專利名稱：一次性全量施用的水稻育苗控釋氮肥及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明屬于新型肥料生產領域，涉及一種可一次性全量施用的水稻育苗控釋氮肥的生產配方及其制備方法。
背景技術：
我國已成為世界上最大的化肥生產國和消費國，化肥年產量約占全球的30%，消費量占全球的35%。但我國化肥利用率較低，研究表明，我國化肥當季利用率平均約為 30%，遠低于歐美國家60 70%的水平，目前，我國化肥消費量約5500萬噸/年，且以逐年 5%的速度遞增，大量營養(yǎng)元素的流失浪費不僅給社會帶來巨大的經濟損失，而且還會造成嚴重的環(huán)境污染。隨著化肥用量的不斷增加，在農產品追求產量與質量并重，以及環(huán)境友好的多重目標要求下，急需一種集配方施肥、控釋技術為一體的物化肥料產品。緩/控釋肥料這一高新技術為解決化肥利用率低的問題提出了新的思路和途徑，因此，開發(fā)緩釋、控釋肥料，提高肥料利用率，減少環(huán)境污染，是簡單易行的措施，特別適合中國的國情。控釋肥的發(fā)展歷史可追溯到本世紀20年代，當時美國為了解決冶煉工業(yè)中副產品硫的利用問題，相繼開發(fā)出硫包尿素，經過近30年的研究于60年代才形成一定規(guī)模的生產能力，隨后在加拿大、日本、以色列等國相繼有此類產品問世。目前，美國和日本在控釋肥料的研究和應用領域均居世界領先地位。中國最早的研究在70年代初期，中科院南京土壤研究所用鈣鎂磷肥包裹顆粒碳銨，但未形成規(guī)?；a。90年代末期再度重視包膜控釋肥料的研究，國內現(xiàn)有多家研究單位、企業(yè)具備試制、生產包膜控釋肥的水平。自上世紀90年代以來，緩控釋肥料的消費量平均年遞增4.0%，目前國外主要應用在苗圃、園林、花卉、高爾夫球場草坪等經濟作物上，在一般農業(yè)生產上應用較少。在我國水稻是主要的糧食作物，其產質量直接影響我國人民的溫飽問題，水稻傳統(tǒng)的耕作方式決定了其施肥方法主要依靠基施和撒施，需要多次追肥，費工費時，氮素利用率低(約30%)，大部分氮肥進入水體，造成地下水體污染和農業(yè)面源污染，甚至由反硝化作用引起大氣環(huán)境污染，同時還浪費大量肥料資源。在水稻插秧時，即使施用普通的控釋肥也無法直接施在水稻根部，肥料利用率提高有限。解決的辦法就是將水稻一季生長需要的氮肥，隨水稻種子一起播種育苗，成苗后可將控釋氮肥隨插秧移至稻田，不用再追施其它氮肥。但是目前已有的控釋肥無法達到這一要求，要么是前期養(yǎng)分釋放快導致燒苗，要么是養(yǎng)分釋放緩慢，無法滿足水稻中后期對氮素養(yǎng)分的大量需求。本發(fā)明成功解決了上述問題，可以在水稻育苗期內養(yǎng)分緩慢釋放(前30-40天，氮素養(yǎng)分釋放< 3% )，在水稻插秧后加速釋放養(yǎng)分，保證水稻分蘗和營養(yǎng)生長對氮素的需求，在水稻灌漿完成時，氮素養(yǎng)分也釋放完畢，即該控釋氮肥的養(yǎng)分釋放規(guī)律可與水稻對氮素的需求規(guī)律基本相同步。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一次性全量施用的水稻育苗控釋氮肥的制備方法，可將該控釋氮肥與水稻種子一起接觸育苗，即將水稻整個生育期內所需的氮肥以控釋氮的形式在育苗時一次施入，苗期不會燒苗，成苗后即可根部帶肥插秧，氮素利用率約是普通尿素的 1. 5-2 倍。本發(fā)明的技術要點如下—種一次性全量施用的水稻育苗控釋氮肥，是采用熱塑性樹脂工藝包膜，肥料核芯采用大顆粒尿素(46-0-0)，將肥料核芯在流化床內分兩層包膜，先噴涂內層膜，再噴涂外層膜。其中，內層膜占肥料總重量的5-9%;外層膜占肥料總重量的1-3%;本發(fā)明制得的水稻育苗控釋氮肥中氮肥的養(yǎng)分含量在40-43%。所述的內層膜由熱塑性樹脂A(高密度聚乙烯和改性聚丙烯烴混合物)和開孔劑組成；內層膜噴涂液配制時，先用有機溶劑將熱塑性樹脂A溶解，然后再加入開孔劑，按質量比配制成3-5% (開孔劑和熱塑性樹脂A與有機溶劑的質量比)的溶液。所述的外層膜由熱塑性樹脂B (聚烯烴和聚乳酸酯混合物)和密封劑組成；外層膜噴涂液配制時，先用有機溶劑將熱塑性樹脂B溶解，再添加密封劑，按質量比配制成1-3% (熱塑性樹脂B和密封劑與有機溶劑的質量比)的溶液。所述的有機溶劑是松節(jié)油和石腦油各占50% (按重量比)的混合溶液。所述的開孔劑為改性淀粉醚和一種十二烷基苯磺酸鹽的混合物，改性淀粉醚添加比例占內層膜重量的10 % -20 %，十二烷基苯磺酸鹽添加比例占內層膜重量的0.5-1%。所述外層膜的密封劑為一種聚烯烴蠟(平均分子量范圍在MW2000-10000，熔點在 100-110度)，添加的重量占外層膜總重量的5-10% ；一種一次性全量施用的水稻育苗控釋氮肥的制備方法，其特征在于有如下步驟(1)配制內層膜溶液先用有機溶劑將熱塑性樹脂A(聚烯烴和聚丙烯烴的混合物)溶解，然后再加入開孔劑，按重量比配制成3-5%的溶液；(2)配制外層膜溶液先用有機溶劑將熱塑性樹脂B (聚烯烴和聚乳酸酯混合物) 溶解，再添加密封劑，按重量比配制成1-3%的溶液；(3)將大顆粒尿素送入流化床包膜塔中，開啟鼓風機，使其處于流化狀態(tài)并預熱至 55 °C。(4)噴涂包膜層將包膜溶液加壓至0. 5Mpa，先噴涂內層包膜液，通過流化床內的噴頭噴到肥料顆粒表面，有機溶劑迅速揮發(fā)，熱塑性樹脂則留在顆粒表面形成光滑致密的膜；內層包膜液噴完后重復該步驟噴涂外層包膜液。本發(fā)明的有益效果根據本發(fā)明制得的一次性全量施用的水稻育苗控釋氮肥是分層包膜加工的產品， 由于內膜層和外膜層所用的包膜材料和添加劑不同，使水分開始較難透過含有密封劑的外層包膜，阻止水分通過內層膜進入肥料，使前期養(yǎng)分釋放較慢，30-40天內，養(yǎng)分累積釋放率 ^ 3%，可以保證該控釋氮肥與水稻種子接觸育苗不會燒苗(水稻育苗期30-40天左右)； 當經過30-40天的前期養(yǎng)分釋放后，外層膜相對較薄，其上的微孔通道已經被打通，水分可經過外層膜，快速通過含有大量開孔劑的內層膜，進入膜殼內，將肥料溶出，形成了一個加速釋放的過程，在40-140天，氮素養(yǎng)分累積釋放> 75 %，這時水稻已經被移栽到大田，能夠滿足其分蘗和營養(yǎng)生長對氮素的需求。其后在水稻的灌漿和成熟期，控釋氮肥的養(yǎng)分釋放率可累積釋放> 85%，完全保證了氮素供應。
圖1是水稻育苗控釋氮肥的結構示意圖，其中1是加入密封劑的外層膜，2是添加開孔劑的內層膜，3是大顆粒尿素核芯。圖2是水稻育苗控釋氮肥的加工流程示意圖。將大顆粒尿素1加入流化床包膜塔 2內，配制內層膜溶液3，并將其噴涂到包膜塔內的大顆粒肥料上，形成內層涂膜，然后將配制好的外層包膜溶液4噴涂到包膜塔內的大顆粒肥料上形成外層膜，將加工好的控釋肥料冷卻和包裝5即為水稻育苗控釋肥產品。
具體實施例方式實施例11)向溶解釜A和B中分別加入松節(jié)油和石腦油各500kg ；2)將高密度聚乙烯和改性聚丙烯烴(英文名Polypropylene，modified)各30kg 加入溶解釜A中，攪拌溶解后再加入改性淀粉醚8kg和十二烷基苯磺酸鈉0. 35kg充分攪拌均勻后形成內層包膜溶液；將高密度聚乙烯和聚乳酸酯各12kg加入溶解釜B中，攪拌溶解后再加入聚烯烴蠟(平均分子量范圍在MW2000-10000，熔點在100-110度)lkg，充分攪拌均勻后形成外層包膜溶液。3)將IOOOkg大顆粒尿素加入流化床包膜塔后，再開啟鼓風機，使其處于流化狀態(tài)并預熱至55°C。4)將A釜包膜溶液加壓至0. 5MPa,通過流化床內的噴頭噴到肥料顆粒表面，有機溶劑迅速揮發(fā)，熱塑性樹脂則留在顆粒表面形成光滑致密的膜，A釜噴完后重復該步驟噴涂 B釜，完成包膜制得包膜材料占肥料總重量約為8. 5%的水稻育苗控釋氮肥。使用時隨水稻種子一起播種育苗，成苗后可將控釋氮肥隨插秧移至稻田，不用再追施其它氮肥。實施例21)向溶解釜A和B中分別加入IOOOkg有機溶劑(按重量比松節(jié)油和石腦油各占 50% )。 2)將高密度聚乙烯和改性聚丙烯各32kg加入溶解釜A中，攪拌溶解后再加入改性淀粉醚10. 5kg，十二烷基苯磺酸鈉0. 42kg充分攪拌均勻后形成內層包膜溶液；將高密度聚乙烯和聚乳酸酯各8kg加入溶解釜B中，攪拌溶解后再加入聚烯烴蠟(平均分子量范圍在 MW2000-10000，熔點在100-110度)0. 7kg，充分攪拌均勻后形成外層包膜溶液。3)將IOOOkg大顆粒尿素加入流化床包膜塔后，再開啟鼓風機，使其處于流化狀態(tài)并預熱至55°C。4)將A釜包膜溶液加壓至0. 5MPa,通過流化床內的噴頭噴到肥料顆粒表面，有機溶劑迅速揮發(fā)，熱塑性樹脂則留在顆粒表面形成光滑致密的膜，A釜噴完后重復該步驟噴涂 B釜，完成包膜制得包膜率約10%的水稻育苗控釋氮肥。使用時隨水稻種子一起播種育苗，成苗后可將控釋氮肥隨插秧移至稻田，不用再追施其它氮肥。實施例3
1)向溶解釜A和B中分別加入IOOOkg有機溶劑(按重量比松節(jié)油和石腦油各占 50% )。2)將高密度聚乙烯和改性聚丙烯各40kg加入溶解釜A中，攪拌溶解后再加入改性淀粉醚13. 5kg，十二烷基苯磺酸鈉0. 63kg充分攪拌均勻后形成內層包膜溶液；將高密度聚乙烯和聚乳酸酯各IOkg加入溶解釜B中，攪拌溶解后再加入聚烯烴蠟(平均分子量范圍在 MW2000-10000，熔點在100-110度)0. 8kg，充分攪拌均勻后形成外層包膜溶液。3)將IOOOkg大顆粒尿素加入流化床包膜塔后，再開啟鼓風機，使其處于流化狀態(tài)并預熱至55°C。4)將A釜包膜溶液加壓至0. 5MPa,通過流化床內的噴頭噴到肥料顆粒表面，有機溶劑迅速揮發(fā)，熱塑性樹脂則留在顆粒表面形成光滑致密的膜，A釜噴完后重復該步驟噴涂 B釜，完成包膜制得包膜率約8. 4%的水稻育苗控釋氮肥。使用時隨水稻種子一起播種育苗，成苗后可將控釋氮肥隨插秧移至稻田，不用再追施其它氮肥。
權利要求
1.一種水稻育苗控釋氮肥，其特征在于首先在大顆粒尿素外噴涂內層膜，內層膜外再噴涂上外層膜；所述的內層膜占肥料總重量的5-9%;所述的外層膜占肥料總重量的1-3%; 所述的內層膜由熱塑性樹脂A和開孔劑組成；所述的熱塑性樹脂A為高密度聚乙烯和改性聚丙烯烴混合物；所述的內層膜噴涂液配制時，先用有機溶劑將熱塑性樹脂A溶解，然后再加入開孔劑，按質量比配制成3-5%的溶液；所述的外層膜由熱塑性樹脂B和密封劑組成； 所述的熱塑性樹脂B為聚烯烴和聚乳酸酯混合物；所述的外層膜噴涂液配制時，先用有機溶劑將熱塑性樹脂B溶解，再添加密封劑，按質量比配制成1-3%的溶液。
2.根據權利要求1所述的一種水稻育苗控釋氮肥，其特征在于所述的有機溶劑是松節(jié)油和石腦油按重量比各占50%的混合溶液；所述的開孔劑為改性淀粉醚和一種十二烷基苯磺酸鹽的混合物，所述的改性淀粉醚占內層膜重量的10% _20%，所述的十二烷基苯磺酸鹽占內層膜重量的0. 5-1% ；所述外層膜的密封劑為一種平均分子量范圍在麗2000-10000，熔點在100-110度的聚烯烴蠟，所述密封劑添加的重量占外層膜總重量的 5-10%。
全文摘要
本發(fā)明涉及一次性全量施用的水稻育苗控釋氮肥及其制備方法，采用熱塑性樹脂包膜工藝將大顆粒尿素分兩層包膜，內層涂膜相對較厚，含有大量開孔劑，外涂層包膜相對較薄，含有一定的密封劑成分，可使該控釋氮肥具有前期養(yǎng)分釋放較慢(在前30左右天內養(yǎng)分累積釋放率≤3％)，隨后可加速釋放養(yǎng)分的功能，在160天左右，養(yǎng)分基本釋放完全。可將水稻整個生育期所需要的氮肥，以控釋控釋尿素的形式隨水稻種子一起接觸育苗，不會燒苗，成苗后控釋氮肥可隨插秧移至稻田，在水稻的整個生育期內不用再追施氮肥。本發(fā)明的產品氮素利用率是普通尿素的1.5-2倍，在減少一般氮素用量的前提條件下，仍然可以增產，且施用方便、省工省時、具有廣闊的應用推廣前景。
文檔編號C05G3/08GK102219618SQ20111009105
公開日2011年10月19日 申請日期2011年4月4日 優(yōu)先權日2011年4月4日
發(fā)明者張民, 楊越超, 耿毓清, 陳劍秋, 馬麗 申請人:山東農業(yè)大學