專利名稱：一種顆粒狀復(fù)合肥的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于農(nóng)用緩釋肥料，涉及肥料加工工藝以及新材料的合成。
背景技術(shù)：
我國是一個農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)。而與此相關(guān)的化肥工業(yè)和水資源 利用更是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。但是，長期以來我國化肥利用率一般僅為 30-35%，低的肥料利用率不僅造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失，而且還會導(dǎo)致嚴(yán)重的環(huán)境污染。另 一方面，干旱缺水也是制約我國農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要因素。干旱半干旱地區(qū)常年缺水，雨季雨水 大部分流失或蒸發(fā)掉，灌溉水也往往因蒸發(fā)或滲透等原因而損失，得不到充分利用。因此， 將緩釋肥料技術(shù)與農(nóng)用保水劑(吸水樹脂)相結(jié)合來提高化肥和水的利用率，為解決這一 問題提供了一條有效途徑。目前，國內(nèi)外研制的緩釋肥料主要為包膜/包裹型，其中包膜型緩釋肥料是在肥 料顆粒表面涂覆高分子聚合物或無機(jī)材料。但由于高分子聚合物包膜型緩釋肥料的制備工 藝復(fù)雜，包膜材料的成本較高，所以此種肥料的實際產(chǎn)量并不高。包裹型緩釋肥料多采用尿 素等顆粒肥為核心，磷肥等粉狀肥為外殼材料，通過普通圓盤或轉(zhuǎn)鼓造粒生產(chǎn)，工藝簡單， 肥料價格較低，但往往緩釋效果不夠理想。吸水樹脂是一種具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的親水性聚合物，它能在較短時間內(nèi)吸收大量 的水，并且其吸收的水分在加壓條件下也能保持。由于它的優(yōu)良性能，吸水樹脂已被成功應(yīng) 用于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域。聚丙烯酸鹽系列吸水樹脂是目前市場上最主要的一類產(chǎn)品，但由于它的難 降解性，施用后易在土壤中累積造成二次污染，在很大程度上限制了它的應(yīng)用。凹凸棒石黏土是一種鏈層結(jié)構(gòu)的鎂鋁硅酸鹽無機(jī)礦物材料，在我國儲量豐富，價 格低廉，由于其獨(dú)特的晶體結(jié)構(gòu)和性能，可以改良土壤的物理性質(zhì)，對砂質(zhì)土壤可增加其保 水性，對板結(jié)土壤可增加其透水性。其次，由于其本身含有作物所需的多種營養(yǎng)元素K、P、 Ca、Mg、Fe、Mn等，所以本身可作為肥料使用，進(jìn)而發(fā)揮肥效。此外，由于凹凸棒石黏土具有 一維納米結(jié)構(gòu)，表面積很大，吸附能力很強(qiáng)。將其與肥料混合后，可使肥料養(yǎng)分緩慢釋放，提 高肥效，減少有效肥料的流失。中國專利文獻(xiàn)CN 1380374A用凹凸棒石與尿素直接混合作 為肥料。但是，該肥料不含磷、鉀等常規(guī)組分，肥力有限，且不是顆粒肥，應(yīng)用也受到較大限 制。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述，本發(fā)明旨在綜合無機(jī)礦物材料、天然產(chǎn)物和一些親水性高分子聚合物 的優(yōu)點(diǎn)來制備一種顆粒狀多層包膜復(fù)合肥并改進(jìn)肥料造粒工藝。該顆粒狀肥料包含植物所 需的多種營養(yǎng)元素。同時，通過凹凸棒石黏土、海藻酸鈉及吸水樹脂的多層包膜使之具有吸 水保水、緩釋、土壤調(diào)理等多種功能。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案a.在圓盤造粒機(jī)里放入直徑為l_2mm的尿素顆粒，噴入霧化水將尿素顆粒表面潤濕后，將混合均勻的凹凸棒石黏土、尿素和磷酸二氫鉀粉末部分加入圓盤內(nèi)，轉(zhuǎn)動圓盤，將 混合物粉末包裹在尿素顆粒表面；再次用霧化水將顆粒表面潤濕，并加入混合物粉末，將其 包裹在顆粒表面；如此反復(fù)多次，將全部凹凸棒石黏土、尿素和磷酸二氫鉀的混合物粉末包 裹在尿素顆粒外層，得到肥料內(nèi)核。b.將海藻酸鈉粉末加入到圓盤造粒機(jī)內(nèi)，轉(zhuǎn)動圓盤，使海藻酸鈉包裹在肥料內(nèi)核 外層，并且噴入濃度為5%的氯化鈣水溶液對海藻酸鈉進(jìn)行交聯(lián)，交聯(lián)后的海藻酸鈉作為肥 料內(nèi)層包膜。C.將吸水樹脂粉末加入到圓盤造粒機(jī)內(nèi)，轉(zhuǎn)動圓盤，使吸水樹脂粉末包裹在肥料 顆粒外層，作為肥料外層包膜。d..包膜完成的肥料顆粒干燥后，得到粒徑為2. 5-3. 5mm的顆粒肥料，即為成品。成品外觀呈黑色，抗壓強(qiáng)度為21. 6-28. 4N。本發(fā)明與國內(nèi)外其它復(fù)合肥相比，其突出特點(diǎn)是①凹凸棒石黏土作為造粒過程中的粘結(jié)劑，可以有效提高肥料成粒率；凹凸棒石 黏土本身含有植物所需的多種營養(yǎng)元素K、P、Ca、Mg、Fe、Mn等，可以提高肥效；由于凹凸棒 的多孔晶體結(jié)構(gòu)，可以對肥料進(jìn)行有效吸附，從而減緩營養(yǎng)元素的釋放。②所合成的吸水樹脂具有一定的降解性，且吸水倍率高，常壓下可吸自來水為自 身重的200倍。腐植酸的加入既提高了吸水樹脂的吸水能力，又可作為一種有機(jī)肥緩慢釋 放。海藻酸鈉的加入改善了該吸水樹脂的降解性能。測定吸水樹脂施用前后土壤PH值的變 化，結(jié)果顯示，該吸水樹脂可將PH值為3-10的土壤有效調(diào)節(jié)至pH值為6. 5左右，表明該吸 水樹脂可作為一種土壤調(diào)理劑。這是由于該吸水樹脂結(jié)構(gòu)中含有大量的-COOH和-C00_基 團(tuán)，-COOH可以與堿性土壤中的0H_反應(yīng)，-COO"可以與酸性土壤中的H+反應(yīng)，從而起到緩沖 作用。③元素分析儀測定結(jié)果表明，該肥料樣品中氮磷鉀總含量約為30%，緩釋時間可 達(dá)一個月以上。④本產(chǎn)品機(jī)械強(qiáng)度高，不潮解，運(yùn)輸和施用方便。


圖1為本發(fā)明主要工藝流程示意圖。圖2為室溫下實例1的肥料樣品在土壤濕度為20%的土壤中氮(a)、鉀(b)、磷(c) 的釋放曲線。
具體實施例方式下面，通過實施例再對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的說明，實施例的份數(shù)為重量 份數(shù)。實施例1 a.吸水樹脂的制備將3份海藻酸鈉加入到反應(yīng)器中，加入200份蒸餾水溶解后，加入26. 7份丙烯酸， 再加入10. 4份氫氧化鈉進(jìn)行中和，然后依次加入13. 3份丙烯酰胺、4份腐植酸、0. 4份過硫 酸銨、0.024份N，N'-亞甲基雙丙烯酰胺，攪拌均勻后，升溫至75°C，反應(yīng)3小時。反應(yīng)結(jié)
4束后，將產(chǎn)物烘干、粉碎，過110目篩，得吸水樹脂，備用。b.顆粒狀復(fù)合肥的制備i.將70份凹凸棒石黏土、50份尿素和50份磷酸二氫鉀粉碎，過150目篩，混合均 勻。ii.在圓盤造粒機(jī)(河南省滎陽市建設(shè)研究所，型號LZ25)里放入30份直徑為 l-2mm的尿素顆粒，噴入霧化水將尿素顆粒表面潤濕后，將混合均勻的凹凸棒石黏土、尿素 和磷酸二氫鉀粉末部分加入圓盤內(nèi)，轉(zhuǎn)動圓盤，將混合物粉末包裹在尿素顆粒表面；再次噴 入霧化水將顆粒表面潤濕，并加入混合物粉末，將其包裹在顆粒表面；如此反復(fù)8次，將全 部凹凸棒石黏土、尿素和磷酸二氫鉀的混合物粉末包裹在尿素顆粒外層，得到肥料內(nèi)核。iii.將10份過110目篩的海藻酸鈉粉末加入到圓盤造粒機(jī)內(nèi)進(jìn)行滾動包膜，使海 藻酸鈉包裹在肥料內(nèi)核外層，并且噴入濃度為5%的氯化鈣水溶液對海藻酸鈉進(jìn)行交聯(lián)，交 聯(lián)后的海藻酸鈉作為肥料內(nèi)層包膜。iv.最后將15份制備好的吸水樹脂粉末加入到圓盤內(nèi)進(jìn)行滾動包膜，使吸水樹脂 粉末包裹在肥料顆粒外層，作為肥料外層包膜。然后室溫晾干，即得到粒徑為2. 5-3. 5mm的 顆粒肥料成品。顆粒肥料成品內(nèi)層包膜海藻酸鈉的含量為6%，氯化鈣水溶液的用量為海藻酸鈉 用量的12%，外層包膜吸水樹脂的含量為11%?？箟簭?qiáng)度為26. 5N。圖2顯示的是該樣品在土壤濕度為20%，室溫條件下的緩釋效果曲線。如圖所示， 樣品中氮的釋放較快，5天內(nèi)釋放百分?jǐn)?shù)為92.6%。這是因為尿素的溶解度較大，且作為一 種中性有機(jī)分子不易被帶電荷的吸水樹脂和凹凸棒石黏土所吸附。但與普通尿素顆粒相比 (12小時內(nèi)釋放超過98%)，該樣品中氮的緩釋性仍有一定改善。磷和鉀的釋放較慢，30天 內(nèi)分別釋放了 81%和91%，有效延長了肥料的釋放期，更有利于作物的吸收。實施例2 吸水樹脂的生產(chǎn)條件同實施例1。將60份凹凸棒石黏土、60份尿素和 70份磷酸二氫鉀粉碎，過150目篩，混合均勻后分9次加入到放有40份粒徑為l_2mm的顆 粒尿素的圓盤里，在霧化水的作用下進(jìn)行包裹，使混合好的粉末包裹在顆粒尿素表面。接著 將15份過110目篩的海藻酸鈉粉末，加入到圓盤內(nèi)進(jìn)行滾動包膜，包膜完成后噴入5%的氯 化鈣水溶液。最后將20份制備好的吸水樹脂粉末，過110目篩，加入圓盤內(nèi)進(jìn)行滾動包膜， 晾干，即得到粒徑為2. 5-3. 5mm的顆粒肥料成品。該成品內(nèi)層包膜海藻酸鈉的含量為9%， 氯化鈣水溶液的用量為海藻酸鈉用量的14%，外層包膜吸水樹脂的含量為13%。樣品抗壓 強(qiáng)度為24. 5N。
權(quán)利要求
一種顆粒狀復(fù)合肥的制備方法，其特征在于，包含以下步驟a.在圓盤造粒機(jī)里放入直徑為1 2mm的尿素顆粒，噴入霧化水將尿素顆粒表面潤濕后，將混合均勻的凹凸棒石黏土、尿素和磷酸二氫鉀粉末部分加入圓盤內(nèi)，轉(zhuǎn)動圓盤，將混合物粉末包裹在尿素顆粒表面；再次用霧化水將顆粒表面潤濕，并加入混合物粉末，將其包裹在顆粒表面；如此反復(fù)多次，將全部凹凸棒石黏土、尿素和磷酸二氫鉀的混合物粉末包裹在尿素顆粒外層，得到肥料內(nèi)核；b.將海藻酸鈉粉末加入到圓盤造粒機(jī)內(nèi)，轉(zhuǎn)動圓盤，使海藻酸鈉包裹在肥料內(nèi)核外層，并且噴入濃度為5％的氯化鈣水溶液對海藻酸鈉進(jìn)行交聯(lián)，交聯(lián)后的海藻酸鈉作為肥料內(nèi)層包膜；c.將吸水樹脂粉末加入到圓盤造粒機(jī)內(nèi)，轉(zhuǎn)動圓盤，使吸水樹脂粉末包裹在肥料顆粒外層，作為肥料外層包膜；d.包膜完成的肥料顆粒晾干后，得到粒徑為2.5 3.5mm的顆粒肥料，即為成品。
2.如權(quán)利要求1所述的一種顆粒狀復(fù)合肥，其特征在于所述的肥料內(nèi)層包膜為5%氯 化鈣交聯(lián)的海藻酸鈉內(nèi)層包膜，海藻酸鈉的含量為3% -10%，氯化鈣水溶液的用量為海藻 酸鈉用量的10% -15%。
3.如權(quán)利要求1所述的一種顆粒狀復(fù)合肥，其特征在于所述的肥料外層包膜為吸水樹 脂粉末，其含量為8% -20%。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種顆粒狀復(fù)合肥的制備方法，其步驟是在霧化水的作用下轉(zhuǎn)動圓盤造粒機(jī)，使凹凸棒石黏土、尿素和磷酸二氫鉀的混合物包裹在尿素顆粒外層；將海藻酸鈉粉末加入到圓盤造粒機(jī)內(nèi)，轉(zhuǎn)動圓盤，使海藻酸鈉包裹在肥料內(nèi)核外層，并噴入5％的氯化鈣水溶液對海藻酸鈉進(jìn)行交聯(lián)，交聯(lián)后的海藻酸鈉作為肥料內(nèi)層包膜；將吸水樹脂粉末加入到圓盤造粒機(jī)內(nèi)，轉(zhuǎn)動圓盤，使吸水樹脂包裹在肥料顆粒外，作為肥料外層包膜；干燥后，得顆粒肥料。本發(fā)明為植物提供了所需的多種營養(yǎng)元素，并且改善了肥料營養(yǎng)元素的緩釋性能。同時，通過肥料與吸水樹脂的結(jié)合使之具有吸水保水、緩釋、土壤調(diào)理等多種功能。
文檔編號C05G3/00GK101891543SQ20101022943
公開日2010年11月24日 申請日期2010年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月14日
發(fā)明者倪博立, 呂少瑜, 柳明珠, 牛愛珍, 王艷芳, 謝麗華, 馬維忠 申請人:蘭州大學(xué)