包膜长效缓释肥及其制备方法与流程

本发明涉及农用肥领域，具体地说，涉及一种包膜长效缓释肥及其制备方法。

背景技术：

包膜氮肥是指在无机肥的表面涂上一层比较难溶解的包膜材料(如石蜡、丁二烯、异戊二烯、聚乙烯醇、二烯的共聚物或聚合物、树脂)形成包膜，它是目前已开发的主要缓/控释肥料，如硫包尿素、聚氨酯类包膜、聚乙烯包膜等。这类肥料存在一些缺点，主要是包膜时需要使用有毒的芳香烃类溶剂，对设备要求高、耗能大，产品成本高，并且包膜材料难降解，会对环境和土壤造成二次污染。天然有机料来源广，能够被生物降解利用，环境友好。天然材料在缓/控释肥中的应用是包膜材料发展的趋势之一。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种环境友好的且具有长效缓释性能的包膜肥料。

本发明的另一目的是提供包膜长效缓释肥的制备方法。

为了实现本发明目的，本发明的包膜长效缓释肥，包括水溶性肥料颗粒，包裹在其外的天然有机物膜层，包裹在所述天然有机物膜层外的无机物膜层以及作为封闭剂的蜡膜层；

各成分按如下重量份组成：水溶性肥料颗粒50-90份、天然有机物膜层1-50份、无机物膜层5-60份以及蜡膜层1-10份；

其中，所述天然有机物膜层是由主要成分为木质素的天然材料与粘结剂按10-70:5-80的重量比复配而成；

所述主要成分为木质素的天然材料由如下重量份的各成分组成：主要成分为木质素的天然有机物50-90份、腐殖酸1-50份、麦饭石1-50份、高岭土1-50份、蒙脱土1-50份和沸石粉1-50份；所述粘结剂由如下重量份的各成分组成：粘结材料1-30份、过硫酸铵1-15份、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺0.01-20份和水50-90份；其中，所述粘结材料包括聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯、聚丙烯酸钾、聚丙烯酰胺、纤维素、羧甲基纤维素、海藻酸钠、多糖、多糖胶和淀粉等中的至少一种；

所述无机物膜层的原料包括硫磺、硅藻土和磷酸盐等中的至少一种。

所述水溶性肥料颗粒包括尿素、氯化铵、硝酸铵钙、氯化钾、磷酸二氢钾、磷酸一铵、磷酸二铵、硝酸钾、水溶性氮磷钾复混肥、水溶性速效复合肥、硝铵、碳酸氢铵、硫酸铵、水溶性硫酸钾、过磷酸钙和多硫化铵等中的至少一种，颗粒粒径大小为1-8mm。

所述主要成分为木质素的天然有机物包括木粉、木材加工后的废弃木料、园林剪枝、废弃的农作物秸秆和核桃壳等中的至少一种，粒度为35目以下。

所述蜡膜层的原料为石蜡和/或微晶蜡。

优选地，本发明所述包膜长效缓释肥由如下重量份的各成分组成：尿素50-90份、天然有机物膜层1-50份、无机物膜层5-60份以及蜡膜层1-10份；

其中，所述无机物膜层的原料为硫磺；

所述天然有机物膜层是由主要成分为木质素的天然材料与粘结剂按10-70:5-80的重量比复配而成；其中，所述主要成分为木质素的天然材料由如下重量份的各成分组成：木粉50-90份、腐殖酸1-50份、麦饭石1-50份、高岭土1-50份、蒙脱土1-50份和沸石粉1-50份；所述粘结剂由如下重量份的各成分组成：粘结材料1-30份、过硫酸铵1-15份、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺0.01-20份和水50-90份；所述粘结材料为聚丙烯酸钾、聚丙烯酰胺、羧甲基纤维素和多糖胶中的至少一种。

更优选地，本发明所述包膜长效缓释肥由如下重量份的各成分组成：尿素70-90份、天然有机物膜层2-20份、无机物膜层5-30份以及蜡膜层2-6份；

其中，所述无机物膜层的原料为硫磺；

所述天然有机物膜层是由主要成分为木质素的天然材料与粘结剂按60-70:5-20的重量比复配而成；其中，所述主要成分为木质素的天然材料由如下重量份的各成分组成：木粉50份、腐殖酸10份、麦饭石10份和高岭土10份；所述粘结剂由如下重量份的各成分组成：聚丙烯酸钾或聚丙烯酰胺10-20份、过硫酸铵5份、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺5份和水70-80份。

最优选地，本发明所述包膜长效缓释肥由如下重量份的各成分组成：尿素80份、天然有机物膜层5份、无机物膜层13份以及蜡膜层2份；

其中，所述无机物膜层的原料为硫磺；

所述天然有机物膜层是由主要成分为木质素的天然材料与粘结剂按60:40的重量比复配而成；其中，所述主要成分为木质素的天然材料由如下重量份的各成分组成：木粉50份、腐殖酸10份、麦饭石10份和高岭土10份；所述粘结剂由如下重量份的各成分组成：聚丙烯酸钾或聚丙烯酰胺18份、过硫酸铵1份、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺1份和水80份。

本发明的包膜长效缓释肥，可按如下方法进行制备：向包衣机内加入水溶性肥料颗粒，喷入预先配好的粘结剂，将肥料颗粒表面湿润，然后加入预先按比例混合好的主要成分为木质素的天然材料，通过粘结剂的作用，使所述天然材料粘结到肥料颗粒的表面，形成天然有机物膜层，在其外包裹无机物膜层材料，最后在包膜肥料表面包裹一层蜡膜层。

当所述无机物膜层材料为硫磺时，将硫磺升华后，包裹在所述天然有机物膜层表面。

本发明提供的包膜长效缓释肥，具有成本低，不污染环境，缓释时间长的特点。在相同释放量的情况下释放时间是普通尿素包膜硫的4-6倍。

附图说明

图1为本发明实施例1-3制备的包膜长效缓释肥与普通硫包膜尿素缓释肥尿素释放曲线比较结果。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段，所用原料均为市售商品。

以下实施例中采用的水溶性肥料为尿素，所用尿素颗粒粒径大小为1-8mm，木粉粒度在35目以下。

若无特别说明，本发明中所述的“份”是指“重量份”。

实施例1包膜长效缓释肥的制备

本实施例提供的包膜长效缓释肥，包括尿素80份，中间包膜层5份(即天然有机物膜层)，13份硫和2份石蜡，以石蜡作为封闭剂。其中，中间包膜层是由主要成分为木质素的天然材料与粘结剂按60:40的重量比复配而成。所述主要成分为木质素的天然材料包括：天然木粉50份、腐殖酸10份、麦饭石10份和高岭土10份，作为包裹材料。所述粘结剂包括聚丙烯酰胺(或聚丙烯酸钾)18份，过硫酸铵1份，N,N’-亚甲基双丙烯酰胺1份和去离子水80份。

具体操作为：将聚丙烯酰、过硫酸铵和N,N’-亚甲基双丙烯酰胺用去离子水溶解，制成粘结剂，倒进喷壶，放入冰箱备用。天然木粉、腐殖酸、麦饭石、高岭土按比例混合，得到主要成分为木质素的天然材料。称量尿素颗粒放入XT-86型实验用小型包衣机，打开吹风机和转鼓，通入热风预热3分钟。将配好的水溶性粘结剂均匀地喷在尿素上，鼓入热风3分钟，再将一定量的粉末混合物均匀地加入转鼓中，转动3-5分钟后又喷入一定量的水溶性粘结剂，如此操作多次。粉末就牢固的包裹在尿素颗粒上，再用热风加热5分钟来干燥包膜尿素。取出首次包裹好的尿素，称量一定的升华硫，放入铁罐，打开加热台，温度调节到120℃，等硫熔融成黄色的流动夜，倒入包裹好的尿素，迅速转动，待硫均匀的包裹在尿素表面，取出，再次倒入转鼓包膜设备中，加入微晶蜡，通入热风边加热边转动转鼓5分钟，微晶蜡均匀的裹在包膜尿素表面，即得包膜长效缓释肥成品。

实施例2包膜长效缓释肥的制备

本实施例提供的包膜长效缓释肥，包括尿素50份，中间包膜层20份(即天然有机物膜层)，28份硫和2份石蜡，以石蜡作为封闭剂。其中，中间包膜层是由主要成分为木质素的天然材料与粘结剂按60:40的重量比复配而成。所述主要成分为木质素的天然材料包括：天然木粉50份、腐殖酸10份、麦饭石10份和高岭土10份，作为包裹材料。所述粘结剂包括粘结材料15份，过硫酸铵5份，N,N’-亚甲基双丙烯酰胺5份和去离子水75份。所述粘结材料是由多糖胶、聚丙烯酸钾和聚丙烯酰胺按5:1:4的重量比混合而成。

具体操作为：将多糖胶、聚丙烯酸钾、聚丙烯酰胺、过硫酸铵和N,N’-亚甲基双丙烯酰胺用去离子水溶解，制成粘结剂，倒进喷壶，放入冰箱备用。天然木粉、腐殖酸、麦饭石、高岭土按比例混合，得到主要成分为木质素的天然材料。称量尿素颗粒放入XT-86型实验用小型包衣机，打开吹风机和转鼓，通入热风预热3分钟。将配好的水溶性粘结剂均匀地喷在尿素上，鼓入热风3分钟，再将一定量的粉末混合物均匀地加入转鼓中，转动3～5分钟后又喷入一定量的水溶性粘结剂，如此操作多次。粉末就牢固的包裹在尿素颗粒上，再用热风加热5分钟来干燥包膜尿素。取出首次包裹好的尿素，称量一定的升华硫，放入铁罐，打开加热台，温度调节到120℃，等硫熔融成黄色的流动夜，倒入包裹好的尿素，迅速转动，待硫均匀的包裹在尿素表面，取出，再次倒入转鼓包膜设备中，加入微晶蜡，通入热风边加热边转动转鼓5分钟，微晶蜡均匀的裹在包膜尿素表面，即得包膜长效缓释肥成品。

实施例3包膜长效缓释肥的制备

本实施例提供的包膜长效缓释肥，包括尿素90份，中间包膜层2份(即天然有机物膜层)，6份硫和2份石蜡，以石蜡作为封闭剂。其中，中间包膜层是由主要成分为木质素的天然材料与粘结剂按60:40的重量比复配而成。所述主要成分为木质素的天然材料包括：天然木粉50份、腐殖酸10份、麦饭石10份和高岭土10份，作为包裹材料。所述粘结剂包括粘结材料10份，过硫酸铵5份，N,N’-亚甲基双丙烯酰胺5份和去离子水80份。所述粘结材料是由羧甲基纤维素、聚丙烯酸钾和聚丙烯酰胺按5:1:4的重量比混合而成。

具体操作为：将羧甲基纤维素、聚丙烯酸钾、聚丙烯酰胺、过硫酸铵和N,N’-亚甲基双丙烯酰胺用去离子水溶解，制成粘结剂，倒进喷壶，放入冰箱备用。天然木粉、腐殖酸、麦饭石、高岭土按比例混合，得到主要成分为木质素的天然材料。称量尿素颗粒放入XT-86型实验用小型包衣机，打开吹风机和转鼓，通入热风预热3分钟。将配好的水溶性粘结剂均匀地喷在尿素上，鼓入热风3分钟，再将一定量的粉末混合物均匀地加入转鼓中，转动3～5分钟后又喷入一定量的水溶性粘结剂，如此操作多次。粉末就牢固的包裹在尿素颗粒上，再用热风加热5分钟来干燥包膜尿素。取出首次包裹好的尿素，称量一定的升华硫，放入铁罐，打开加热台，温度调节到120℃，等硫熔融成黄色的流动夜，倒入包裹好的尿素，迅速转动，待硫均匀的包裹在尿素表面，取出，再次倒入转鼓包膜设备中，加入微晶蜡，通入热风边加热边转动转鼓5分钟，微晶蜡均匀的裹在包膜尿素表面，即得包膜长效缓释肥成品。

对比例 普通硫包膜尿素缓释肥的制备及缓释效果比较

具体参照姜宝雷等(姜宝雷,张民,杨越超,硫包膜尿素养份释放特征,化肥工业,2005,32(1):36-40.)中公开的硫包膜尿素缓释肥进行制备。

本发明实施例1-3制备的包膜长效缓释肥与普通硫包膜尿素缓释肥尿素释放曲线比较结果见图1。由图1可见，本发明制备的缓释肥，释放量低于普通硫包膜尿素，相同释放量的情况下，释放时间得到显著延长，如实施例3制备的包膜长效缓释肥在相同释放量的情况下，释放时间为对普通硫包膜尿素的4-6倍。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。