一种大豆专用复混肥料及其制备方法与流程

1.本发明属于复合肥料技术领域，涉及一种大豆专用复混肥料及其制备方法。


背景技术：

2.大豆在成长期对营养的需求量会逐渐变大，而一般的肥料所含的营养元素太过单一，无法完全满足大豆生长所需，此时如果由于施肥不当而使大豆吸收不到所需的一些微量元素则后影响到后期的产量，大豆生长急需的一些营养元素包括氮、磷、钾、钙等，而且对每种元素的需求量是不一样的，所以，必须有一种适合大豆生长的专用的复混肥料。
3.现有的新型肥料主要有缓释类肥料、水性肥料、生物肥料等种类，其中有机肥料与无机肥料混合使用是常见的方法，目前这种肥料存在的问题主要集中在肥效的利用率上，肥料的有效成分常在湿热的环境中易挥发流失，造成利用率低下，同时有机质中有害成分对土壤的二次污染，有益微生物成分难以保留，无法增进土壤活力。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种大豆专用复混肥料及其制备方法，解决背景技术中提及的技术问题。
5.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
6.一种大豆专用复混肥料，包括如下重量份的原料：
7.大豆秸秆23.5
‑
25.8份、松树皮粉10.3
‑
15.4份、聚乙烯吡咯烷酮1.2
‑
2.5份、环氧大豆油0.8
‑
1.5份、钛白粉0.2
‑
0.4份、硫酸镁0.2
‑
0.4份、硫酸锌0.2
‑
0.3份、硼砂0.1
‑
0.2份、改性尿素8.5
‑
12.4份；
8.该大豆专用复混肥料由如下步骤制成：
9.步骤a1，将大豆秸秆、松树皮粉混合，加入水，厌氧发酵1
‑
2天，洗净、风干、干燥，进行高温裂解无氧炭化处理，得到秸秆生物质碳；
10.步骤a2，将聚乙烯吡咯烷酮加入水中，搅拌溶解后，加入环氧大豆油、钛白粉，搅拌分散30
‑
35min后，向其中加入硫酸镁、硫酸锌、硼砂，继续搅拌分散35
‑
40min，得到物料a；
11.步骤a3，将改性尿素加热至90
‑
95℃形成尿素熔融浆，将秸秆生物质碳、物料a混合后，喷入尿素熔融浆，造粒，得到大豆专用复混肥料。
12.进一步，步骤a1所述水的用量为大豆秸秆和松树皮粉总质量的0.8
‑
1.5倍。
13.进一步，步骤a2所述水的用量为聚乙烯吡咯烷酮质量的8
‑
10倍。
14.其中改性尿素由如下步骤制得：
15.步骤s1，向三口烧瓶中加入联苯二甲酸、1，3
‑
丙二醇、尿素、二丁基二月桂酸锡，搅拌均匀后，通入氩气，升温至130
‑
140℃反应0.5
‑
1h，再继续升温至220℃反应5
‑
6h，冷却至80℃，切换成减压反应装置，加热至220℃，调节真空度至
‑
0.1mpa反应2
‑
3h，得到中间体1；
16.步骤s2，向三口烧瓶中加入中间体1、甲苯二异氰酸酯，通入氩气，升温至80℃反应1
‑
2h，再升温至160℃保温1h，冷却至室温，得到中间体2；
17.步骤s3，向壳聚糖中加入去离子水制成壳聚糖溶液，向聚乙烯醇中加入去离子水制成聚乙烯醇溶液，将壳聚糖溶液和聚乙烯醇溶液混合，向其中加入质量分数50％的甘油，搅拌1
‑
1.5h后，静置消泡，转入40
‑
45℃烘箱中干燥7
‑
8h，制得成膜助剂；
18.步骤s4，将中间体2加热至90
‑
95℃，加入成膜助剂，混合均匀，制得改性尿素。
19.进一步，步骤s1所述联苯二甲酸、1，3
‑
丙二醇、尿素的用量比为54.3
‑
55.1g：51.8
‑
52.3g：5.9
‑
6.1g，二丁基二月桂酸锡的用量为联苯二甲酸、1，3
‑
丙二醇、尿素总质量的0.03％。
20.进一步，步骤s2所述中间体1、甲苯二异氰酸酯的质量比为10：1。
21.进一步，步骤s3所述壳聚糖、聚乙烯醇、先后两次加入去离子水、甘油的用量比为2.1
‑
2.3g：2.1
‑
2.3g：50ml：50ml：0.16
‑
0.23ml。
22.进一步，步骤s4所述中间体2、成膜助剂的质量比为2
‑
2.5：1。
23.本发明的有益效果：
24.第一，本发明中的秸秆生物质碳含有对作物生长有利的氮、磷、钾、硫等营养元素以及一些矿物质元素，碳含量相对较高。生物质炭化后原有骨架结构在炭化后得到了较为完好的保留，秸秆炭化后具有明显、清晰的多微孔炭架结构，生物质炭的这种丰富的孔隙结构，使其具备了比表面积大、吸附力强等特性，施入土壤后对调节土壤水、肥、气、热环境条件会产生重要影响，还可以提升土壤有机质含量，为提高作物生产能力等方面的应用奠定良好的物质结构基础，此外，将生物质炭施入土壤中可促进微生物的繁殖，使炭表面生成根瘤菌，因而形成适合植物栽培的土壤，避免了“连续耕作障碍”，安全环保，且炭对大豆在生长中增加有机质，其品质、色泽、品味都有所提高；
25.第二，生物质炭与其他原料掺混造粒后，两者紧紧结合在一起，可以减少肥料的流失，缓释肥效，从而提高肥料的利用率，减少肥料的用量；
26.第三，将改性尿素加热熔融后喷射于原料上形成保护膜，不仅大大提升氮营养元素的含量，而且使肥料在湿热的环境中不易挥发流失，通过对尿素进行改性，使其具备降解性能，减少对土壤的负担，首先尿素与1，3
‑
丙二醇中的羟基、联苯二甲酸中的羧基发生化学反应生成酰脲或二酰脲等线性结构，再经甲苯二异氰酸酯扩链后形成高分子量的成膜材料，由于在分子主链上引入能与酶相吸附并能很好亲和的具有生物降解性(包括水解)的分子化学结构，实现降解作用，并且与壳聚糖、聚乙烯醇等成膜助剂配合，膜的力学性能更加优异。
具体实施方式
27.下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
28.实施例1
29.改性尿素由如下步骤制得：
30.步骤s1，向三口烧瓶中加入54.3g联苯二甲酸、51.8g 1，3
‑
丙二醇、5.9g尿素、二丁基二月桂酸锡，搅拌均匀后，通入氩气，升温至130℃反应0.5h，再继续升温至220℃反应5h，
冷却至80℃，切换成减压反应装置，加热至220℃，调节真空度至
‑
0.1mpa反应2h，得到中间体1，其中二丁基二月桂酸锡的用量为联苯二甲酸、1，3
‑
丙二醇、尿素总质量的0.03％；
31.步骤s2，向三口烧瓶中加入中间体1、甲苯二异氰酸酯，通入氩气，升温至80℃反应1h，再升温至160℃保温1h，冷却至室温，得到中间体2，其中中间体1、甲苯二异氰酸酯的质量比为10：1；
32.步骤s3，向2.1g壳聚糖中加入50ml去离子水制成壳聚糖溶液，向2.1g聚乙烯醇中加入50ml去离子水制成聚乙烯醇溶液，将壳聚糖溶液和聚乙烯醇溶液混合，向其中加入0.16ml质量分数50％的甘油，搅拌1h后，静置消泡，转入40℃烘箱中干燥7h，制得成膜助剂；
33.步骤s4，将中间体2加热至90℃，加入成膜助剂，混合均匀，制得改性尿素，其中中间体2、成膜助剂的质量比为2：1。
34.实施例2
35.改性尿素由如下步骤制得：
36.步骤s1，向三口烧瓶中加入54.8g联苯二甲酸、52.1g 1，3
‑
丙二醇、6g尿素、二丁基二月桂酸锡，搅拌均匀后，通入氩气，升温至135℃反应0.5h，再继续升温至220℃反应5h，冷却至80℃，切换成减压反应装置，加热至220℃，调节真空度至
‑
0.1mpa反应2h，得到中间体1，其中二丁基二月桂酸锡的用量为联苯二甲酸、1，3
‑
丙二醇、尿素总质量的0.03％；
37.步骤s2，向三口烧瓶中加入中间体1、甲苯二异氰酸酯，通入氩气，升温至80℃反应1h，再升温至160℃保温1h，冷却至室温，得到中间体2，其中中间体1、甲苯二异氰酸酯的质量比为10：1；
38.步骤s3，向2.2g壳聚糖中加入50ml去离子水制成壳聚糖溶液，向2.2g聚乙烯醇中加入50ml去离子水制成聚乙烯醇溶液，将壳聚糖溶液和聚乙烯醇溶液混合，向其中加入0.19ml质量分数50％的甘油，搅拌1h后，静置消泡，转入43℃烘箱中干燥7h，制得成膜助剂；
39.步骤s4，将中间体2加热至93℃，加入成膜助剂，混合均匀，制得改性尿素，其中中间体2、成膜助剂的质量比为2.3：1。
40.实施例3
41.改性尿素由如下步骤制得：
42.步骤s1，向三口烧瓶中加入55.1g联苯二甲酸、52.3g 1，3
‑
丙二醇、6.1g尿素、二丁基二月桂酸锡，搅拌均匀后，通入氩气，升温至140℃反应1h，再继续升温至220℃反应6h，冷却至80℃，切换成减压反应装置，加热至220℃，调节真空度至
‑
0.1mpa反应3h，得到中间体1，其中二丁基二月桂酸锡的用量为联苯二甲酸、1，3
‑
丙二醇、尿素总质量的0.03％；
43.步骤s2，向三口烧瓶中加入中间体1、甲苯二异氰酸酯，通入氩气，升温至80℃反应2h，再升温至160℃保温1h，冷却至室温，得到中间体2，其中中间体1、甲苯二异氰酸酯的质量比为10：1；
44.步骤s3，向2.3g壳聚糖中加入50ml去离子水制成壳聚糖溶液，向2.3g聚乙烯醇中加入50ml去离子水制成聚乙烯醇溶液，将壳聚糖溶液和聚乙烯醇溶液混合，向其中加入0.23ml质量分数50％的甘油，搅拌1.5h后，静置消泡，转入45℃烘箱中干燥8h，制得成膜助剂；
45.步骤s4，将中间体2加热至95℃，加入成膜助剂，混合均匀，制得改性尿素，其中中间体2、成膜助剂的质量比为2.5：1。
46.实施例4
47.一种大豆专用复混肥料，包括如下重量份的原料：
48.大豆秸秆23.5份、松树皮粉10.3份、聚乙烯吡咯烷酮1.2份、环氧大豆油0.8份、钛白粉0.2份、硫酸镁0.2份、硫酸锌0.2份、硼砂0.1份、改性尿素8.5份；
49.该大豆专用复混肥料由如下步骤制成：
50.步骤a1，将大豆秸秆、松树皮粉混合，加入水，厌氧发酵1天，洗净、风干、干燥，进行高温裂解无氧炭化处理，得到秸秆生物质碳，其中水的用量为大豆秸秆和松树皮粉总质量的0.8倍；
51.步骤a2，将聚乙烯吡咯烷酮加入水中，搅拌溶解后，加入环氧大豆油、钛白粉，搅拌分散30min后，向其中加入硫酸镁、硫酸锌、硼砂，继续搅拌分散35min，得到物料a，其中水的用量为聚乙烯吡咯烷酮质量的8倍；
52.步骤a3，将实施例1制备的改性尿素加热至90℃形成尿素熔融浆，将秸秆生物质碳、物料a混合后，喷入尿素熔融浆，造粒，得到大豆专用复混肥料。
53.实施例5
54.一种大豆专用复混肥料，包括如下重量份的原料：
55.大豆秸秆24.6份、松树皮粉13.4份、聚乙烯吡咯烷酮1.9份、环氧大豆油1.2份、钛白粉0.3份、硫酸镁0.3份、硫酸锌0.25份、硼砂0.15份、改性尿素10.2份；
56.该大豆专用复混肥料由如下步骤制成：
57.步骤a1，将大豆秸秆、松树皮粉混合，加入水，厌氧发酵1天，洗净、风干、干燥，进行高温裂解无氧炭化处理，得到秸秆生物质碳，其中水的用量为大豆秸秆和松树皮粉总质量的1倍；
58.步骤a2，将聚乙烯吡咯烷酮加入水中，搅拌溶解后，加入环氧大豆油、钛白粉，搅拌分散30min后，向其中加入硫酸镁、硫酸锌、硼砂，继续搅拌分散35min，得到物料a，其中水的用量为聚乙烯吡咯烷酮质量的9倍；
59.步骤a3，将实施例2制备的改性尿素加热至90℃形成尿素熔融浆，将秸秆生物质碳、物料a混合后，喷入尿素熔融浆，造粒，得到大豆专用复混肥料。
60.实施例6
61.一种大豆专用复混肥料，包括如下重量份的原料：
62.大豆秸秆25.8份、松树皮粉15.4份、聚乙烯吡咯烷酮2.5份、环氧大豆油1.5份、钛白粉0.4份、硫酸镁0.4份、硫酸锌0.3份、硼砂0.2份、改性尿素12.4份；
63.该大豆专用复混肥料由如下步骤制成：
64.步骤a1，将大豆秸秆、松树皮粉混合，加入水，厌氧发酵2天，洗净、风干、干燥，进行高温裂解无氧炭化处理，得到秸秆生物质碳，其中水的用量为大豆秸秆和松树皮粉总质量的1.5倍；
65.步骤a2，将聚乙烯吡咯烷酮加入水中，搅拌溶解后，加入环氧大豆油、钛白粉，搅拌分散35min后，向其中加入硫酸镁、硫酸锌、硼砂，继续搅拌分散40min，得到物料a，其中水的用量为聚乙烯吡咯烷酮质量的10倍；
66.步骤a3，将实施例3制备的改性尿素加热至95℃形成尿素熔融浆，将秸秆生物质碳、物料a混合后，喷入尿素熔融浆，造粒，得到大豆专用复混肥料。
67.对比例1
68.郑州大化化工有限公司生产的大豆专用复混肥料。
69.对比例2
70.对比例2的肥料的制备方法参照实施例4，不同点在于不制备秸秆生物质碳，将其替换为膨胀土。
71.对比例3
72.对比例3的肥料的制备方法参照实施例4，不同点在于不添加改性尿素，直接造粒。
73.对实施例4
‑
6和对比例1
‑
3得到的肥料做如下性能测试，肥料的肥效，具体方法为：播种前在大豆垄上中部开沟一次均匀施入肥料样品，施肥量为550
‑
650kg/hm2，施肥深度约15cm，视播种深度加盖少量土壤，使种子与肥料隔开，然后播种，大豆熟后，统计产量，测试结果见表1：
74.表1
[0075][0076]
由表1可知，相较于对比例1
‑
3，实施例4
‑
6制备的肥料具有较优的性能，使大豆增产达到13％左右。
[0077]
在说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0078]
以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。