源為尿素、碳酸氫銨、磷酸二銨、硫酸銨和/或硝酸銨。
3.按權(quán)利要求1所述控釋肥料，其特征在于所述脲酶抑制劑為氫醌或N-丁基硫代磷酰三胺，硝化抑制劑為雙氰胺和/或3，4-二甲基磷酸吡唑，其用量分別為肥料中氮肥重量的3～15‰。
4.按權(quán)利要求1所述控釋肥料，其特征在于所述用于包膜的環(huán)境友好材料為丙烯酸樹脂、生物資源高分子材料中的纖維素及其衍生物或淀粉及其衍生物。
5.按權(quán)利要求4所述新型控釋肥料的制備方法，其特征在于所述生物資源高分子材料中纖維素及其衍生物為乙基纖維素、丁基纖維素或醋酸纖維素；淀粉及其衍生物為羥丙基淀粉或淀粉與醋酸乙烯共混物。
6.一種按權(quán)利要求1所述新型控釋肥料的制備方法，其特征在于在肥心外表面進行物理包被，肥心的制備工藝采用流化床噴漿造粒、轉(zhuǎn)鼓噴漿造粒和圓盤混合造粒三種之一；包膜工藝采用流化床噴涂包膜技術(shù)，具體為將100份用量為肥心重量的5％～15％的環(huán)境友好材料溶于500～2000份有機溶劑中，在所述溶劑中加入5～20份無機膜調(diào)理劑，再加入1～5份增塑劑，混溶后在肥心外表面進行噴漿包被，形成光滑、連續(xù)、均一的包膜。
7.按權(quán)利要求6所述新型控釋肥料的制備方法，其特征在于所述流化床制丸包衣機的運行參數(shù)為進風(fēng)溫度40～65℃；出口溫度35～55℃；熱空氣量3m3/分鐘；進液流速8～20毫升/分鐘；壓縮空氣壓強0.3～0.6Pa；壓縮空氣量0.1～0.3m3/分鐘；霧化壓0.05～0.2Pa；包膜時間為0.5～1.5小時。
8.按權(quán)利要求6所述新型控釋肥料的制備方法，其特征在于所述有機溶劑為乙醇、丙酮、甲苯、二氯甲烷或環(huán)己烷。
9.按權(quán)利要求6所述新型控釋肥料的制備方法，其特征在于所述無機膜調(diào)理劑為滑石粉、沸石粉、碳酸鈣、二氧化硅、硅藻土之一或其組合。
10.按權(quán)利要求6所述新型控釋肥料的制備方法，其特征在于所述增塑劑為聚乙二醇、乙二醇、丙二醇或鄰苯二甲酸二甲酯。
全文摘要
本發(fā)明涉及控釋肥料，具體地說是一種新型控釋肥料及制備方法。其控釋肥料由包膜和肥心組成，肥心為添加脲酶抑制劑和/或硝化抑制劑的含氮肥料，包膜壁材為環(huán)境友好材料；制備方法為在肥心外表面進行物理包被，肥心的制備工藝采用流化床噴漿造粒、轉(zhuǎn)鼓噴漿造粒和圓盤混合造粒三種之一；包膜工藝采用流化床噴涂包膜技術(shù)，具體為將100份用量為肥心重量的5％～15％的環(huán)境友好材料溶于500～2000份有機溶劑中，在所述溶劑中加入無機膜調(diào)理劑及增塑劑，混溶后在肥心外表面進行噴漿包被，形成光滑、連續(xù)、均一的包膜。它具有控釋效果好，包膜壁材環(huán)境友好，包膜成本低，適用范圍廣等特點。
文檔編號C05G3/08GK1417172SQ0113341
公開日2003年5月14日 申請日期2001年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月7日
發(fā)明者武志杰, 張海軍, 梁文舉, 陳利軍, 李榮華 申請人:中國科學(xué)院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所