一种控释肥料及制备方法

1.一种控释肥料，其特征在于：由包膜和肥芯组成，肥芯为添加脲 酶抑制剂和/或硝化抑制剂的含氮肥料，包膜为肥芯重量的5％～15％，包膜 壁材为丙烯酸树脂、生物资源高分子材料中的纤维素及其衍生物或淀粉及 其衍生物，其中所述生物资源高分子材料中纤维素及其衍生物为乙基纤维 素、丁基纤维素或醋酸纤维素；淀粉及其衍生物为羟丙基淀粉或淀粉与醋 酸乙烯共混物。
2.按权利要求1所述控释肥料，其特征在于：所述氮肥料为尿素、 含氮复合或复混肥之一，其中：所述含氮复合或复混肥中的氮肥来源为尿 素、碳酸氢铵、磷酸二铵、硫酸铵和/或硝酸铵。
3.按权利要求1所述控释肥料，其特征在于：所述脲酶抑制剂为氢 醌或N-丁基硫代磷酰三胺，硝化抑制剂为双氰胺和/或3，4-二甲基磷酸吡 唑，其用量分别为肥料中氮肥重量的3～15‰。
4.一种按权利要求1所述控释肥料的制备方法，其特征在于：在肥 芯外表面进行物理包被，肥芯的制备工艺采用流化床喷浆造粒、转鼓喷浆 造粒和圆盘混合造粒三种之一；包膜工艺采用流化床喷涂包膜技术，具体 为：将100份用量为肥芯重量的5％～15％的包膜壁材溶于500～2000份有 机溶剂中，在所述溶剂中加入5～20份无机膜调理剂，再加入1～5份增塑 剂，混溶后在肥芯外表面进行喷浆包被，形成光滑、连续、均一的包膜； 所述有机溶剂为乙醇、丙酮、甲苯、二氯甲烷或环己烷；所述无机膜调理 剂为滑石粉、沸石粉、碳酸钙、二氧化硅、硅藻土之一或其组合；所述增 塑剂为聚乙二醇、乙二醇、丙二醇或邻苯二甲酸二甲酯。
5.按权利要求4所述控释肥料的制备方法，其特征在于：所述流化 床制丸包衣机的运行参数为：进风温度：40～65℃；出口温度：35～55℃； 热空气量：3m3/分钟；进液流速：8～20毫升/分钟；压缩空气压强：0.3～0.6 Pa；压缩空气量：0.1～0.3m3/分钟；雾化压：0.05～0.2Pa；包膜时间为0.5～1.5 小时。

技术领域\n本发明涉及控释肥料，具体地说是一种包膜和抑制剂相结合的新型控 释肥料及制备方法。\n背景技术\n缓(控)释肥料的研制已有近80年的历史，针对传统化学肥料的改 性，肥料学家先后开发了包膜(裹)肥料(肥料I)和添加脲酶抑制剂和 硝化抑制剂的缓释肥料(肥料II)，这两种肥料各有其优缺点。\n肥料I的养分释放速率主要由包膜壁材的特性决定，受土壤环境条件影 响相对较小。其养分释放速率相对均匀缓慢，养分释放曲线比较规律，近似 于作物养分吸收曲线，控释效果较好，可与种子同时同位施用，不产生烧苗 现象，一次大量施用可同时满足作物多种营养需要；另外，也可减少NO3 --N的淋失和氨挥发损失。但为了成就完美的包膜和相对精确的控释曲线，肥 料化工学家通常将人工合成的高分子聚合物作为包膜壁材，并采用先进的包 膜技术，这就导致了过高的包膜成本和包膜壁材的环境负效应。\n肥料II中的脲酶抑制剂能抑制尿素的酶解，减轻对苗的伤害，减少氨 挥发损失；硝化抑制剂可抑制硝化和反硝化作用，减少氮肥淋失，减少N2O和NOx气体的释放，促进磷酸盐的移动和吸收。但其养分释放规律经常随 土壤环境条件的变异而发生变化，且施用年限越长，缓释效果越差。\n发明内容\n本发明目的在于提供一种控释效果好、环境友好、包膜成本低、适用 范围广的新型控释肥料及制备方法。\n为了实现上述目的，本发明的技术方案是：由包膜和肥芯组成，肥芯为 添加脲酶抑制剂和/或硝化抑制剂的含氮肥料，包膜壁材为环境友好材料；\n所述氮肥料为尿素、含氮复合或复混肥之一，其中：所述含氮复合或 复混肥中的氮肥来源为尿素、碳酸氢铵、磷酸二铵、硫酸铵和/或硝酸铵； 所述脲酶抑制剂为氢醌(HQ)或N-丁基硫代磷酰三胺(NBPT)，硝化抑 制剂为双氰胺(DCD)和/或3，4-二甲基磷酸吡唑(DMPP)，其用量分别 为肥料中氮肥重量的3～15‰；所述用于包膜的环境友好材料为：丙烯酸树 脂、生物资源高分子材料中的纤维素及其衍生物或淀粉及其衍生物；所述 有机溶剂为乙醇、丙酮、甲苯、二氯甲烷、环己烷；\n新型控释肥料的制备方法，在肥芯外表面进行物理包被，肥芯的制备 工艺采用流化床喷浆造粒、转鼓喷浆造粒和圆盘混合造粒三种之一；包膜 工艺采用流化床喷涂包膜技术，具体操作为：将100份用量为肥芯重量的 5％～15％的环境友好材料溶于500～2000份有机溶剂中，在所述溶剂中加入 5～20份无机膜调理剂，再加入1～5份增塑剂，混溶后倒入盛液釜中，盛液 釜上安装搅拌器，以2～10转/秒的速度搅拌，喷浆包被，在肥芯外表面形 成光滑、连续、均一的包膜；\n所述流化床制丸包衣机的运行参数为：进风温度：40～65℃；出口温度： 35～55℃；热空气量：3m3/分钟；进液流速：8～20毫升/分钟；压缩空气压强： 0.3～0.6Pa；压缩空气量：0.1～0.3m3/分钟；雾化压：0.05～0.2Pa；包膜时间 为0.5～1.5小时；\n所述生物资源高分子材料中纤维素及其衍生物为乙基纤维素、丁基纤维 素或醋酸纤维素；淀粉及其衍生物为羟丙基淀粉或淀粉与醋酸乙烯共混物； 所述无机膜调理剂为滑石粉、沸石粉、碳酸钙、二氧化硅、硅藻土中之一或 其组合；所述增塑剂为聚乙二醇、乙二醇、丙二醇或邻苯二甲酸二甲酯。\n本发明原理为：\n对肥芯外表面进行物理包被，可以阻止肥芯在施入土壤中后的快速溶 解，使肥芯缓慢溶出包膜壁材，使肥芯的完全溶解释放推迟20～60天，从 而可与种子同时同位施用，不产生烧苗现象。肥芯从包膜壁材中溶出后， 肥芯(当肥芯的氮肥含尿素时)中的脲酶抑制剂可进一步控制尿素的水解， 使尿素缓慢地释放出植物可吸收的氮营养，肥芯中的硝化抑制剂可控制土 壤中的硝化和反硝化作用，控制肥料氮的转化，减少氮肥的损失，提高氮 肥的利用率。综合利用以上脲酶抑制剂和/或硝化抑制剂三种控释方式，本 发明既可控制氮素肥料的酶解损失和硝化反硝化损失，又可控制肥料的溶 出速率，使其与作物的需肥规律相吻合，实现肥料在作物全生育期内的控 制释放。\n包膜壁材选取环境友好材料，与传统采用难降解高分子化合物包膜 的控释肥料相比，可以防止包膜壁材在降解过程中所产生的相应环境污 染。本发明包膜壁材选用的环境友好材料可在3个月至1年的时间降解 80％以上或全部降解。在包膜壁材中加入无机膜调理剂，一方面可克服包 膜过程中的粘连现象，另一方面可使包膜壁材产生微空隙，并能控制孔 径大小，从而控制肥料溶出速率；加入增塑剂可增加膜的塑性和韧性， 使包膜更加均一完整。\n与现有技术相比，本发明的优点和积极效果如下：\n1.控释效果好。本发明的控释肥料是将添加脲酶抑制剂和硝化抑制 剂的缓释肥料表面进行物理包被，把包膜肥料和添加脲酶抑制剂和/或硝化 抑制剂的缓释肥料的优点合理结合，实现优势互补。肥芯溶解释放速度缓 慢。本发明对肥芯外表面进行包膜，使肥芯的完全溶解释放推迟20～60天， 从而可与种子同时同位施用，不产生烧苗现象。肥芯(当肥芯的氮肥含尿 素时)中的脲酶抑制剂可进一步控制尿素的水解，使尿素缓慢地释放出植 物可吸收的氮营养，肥芯中的硝化抑制剂可控制土壤中的硝化和反硝化作 用，控制肥料氮的转化，减少氮肥的损失，提高氮肥的利用率，其利用率 可高达60％。\n2.具有环境友好的特点。本发明包膜壁材选取环境友好材料，与传统 采用难降解高分子化合物包膜的控释肥料相比，可以防止包膜壁材在降解 过程中所产生的相应环境污染，并可在3个月至1年的时间降解80％以上 或全部降解。\n3.包膜成本低。与日本窒素公司生产的聚烯烃类包膜肥料Master系 列相比，包膜成本低可降低50～70％。\n4.适用范围广。本发明肥料的脲酶抑制剂和/或硝化抑制剂的最佳用 量与配比根据多年在多地区(黑龙江、吉林、辽宁、山东、新疆、浙江、 广西等省份)的田间试验结果获得，因而具有广泛的适应性。\n具体实施方式\n下面通过实施例详述本发明。\n实施例1 包涂丙烯酸树脂的长效尿素\n采用尿素及脲酶抑制剂N-丁基硫代磷酰三胺(NBPT)为肥芯，适用 土壤为酸性或偏酸性土壤，NBPT为肥料尿素重量的10‰，用于包膜的 环境友好材料为：丙烯酸树脂RS100。\n肥芯的生产工艺：采用流化床喷浆造粒，将脲酶抑制剂N-丁基硫代磷 酰三胺(NBPT)混溶于尿素溶液，以小颗粒尿素(直径＜1.0mm)为晶种， 喷浆造粒，当肥料颗粒平均直径达到3.5～4.0时结束造粒。\n包膜工艺：采用流化床喷涂包膜方法，所用设备为XLB型流化床制丸 包衣机；具体操作为：将100份用于包膜的环境友好材料丙烯酸树脂RS100 溶于1500份浓度为85％的乙醇有机溶剂，其中丙烯酸树脂用量为肥芯重 量的10％；再在丙烯酸树脂RS100乙醇溶液中加入10份无机膜调理剂滑石 粉，然后再加入5份溶液总重量的增塑剂邻苯二甲酸二甲酯，混溶后倒入 盛液釜中，盛液釜上安装搅拌器，以5转/秒的速度搅拌，喷浆包被。\n其中流化床制丸包衣机的运行参数如下：\n进风温度：55℃\n出口温度：45℃\n热空气量：3m3/分钟\n进液流速：15毫升/分钟\n压缩空气压强：0.4Pa\n压缩空气量：0.2m3/分钟\n雾化压：0.1Pa\n大约1小时，则在肥芯外表面形成乳白色、光滑、连续均一的包膜。\n其结果为：包膜壁材为肥芯重量的10％，春季基施肥后，肥芯完全从 包膜壳中溶出时间为20～30天，可与种子同时同位施用，肥料控释时间为 80～100天，肥芯中的脲酶抑制剂可进一步控制尿素的水解，使尿素缓慢地 释放出植物可吸收的氮营养，包膜与抑制剂共同作用使氮肥利用率提高 10～15％。\n实施例2 包涂醋酸纤维素的含氮复合肥\n采用含氮复合肥及硝化抑制剂为双氰胺(DCD)和3，4-二甲基磷酸吡 唑(DMPP)为肥芯，DCD和DMPP为肥料氮重量的15‰，其中：DCD与 DMPP重量比为2∶1，含氮复合肥的氮肥来源为硫酸铵，用于包膜的环境 友好材料为：生物资源高分子材料中纤维素及其衍生物中的醋酸纤维素。\n肥芯的生产工艺：采用转鼓喷浆造粒，将硝化抑制剂DCD和DMPP 混溶于化学肥料混合溶液，以小颗粒复合肥(直径＜1.0mm)为晶种，喷浆 造粒，当肥料颗粒平均直径达到3.5～4.0时结束造粒。\n包膜工艺：采用流化床喷涂包膜方法，所用设备为XLB型流化床制 丸包衣机；具体操作为：将100份用于包膜的环境友好材料醋酸纤维素溶 于500份二氯甲烷有机溶剂中，其中醋酸纤维素用量为肥芯重量的12％； 再在醋酸纤维素二氯甲烷溶液中加入10份无机膜调理剂滑石粉和10份 CaCO3，然后再加入3份溶液总重量的增塑剂乙二醇，混溶后倒入盛液釜 中，盛液釜上安装搅拌器，以8转/秒的速度搅拌，喷浆包被。\n其中流化床制丸包衣机的运行参数如下：\n进风温度：65℃\n出口温度：55℃\n热空气量：3m3/分钟\n进液流速：12毫升/分钟\n压缩空气压强：0.5Pa\n压缩空气量：0.1m3/分钟\n雾化压：0.2Pa\n45分钟后在肥芯外表面形成白色、光滑、连续均一的包膜。\n其结果为：包膜壁材为肥芯重量的12％，春季基施肥后，肥芯完全从 包膜壁材中溶出时间为40～60天，可与种子同时同位施用，肥料控释时间 为100～120天；肥芯中的硝化抑制剂可控制土壤中的硝化和反硝化作用， 控制肥料氮的转化，减少氮肥的损失，包膜与抑制剂共同作用使氮肥利用 率提高15～20％。\n实施例3 包涂淀粉与醋酸乙烯共混物的含氮复混肥\n采用含氮复混肥及脲酶抑制剂氢醌(HQ)和硝化抑制剂双氰胺(DCD) 为肥芯，含氮复混肥中的氮肥来源为尿素和磷酸二铵，HQ为尿素重量的 3‰，DCD为肥料氮重量的5‰，用于包膜的环境友好材料为：淀粉及其 衍生物中的淀粉与醋酸乙烯共混物。\n肥芯的生产工艺：采用圆盘混合造粒，将脲酶抑制剂和硝化抑制DCD 混溶于尿素溶液，在混合造粒的同时喷涂所述尿素溶液，当肥料颗粒平均直 径达到3.5～4.0时结束造粒。\n包膜工艺：采用硫化床喷涂包膜方法，所用设备为XLB型流化床制 丸包衣机；具体操作为：将60份醋酸乙烯与40份淀粉共混，溶于1000 份丙酮有机溶剂，其中淀粉与醋酸乙烯共混物用量为肥芯重量的15％；再 在所述有机溶剂中加入10份无机膜调理剂滑石粉和5份二氧化硅，然后 再加入3份溶液总重量的增塑剂聚乙二醇，混溶后倒入盛液釜中，盛液釜 上安装搅拌器，以5转/秒的速度搅拌，喷浆包被。\n其中流化床制丸包衣机的运行参数如下：\n进风温度：45℃\n出口温度：40℃\n热空气量：3m3/分钟\n进液流速：10毫升/分钟\n压缩空气压强：0.3Pa\n压缩空气量：0.25m3/分钟\n雾化压：0.15Pa\n大约1.2小时，则在肥芯外表面形成白色、光滑、连续均一的包膜。\n其结果为：包膜壁材为肥芯重量的15％，春季基施肥后，肥芯完全从 包膜中溶出时间为30～40天，可与种子同时同位施用，肥料控释时间为 90～120天；肥芯中的脲酶抑制剂可进一步控制尿素的水解，使尿素缓慢地 释放出植物可吸收的氮营养，肥芯中的硝化抑制剂可控制土壤中的硝化和 反硝化作用，控制肥料氮的转化，减少氮肥的损失，综合利用以上脲酶抑 制剂和硝化抑制剂控释方式，与包膜共同作用使氮肥利用率提高12～18％。\n本发明所述含氮复合或复混肥中的氮肥来源还可以为碳酸氢铵、硝酸 铵；所述有机溶剂还可以为甲苯、环己烷；所述生物资源高分子材料中纤维 素及其衍生物亦为乙基纤维素、丁基纤维素；淀粉及其衍生物亦为羟丙基淀 粉；所述无机膜调理剂亦为沸石粉、硅藻土；所述增塑剂亦为丙二醇。