專利名稱：定植養(yǎng)分的復(fù)合肥料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于農(nóng)業(yè)、環(huán)境領(lǐng)域，涉及一種定植氮磷鉀養(yǎng)分的復(fù)合肥料及其制備 方法。
背景技術(shù)：
2002年，聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署發(fā)表《全球環(huán)境展望》報(bào)告，將大氣和水污染惡 化列為八大環(huán)境問(wèn)題之首。大氣污染最重要的誘因是二氧化碳及氮氧化物等溫室 氣體排放。水污染主要是氮、磷等進(jìn)入水體致使水體富營(yíng)養(yǎng)化。研究表明，由于 化肥的大量使用和使用不當(dāng)，我國(guó)每年有299萬(wàn)噸氮進(jìn)入大氣，123.5萬(wàn)噸通過(guò)地 表水涇流到江河湖泊，49.4萬(wàn)噸進(jìn)入地下水。美國(guó)國(guó)家環(huán)境保護(hù)局環(huán)境研究實(shí)驗(yàn) 室0memik的研究表明，在以農(nóng)業(yè)為主的地區(qū)隨水土流失而損耗的土壤氮量和磷 量,分別是森林覆蓋區(qū)的7倍和10倍。我國(guó)每年隨水土流失帶走的氮、磷、鉀及微 量元素等養(yǎng)分約相當(dāng)于全國(guó)l年的化肥使用總量。黃河流域每年流經(jīng)三門峽的全 氮、全磷為416209噸?？梢姡实拇罅繐p失形成了 "從地下到空中"的立體 污染，造成的危害是觸目驚心的-
1、 化肥利用率下降化肥養(yǎng)分的流失和揮發(fā)降低了化肥利用率，而化肥利 用率的下降又人為增加了化肥的施用量。大量化肥施用和不當(dāng)使用使土壤板結(jié)、
農(nóng)田生態(tài)破壞，形成惡性循環(huán)；
2、 水體富營(yíng)養(yǎng)化大量化肥中的氮、磷等營(yíng)養(yǎng)元素隨水土流失進(jìn)入地表水 和地下水，構(gòu)成水體面源污染；
3、溫室氣體排放以二氧化碳和氮氧化物為主的溫室氣體排放是導(dǎo)致全球變 暖的主要原因，而化肥中氨氮分解和揮發(fā)是氮氧化物的主要來(lái)源。
因此，發(fā)展化肥營(yíng)養(yǎng)元素定植技術(shù)，減少化肥營(yíng)養(yǎng)元素氮磷鉀的流失和揮發(fā)， 是未來(lái)先進(jìn)化肥的發(fā)展方向。 .

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種定植養(yǎng)分的復(fù)合肥料及其制備方法，定植單元肥磷
肥與鉀肥中的磷或鉀，二元復(fù)合肥中的氮磷、氮鉀、磷鉀，三元復(fù)合肥中的氮磷 鉀等。利用天然一維納米礦物材料凹凸棒土，經(jīng)煅燒研磨，與有機(jī)絮凝劑聚丙烯 酰胺和無(wú)機(jī)絮凝劑聚合氯化鋁鐵復(fù)配，按一定比例與組成單元肥、二元和三元物 料混勻造粒，制得定植單元肥或復(fù)合肥。這樣制得的營(yíng)養(yǎng)元素定植肥施用后遇水， 即刻將氮素(氨氮、尿素等)和磷素(磷酸根等)以及鉀元素'定植'在土壤中， 阻止氮素、磷素以及鉀素通過(guò)淋溶、徑流及揮發(fā)三種途徑的散失。 本發(fā)明的技術(shù)方案
定植養(yǎng)分的復(fù)合肥料，其特征在于是將肥料與凹凸棒土、聚丙烯酰胺、聚合 氯化鋁鐵按一定比例混合，制成的顆粒肥，所述的肥料是指氮、磷、鉀肥或者其 混合物，其各種組分的重量配比為
(1) 、所述的肥料為過(guò)磷酸鈣，過(guò)磷酸鈣凹凸棒土聚丙烯酰胺聚合氯化鋁 鐵為1000: (100—150): (l—2): (1—5);
(2) 、所述的肥料為氯化鉀，氯化鉀凹凸棒土聚丙烯酰胺聚合氯化鋁鐵為 1000: (100—200): (l—4): (3—7);
(3) 、所述的肥料為尿素、氯化銨、磷酸銨的混合物，尿素、氯化銨、磷酸銨的
混合物凹凸棒土聚丙烯酰胺聚合氯化鋁鐵為1000: (100—250): (1—4): (2—9);
(4) 、所述的肥料為尿素、氯化銨、氯化鉀的混合物，尿素、氯化銨、氯化鉀的 混合物凹凸棒土聚丙烯酰胺聚合氯化鋁鐵為1000: (100—300): (2—5):
(2—7);
(5) 、所述的肥料為磷酸二氫鉀、氯化鉀的混合物，磷酸二氫鉀、氯化鉀的混合 物凹凸棒土聚丙烯酰胺聚合氯化鋁鐵為1000: (100—200): (1—3): (2 一5);
(6) 、所述的肥料為尿素、磷酸一銨、磷酸二銨、氯化銨、碳酸輕銨、氯化鉀的 混合物，尿素、磷酸一銨、磷酸二銨、氯化銨、碳酸輕銨、氯化鉀的混合物凹 凸棒土聚丙烯酰胺聚合氯化鋁鐵為1000: (100~300): (1—5): (2—10)。
所述的凹凸棒土用其他天然納米及多孔材料替代，所述的聚丙烯酰胺、聚合 氯化鋁鐵用其他絮凝材料替代。
所述的定植養(yǎng)分的復(fù)合肥料的制備方法，其特征在于包括以下步驟-
(1) 、凹凸棒土原礦經(jīng)風(fēng)化、粉碎，加入2%—4%氧化鎂，在水中浸泡24 小時(shí)，碾壓成片，烘干后研磨成200—400目粉末；
(2) 、將各種組分混合進(jìn)行滾筒造粒，加水方式為噴水蒸氣，加水量控制在
3%以下；如有組分為尿素，則尿素是經(jīng)過(guò)噴漿設(shè)備添加到混合料；
(3) 、烘干，烘干溫度進(jìn)口溫度控制在160度與170度之間；
(4) 、出料，分裝。
本發(fā)明利用凹凸棒土的納米孔道結(jié)構(gòu)、高比表面積和高離子交換容量的性 質(zhì)，將氮素、磷素以及鉀素通過(guò)化學(xué)和物理吸附的方式儲(chǔ)存在納米孔道內(nèi)部和外 表面上，然后利用聚丙烯酰胺和聚合氯化鋁鐵遇水時(shí)的強(qiáng)混凝作用，使凹凸棒土 及其周圍的土壤混凝，形成以凹凸棒土為骨架的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，阻止納米尺度的凹凸 棒土被水流從土壤孔隙中帶走。這種網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)還可以增大凹凸棒土對(duì)氮素、磷素 以及鉀素的吸附率，從而達(dá)到化肥養(yǎng)分定植在土壤中的目的。
本發(fā)明所用的活性礦物土為凹凸棒土，它是一種具有層鏈狀結(jié)構(gòu)的含水富鎂 鋁的硅酸鹽礦物，常與蒙脫土、石英、白云石等礦物混雜共生,目前我國(guó)發(fā)現(xiàn)的具 有工業(yè)價(jià)值的凹凸棒土主要位于蘇皖交界的三角地帶,如江蘇的盱眙、六合，安 徽的明光、全椒等地，在我國(guó)是一種非常重要的非金屬礦資源.其主要成分的分子
式為Mg5(H2O)4(Si4O10)2(OH)2 。
凹凸棒土的基本結(jié)構(gòu)單位為兩層硅氧四面體與一層鎂(鋁)氧八面體構(gòu)成，其 中含有結(jié)晶水和處于結(jié)構(gòu)內(nèi)部的羥基，各基本結(jié)構(gòu)單位通過(guò)四角的公共氧原子相
互聯(lián)結(jié)，構(gòu)成與鏈平行的孔道，孔道的截面積約為0.37nmX0.60nm,具有層鏈狀結(jié) 構(gòu)的過(guò)渡型特征，有較高的形狀比。凹凸棒土的顯微結(jié)構(gòu)由三個(gè)層次構(gòu)成， 一是 其基本結(jié)構(gòu)單元一棒晶。棒晶呈針狀，長(zhǎng)約lum 2um，直徑為0.01 lim， 屬一維納米材料。二是由棒晶緊密平行聚集而成的棒晶束。三是由晶束間相互聚 集而成的各種聚集體。 '
凹凸棒土來(lái)源廣、價(jià)格低廉，并具有良好的物化性質(zhì)其具有納米孔道結(jié)構(gòu)、 高比表面積及大電荷交換華容量性質(zhì)，因而有強(qiáng)吸附性，可將氮素、磷素以及鉀 素通過(guò)物理和化學(xué)作用吸附在納米孔道內(nèi)或者外表面上。然后在潮濕的土壤中， 經(jīng)聚丙烯酰胺網(wǎng)捕、巻掃、電荷中和的作用，形成巨大的分子網(wǎng)捕，因此，吸附 了氮素、磷素以及鉀素的凹凸棒晶也就不容易隨水流失，從而達(dá)到復(fù)合肥養(yǎng)分定
植的目的。
另外，凹凸棒土取之于土壤，使用并不會(huì)造成二次污染，或破壞土壤的微結(jié)構(gòu)。
凹凸棒土按性質(zhì)分為吸附性和高粘型，本發(fā)明中選用的是高粘型。高粘原礦 經(jīng)過(guò)深加工而成，其具體流程是原礦經(jīng)風(fēng)^作用，粉碎，然后加入2%—4%氧
化鎂，在與礦等質(zhì)量的水中浸泡24小時(shí)，再經(jīng)壓片機(jī)碾壓成片，而后在200度 左右烘干，最后粉碎成200—400目粉末。
該方法制成的凹凸棒土，具有高粘性，添加到化肥中，可以明顯增強(qiáng)化肥的 粘滯性，從而使化肥牢牢地粘附在土壤中，不容易隨雨水流失。
2、本發(fā)明所用的聚丙烯酰胺是一種線性水溶性聚合物，是水溶性聚合物中 應(yīng)用最廣泛的品種之一。它由丙烯酰胺等單體聚合而成，其分子鏈很長(zhǎng)，這就 使它在粒子之間架橋，將它們拉在一起而形成絮體。另外，其分子的主鏈上帶有 大量側(cè)基—酰胺基。酰胺基的活性很大，可以和多種化合物反應(yīng)而產(chǎn)生許多聚丙 烯酰胺的衍生物。這樣，聚丙烯酰胺不僅具有一系列衍生物，而且具有多種寶貴
的性能，如絮凝、增粘(稠)、表面活性等。由于其生產(chǎn)工藝比較成熟、價(jià)格
較低、本身沒有毒性，所以目前已作為絮凝劑被廣泛應(yīng)用。
3，聚合氯化鋁鐵。研究發(fā)現(xiàn)，聚合氯化鋁鐵與聚丙烯酰胺按照一定比例復(fù) 配對(duì)凹凸棒土絮凝效果優(yōu)于單用聚丙烯酰胺，可以大大降低聚丙烯酰胺的用量。 因?yàn)榫酆下然X鐵的價(jià)格遠(yuǎn)低于聚丙烯酰胺，從而大大降低了成本。 有益效果
1、 本發(fā)明可以減少氮素淋失達(dá)20%—60%，減少氨氮揮發(fā)達(dá)40%—80%;減 少磷素流失達(dá)30%—75%，減少鉀肥流失達(dá)25%—70%。提高復(fù)合肥利用 率，減少氮素、磷素對(duì)水體和大氣的污染。
2、 .成本低。制成的復(fù)合肥料，每袋價(jià)格不高于常規(guī)同類型復(fù)合肥
月巴。易被農(nóng)民接受，大面積推廣，因而頗具應(yīng)用價(jià)值和市場(chǎng)潛力。
3、 所加材料全部環(huán)境友好，長(zhǎng)期使用，對(duì)土壤有改良作用。
具體實(shí)施例方式
根據(jù)土壤結(jié)構(gòu)或者作物對(duì)營(yíng)養(yǎng)的需求，將尿素、磷酸一銨、磷酸二銨、氯化 銨、碳酸輕銨、氯化鉀等化肥生產(chǎn)基本原料按一定比例混勻，與凹凸棒土、聚丙
烯酰胺、聚合氯化鋁鐵三種材料構(gòu)成的定植劑混合造粒，粒徑控制在l一6mm， 可制成磷、鉀單元肥也可以做成氮、磷二元復(fù)合肥，還可做成氮、磷、鉀三元復(fù) 合肥。定植劑占化肥原料比例為5 — 15%。具體方案如下-
(1) 、定植磷素的磷肥配方過(guò)磷酸鈣凹凸棒土聚丙烯酰胺聚合氯化 鋁鐵按1000: (100—150): (l—2): (l—5)的配比混勻造粒，粒徑控制在2—
5mm。定植劑占總重量的5 — 10%。
(2) 、定植鉀素的鉀肥配方氯化鉀凹凸棒土聚丙烯酰胺聚合氯化鋁
鐵按1000: (100—200): (l—4): (3—7)的配'比混勻造粒，粒徑控制在l一3mm。 定植劑占總重量的5 — 10%。
(3) 、定植氮素、磷素二元肥配方尿素、氯化銨以及磷酸銨的一定比例混 合物凹凸棒土聚丙烯酰胺聚合氯化鋁鐵按1000: (100—250): (l—4): (2
一9)的配比混勻造粒，粒徑控制在2—6mm。定植劑占總重量的5—9%。
(4) 、定植氮素、鉀素二元肥配方尿素、氯化銨以及氯化鉀的一定比例混
合物凹凸棒土聚丙烯酰胺聚合氯化鋁鐵按1000: (100—300): (2—5): (2
一7)的配比混勻造粒，粒徑控制在2—6mm。定植劑占總重量的8 — 13%。
(5)、定植磷素、鉀素二元肥配方磷酸二氫鉀以及氯化鉀的一定比例混
合物凹凸棒土聚丙烯酰胺聚合氯化鋁鐵按1000: (100—200): (l—3): (2
一5)的配比混勻造粒，粒徑控制在2—6mm。定植劑占總重量的8 — 14%。
(6)、定植氮、磷、鉀三元肥配方尿素、憐酸一銨、磷酸二銨、氯化銨、
碳酸輕銨、氯化鉀等原料按一定比例的混合物凹凸棒土聚丙烯酰胺聚合氯
化鋁鐵按1000: (100—300): (l—5): (2—10)的配比混勻造粒，粒徑控制在2 一6mm。定植劑占總重量的9一15%。
生產(chǎn)工藝如下
(1) 、凹凸棒土原礦經(jīng)風(fēng)化、粉碎，加入2%—4%氧化鎂，在等質(zhì)量中性水中浸 泡24小時(shí)，碾壓成片，在200度左右烘干后研磨成200—400目粉末備用。
(2) 、將各種組分混合進(jìn)行滾筒造粒，加水方式為噴水蒸氣，加水量控制在3% 以下；如有組分為尿素，則尿素是經(jīng)過(guò)噴漿設(shè)備添加到混合料；
(3) 、烘干，烘干溫度進(jìn)口溫度控制在160度與170度之間；(4)、出料，分裝。
權(quán)利要求
1、定植養(yǎng)分的復(fù)合肥料，其特征在于是將肥料與凹凸棒土、聚丙烯酰胺、聚合氯化鋁鐵按一定比例混合，制成的顆粒肥，所述的肥料是指氮、磷、鉀肥或者其混合物，其各種組分的重量配比為(1)、所述的肥料為過(guò)磷酸鈣，過(guò)磷酸鈣∶凹凸棒土∶聚丙烯酰胺∶聚合氯化鋁鐵為1000∶(100-150)∶(1-2)∶(1-5)；(2)、所述的肥料為氯化鉀，氯化鉀∶凹凸棒土∶聚丙烯酰胺∶聚合氯化鋁鐵為1000∶(100-200)∶(1-4)∶(3-7)；(3)、所述的肥料為尿素、氯化銨、磷酸銨的混合物，尿素、氯化銨、磷酸銨的混合物∶凹凸棒土∶聚丙烯酰胺∶聚合氯化鋁鐵為1000∶(100-250)∶(1-4)∶(2-9)；(4)、所述的肥料為尿素、氯化銨、氯化鉀的混合物，尿素、氯化銨、氯化鉀的混合物∶凹凸棒土∶聚丙烯酰胺∶聚合氯化鋁鐵為1000∶(100-300)∶(2-5)∶(2-7)；(5)、所述的肥料為磷酸二氫鉀、氯化鉀的混合物，磷酸二氫鉀、氯化鉀的混合物∶凹凸棒土∶聚丙烯酰胺∶聚合氯化鋁鐵為1000∶(100-200)∶(1-3)∶(2-5)；(6)、所述的肥料為尿素、磷酸一銨、磷酸二銨、氯化銨、碳酸輕銨、氯化鉀的混合物，尿素、磷酸一銨、磷酸二銨、氯化銨、碳酸輕銨、氯化鉀的混合物∶凹凸棒土∶聚丙烯酰胺∶聚合氯化鋁鐵為1000∶(100-300)∶(1-5)∶(2-10)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的定植養(yǎng)分的復(fù)合肥料，其特征在于所述的凹凸棒 土用其他天然納米及多孔材料替代，所述的聚丙烯酰胺、聚合氯化鋁鐵用其他絮 凝材料替代。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的定植養(yǎng)分的復(fù)合肥料的制備方法，其特征在于包 括以下步驟(1) 、凹凸棒土原礦經(jīng)風(fēng)化、粉碎，加入2%—4%氧化鎂，在水中浸泡24 小時(shí)，碾壓成片，烘干后研磨成200—400目粉末；(2) 、將各種組分混合進(jìn)行滾筒造粒，加水方式為噴水蒸氣，加水量控制在 3%以下；如有組分為尿素，則尿素是經(jīng)過(guò)噴漿設(shè)備添加到混合料； (3) 、烘干，烘干溫度進(jìn)口溫度控制在160度與170度之間;(4) 、出料，分裝。
全文摘要
本發(fā)明公開了定植養(yǎng)分的復(fù)合肥料及其制備方法，其特征在于是將肥料與凹凸棒土、聚丙烯酰胺、聚合氯化鋁鐵按一定比例混合，制成的顆粒肥，所述的肥料是指氮、磷、鉀肥或者其混合物，本發(fā)明利用分子網(wǎng)材料與復(fù)合肥原料復(fù)配造粒，將氮、磷、鉀養(yǎng)分定植在土壤中，可以減少氮素流失達(dá)20％-60％；減少氨氮揮發(fā)達(dá)40％-80％；減少磷素流失達(dá)30％-75％；減少鉀肥流失達(dá)25％-70％。提高復(fù)合肥利用率，減少氮素、磷素對(duì)水體和大氣的污染。
文檔編號(hào)C05G3/00GK101353278SQ20071002570
公開日2009年1月28日 申請(qǐng)日期2007年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月28日
發(fā)明者菊 喬, 余增亮, 波 卞, 吳躍進(jìn), 蔡冬清 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院等離子體物理研究所