專利名稱：一種有機無機復(fù)混肥造粒粘結(jié)劑及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種粘結(jié)劑及其生產(chǎn)方法，特別涉及一種有機無機復(fù)混肥造粒粘結(jié)劑及其生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
以往有機-無機復(fù)混肥造粒用粘結(jié)劑主要是以無機礦石或有機合成的高聚物為原料，前者加入到復(fù)混肥中后，造成肥料總養(yǎng)分含量的降低。后者成本較高且不易降解，易于在土壤環(huán)境中殘留，對作物生長產(chǎn)生不利的影響。
淀粉是多糖類的碳水化合物，其中直鏈淀粉約占20％，支鏈淀粉約占80％，在酸或酶的作用下，可以逐步裂解成小分子，最終產(chǎn)物是D-葡萄糖。淀粉原料的獲取極為方便，而且其降解產(chǎn)物對環(huán)境亦是安全的，不會對作物生長產(chǎn)生不利影響。
淀粉 糊精 D-葡萄發(fā)明創(chuàng)造內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種有機無機復(fù)混肥造粒粘結(jié)劑。
本發(fā)明所提供的有機無機復(fù)混肥造粒粘結(jié)劑，是包括5％-25％淀粉，0.5％-1.2％雙氧水，3％-8％強堿，0.05％-0.2％鐵鹽，0.2％-0.8％硼砂，1％-4％尿素和0.1％-0.3％磷酸二氫鉀的水溶液；所有濃度均為質(zhì)量百分濃度。
上述各種成分的優(yōu)選量為10％-20％淀粉、0.8％雙氧水、5％強堿、0.1％鐵鹽、0.5％硼砂、0.2％尿素和0.2％磷酸二氫鉀。
其中，所述強堿可為氫氧化鈉、氫氧化鉀、氧化鈉、氧化鉀、碳酸鈉、碳酸鉀、氫氧化鈣、氧化鈣和氫氧化銨等中任意一種或其任意組合；所述鐵鹽可為硫酸亞鐵、硫酸鐵、氯化亞鐵、氯亞鐵中任意一種或其任意組合。
為了提高性能，所述有機無機復(fù)混肥造粒粘結(jié)劑還包括0.005％-0.02％改性劑，所述改性劑可為磷酸三丁酯、硅油和聚乙烯醇(PVA)；所述磷酸三丁酯的濃度優(yōu)選為0.01％。
本發(fā)明的第二個目的是提供一種制備上述有機無機復(fù)混肥造粒粘結(jié)劑的方法。
本發(fā)明所提供的生產(chǎn)上述有機無機復(fù)混肥造粒粘結(jié)劑的方法，包括以下步驟1)將淀粉在水中攪拌成勻漿，然后按順序加入雙氧水、1/4-2/3總量的強堿、1/4-2/3總量的鐵鹽，再在40℃-55℃反應(yīng)20-50分鐘；2)將步驟1)的混合液溫度升至80℃-90℃，加入剩余鐵鹽，再加入剩余強堿，保溫10-50分鐘，再加入尿素反應(yīng)5-20分鐘；3)將反應(yīng)溫度降至40-60℃，加入硼砂和磷酸二氫鉀，保溫反應(yīng)10-30分鐘后，得到所述有機無機復(fù)混肥造粒粘結(jié)劑。
其中，步驟1)中的水溫優(yōu)選為40-55℃，較優(yōu)選為45℃-50℃；反應(yīng)溫度優(yōu)選為45℃-50℃，反應(yīng)時間優(yōu)選為30分鐘；所加入的強堿優(yōu)選為總量的1/3；所加入的鐵鹽優(yōu)選為總量的1/2。
步驟1)和2)中所述強堿可為氫氧化鈉、氫氧化鉀、氧化鈉、氧化鉀、碳酸鈉、碳酸鉀、氫氧化鈣、氧化鈣和氫氧化銨等；所述鐵鹽可為硫酸亞鐵、硫酸鐵、氯化亞鐵或氯亞鐵。
步驟2)中加入剩余鐵鹽，再加入剩余強堿后優(yōu)選保溫20-30分鐘，再加入尿素反應(yīng)10-15分鐘；為了消除反應(yīng)過程中產(chǎn)生的泡沫，在加入尿素之前，先加入改性劑，如0.005％-0.02％的磷酸三丁酯。
步驟3)中，優(yōu)選為將反應(yīng)溫度降至50℃。
作為一個優(yōu)質(zhì)的粘結(jié)劑，必須要與被粘物有良好的親合力，這樣就要求粘結(jié)劑的分子結(jié)構(gòu)上具有較多的極性基團。淀粉經(jīng)氧化后，一些糖苷鍵發(fā)生斷裂，使分子量減少，并且D-葡萄糖中的C2和C3鍵也被氧化斷裂生成羰基，進一步氧化開環(huán)形成羧基，同時，C6上的羥基也發(fā)生氧化反應(yīng)。
為了提高粘結(jié)劑的水溶性，用強堿與其羧基反應(yīng)以增加粘結(jié)劑的親水性，所發(fā)生的反應(yīng)如下
為了增加粘結(jié)劑與有機組分的親和力和增加粘結(jié)劑的穩(wěn)定及干燥性能，在特定溫度條件下加入適量尿素使粘結(jié)劑中的羥基與其發(fā)生縮聚反應(yīng)。所發(fā)生的反應(yīng)如下
同時通過磷酸二氫鉀中的H2PO4-控制粘結(jié)劑中的羥基的量，防止粘結(jié)劑凝聚形成凝膠，從而提高粘結(jié)劑的穩(wěn)定性。并通過控制磷酸二氫鉀的加入量來調(diào)節(jié)氧化反應(yīng)的程度。
本發(fā)明的有機無機復(fù)混肥造粒粘結(jié)劑及其生產(chǎn)的有機無機復(fù)混肥的理化性質(zhì)如下1.粘結(jié)劑色澤棕褐色粘性液體2.粘結(jié)劑粘度30-40秒(旋轉(zhuǎn)粘度計)3.粘結(jié)劑固形物含量18％-30％4.粘結(jié)劑貯存期＞100天5.有機無機復(fù)混肥顆粒平均抗壓碎力＞14N6.有機無機復(fù)混肥造粒返料率＜10％注意在貯存時，雖長期不變質(zhì)，但應(yīng)密封貯存，否則有可能發(fā)生結(jié)皮或膠凍現(xiàn)象。
本發(fā)明的有機無機復(fù)混肥造粒粘結(jié)劑具有無毒、無害、無污染、易降解和易溶于水等特點，適用于生產(chǎn)N、P、K有效含量為30％以上，有機物含量40％以上的圓顆粒有機復(fù)混肥，也適用于高濃度有機-無機復(fù)混肥(N、P、K有效養(yǎng)分≥45％)的造粒。在造粒使用前可稀釋1-2倍，這樣可以根據(jù)需要來調(diào)整粘結(jié)劑的使用量，但仍要視烘干設(shè)備進料端所容許物料的最大含水量而定。
本發(fā)明的有機無機復(fù)混肥造粒粘結(jié)劑即可提高肥料的總養(yǎng)分含量，使肥料達到或超過復(fù)混肥的標準；同時將作物必需的營養(yǎng)元素經(jīng)過轉(zhuǎn)化后作為粘結(jié)劑的組分，這樣既能增加營養(yǎng)元素的有效性，也可簡化顆粒復(fù)混肥的生產(chǎn)工藝。該造粒粘結(jié)劑由于溶于水，可以以噴霧方式進行使用，因此適用于轉(zhuǎn)鼓式造粒機和圓盤造粒機造粒，造粒方法簡單且適用于工業(yè)化生產(chǎn)。該粘結(jié)劑成本低廉，能夠簡化制粒工藝，成球效果好、返料率低。
具體實施例方式
實施例1、有機無機復(fù)混肥造粒粘結(jié)劑的生產(chǎn)該有機無機復(fù)混肥造粒粘結(jié)劑包括20％淀粉、0.8％雙氧水、5％氫氧化鈉、0.1％硫酸亞鐵、0.5％硼砂、0.2％尿素、0.2％磷酸二氫鉀和0.01％磷酸三丁酯，其余為水。
具體的制備過程如下1、備料 將50公斤氫氧化鈉配制成40％的水溶液；硼砂5公斤配制成20％的水溶液；尿素2公斤配制成10％的水溶液；磷酸二氫鉀2公斤配制成5％的水溶液；硫酸亞鐵1公斤配制成5％的水溶液，并加入0.2％的濃硫酸。將雙氧水稀釋1倍備用。
2、調(diào)漿 向反應(yīng)器中加入足量的45℃-50℃左右的熱水，將稱量好的200公斤淀粉倒入反應(yīng)器，攪拌成均勻的料漿，整個操作在5-7分鐘內(nèi)完成。
3、氧化 邊攪拌邊緩慢加入計算好的8公斤30％雙氧水，混勻后加入40％氫氧化鈉溶液(約占總使用量的1/3)，混勻后加入5％硫酸亞鐵溶液(約占總使用量的1/2)。整個操作在3-5分鐘內(nèi)完成。在45℃-50℃保溫反應(yīng)30分鐘。
4、快速將混合液的溫度升至80℃-90℃，在攪拌的狀態(tài)下加入5％硫酸亞鐵溶液(占總使用量的1/2)以終止反應(yīng)；然后加入40％氫氧化鈉溶液(占總使用量的2/3)，再在攪拌狀態(tài)下保溫20-30分鐘。
5、在攪拌條件下，加入0.1公斤的磷酸三丁酯，以消除在反應(yīng)過程中產(chǎn)生的泡沫；將計量好的10％尿素溶液加入反應(yīng)器，反應(yīng)10-15分鐘。
6、降溫至50℃左右加入計量好的20％硼砂溶液；最后加入適量的5％磷酸二氫鉀溶液。保溫反應(yīng)20-30分鐘后在室溫下冷卻，得到有機無機復(fù)混肥造粒粘結(jié)劑。
該有機無機復(fù)混肥造粒粘結(jié)劑的生產(chǎn)成本大致為625元/噸。
實施例2、有機無機復(fù)混肥造粒粘結(jié)劑的制備該有機無機復(fù)混肥造粒粘結(jié)劑包括10％淀粉、0.8％雙氧水、5％氫氧化鈉、0.1％硫酸亞鐵、0.5％硼砂、0.2％尿素、0.2％磷酸二氫鉀和0.01％的磷酸三丁酯，其余為水。其生產(chǎn)方法與實施例1同。
該有機無機復(fù)混肥造粒粘結(jié)劑各組分的用量如表2所示，其生產(chǎn)成本大致為365元/噸。
表2.有機無機復(fù)混肥造粒粘結(jié)劑的生產(chǎn)成本成份 消耗質(zhì)量(kg)淀粉 100過氧化氫(30％)8硫酸亞鐵 1氫氧化鈉(30％)50硼砂 5磷酸二氫鉀2尿素 2磷酸三丁酯0.1對比例1、
對本發(fā)明的有機無機復(fù)混肥造粒粘結(jié)劑與凹凸棒(來自河北省保定市中美合資比爾得綠寶肥料有限公司)的造粒效益進行比較，結(jié)果如表3所示。
表3.本發(fā)明的有機無機復(fù)混肥造粒粘結(jié)劑與凹凸棒的造粒效益比較

權(quán)利要求
1.一種有機無機復(fù)混肥造粒粘結(jié)劑，是包括下述質(zhì)量百分濃度物質(zhì)的水溶液5％-25％淀粉，0.5％-1.2％雙氧水，3％-8％強堿，0.05％-0.2％鐵鹽，0.2％-0.8％硼砂，1％-4％尿素和0.1％-0.3％磷酸二氫鉀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的造粒粘結(jié)劑，其特征在于所述有機無機復(fù)混肥造粒粘結(jié)劑包括10％-20％淀粉、0.8％雙氧水、5％強堿、0.1％鐵鹽、0.5％硼砂、0.2％尿素和0.2％磷酸二氫鉀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的造粒粘結(jié)劑，其特征在于所述強堿為氫氧化鈉和氫氧化鉀、氧化鈉、氧化鉀、碳酸鈉、碳酸鉀、氫氧化鈣、氧化鈣和氫氧化銨中任意一種或其任意組合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的造粒粘結(jié)劑，其特征在于所述鐵鹽可為硫酸亞鐵、硫酸鐵、氯化亞鐵或氯亞鐵中任意一種或其任意組合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的造粒粘結(jié)劑，其特征在于所述有機無機復(fù)混肥造粒粘結(jié)劑還包括0.005％-0.02％改性劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的造粒粘結(jié)劑，其特征在于所述改性劑為磷酸三丁酯、硅油和聚乙烯醇(PVA)等。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的造粒粘結(jié)劑，其特征在于所述磷酸三丁酯的濃度為0.01％。
8.一種生產(chǎn)權(quán)利要求1所述的有機無機復(fù)混肥造粒粘結(jié)劑的方法，包括以下步驟1)將淀粉在水中攪拌成勻漿，然后按順序加入雙氧水、1/4-2/3總量的強堿、1/4-2/3總量的鐵鹽，再在40℃-55℃反應(yīng)20-50分鐘；2)將步驟1)的混合液溫度升至80℃-90℃，加入剩余鐵鹽，再加入剩余強堿，保溫10-50分鐘，再加入尿素反應(yīng)5-20分鐘；3)將反應(yīng)溫度降至40-60℃，加入硼砂和磷酸二氫鉀，保溫反應(yīng)10-30分鐘后，得到所述有機無機復(fù)混肥造粒粘結(jié)劑。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于所述步驟1)中的水溫為40-55℃；反應(yīng)溫度為45℃-50℃，反應(yīng)時間為30分鐘；所述步驟2)中加入剩余鐵鹽，再加入剩余強堿后保溫20-30分鐘，再加入尿素反應(yīng)10-15分鐘。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的方法，其特征在于在加入尿素之前，先加入改性劑。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種有機無機復(fù)混肥造粒粘結(jié)劑及其制備方法。本發(fā)明所提供的有機無機復(fù)混肥造粒粘結(jié)劑，是包括5％－25％淀粉，0.5％－1.2％雙氧水，3％－8％強堿，0.05％－0.2％鐵鹽，0.2％－0.8％硼砂，0.11％－0.4％尿素和0.1％－0.3％磷酸二氫鉀的水溶液；所有濃度均為質(zhì)量百分濃度。一種生產(chǎn)上述有機無機復(fù)混肥造粒粘結(jié)劑的方法，包括以下步驟1)將淀粉在水中攪拌成勻漿，然后按順序加入雙氧水、1/4－2/3總量的強堿、1/4－2/3總量的鐵鹽，再在40℃－55℃反應(yīng)20－50分鐘；2)將步驟1)的混合液溫度升至80℃－90℃，加入剩余鐵鹽，再加入剩余強堿，保溫10－50分鐘，再加入尿素反應(yīng)5－20分鐘；3)將反應(yīng)溫度降至40－60℃，加入硼砂和磷酸二氫鉀，保溫反應(yīng)10－30分鐘后，得到所述有機無機復(fù)混肥造粒粘結(jié)劑。該粘結(jié)劑成本低廉，能夠簡化制粒工藝，成球效果好、返料率低。
文檔編號C05G1/00GK1557787SQ20041000063
公開日2004年12月29日 申請日期2004年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月13日
發(fā)明者李國學(xué), 李彥明 申請人:中國農(nóng)業(yè)大學(xué)