專利名稱：一種樹脂包膜控釋肥料及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及控釋肥料，具體地說是一種在尿素顆粒表面涂層生化抑制 劑后再包膜的肥料的樹脂包膜控釋肥料及制備方法。
背景技術(shù)：
普通氮素肥料肥效期短，肥料氮素利用率低，尿素氮的總體利用率只有35 - 40%,氮素?fù)p失較多，施入氮素的經(jīng)濟效益較低，既造成資源的巨 大浪費又使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本增加。長期施用產(chǎn)生氮肥的面源污染，引起溫室 效應(yīng)和水體的富營養(yǎng)化，使生態(tài)環(huán)境惡化。為緩解這些問題，需通過改進 氮素肥料的自身性能，使氮素肥料緩慢釋放供給植物營養(yǎng)，延長有效作用 時間，減緩其在土壤中的轉(zhuǎn)化強度，從而提高氮素肥料利用率。
目前工業(yè)所生產(chǎn)和農(nóng)業(yè)施用的普通顆粒尿素都是速溶肥料，在水和土 壤中溶解轉(zhuǎn)化很快，如果在尿素顆粒表面包膜可以避免尿素與土壤和水的 直接接觸，避免尿素施入土壤后迅速溶解和水解，可有效延長尿素態(tài)氮在 土壤中的存留時間，延長尿素有效作用時間。
尿素施入土壤后在土壤中的脲酶作用下很快轉(zhuǎn)化為銨態(tài)氮，大量的銨 態(tài)氮使土壤PH值迅速升高，氨揮發(fā)增加；在通氣狀況良好的土壤中，在土 壤硝化細(xì)菌的作用下發(fā)生硝化作用，銨態(tài)氮在很短的時間內(nèi)就轉(zhuǎn)化為亞硝 態(tài)氮和硝態(tài)氮，硝態(tài)氮在土壤中極易淋失，亞硝態(tài)氮也會以氮的氧化物的 形式呈氣態(tài)損失，造成肥料氮的大量損失，從而降低了肥料氮的利用率。
具有關(guān)資料顯示，在常溫下，尿素氮肥在土壤中在脲酶的作用下水解 的時間一般在3天左右，而沒有脲酶存在，則需要30年才能水解完全。因此向尿素中添加脲酶抑制劑抑制土壤中脲酶活性是減緩尿素水解、延長尿 素肥效期的簡便而有效方法；向尿素中添加硝化抑制劑可以有效抑制硝化 作用的發(fā)生，減緩銨態(tài)氮向硝態(tài)氮的轉(zhuǎn)化速度，減少土壤中硝態(tài)氮的濃度， 增加銨態(tài)氮在土壤中的吸附與固定量，顯著延長氮素肥效期，因此降低肥 料氮的損失，提高尿素態(tài)氮的利用率。將顆粒尿素肥料與脲酶抑制劑和硝 化抑制劑結(jié)合再包膜制成包膜肥料，使生化抑制劑與膜的作用功能有機地 結(jié)合起來，使尿素的肥效更持久，氮素利用率更高， 一次作基肥施用對作 物種子和幼苗安全，徹底改變了普通顆粒尿素作基肥施用燒種、燒苗現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能顯著延長尿素在土壤中存留時間和氮轉(zhuǎn) 化的包膜尿素肥料及其生產(chǎn)工藝，延長尿素在土壤中溶解、水解和轉(zhuǎn)化硝 態(tài)氮的時間，顯著提高尿素肥料的氮素利用率的樹脂包膜控釋肥料及制備 方法。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下
肥料包括肥芯和包膜層按重量份數(shù)計，肥料肥芯成份為IOO份尿素、 5 10份粘結(jié)劑、500 ~ 1000ml的有機溶劑、0. 0625 ~ 1份的脲酶抑制劑和/ 或0.5 2份的硝化抑制劑；肥芯中粘結(jié)劑為丙烯酸樹脂和乙基纖維素，丙 烯酸樹脂和乙基纖維素兩者量2: 1~4: 1; 100份尿素肥芯所用包膜液成 份為12 - 30份丙烯酸樹脂和乙基纖維素聚合物、2 ~ IO份無機調(diào)理劑、1 ~ 5份增塑劑和1000 - 2000份有機溶劑；包膜液中丙烯酸樹脂和乙基纖維素 為8 ~ 20份丙烯酸樹脂和4 ~ 10份乙基纖維素；
所述無機調(diào)理劑為滑石粉、沸石粉和/或硅藻土，增塑劑為聚乙二醇和 /或鄰苯二甲酸。所述脲酶抑制劑可為N-丁基流代磷酸三胺、N-丁基磷酸 三酰胺或N-甲基吡咯烷酮；硝化抑制劑可為雙氰胺、3、 4 二甲基吡唑或3、 5 二甲基吡唑。所述有機溶劑為工業(yè)乙醇或乙醚。所述尿素含氮量為46% ~ 46. 3%,粒徑0. 5 ~ 4. 5mm。
肥料的制備方法將按重量份數(shù)計，取5 10份粘結(jié)劑、500 - 1000ml 的有機溶劑、0. 0625 ~ 1份的脲酶抑制劑和/或0. 5 ~ 2份的硝化抑制劑混合 組成懸浮液，并將其噴涂到利用流化床得到的流化狀態(tài)的IOO份尿素上， 得到肥料肥芯；而后將按重量計，取12 30份丙烯酸樹脂和乙基纖維素聚 合物、2 10份無機調(diào)理劑、1 5份增塑劑和1000 ~ 2000份有機溶劑混合得到包膜液，將包膜液包膜在流化狀態(tài)的肥料肥芯上，即得到樹脂包膜緩/ 控釋肥料；所述肥芯中粘結(jié)劑為丙烯酸樹脂和乙基纖維素兩者量2: 1~4: 1;包膜液中粘結(jié)劑為8-20份丙烯酸樹脂和4 10份乙基纖維素。
所述流化床運行的參數(shù)為進風(fēng)溫度60~85°C,壓縮空氣壓強0. 35~ 0.65 Pa，噴頭霧化壓0.05 - 0.25 Pa。所述無機調(diào)理劑為滑石粉、沸石粉 和/或硅藻土，增塑劑為聚乙二醇和/或鄰苯二甲酸。所述脲酶抑制劑可為N -丁基流代磷酸三胺、N-丁基磷酸三酰胺或N-甲基吡咯烷酮；硝化抑制 劑可為雙氰胺、3、 4二甲基吡唑或3、 5二甲基吡唑；有機溶劑為工業(yè)乙醇 或乙醚。
本發(fā)明具有如下優(yōu)點
1. 本發(fā)明包膜控釋肥料最顯著的特點是在先涂層生化抑制劑制成涂層 抑制劑尿素肥芯的基礎(chǔ)上，再進行包膜，在工藝上分兩步進行，使包膜嚴(yán) 緊致密，控制生化抑制劑和尿素釋放效果明顯?？朔爽F(xiàn)有技術(shù)工藝將抑 制劑混在包膜溶劑中包膜，造成不能形成嚴(yán)緊致密的包膜層，使包膜層因 抑制劑顆粒的存在而形成過多孔洞，包膜控制效果很差的缺點，同時克服 了以往只添加抑制劑尿素肥料控釋效果差的缺點。
2. 本發(fā)明所用生化抑制劑量遠(yuǎn)低于現(xiàn)有技術(shù)，而控釋效果顯著高于現(xiàn) 有技術(shù)，使生產(chǎn)成本大為降低，使用效果明顯提高。
3. 有效控制和延緩了尿素在土壤中釋放和水解與轉(zhuǎn)化時間，使包膜作 用與生化抑制劑作用互補，充分發(fā)揮其協(xié)同作用的功效，以及脲酶抑制劑
NBPT與硝化抑制劑DCD作用原理互不，尿素肥效期明顯延長，實現(xiàn)了一次基施氮肥可滿足作物整個生長季對氮肥的需要，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)省工、省時。
4. 顯著提高尿素的氮素利用率，其利用率可提高15 25個百分點。
5. 對于尿素二次加工而言，本發(fā)明操作與工藝流程簡單，易于實現(xiàn)； 在控釋尿素肥料工業(yè)化生產(chǎn)過程中采用轉(zhuǎn)鼓包膜設(shè)備即可實現(xiàn)包膜，結(jié)合 造粒設(shè)備即可實現(xiàn)包膜，無需對其他流程進行改進，易于進行工業(yè)化大規(guī) 模生產(chǎn)。 '
6. 本發(fā)明有機溶劑回收率可達到98%,實現(xiàn)循環(huán)使用，具有生產(chǎn)成本 低，產(chǎn)品農(nóng)業(yè)生產(chǎn)施用效果好，環(huán)境友好的特點。對于尿素二次加工而言， 生產(chǎn)1噸本發(fā)明尿素產(chǎn)品只在原有尿素成本基礎(chǔ)上增加15% ~25%成本。 脲酶抑制劑NBPT與硝化抑制劑DCD都是廉價而高效的化學(xué)產(chǎn)品，具有原料 易得、用量少、效果好、降解快、對環(huán)境無污染的特點。
7. 本發(fā)明與現(xiàn)有控釋尿素相比，具有控制尿素釋放與水解和轉(zhuǎn)化的多 重作用，克服了以往的控釋尿素只含有脲酶抑制劑或硝化抑制劑單一作用 的缺點，同時也克服了以前的產(chǎn)品主要釆用氫醌(對苯二酚)作脲酶抑制 劑及其降解產(chǎn)物污染環(huán)境的弊端，實現(xiàn)了環(huán)境友好的緩/控釋尿素的生產(chǎn)。
8. 本發(fā)明的包膜控釋尿素可施入土壤后，土壤中可保持尿素含量75 120天以上，延長尿素肥效期100 ~ 150天，肥料總有效期達到150 ~ 180天。
9. 本發(fā)明克服了直接添加脲酶抑制劑或(和)硝化抑制劑尿素肥料肥 效期短、抑制劑有效作用時間短、尿素進入土壤后分解轉(zhuǎn)化快、養(yǎng)分釋放 集中而易流失的缺點。是目前最為理想的包膜控釋肥料之一。
10. 本發(fā)明的包膜控釋尿素肥料適用于各種作物，并且對后茬作物有明顯效果。


圖1為本發(fā)明肥料工藝流程結(jié)構(gòu)圖。
標(biāo)號為1.噴射塔、2.肥料進料口、 3.廢氣排出口、 4.霧化噴頭、 5.流量控制器、6.進風(fēng)通道、7.熱交換器、8.孔板流量計、9.鼓風(fēng)機、 10.液罐、Tl.進風(fēng)溫度計、T2.物料溫度計、T3.排風(fēng)溫度計、SL.熱交 換方向。
具體實施例方式
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步說明。
本發(fā)明以化肥工業(yè)生產(chǎn)的尿素為肥料原料，含氮量為46% ~46. 3%，粒 徑0. 5 ~ 4. 5mm;以脲酶抑制劑N - 丁基硫代磷酸三胺(NBPT )和/或硝化抑 制劑雙氰胺(DCD)為生化抑制劑；以丙烯酸樹脂與乙基纖維素共聚物為粘 結(jié)劑，將抑制劑均勻粘結(jié)于尿素表面，然后再用丙烯酸樹脂與乙基纖維素 共聚物為包膜材料，滑石粉、沸石粉和/或硅藻土為無機調(diào)理劑，聚乙二醇 和/或鄰苯二甲酸為增塑劑，以工業(yè)乙醇為有機溶劑組成溶混物進行包膜。 脲酶抑制劑也可以是N-丁基磷酸三酰胺或N-甲基吡咯烷酮；硝化抑制劑也可以是3、 4 二甲基吡唑或3、 5 二甲基吡唑；有機溶劑也可以是工業(yè)用 乙醚。
每100份尿素，用脲酶抑制劑N — 丁基流代磷酸三胺(NBPT ) 0. 0625 ~ l份，用硝化抑制劑雙氰胺(DCD) 0.5-2份，5 10份丙烯酸樹脂與乙基 纖維素為粘結(jié)劑與工業(yè)乙醇500 ~ 1000ml混合制成粘結(jié)劑液；包膜時，每 IOO份尿素肥芯用8 20份丙烯酸樹脂與4 10份乙基纖維素形成共聚物、 2 10份無機調(diào)理劑、1 5份增塑劑與1000 2000份工業(yè)乙醇混合制成包
將脲酶抑制劑NBPT或/和硝化抑制劑DCD，同丙烯酸樹脂與乙基纖維素 共聚物和有機溶劑混合組成懸浮液，均勻涂布在尿素顆粒表面制得包膜尿 素核芯肥料，再在包膜尿素核芯肥料表面包裹丙烯酸樹脂膜。在先涂層生 化抑制劑制成涂層抑制劑尿素肥芯的基礎(chǔ)上，再進行包膜，在工藝上分兩 步進行。
控釋尿素的制備工藝采用流化床涂布技術(shù)，將與尿素量相應(yīng)比例的 脲酶或/和硝化抑制劑加入到相應(yīng)的丙烯酸樹脂與乙基纖維素共聚物和有 機溶劑組成的粘結(jié)劑液中，充分混合均勻后利用流化床在尿素流化狀態(tài)下、 在尿素顆粒表面進行噴涂，將脲酶抑制劑NBPT或(與)硝化抑制劑DCD、 丙烯酸樹脂與乙基纖維素共聚物和有機溶劑組成的混合溶液均勻地涂布在 尿素顆粒表面，形成光滑而均勻的抑制劑涂布層，制得緩/控釋尿素肥料的 核芯
再將上述制得的控釋尿素肥料核芯在流化狀態(tài)下進行包膜，以丙烯酸 樹脂與乙基纖維素共聚物、滑石粉、沸石粉或硅藻土、聚乙二醇或鄰苯二 甲酸和有機溶劑混溶物為包膜溶液。
流化床運行參數(shù)為進風(fēng)溫度60~85匸，壓縮空氣壓強O. 35 - 0.65 Pa, 噴頭霧化壓0. 05 - 0.25 Pa?？稍诹骰驳呐棚L(fēng)裝置末端加裝回收有機溶劑 裝置回收乙醇等有機溶劑。
實施例1
肥料成分每IOO份含氮46. 3%的顆粒尿素，采用脲酶抑制劑N-丁 基硫代磷酸三胺(NBPT) 0. 0625份與硝化抑制劑雙氰胺(DCD) 2份，5份 丙烯酸樹脂與乙基纖維素共聚物，工業(yè)乙醇溶液500ml。
制備方法將5份丙烯酸樹脂與乙基纖維素共聚物溶入500ml工業(yè)乙 醇溶液中，再將0. 0625份的NBPT與2份的DCD混合均勻后加入其中撹拌 均勻組成混合懸浮溶液。利用流化床流化尿素顆粒涂布混合懸浮溶液，流 化床運行參數(shù)為進風(fēng)溫度6(TC，壓縮空氣壓強0. 35 Pa,噴頭霧化壓0. 05Pa, 制得含氮43.2%的尿素肥芯。再將制得的每IOO份尿素肥芯放入流化床中， 用8份丙烯酸樹脂與4份乙基纖維素形成共聚物、2份滑石粉無機調(diào)理劑、 l份鄰苯二甲酸與IOOO份工業(yè)乙醇混合制成包膜溶液，流化床運行參數(shù)為 進風(fēng)溫度6(TC，壓縮空氣壓強O. 35 Pa,噴頭霧化壓0. 05Pa進行包膜，制得含氮38%的包膜控釋尿素肥料。同時可在流化床的排風(fēng)裝置末端加裝回 收有機溶劑裝置回收乙醇等有機溶劑。
實施例2
肥科成分每100份含氯46.3%的顆粒尿素，用脲酶抑制劑N-丁基 流代磷酸三胺(NBPT) l份，5份丙烯酸樹脂與乙基纖維素共聚物，工業(yè)乙 醇溶液500ml。
制備方法'.將5份丙烯酸樹脂與乙基纖維素共聚物溶入500ml工業(yè)乙 醇溶液中，再將1份的NBPT加入其中攪拌均勻組成混合懸浮溶液。利用流 化床流化尿素顆粒涂布混合懸浮溶液，流化床運行參數(shù)為進風(fēng)溫度6(TC， 壓縮空氣壓強O. 35Pa,噴頭霧化壓0. 05Pa。制得含氮43. 6 %的尿素肥芯。 再將制得的每IOO份尿素肥芯放入流化床中，用15份丙烯酸樹脂與6份乙 基纖維素形成共聚物、5沸石粉無機調(diào)理劑、3份鄰苯二甲酸與1500份工 業(yè)乙醇混合制成包膜溶液，流化床運行參數(shù)為進風(fēng)溫度7(TC，壓縮空氣壓 強0.50Pa,噴頭霧化壓0.15Pa進行包膜，制得含氮33 %的包膜控釋尿素 肥料。
實施例3
肥料成分每100份含氮46. 3%顆粒尿素，用N-甲基吡咯烷酮2份， IO份丙烯酸樹脂與乙基纖維素共聚物，工業(yè)乙醇溶液1000ml。
制備方法將10份丙烯酸樹脂與乙基纖維素共聚物溶入1000ml工業(yè) 乙醇溶液中，再將2份的N -甲基吡咯垸酮混合均勻后加入其中攪拌均勻組
成混合懸浮溶液。利用流化床流化尿素顆粒涂布混合懸浮溶液，流化床運 行參數(shù)為進風(fēng)溫度75°C，壓縮空氣壓強O. 65 Pa，噴頭霧化壓0. 15Pa。制 《嫩41. 3 %的尿素肥芯。#1^制得的每100份尿素肥芯方Ui^(嫁中，用20份丙烯 酸樹脂與10份Z^纖維素形成共聚物、10硅藻土^L調(diào)理劑、3份聚乙二醇與1500份 工業(yè)乙醇混合制成創(chuàng)莫溶液，流fti^t行錄為^U破85。C，壓縮空，強O. 65Pa， 噴頭霧<臟0. 25Pa進行創(chuàng)莫，制f錄氮28。/。的刨莫控釋尿素月Ef斗。
實施例4
肥料成分每100份含氮46.3%顆総素，釆用IPI抑制劑N-甲基吡咯烷酮0.5 份與3、 5二甲基吡唑1份，8份丙烯酸樹脂與Z^纖維素共聚物，工業(yè)乙醇溶液800ml。
制備方法將8份丙烯酸樹脂與^纖維素共聚物溶入800ml工業(yè)乙醇溶液中，再 將N -甲基吡咯烷酮0. 5份與3、 5 二甲基P比唑1份混合均勻后加入其中撹拌均勻組成混
合懸浮溶液。禾擁流t^^緣素顆粒涂布混絲浮溶液，流fti^t行錄為^Mi踱 70°C，壓縮空，強0,45 Pa,噴頭霧ftffi 0.15 Pa。制#^氮42. 2 %的尿素肥芯。再
將制得的每磨份尿素肥芯方iX^彼中,用12份丙烯酸樹脂與8份a纖維素形成 共聚物、5滑石粉^l調(diào)理劑、5份聚乙二醇與1500份工業(yè)乙醚混合制成包膜溶液，流 化i^t行tlc為tKi顯度75i:,壓縮空氣壓強0.45Pa,噴頭霧化壓0. 40Pa進行刨莫， 制齡氮35. 6 %的創(chuàng)莫控釋尿素鵬斗。
權(quán)利要求
1.一種樹脂包膜控釋肥料，肥料包括肥芯和包膜層，其特征在于按重量份數(shù)計，肥料肥芯成份為100份尿素、5～10份粘結(jié)劑、500～1000ml的有機溶劑、0.0625～1份的脲酶抑制劑和/或0.5～2份的硝化抑制劑；肥芯中粘結(jié)劑為丙烯酸樹脂和乙基纖維素，丙烯酸樹脂和乙基纖維素兩者量2∶1～4∶1；100份尿素肥芯所用包膜液成份為12～30份丙烯酸樹脂和乙基纖維素聚合物、2～10份無機調(diào)理劑、1～5份增塑劑和1000～2000份有機溶劑；包膜液中丙烯酸樹脂和乙基纖維素為8～20份丙烯酸樹脂和4～10份乙基纖維素；所述無機調(diào)理劑為滑石粉、沸石粉和/或硅藻土，增塑劑為聚乙二醇和/或鄰苯二甲酸。
2. 按權(quán)利要求1所述的樹脂包膜控釋肥料，其特征在于所述脲酶抑 制劑可為N-丁基流代磷酸三胺、N-丁基磷酸三酰胺或N-甲基吡咯烷酮； 硝化抑制劑可為雙氰胺、3、 4二甲基吡唑或3、 5二甲基吡唑。
3. 按權(quán)利要求1所述的樹脂包膜控釋肥料，其特征在于所述有機溶 劑為工業(yè)乙醇或乙醚。
4.按權(quán)利要求1所述的樹脂包膜控釋肥料，其特征在于所述尿素含氮 量為46 % ~ 46. 3%,粒徑0. 5 ~ 4. 5mm。
5. —種權(quán)利要求1所述的樹脂包膜控釋肥料的制備方法，其特征在于: 將按重量份數(shù)計，取5 10份粘結(jié)劑、500 ~ 1000ml的有機溶劑、0.0625 -l份的脲酶抑制劑和/或0. 5 2份的硝化抑制劑混合組成懸浮液，并將其噴 涂到利用流化床得到的流化狀態(tài)的100份尿素上，得到肥料肥芯；而后將 按重量計，取12 30份丙烯酸樹脂和乙基纖維素聚合物、2-10份無機調(diào) 理劑、1~5份增塑劑和1000 ~ 2000份有機溶劑混合得到包膜液，將包膜液包膜在流化狀態(tài)的肥料肥芯上，即得到樹脂包膜緩/控釋肥料；所述肥芯中 粘結(jié)劑為丙烯酸樹脂和乙基纖維素兩者量2: 1~4: 1;包膜液中粘結(jié)劑為 8 ~ 20份丙烯酸樹脂和4 ~ 10份乙基纖維素。
6. 按權(quán)利要求5所述的樹脂包膜控釋肥料的制備方法，其特征在于 所述流化床運行的參數(shù)為進風(fēng)溫度60~85°C，壓縮空氣壓強0.35-0.65 Pa，噴頭霧化壓0. 05 ~ 0. 25 Pa。
7. 按權(quán)利要求5所述的樹脂包膜控釋肥料的制備方法，其特征在于所述無機調(diào)理劑為滑石粉、沸石粉和/或硅藻土，增塑劑為聚乙二醇和/或 鄰苯二甲酸。
8. 按權(quán)利要求5所述的樹脂包膜控釋肥料的制備方法，其特征在于 所述脲酶抑制劑可為N-丁基流代磷酸三胺、N-丁基磷酸三酰胺或N-甲 基吡咯烷酮；硝化抑制劑可為雙氰胺、3、 4 二甲基吡唑或3、 5 二甲基吡唑； 有機溶劑為工業(yè)乙醇或乙醚。
全文摘要
本發(fā)明涉及控釋肥料，具體地說是一種在尿素顆粒表面涂層生化抑制劑后再包膜的肥料的樹脂包膜控釋肥料及制備方法。將脲酶抑制劑或/和硝化抑制劑，同丙烯酸樹脂與乙基纖維素共聚物和有機溶劑混合組成懸浮液，均勻涂布在尿素顆粒表面制得包膜尿素核芯肥料，再在包膜尿素核芯肥料表面包裹丙烯酸樹脂膜。在先涂層生化抑制劑制成涂層抑制劑尿素肥芯的基礎(chǔ)上，再進行包膜，在工藝上分兩步進行。本發(fā)明包膜控釋肥料最顯著的特點是在先涂層生化抑制劑制成涂層抑制劑尿素肥芯的基礎(chǔ)上，再進行包膜，使包膜嚴(yán)緊致密，控制生化抑制劑和尿素釋放效果明顯。
文檔編號C05G3/00GK101200399SQ20061013475
公開日2008年6月18日 申請日期2006年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月13日
發(fā)明者李東坡, 武志杰 申請人:中國科學(xué)院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所