多元素可分解型包膜缓控释肥及其配制方法

技术领域：

本发明属于肥料领域，具体说是涉及一种多元素可分解型包膜缓控释肥及其配制方法。

背景技术：

目前，肥料市场上出现的缓控释肥料主要有以下几种类型：含硝化抑制剂的稳定性氮肥、有机合成缓释性氮肥、高分子聚合物包膜缓控释肥和包膜型缓控释肥；

(1)含硝化抑制剂的稳定性氮肥；抑制尿酶和硝化剂通常选用的是氢醌和双氢氨，其主要功能是抑制尿素转化和硝化过程的氮损，减少淋失和反硝化过程中造成的气态损失，对延长肥效有一定的作用，此类肥料发展的历史较长，但始终未形成主导产品，新型的高效硝化抑制剂价格昂贵，长期使用对根际微生态系统有不良影响；

(2)有机合成微溶态缓释氮肥，这是早期研究的缓效和长效肥料，包括醛缩脲素、草酰氨、异丁叉二脲等一类常见的有机氮肥，本类肥料的养分释放缓慢，能有效地提高肥料利用率，但是养分释放速率受到土壤水分、pH、微生物等各类因素的影响，人为调控的可能性小，其商品售价也很高，市场发展速度慢；

(3)高分子聚合物包膜缓控释肥，本肥料已进入了规模化生产，控释效果较好，肥料的养分释放主要受温度的影响，其它因素影响较小，能够实现作物生育期内一次性施肥满足作物营养所需，明显减少了劳动量，提高生产效率，但该产品相对生产成本高，市场难以接受，另一方面本产品由于采用了高分子为包膜材料，而高分子在土壤中一般需要30-50年才能降解，因此本工艺又存在对土壤的二次污染问题；

(4)无机包裹类缓控释肥料；如包硫尿素是无机包裹类缓控释肥料，具有以肥包肥的特点，但施入土壤后，受到水分，特别是微生物等因素的影响，达不到缓控肥的标准，虽然上述肥料都能起的肥料作用，增加化肥的施用量，产量得到了提高，但是在高产的喜悦外，环境污染问题却令人担忧，土壤有效养分的挥发、淋失降低了肥料的利用率，不仅造成了资源的严重浪费，而且还对土壤、水系生态环境造成了一定的污染；加之多年来养成的只重视氮、磷、钾，不重视中、微量元素的使肥习惯，土壤中的中微量元素越来越少，导致地力下降，养分失衡，带来了一定的经济损失，出现了耕地肥力下降，导致大部分地区土壤严重缺乏中微量元素，出现了部分土壤中缺钼，玉米缺锌，果树缺硼、南方红壤缺硫使作物不能很好的吸收氮肥；土壤中缺锰，养分在作物内部不能顺利输送；中作物植株矮小、出现了玉米作物上的赤枯病、花白叶病等问题，而且在部分农作物上中、微量元素缺乏已成为限制作物增产的因子和发挥农作物效益的瓶颈，由于施肥不当已出现了地表水富营养化，地下水和蔬菜中硝态氮含量超标，氧化亚氮排放量增加等环境污染和食品安全问题，由于肥料性质与土壤环境条件的综合影响，肥料利用率低是化肥使用上普遍存在的重大问题，因此，提高肥料利用率，充分发挥肥料综合效应，减轻环境污染，开发多元素可分解型包膜缓控释肥有深远的意义。

发明内容：

本发明的目的是提供了一种采用喷涂液体硫磺、二次喷涂石腊进行包膜处理的不同厚度的多元素包膜缓控释复合肥和多元素包硫缓控释尿素，达到包膜材料在土壤中无残留，彻底解决传统包膜缓控释肥存在的对土壤二次污染问题的一种多元素可分解型包膜缓控释肥及其配制方法，以克服上述不足。

本发明的目的是由以下技术方案实现的：

一种多元素可分解型包膜缓控释肥及其配制方法，包括a、多元素包膜缓控释复合肥和b、多元素包硫缓控释尿素两种，其特征在于：各含有：

a、其中多元素包膜缓控释复合肥是由氮、磷、钾、复混肥、硫磺、石腊、中微量元素锌、镁、铜、锰、硼配制而成，其中按重量百分比计各组分别为：氮磷钾15-15-15生产配方为：15-15-15复混肥760公斤、硫磺150公斤、石腊50公斤、中微量元素为：锌12公斤、镁8公斤、铜1公斤、锰9公斤、硼10公斤，由下述步骤和方法配制的：

本发明将氮磷钾15-15-15生产配方为：15-15-15复混肥760公斤、硫磺150公斤、石腊50公斤、中微量元素为：锌12公斤、镁8公斤、铜1公斤、锰9公斤、硼10公斤，中微量元素在复混肥生产的原料混合工序加入，生产出多元素复混肥料，将本发明的肥用熔融液体硫磺进行包膜处理，然后再用熔融石蜡进行二次包膜封口处理，本发明的硫磺和石腊的熔融均采用了封闭循环导热油进行循环加热，该设备从原料到产品计量包装均采用了DCS自动控制；

一种多元素可分解型包膜控释复合肥配制工艺是：热风-分工序-CS控制-缓冲-动计量-包膜工序-导热油炉-熔融-预热工序-筛分-融器-引风集尘序-石蜡-复混肥料-余料-排空-空气-既得本发明多元素包膜缓控释复合肥产品；

b、其中多元素包硫缓控释尿素是由氮、磷、钾、尿素、硫磺、石腊、锌、镁、铜、锰、硼配制而成，其特征在于：其中按重量百分比计各组分别为：氮磷钾：36-0-0生产配方为：尿素780公斤、硫磺130公斤、石腊50公斤、中微量元素为：锌13公斤、镁7公斤、铜2公斤、锰10公斤、硼8公斤，将氮磷钾：36-0-0生产配方为：尿素780公斤、硫磺130公斤、石腊50公斤、中微量元素为：锌13公斤、镁7公斤、铜2公斤、锰10公斤、硼8公斤，大颗粒尿素筛分去除杂质后进入DCS控制计量系统，经电子皮带称计量后的物料进入转鼓预热窑并形成料幕后与热风炉来的热空气顺流进行热交换使物料预热，然后再进入转鼓包膜机，液体硫磺在0.8兆帕压力下通过多组喷射器，进行涂布包膜和石腊二次包膜处理，包膜后的肥料经筛分、自动计量包装后为本发明产品，固体硫磺用导热油加热熔融，中、微量元素经计量后加入硫磺熔融槽中，在机械搅拌的作用下，与液体硫磺形成低温共熔体，硫磺共熔体和石腊分别经DCS控制系统进入喷头，均匀涂布在大颗粒尿素的表层；

缓控释包硫尿素配制工艺方法是：热风-筛分工序-DCS控制-缓冲-自动计量-包膜工序-导热油炉-熔融-预热工序-筛分-熔融器-引风集尘序-石蜡-尿素-余料-排空-空气-既得本发明多元素包硫缓控释尿素产品。

本发明有益效果：

本发明多元素可分解型包膜缓控释肥除具有作物生产需要的N、P、K外，还富含大量的作物生产需要的微量元素，对作物的生产和防止部分病虫害起到一定的预防作用，对作物的增产增收奠定良好的基础，本肥料生产过程中，调节硫磺、石蜡喷涂包膜的不同厚 度，能控制养分的释放速率，没有高分子聚合物等难降解元素，有利于作物的吸收，保持土地的清洁；

本发明属于在市场上原有复混(合)肥料的基础上添加了多种作物生长需要的中、微量元素，同时硫磺包膜控释养分释放，有利于科学施肥，平衡施肥，代表了复混(合)肥料新的发展方向，具有行业的带动性；

本发明采用高分子树脂作包膜剂时，由于高分子材料在土壤中需要30-50年才能降解，不同程度地对土壤产生了二次污染，本发明采用硫磺为包膜材料，就不会在土壤中产生长期不降解成份，同时硫在土壤中还能起到杀菌，改善土壤透水性，活化残余土壤养分的作用；

本发明对于硫磺包膜控释肥，由于控释养分随作物需要逐步释放，防止了养分流失，减少养分大量流失而造成二次污染；

由于本发明控制养分释放，可使一季作物施用一次肥料，可满足整个生长季节作物养分需要，节约肥料，节约工时，减轻施肥劳动强度，社会效益显著。

本发明的创新点是：

1、本发明根据不同区域土壤供肥性能、结合不同作物需肥规律、增加中、微量元素进行配方配制，然后对多元素复合肥或大颗粒尿素进行喷涂液体硫磺和二次喷涂石腊进行处理包膜，生产出一种多元素可分解型包膜缓控释肥和多元素控释复合肥或多元素可分解型缓控释包硫尿素产品；

2、本发明中硫磺是一种难溶于水的材料，在土壤中能起到杀菌作用，改善土壤的透水性，活化土壤养分，因此本发明用硫磺作为包膜材料，不仅能控制养分释放，提高化肥利用率，被细菌分化后，还能为植物提供有效养分硫元素；

3、本发明为减缓硫磺在土壤中被细菌分化速率，达到肥料养分的释放和农作物需肥相一致，用石腊进行二次包膜处理，以减少硫磺与土壤的接触界面，并根据不同的包膜厚度，调节和控制其分解和缓释速率，使其达到肥料缓控释的目的，本发明包膜材料在土壤中无残留，解决了传统包膜缓控释肥的对土壤的二次污染问题；

4、本发明包膜设备采用转鼓式涂布包膜机，硫磺、石腊熔融工序采用循环式导热油炉并设计了多组包膜喷射器，可实现连续化生产，提高生产率，降低生产成本，设备在生产过程中能耗低，无“三废”污染物排放，属清洁生产工艺；

5、本发明对原料计量、包膜喷涂量、肥料计量包装均采用了较为先进的DCS控制系统，操作稳定，保证了各元素的含量和包膜厚度的设计要求。

6、本发明产品表面呈米黄，养分均匀，颗粒物理性能好，不结块，便于机械化施肥，产品可达到一次性施肥满足作物生产周期营养所需，不需追肥，减轻了施肥劳动强度，经田间实验与同等含量养分的相比，可增产12.4％，增产效果显著，可以涂布大颗粒尿素和不同养分含量的复混肥料，生产颗粒大、强度高、不结块的多元素分解型包膜缓控释肥和包硫尿素，在生产过程中能耗低、“三废”排放污染轻，达到包膜材料在土壤中无残留，彻底解决传统包膜缓控释肥存在的对土壤二次污染问题，

附图说明：

图1是本发明的多元素可分解型包膜缓控释复合肥工艺流程图；

图2是本发明的多元素可分解型缓控释包硫尿素配方工艺流程图：

图3是本发明的膜厚度与控释肥养分释放速率关系曲线；图3中各线段表示如下：

表示为氮素累积释放率HB-S5-25℃；表示为磷素累积释放率；表示为钾素累积释放率；

图4是本发明的相同膜厚度不同粒径颗粒肥料和相同粒径不同膜厚度的组合比例图；

图4中各线段表示如下：

表示为氮素累积释放率HB-S6-25℃；表示为磷素累积释放率；表示为钾素累积释放率；

图5是本发明的养分释放速率关系曲线图；图5中各线段表示如下：

表示为氮素累积释放率HB-S7-25℃；表示为磷素累积释放率；表示为钾素累积释放率：

图6是本发明的多元素包膜尿素在25℃时的氮释放速率图；图7中各线段表示如下：

表示为SCU1、表示为SCU2、表示为SCU3、表示为SCU4、表示为SCU5、表示为SCU6；

具体实施方式：

实施例：一种多元素可分解型包膜缓控释肥及其配制方法，包括a、多元素包膜缓控释复合肥和b、多元素包硫缓控释尿素两种，其特征在于：各含有：

a、其中多元素包膜缓控释复合肥是由氮、磷、钾、复混肥、硫磺、石腊、中微量元素锌、镁、铜、锰、硼配制而成，其中按重量百分比计各组分别为：氮磷钾15-15-15生产配方为：15-15-15复混肥760公斤、硫磺150公斤、石腊50公斤、中微量元素为：锌12公斤、镁8公斤、铜1公斤、锰9公斤、硼10公斤，由下述步骤和方法配制的：

本发明将氮磷钾15-15-15生产配方为：15-15-15复混肥760公斤、硫磺150公斤、石腊50公斤、中微量元素为：锌12公斤、镁8公斤、铜1公斤、锰9公斤、硼10公斤，中微量元素在复混肥生产的原料混合工序加入，生产出多元素复混肥料，将本发明的肥用熔融液体硫磺进行包膜处理，然后再用熔融石蜡进行二次包膜封口处理，本发明硫磺和石腊的熔融均采用了封闭循环导热油进行循环加热，该设备从原料到产品计量包装均采用了DCS自动控制；

一种多元素可分解型包膜控释复合肥配制工艺是：热风-分工序-CS控制-缓冲-动计量-包膜工序-导热油炉-熔融-预热工序-筛分-融器-引风集尘序-石蜡-复混肥料-余料-排空-空气-既得本发明多元素包膜缓控释复合肥产品；本发明生产配方是根据不同作物的需肥规律，不同土壤的供肥性能，在通过小试、中试的基础上提出来的，其工艺按上述配方多元素可分解型包膜控释复合肥配方，本项目的生产配方还可根据用户的要求进行加工生产。

b、其中多元素包硫缓控释尿素是由氮、磷、钾、尿素、硫磺、石腊、锌、镁、铜、锰、硼配制而成，其特征在于：其中按重量百分比计各组分别为：氮磷钾：36-0-0生产配方为：尿 素780公斤、硫磺130公斤、石腊50公斤、中微量元素为：锌13公斤、镁7公斤、铜2公斤、锰10公斤、硼8公斤，将氮磷钾：36-0-0生产配方为：尿素780公斤、硫磺130公斤、石腊50公斤、中微量元素为：锌13公斤、镁7公斤、铜2公斤、锰10公斤、硼8公斤，大颗粒尿素筛分去除杂质后进入DCS控制计量系统，经电子皮带称计量后的物料进入转鼓预热窑并形成料幕后与热风炉来的热空气顺流进行热交换使物料预热，然后再进入转鼓包膜机，液体硫磺在0.8兆帕压力下通过多组喷射器，进行涂布包膜和石腊二次包膜处理，包膜后的肥料经筛分、自动计量包装后为本发明产品，固体硫磺用导热油加热熔融，中、微量元素经计量后加入硫磺熔融槽中，在机械搅拌的作用下，与液体硫磺形成低温共熔体，硫磺共熔体和石腊分别经DCS控制系统进入专用喷头，均匀涂布在大颗粒尿素的表层；

缓控释包硫尿素配制工艺方法：热风-筛分工序-DCS控制-缓冲-自动计量-包膜工序-导热油炉-熔融-预热工序-筛分-熔融器-引风集尘序-石蜡-尿素-余料-排空-空气-既得本发明多元素包硫缓控释尿素产品。

本发明配方是根据不同作物的需肥规律，不同土壤的供肥性能，通过调整膜厚度，添加剂、不同粒径颗粒的比例组合，达到使缓控释肥释放高峰与作物吸收高峰相吻合，在通过小试、中试的基础上提出来的，其工艺配方见表1多元素可分解型包膜控释复合肥配方、表2多元素可分解型缓控释包硫尿素配方。本发明的生产配方还可根据用户的要求进行加工生产。

包膜设备的选型：

传统的包膜设备往往采用沸腾式固体流化床包膜机，本设备一般都是间歇式生产，制约了产量的发挥，提高了本肥料成本；

本发明选用了转鼓式涂布包膜机，该设备最大的特点是可以涂布大颗粒尿素和不同养分含量的复混肥料，可连续化生产，提高生产效率，可生产颗粒大、强度高、不结块的多元素分解型包膜缓控释肥和包硫尿素，且本设备在生产过程中能耗低、“三废”排放污染轻；

转鼓涂布包膜机内设扬料板、集料板、托盘，使物料颗粒在重力的作用下形成均匀的料幕，使热风与其充分接触，然后在压力下通过多组喷射器，将液体硫磺及石蜡均匀地涂布在颗粒表面上，形成一定厚度的包膜涂层；本发明包膜工序的主要设备见下表1：

表1包膜工序主要设备表

1、多元素可分解型包膜缓控释复混肥的工艺

本发明将多种中、微量元素在复混肥生产的原料混合工序加入，生产出多元素复混肥料，将本肥用熔融液体硫磺进行包膜处理，然后再用熔融石蜡进行二次包膜封口处理，本发明硫磺和石腊的熔融均采用了封闭循环导热油进行循环加热，该设备从原料到产品计量包装均采用了DCS自动控制。

本发明生产配方是根据不同作物的需肥规律，不同土壤的供肥性能，在通过小试、中试的基础上提出来的，其工艺配方见表1多元素可分解型包膜控释复合肥配方、表2多元素可分解型缓控释包硫尿素配方。本发明的生产配方还可根据用户的要求进行加工生产。

表1多元素可分解型包膜缓控释复合肥配方单位：公斤

表1

表2多元素可分解型缓控释包硫尿素配方单位：公斤

表2

2、多元素可分解型缓控释包硫尿素的工艺流程

将大颗粒尿素筛分去除杂质后进入DCS控制计量系统，经电子皮带称计量后的物料进入转鼓预热窑并形成料幕后与热风炉来的热空气顺流进行热交换使物料预热，然后再进入转鼓包膜机，液体硫磺在压力下通过多组特制喷射器进行涂布包膜和石腊二次包膜处理，包膜后的肥料经筛分、自动计量包装后为成品。

固体硫磺用导热油加热熔融，中、微量元素经计量后加入硫磺熔融槽中，在机械搅拌的作用下，与液体硫磺形成低温共熔体，硫磺共熔体和石腊分别经DCS控制系统进入专用喷头，均匀涂布在大颗粒尿素的表层；本发明配方是根据不同作物的需肥规律，不同土壤的供肥性能，在通过小试、中试的基础上提出来的，其工艺配方见表1多元素可分解型包膜控释复合肥配方、表2多元素可分解型缓控释包硫尿素配方。本发明的生产配方还可根据用户的要求进行加工生产。

操作达到指标：

1、多元素复混肥或尿素与液体硫磺、石腊均按配方质量份数法进行配比；

2、转鼓预热窑入口温度95℃-100℃，出口温度45℃-55℃；

3、硫磺熔融槽导热油温度175℃-195℃；

4、缓冲槽物料温度145℃-155℃；

5、液体硫磺、石腊喷涂压力0.35MPa；

6、通过DCS系统控制熔融硫磺或多元素硫磺共熔体的流量。

实验表明：通过包膜缓控释肥控制机理与养分释放模式的实验表明，若在设定的控释时间里持续不断地释放养分，其缓释速率受包膜厚度的影响，与土壤的温度相关，当温度升高时，植物生长加快，包膜缓控释肥释放速率也随之加快；当温度降低时，植物生长变缓慢或休眠时包膜控释肥也随之变慢，从而使其养分释放速度与作物需肥规律相一致；

实验表明：对控释肥控释机理的研究表明，包膜缓控释肥的释放主要取决于在水中或土壤中的释放温度，通过大量的试验，制作在不同温度情况下，①膜厚度与控释肥养分释放速率关系曲线，②相同膜厚度不同粒径颗粒肥料和相同粒径不同膜厚度的组合比例与养分释放速率关系曲线，③相同膜厚度不同添加剂比例的养分释放曲线等。通过调整膜厚度，添加剂、不同粒径颗粒的比例组合，达到使缓控释肥释放高峰与作物吸收高峰相吻合，解决缓控释肥养分释放速率与作物生长吸肥规律相吻合的技术难题，同时，对控释肥在水稻、玉米、花生、果树等多种作物上的进行田间小区试验与示范，取得了大量的试验数据。使本肥的养分放曲线与指定作物的养分吸收曲线相近；

试验肥料：试验土壤为棕壤，其理化性能为：有机质含量为0.11％、全氮0.06％、速效氮90.2mg/kg、速效磷35.6mg/kg、速效钾100.5mg/k、pH6.9。供试水稻品种为汕优63。供试肥料为多元素可分解型包膜复混肥；

试验方法。试验设3个处理：处理1(CK)常规施肥，处理2同等养分复合肥，处理3供试肥料。小区试验面积为20m2，随机排列，重复3次。施肥量为：每亩施用40kg，耕地时将肥料一次施入土壤。

结果与分析：

对水稻产量构成因子的影响见表3、表4。

表3对水稻产量构成因子的影响

表3

由表3看出，不同处理水稻产量构成因子之间有差异，施用供试肥料对水稻生长有明显的促进作用。各项指标均有显著提高，但主要是对分蘖数、粒穗数、千粒重效果显著，从而对产量提高打下了良好的基础。

不同处理对产量的影响见表4

表4

**表示达到极显著水平，*表示达到显著水平

由表4看出，多元素可分解型包膜复混肥对水稻产量有显著的增产效果，比同等养分复合肥相比，每亩增产49.6kg，增产率为12.4％。