一种硅化合物包裹的缓释肥料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种天然硅化合物包裹的缓释肥料。该缓释肥料是以天然硅化合物作为包裹材料，采用圆盘造粒和流化床的方法，通过粘结剂粘结到核心肥料颗粒的表面，最后将融化的蜡喷涂在外表面进行封闭而制得。由于麦饭石、天然沙子、硅砂等硅化合物有植物必须的硅元素，且密度高，强度好，包裹在肥料面后形成致密的包膜层，并使用强疏水的蜡层进行封闭后，大大增强了肥料的缓释性能。肥料在施用后，养分逐渐释放后，天然蜡可完全降解，而硅化合物也可释放养分硅，供植物之需，克服了常规的树脂包膜肥料的二次污染问题。因此该缓释肥料具有缓释性能好，硬度高，耐磨性好，成本低且环保的诸多优点，可广泛应用于农作物、蔬菜瓜果、花卉草坪等各种植物。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于包膜缓释肥料的
，特别涉及一种采用天然硅化合物包裹的缓释肥料及其制备方法。
技术介绍
肥料是农业生产重要的生产资料之一，在农业领域有举足轻重的地位。我国是肥料生产和消费大国。据国家统计局统计，我国2010量化肥消费总量为6619.8万吨，化肥生产和消耗位居世界第一。但我国肥料使用效率与发达国家相比存在很大的差距。在化肥的使用中存在着以下问题。(I)肥料利用率低，污染很严重我国耕地占世界的7%，却用了世界近30%的化肥，平均亩施化肥量是世界平均值的3倍多。20世纪80年代以来，化肥使用量不断增加，然而肥料利用率却呈现不断下降的趋势。肥料的利用率比发达国家60%以上的利用率低约30个百分点，其中氮30%~35%，磷10% ~20%，钾 35% ~50%。(2)化肥浪费严重，经济损失巨大化肥工业是高耗能工业，也是消耗资源并产生环境污染的工业。我国目前每年施用的氮肥量约为2000万吨，肥料的累计利用率为45%~60%，氮肥的损失平均高达45%，相当于损失氮肥900万吨。按此计算，因氮肥利用率低造成的直接经济损失折合人民币达239.4亿元。每年因肥料利用率低造成的直接经济损失更高达500亿元。(3)肥料品种单一，以无机肥料为主。在我国肥料结构中，无机肥料和无机复合肥料约占95%以上，有机肥和有机复合肥约占2~3 %，缓释肥料不足2%，而液体肥料比例更低。单纯大量使用化肥的弊端是造成土壤有机质下降，土壤板结，地力下降，土地的长期使用生产效率降低，而且会引起作物品质下降，病虫害增多。因此单依靠增加化肥的使用量，不仅造成肥料养分的大量流失、土壤板结、生态环境等问题，难以实现产量的目标，而且不利于可持续农业的发展，不符合节能减排发展低碳经济的要求。要使我国农业走可持续发展的道路，就必须提倡大量施用缓释肥料等，这是肥料行业发展的重要方向。缓释肥料能够保证农作物在整个生长期过程中都能吸收到丰富的营养，有利于农作物的正生长，既可以提高肥料的利用率，增加产量，提高品质，减少农业面源污染，还能减少施肥次数，减轻劳动强度。所以，大力发展可提高肥料利用率、减轻环境污染的缓释肥料也是必然趋势。国际肥料工业协会对缓释肥料的定义是指在施肥后养分能够缓慢释放，并被作物吸收利用的肥料，比速效肥有更长肥效的肥料。缓释肥料种类繁多，根据不同的分类角度，分类有所差异。从养分控释途径将其划分为3种，包括物理阻碍型、化学合成微溶型和生化抑制型。物理阻碍型缓释肥料，主要指包膜肥料和胶粘型肥料，主要通过物理的阻碍来控释分释放。包膜肥料是近年来发展迅速的缓释肥料，占缓释肥料的95%以上。包膜肥料(或包裹肥料)是以颗粒性肥料为核心，表层涂覆一层或多层低水溶性或微溶性的无机物质或有机聚合物等。包膜材料分为无机和有机材料两种。无机材料包括硫磺、钙镁磷肥、硅藻土 \金属磷酸盐等。有机材料包括天然高分子、合成高分子以及半合成高分子材料。美国是包膜控释肥料研制的发源地，以包硫尿素(S⑶)为主。仅用硫包裹肥料，缓释效果不是很好。通过在其表面包覆一层烯烃聚合物得到的改进包硫尿素，产品名为Polys，这种产品售价比聚合物包膜肥料便宜，在美国市场上被广泛使用。1964年美国公司采用二聚环戊二烯和丙三醇共聚开发出高分子聚合物包膜控释肥料商品名为Osmocote，首先在世界上实现聚合物包膜肥料的工业化生产。此后，德国、加拿大、日本等国相继开始生产以不同聚合物包膜的肥料。日本室素-旭化成肥料公司(Chissoasahi Fertilizer C0.，Ltd.)在1976年首次专利技术出了一种热塑性树脂包膜缓释肥料，并在1982年开始批量生产，采用的包膜材料以聚烯烃为主体，简称P0CF工艺。目前该公司用聚烯烃包膜的尿素、KC1和硫酸钾的商品名为Meister，聚烯烃包膜的NP、NK和NPK的商品名为Nutricote，是亚洲园艺市场的主导品牌。以色列海法化学工业公司(Haifa Chemical, Ltd.)的Multicote产品是世界控释肥料市场的主要品牌，在美国、西欧和日本均有销售。它的生产工艺是将粒状肥料在转盘上加热，同时用脂肪酸和金属氢氧化物处理，两者反应生成脂肪酸金属盐的包膜，然后再外加石蜡涂层，最终形成包膜NPK肥。沈阳农业大学韩晓日等人在缓释肥开发研究了以聚乙烯醇(PVA)和淀粉为主要成分的合成包膜剂，包膜剂与氮肥增效剂、缓释剂、保水剂及土壤改良剂等混合包膜工艺。山东农业大学研制成功了热塑性树脂、滑`石粉和玉米粉为原料的包膜肥料。北京农林科学院植物营养与资源研究所研制成功两项具有独立知识产权的研究成果“沸石包衣尿素”及可控缓控释树脂包衣尿素生产设备，并研制出适合不同作物需要的系列缓释肥料。中科院过程工程所肖传绪等提出一种用可降解的天然有机物包裹的缓释肥料。他们用木质素包膜制得包膜尿素，与非包膜尿素相比对养分释放速度有明显的降低，而且养分释放后木质素在土壤中可完全降解，可转化为腐殖质有利于增加有机物，改良土壤。(肖传绪，莫海涛，张小勇.一种可降解天然有机物包裹缓释肥料及其制备方法和用途，专利号:200610079035.4。)在肥料领域，硅肥是另外一个重点发展的肥料品种。硅是植物重要的营养元素，植物体内的重要组成部分。大部分植物体内含有硅。检测表明，生产1000公斤稻谷，水稻地上部分二氧化硅的吸收量达150公斤，超过水稻吸收氮磷钾的总和。在水稻、小麦、大麦、大豆等作物灰分中，硅氧化物占14.2%~61.4%。硅肥被国际土壤界列为继氮、磷、钾之后的第四大元素肥料。硅肥对植物的生长有非常重要的作用:1)硅肥有利于提高作物的光合作用和叶绿素含量，使茎叶挺直，促进有机物积累；2)硅肥能增加作物茎杆的机械强度，提高抗倒伏能力85%以上，并能提高作物对病虫害的抵抗力，可预防根系腐烂和早衰。3)硅肥能有效调节叶片气孔开闭和抑制水分蒸腾，增强作物的抗旱、抗干热风、抗寒及抗低温等抗逆能力；4)硅肥能减少磷肥在土壤中的固定，活化土壤中的磷和促进根系对磷的吸收，提高磷肥的利用率。被称为“植物调节性肥料”;5)硅肥能活化有益微生物，改良土壤，可明显改善农产品品质。研究表明，随着施肥水平的提高，大量化肥的施入必须要有硅肥的配合，“氮磷钾加硅”科学平衡施肥，才能达到优质高产的效果。而我国缺硅土壤占总耕地面积的50~80%以上，以水稻为例，我国常年种植水稻的面积达3333多万公顷，缺硅土壤占50%以上。如果全部施用硅肥，按增产10%计，仅此一项每年应可增产100万吨稻谷，推广硅肥的生产与应用具有非常明显的社会和经济效益。2004年6月I日，农业部颁布了硅肥行业标准NY/T797-2004,推进了硅肥的生产和使用。 目前，硅肥的品种主要有枸溶性硅肥和水溶性硅肥两大类，枸溶性硅肥是指不溶于水而溶于酸后可以被植物吸收的硅肥，包括各种硅酸盐等硅化合物等。水溶性硅肥是指溶于水可以被植物直接吸收的硅肥。天然的硅砂和沙子的主要成分都是Si02。硅砂的SiO2的纯度甚至能达98以上。而沙子在沙漠地区则是非常丰富的硅资源的来源。麦饭石是一种对生物无毒、无害并具有一定生物活性的复合矿物或药用岩石。麦饭石的主要化学成分是无机的硅铝酸盐，包括Si02、A1203、Fe203、K2O本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种天然硅化合物包裹的缓释肥料，包括以复合肥料和单质肥料颗粒为核心，包裹在核心肥料外面的主要成分为天然硅化合物的膜层，和包裹在肥料最外层的作为封闭剂的天然蜡层；所述的核心肥料包括复合肥料颗粒、尿素和硫酸钾颗粒；所述的天然硅化合物包括麦饭石、天然沙子和硅砂，其粒度为90目以下；所述的天然蜡包括棕榈蜡、松蜡、蜂蜡和虫蜡。

【技术特征摘要】
1.一种天然硅化合物包裹的缓释肥料，包括以复合肥料和单质肥料颗粒为核心，包裹在核心肥料外面的主要成分为天然硅化合物的膜层，和包裹在肥料最外层的作为封闭剂的天然腊层；所述的核心肥料包括复合肥料颗粒、尿素和硫酸钾颗粒；所述的天然硅化合物包括麦饭石、天然沙子和硅砂，其粒度为90目以下；所述的天然蜡包括棕榈蜡、松蜡、蜂蜡和虫蜡。2.根据权利要求1所述的天然硅化合物包裹的缓释肥料，其特征在于:所述的主要成分为天然硅化合物膜层的重量占缓释肥料的总重量的5~15wt%。3.根据权利要求1所述的天然硅化合物包裹缓释肥料，其特征在于:所述的天然蜡层的重量占缓释肥料的总重量的1~3wt%。4.一种权利要求1所述的天然硅化合物包裹的缓释肥料的制备方法，包括如下的步骤:1)将天然硅化合物进行粉碎和筛分后的粉末材料作为包裹材料；2)在圆盘造粒机或流化床中用粘结剂溶液将包裹材料粘结到核心肥料颗粒的表面，然后将造粒后的肥料干燥到物料含水量为1~5wt% ；3)最后在颗粒外表面喷涂融化的蜡作为封闭剂，冷却后即得到天然硅化合物包裹缓释肥料。5.根据权利要求4所述的天然硅化合物包裹的缓释肥料的制备...

【专利技术属性】
技术研发人员：张小勇，莫海涛，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：