分層緩控多元肥及其制造工藝的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種肥料和生產方法，即一種分層緩控多元肥及其制造工藝，其特征在于：提供一種分層緩控多元肥，這種肥料包括以下原料：尿素60-75重量份，粘合劑1.5-5重量份，拒水粉10-15份，褐煤腐植酸5-15重量份。有益效果是：尿素分層包裹，各層密度和拒水性根據實驗數據設定，緩釋控釋性能得到優化，其養分利用率提高兩倍以上。包裹材料含水極少，加工過程中氮素不會損失，凝固后具有良好的拒水性和密封性。實驗表明：這種肥料具有加工簡單、成本低廉、使用方便、可控性強等優點，深受試驗地農民的好評，市場前景十分可觀。
【專利說明】分層緩控多元肥及其制造工藝
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種肥料和生產方法，即一種分層緩控多元肥及其制造工藝。
【背景技術】
[0002]化肥的使用對于糧食產量的提高發揮了巨大作用。可是，由于化肥在農田里溶解較快，不能長時間提供養分，因而需要多次施肥，勞動強度較大，養分利用率低。為此，人們提出了化肥緩釋和控釋技術。所謂緩釋是指養份釋放速率較慢，所謂控釋是指在設定的時間釋放養分。緩釋控釋肥料能改變傳統的施肥方式，可減少追肥次數，實現一次性施肥，可大幅度提高肥料利用率，減少肥料施用量，減輕勞動強度，降低成本，增加收益，是化肥使用技術的一次階段性的進步。現有緩釋控釋化肥的加工方法主要有以下四種:1、合成緩溶有機氮肥，如脲甲醛(UF)、異丁叉十脲(IBDU)等；2、合成緩溶無機氮肥，如磷酸銨鎂(NH4MgP04)等；3、生產抑制劑改良的緩釋肥料，如長效碳銨(添加DCD))、長效尿素(添加HQ)等。4、包膜(裹)緩釋/控釋肥料,如硫衣尿素、涂層尿素、Nutricote CAFS >Luxuriance (樂喜施)；前三種，目前已經在化肥中使用，緩釋效果很好，但緩釋的時間還比較短，并且難以達到控釋的標準。后一種不僅能夠緩釋，而且控釋效果也很好，但肥料的成分還很單一，不能代替有機肥料的作用。為了解決這個問題，人們研制了復合肥，采用腐植酸、泥炭土等有機肥料包裹化肥，既可提供養分，又能改良土壤結構，也具有一定的緩釋作用，很受農民歡迎。可是，現有復合肥存在以下問題:一是還不能實現控釋。二是養分還是比較單一，由于氮肥不宜和鉀肥特別是草木灰混合，現有復合肥料多為氮素肥料，還不能同時提供鉀肥。三是復合肥料在造粒過程中多采用水或含水的粘合劑，使氮素產生一定的溶解揮發。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是提供一種緩釋控釋性能好，加工過程養分不損失，可同時提供多種養分，可改良土壤，且成本較低、使用方便、肥效顯著的肥料。
[0004]上述目的是由以下技術方案實現的:提供一種分層緩控多元肥，這種肥料包括以下原料:尿素60-75重量份，粘合劑1.5-5重量份，拒水粉10-15份，褐煤腐植酸5-15重量份。
[0005]所說的粘合劑是聚氨酯或不飽和聚酯樹脂。
[0006]所說的粘合劑是粘土和水攪拌而成的乳狀粘土液或黏米和水加熱而成的乳狀黏米液，其中的黏米液是用糯米加20-50倍重量的水加熱熬制的粘稠液體或面粉加10-30倍重量的水熬制的粘稠液體。
[0007]所說的拒水粉由粉煤灰和脂肪酸制成，具體制法是:粉煤灰加熱到75-80°C投入碾磨機，將以脂肪酸防水劑按100:1.5-2的比例加入于熱粉煤灰中，碾磨20-30分鐘，脂肪酸在碾磨中進行滲透并且包裹粉煤灰的表面，再經熱風烘干，排出有害氣體，成為防水粉。
[0008]所說的拒水粉是有機醇鈉與粉煤灰制成，具體制法是:將有機硅醇鈉與粉煤灰混合進行反應，生成防水漿料，在二氧化碳環境下再進行反應，經烘干制得防水粉。
[0009]所說的拒水粉是120目以上的滑石粉或方解石粉與脂肪酸酯以100:1-2的比例混合，在100-120°C溫度下攪拌，再保溫半小時即可。
[0010]所說的拒水粉是把120目以上的沸石粉和石蠟乳液以100:0.5-2的重量比混合，在80-100°C下充分攪拌研磨，直至石蠟乳液完全吸收，冷卻至常溫即可。
[0011]所說的原料還包括固氮菌劑0.3-2重量份、娃酸鹽菌劑0.2-1.5重量份或鉀含量50-60%的氯化鉀肥或硫酸鉀肥5-10重量份。
[0012]所說的肥料的制造方法是:將尿素20-25份放入造粒盤，噴入霧化聚氨脂1.5-2.5重量份，同時噴入拒水粉5-6份，滾動形成微孔層；再加入尿素20-30份，同時噴入霧化聚氨脂0.8-1.5份、拒水粉4-5份、褐煤腐植酸2-5份，滾動形成中孔層；再加入尿素20-25重量份，噴入霧化聚氨脂0.4-1份，拒水粉2-3份，同時加入生化腐植酸6-18份，滾動形成大孔 層。
[0013]所說的肥料的制造方法是:將尿素20-25份放入造粒盤，噴入霧化聚氨脂1.5-2.5重量份，同時噴入拒水粉5-6份，滾動形成微孔層；再加入尿素20-30份，同時噴入霧化聚氨脂0.8-1.5份、拒水粉4-5份、褐煤腐植酸2-5份，滾動形成中孔層；再加入尿素20-25重量份，噴入霧化聚氨脂0.4-1份，同時加入拒水粉2-3份，滾動形成大孔層，取出待凝固干燥后再放入造粒盤，噴入霧化乳狀粘土液或乳狀黏米液，褐煤腐植酸2-5份、固氮菌劑0.3-2重量份、硅酸鹽菌劑0.2-1.5重量份，滾動形成附加層。
[0014]所說的肥料的制造方法是:將尿素20-25份放入造粒盤，噴入霧化聚氨脂1.5-2.5重量份，同時噴入拒水粉5-6份，滾動形成微孔層；再加入尿素20-30份，同時噴入霧化聚氨脂0.8-1.5份、拒水粉4-5份，褐煤腐植酸2-5份，滾動形成中孔層；再加入尿素20-25重量份，噴入霧化聚氨脂0.4-1份，同時加入拒水粉2-3份，褐煤腐植酸2-5份，滾動形成大孔層，取出待凝固干燥后再放入造粒盤，噴入霧化乳狀粘土液或乳狀黏米液，同時加入氯化鉀或硫酸鉀或草木灰5-10重量份，滾動形成附加層，成球后50-60°C下烘干。
[0015]本發明的有益效果是:尿素分層包裹，各層密度和拒水性根據實驗數據設定，緩釋控釋性能得到優化，其養分利用率提高兩倍以上。包裹材料含水極少，加工過程中氮素不會損失，凝固后具有良好的拒水性和密封性。實驗表明:這種肥料具有加工簡單、成本低廉、使用方便、可控性強等優點，深受試驗地農民的好評，市場前景十分可觀。
【具體實施方式】
[0016]本發明總的構思是將尿素用粘合劑及拒水粉包裹起來，形成可控的緩釋層，滿足作物各生長階段對養分的需求。下面圍繞這一構思介紹六個實施例:
[0017]第一種實施例:將尿素20-25份放入造粒盤，噴入霧化聚氨脂1.5-2.5重量份，同時噴入拒水粉5-6份，滾動形成微孔層；再加入尿素20-30份，同時噴入霧化聚氨酯0.8-1.5份、拒水粉4-5份、褐煤腐植酸2-5份，滾動形成中孔層；再加入尿素20-25重量份，噴入霧化聚氨脂0.4-1份，拒水粉2-3份，同時加入生化腐植酸6-18份，滾動形成大孔層。
[0018]這里的聚氨酯可采用市售的各種液體或可配制成液體的聚氨酯產品，推薦采用聚氨酯防水涂料，有雙組份和單組份兩種，其中單組份涂料比較簡便，是由異氰酸酯、聚醚等經加成聚合反應而成的含異氰酸酯基的預聚體，配以催化劑、無水助劑、無水填充劑、溶劑等，經混合等工序加工制成的單組分聚氨酯防水涂料。
[0019]這里的拒水粉由粉煤灰和脂肪酸制成，具體制法是:粉煤灰加熱到75-80°C投入碾磨機，將以脂肪酸防水劑按100:1.5-2的比例加入于熱粉煤灰中，碾磨20-30分鐘，脂肪酸在碾磨中進行滲透并且包裹粉煤灰的表面，再經熱風烘干，排出有害氣體，成為防水粉。
[0020]采用聚氨酯速凝粘合劑，不會造成化肥的溶解，可是，用量過多會增加成本，而且崩解時間過長。加入拒水粉與聚氨酯共同結成封閉膜，既可降低聚氨酯的用量，又可防止水分的進入，延長化肥溶解的時間，而拒水粉的基料均為對土壤結構有利且容易降解的材料，降解時間短于聚氨酯，因而能夠及時崩解，達到緩釋控釋的目的。
[0021]使用時，先對粉煤灰進行化驗，選用有毒物質含量不超標的粉煤灰，并且篩除金屬等雜質，然后參與造粒。據測定，粉煤灰中含鈣1%、鉀1.8%、磷0.66%、鈉0.27%、鎂
0.16%、鐵2%、銅32ppm、鋅26ppm、猛300ppm,可為土壤的補給肥源。實驗表明:施用本肥料的土壤孔隙度明顯增加，土壤容重減輕，土壤保肥水能力提高，地溫提高0.7°C?1.2°C。特別是對于粘土、鹽堿土改良效果十分突出，豆科作物增產效果尤其顯著。
[0022]粉煤灰加入球肥此前未見報道，而且是一個頗具爭議的問題，許多復合肥廠家認為，粉煤灰氮素養分很低，雖然具有改良土壤的效果，但增加了肥料的體積，運輸和使用都不方便，得不償失。但從本項實驗效果來看，加入粉煤灰還是有價值的，試點農戶普遍認為可行，紛紛預訂產品，可見前景十分樂觀。
[0023]實驗情況:2009年以來，分別進行了室內實驗和田間實驗，情況簡介如下:
[0024]一、室內實驗:
[0025]1、飽和水浸實驗。將內層、中層、外層配方分別制成標準樣，浸水，記錄崩解時間，從中優選本例的配方，其崩解 時間分別為5天、12天、30天，說明三個包裹層的拒水性能呈較大的梯次變化。
[0026]2、建立試驗床，模擬田間土壤含水量的變化，按玉米的生育期，即播種前15天、拔節期、揚花期三次灌溉，土壤含水量短時間達到飽和水，平時含水量達20-25%，氣溫分別為15-200C /30 天、20-25°C /30 天、22_30°C /30 天、18_25°C /30 天。將多種配方的樣本分別進行實驗，本例樣本的各層平均崩解時間分別為10天、45天、90天，合乎農藝要求，故定為優選配方。
[0027]二、田間實驗:
[0028]2010-2011年，進行了多點田間實驗，在同品種、同地塊、同用肥量、同管理的情況下，進行了多種對比。實驗組采用播種同時一次性深施，對照組分別為播種同時一次性深施和一次底肥、兩次追肥。兩次追肥分為人工扎眼追肥和機械追肥。實驗結果顯示:與一次施肥相比，實驗組產量提高15%。與三次施肥的機械追肥相比，產量提高8%，產生成本降低5%。與人工追肥相比，產量提高11%，施肥成本降低了 20%。可見，這種使用這種肥料的效益是十分顯著的，受到了實驗區農戶的高度贊揚。
[0029]第二種實施例:制備粘土液或黏米液備用。其中，粘土液由粘土和水攪拌制成乳狀，黏米液推薦參與糯米加20-50倍重量的水加熱熬制成乳狀液，或面粉加10-30倍重量的水熬制的乳狀液。
[0030]制備拒水粉:取有機醇鈉，其中典型的市售產品是甲基硅醇鈉，分子式:(CH3) 3Si0Na,將有機硅醇鈉與粉煤灰混合進行反應，生成防水漿料，在二氧化碳環境下再進行反應，經烘干得防水粉。
[0031]將尿素20-25份放入造粒盤,噴入霧化聚氨脂1.5-2.5重量份，同時噴入拒水粉5-6份，滾動形成微孔層；再加入尿素20-30份，同時噴入霧化聚氨脂0.8-1.5份、拒水粉
4-5份、褐煤腐植酸2-5份，滾動形成中孔層；再加入尿素20-25重量份，噴入霧化聚氨脂
0.4-1份，同時加入拒水粉2-3份，滾動形成大孔層，取出待凝固干燥后再放入造粒盤，噴入霧化乳狀粘土液或乳狀黏米液，褐煤腐植酸2-5份、固氮菌劑0.3-2重量份、硅酸鹽菌劑
0.2-1.5重量份，滾動形成附加層。
[0032]這里的固氮菌劑的作用是吸收土壤內的氮素，同時降低肥料中氮素的釋放。硅酸鹽菌劑是能分解土壤最主要成分硅鋁酸鹽，釋放出鉀和其它灰份元素，將土壤中磷灰土和磷灰石的磷轉變為可給態磷，而且能固定空氣中的氮素。目前，這種硅酸鹽菌劑都是作為菌肥單獨使用，還沒有與尿素復合的報道。本例采用隔離層外附加菌肥，通過一次施肥即可達到活化土壤中的鉀以及釋磷固氮的效果。
[0033]實驗結果顯示:與一次施肥相比，·實驗組產量提高22%。與三次施肥的機械追肥相比，產量提高12.6%，產生成本降低5 %。與人工追肥相比，產量提高15.3%，施肥成本降低了 20%。
[0034]第三種實施例:制備粘土液或黏米液備用。其中，粘土液由粘土和水攪拌制成乳狀，黏米液推薦參與糯米加20-50倍重量的水加熱熬制成乳狀液，或面粉加10-30倍重量的水熬制的乳狀液。
[0035]制備拒水粉:120目以上的滑石粉或方解石粉與脂肪酸酯以100:1-2的比例混合，在100-120°C溫度下加熱并攪拌，再保溫半小時即可。
[0036]將尿素20-25份放入造粒盤,噴入霧化聚氨脂1.5-2.5重量份，同時噴入拒水粉
5-6份，滾動形成微孔層；再加入尿素20-30份，同時噴入霧化聚氨脂0.8-1.5份、拒水粉
4-5份，褐煤腐植酸2-5份，滾動形成中孔層；再加入尿素20-25重量份，噴入霧化聚氨脂
0.4-1份，同時加入拒水粉2-3份，褐煤腐植酸2-5份，滾動形成大孔層，取出待凝固干燥后再放入造粒盤，噴入霧化乳狀粘土液或乳狀黏米液，同時加入氯化鉀或硫酸鉀或草木灰
5-10重量份，滾動形成附加層，成球后50-60°C下烘干。
[0037]第四種實施例:以不飽和聚酯樹脂等量替代前三個實施例所用的粘合劑聚氨酯。具體方式以191不飽和聚酯樹脂為例:把促進劑或固化劑之一與基質混合，在造粒盤上用兩個噴頭對里面的物料進行噴霧球化，其用量可參照前三個實施例的聚氨酯的用量，由內向外逐漸遞減。不飽和聚酯樹脂可以按照商品說明稀釋到最小濃度，固化速度可以按照商品說明并且根據加工需要通過改變固化劑和促進劑的量來調整。
[0038]實驗表明:以不飽和聚酯樹脂替代聚氨酯，其緩釋作用和增產效果更為顯著。但由于不飽和聚酯樹脂的固化速度很快，固化前必須散開，否則容易成坨。為了減輕這個環節的難度，推薦采用石蠟包裹在沸石粉的表面而制成的拒水粉。具體制法是:120目以上的沸石粉和石蠟乳液以100:0.5-2的重量比混合，在80-100°C下充分攪拌研磨，直至石蠟乳液沒有剩余，冷卻至常溫即可得到拒水粉。顯然，石蠟與不飽和聚酯樹脂容易脫離，可以防止球體的粘連。
【權利要求】
1.一種分層緩控多元肥及其制造工藝，其特征在于:提供一種分層緩控多元肥，這種肥料包括以下原料:尿素60-75重量份，粘合劑1.5-5重量份，拒水粉10-15份，褐煤腐植酸5-15重量份。
2.根據權利要求1所述的分層緩控多元肥及其制造工藝，其特征在于:所說的粘合劑是聚氨酯或不飽和聚酯樹脂。
3.根據權利要求1所述的分層緩控多元肥及其制造工藝，其特征在于:所說的粘合劑是粘土和水攪拌而成的乳狀粘土液或黏米和水加熱而成的乳狀黏米液，其中的黏米液是用糯米加20-50倍重量的水加熱熬制的粘稠液體或面粉加10-30倍重量的水熬制的粘稠液體。
4.根據權利要求1所述的分層緩控多元肥及其制造工藝，其特征在于:所說的拒水粉由粉煤灰和脂肪酸制成，具體制法是:粉煤灰加熱到75-80°C投入碾磨機，將以脂肪酸防水劑按100:1.5-2的比例加入于熱粉煤灰中，碾磨20-30分鐘，脂肪酸在碾磨中進行滲透并且包裹粉煤灰的表面，再經熱風烘干，排出有害氣體，成為防水粉。
5.根據權利要求1所述的分層緩控多元肥及其制造工藝，其特征在于:所說的拒水粉是有機醇鈉與粉煤灰制成，具體制法是:將有機硅醇鈉與粉煤灰混合進行反應，生成防水漿料，在二氧化碳環境下再進行反應，經烘干制得防水粉。
6.根據權利要求1所述的分層緩控多元肥及其制造工藝，其特征在于:所說的拒水粉是120目以上的滑石粉或方解石粉與脂肪酸酯以100:1-2的比例混合，在100-120°C溫度下攪拌，再保溫半小時即可。
7.根據權利要求1所述的分層緩控多元肥及其制造工藝，其特征在于:所說的拒水粉是把120目以上的沸石粉和石蠟乳液以100:0.5-2的重量比混合，在80-100°C下充分攪拌研磨，直至石蠟乳液完全吸收，冷卻至常溫即可。
8.根據權利要求1所述的 分層緩控多元肥及其制造工藝，其特征在于:所說的原料還包括固氮菌劑0.3-2重量份、硅酸鹽菌劑0.2-1.5重量份或鉀含量50-60%的氯化鉀肥或硫酸鉀肥5-10重量份。
9.根據權利要求1所述的分層緩控多元肥及其制造工藝，其特征在于:所說的肥料的制造方法是:將尿素20-25份放入造粒盤，噴入霧化聚氨脂1.5-2.5重量份，同時噴入拒水粉5-6份，滾動形成微孔層；再加入尿素20-30份，同時噴入霧化聚氨脂0.8-1.5份、拒水粉4-5份、褐煤腐植酸2-5份，滾動形成中孔層；再加入尿素20-25重量份，噴入霧化聚氨脂0.4-1份，拒水粉2-3份，同時加入生化腐植酸6-18份，滾動形成大孔層。
10.根據權利要求1所述的分層緩控多元肥及其制造工藝，其特征在于:所說的肥料的制造方法是:將尿素20-25份放入造粒盤，噴入霧化聚氨脂1.5-2.5重量份，同時噴入拒水粉5-6份，滾動形成微孔層；再加入尿素20-30份，同時噴入霧化聚氨脂0.8-1.5份、拒水粉4-5份、褐煤腐植酸2-5份，滾動形成中孔層；再加入尿素20-25重量份，噴入霧化聚氨脂0.4-1份，同時加入拒水粉2-3份，滾動形成大孔層，取出待凝固干燥后再放入造粒盤，噴入霧化乳狀粘土液或乳狀黏米液，褐煤腐植酸2-5份、固氮菌劑0.3-2重量份、硅酸鹽菌劑0.2-1.5重量份，滾動形成附加層。
11.根據權利要求1所述的分層緩控多元肥及其制造工藝，其特征在于:所說的肥料的制造方法是:將尿素20-25份放入造粒盤，噴入霧化聚氨脂1.5-2.5重量份，同時噴入拒水粉5-6份，滾動形成微孔層；再加入尿素20-30份，同時噴入霧化聚氨脂0.8-1.5份、拒水粉4-5份，褐煤腐植酸2-5份，滾動形成中孔層；再加入尿素20-25重量份，噴入霧化聚氨脂0.4-1份，同時加入拒水粉2-3份，褐煤腐植酸2-5份，滾動形成大孔層，取出待凝固干燥后再放入造粒盤，噴入霧化乳狀粘土液或乳狀黏米液，同時加入氯化鉀或硫酸鉀或草木灰5-10重量份，滾動形 成附加層，成球后50-60°C下烘干。
【文檔編號】C05G3/08GK103435425SQ201310382880
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年8月29日 優先權日:2013年8月29日
【發明者】王中臣, 王延鳴 申請人:王中臣