CN107337536A - 秸秆腐熟剂‑脲甲醛双控双效复合肥的生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明属于复合肥制备工艺领域，尤其涉及一种秸秆腐熟剂‑脲甲醛双控双效复合肥的生产工艺。包括以下有效步骤：首先得到造粒基料；将造粒基料进行造粒，得到芯料，备用；然后，制备双醛淀粉；再制备双醛淀粉半胱氨酸螯合树脂粉末；使双醛淀粉半胱氨酸螯合树脂粉末包裹在芯料的表面；将包裹好双醛淀粉半胱氨酸螯合树脂粉末的芯料放入到16％聚乳浸泡1min后，把芯料迅速转移至无水乙醇中，搅拌5‑10s后，再取出芯料，室温条件下风干至恒重，即得秸秆腐熟剂‑脲甲醛双控双效复合肥。本发明通有效的将秸秆腐熟剂和化学肥料结合起来，使其在使用时，既能够满足腐熟秸秆的作用，同时又避免了营养成份的冲突。
Description
技术领域
本发明属于复合肥制备工艺领域，尤其涉及一种秸秆腐熟剂-脲甲醛双控双效复合肥的生产工艺。
背景技术
随着农业机械化水平的不断提高，大量的农作物秸秆被遗留在田地里，据不完全统计，我国每年可产生7亿多吨秸秆，由于秸秆相对于农民来说用途较小，露天焚烧变成为了现在农民针对遗留在田地里农作物秸秆的主要处理方式，而秸秆的露天焚烧不仅造成资源浪费，还会造成严重的大气污染，也让我们在生活的环境里感到非常的不适，焚烧产生的浓烟中含有大量的一氧化碳、二氧化碳和二氧化硫等有毒有害气体，危害我们的身体。大量的秸秆焚烧也加剧了温室效应，使气温持续升高。同时焚烧秸秆属于资源浪费，焚烧秸秆会使土壤中原有的腐殖质含量减少，致使土壤板结，肥力下降，影响生产。中国每年约有1亿吨的秸秆是通过露天焚烧处理的，排放到空气CO和CO2总量平均每年分别为9.19×106t和1.07×108t，但因无法完全利用，焚烧现象屡禁不止，成为全社会关注的焦点问题。
为了解决上述技术问题，人们提出了各种各样的方案，其中，利用秸秆腐熟剂来使秸秆等有机废弃物快速腐熟，使其转化成植物生长所需的营养，达到变废为宝的目的。
上述技术方案虽然在一定程度上解决了秸秆的问题，但是由于秸秆所含有的营养物质有限，在种植农作物的时候，还需要重新施撒化肥，造成元素营养过剩，同时，需要分开购买秸秆腐熟剂和化肥，增加了农民的生产负担，使得农民情愿焚烧，也不愿购买秸秆腐熟剂去分解秸秆，进而无法达到人们利用秸秆腐熟剂的目的。
发明内容
本发明针对上述的秸秆腐熟剂的使用所存在的技术问题，提出一种配方合理、工艺简单、加工方便且将秸秆腐熟剂和脲甲醛整合在一起，避免了营养冲突且能够使农民安心使用的秸秆腐熟剂-脲甲醛双控双效复合肥的生产工艺。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为，本发明提供一种秸秆腐熟剂-脲甲醛双控双效复合肥的生产工艺，包括以下有效步骤：
a、首先按照重量份数，取尿素300～350份，秸秆腐熟剂40～60份，磷酸一铵150～180份，氯化钾180～210份，氯化铵60～80份，硫酸锌5～10份，进行粉碎并充分混合均匀，得到造粒基料；
b、将a步骤得到的造粒基料加热至50～60℃，送入造粒机中，进行造粒，造粒过程中，不断喷入脲甲醛液体，得到芯料，备用；
c、然后按照重量份数去350份的蒸馏水和33份的高碘酸钠放入到搅拌机中，搅拌溶解，用0.1mol/L硫酸调节pH至3.5，再将溶有32份玉米淀粉的淀粉糊迅速倒入搅拌机中，37℃恒温避光反应4h，反应结束后，采用砂芯漏斗进行抽滤，并用蒸馏水和无水乙醇反复洗涤粗产物。在40℃恒温下，真空干燥至恒重，即得双醛淀粉；
d、再将150份蒸馏水和26.0份已制得的双醛淀粉加入到搅拌机中，再加入摩尔比为1:4的半胱氨酸，N2氛40℃下反应4h，反应结束后，采用砂芯漏斗进行抽滤，并用蒸馏水和无水乙醇多次洗涤粗产物。在40℃恒温下，真空干燥至恒重，即得双醛淀粉半胱氨酸螯合树脂粉末，备用；
e、将b步骤中得到的芯料放入到颗粒包膜机中，再加入d步骤制得的双醛淀粉半胱氨酸螯合树脂粉末，启动颗粒包膜机，使双醛淀粉半胱氨酸螯合树脂粉末包裹在芯料的表面，自然条件下风干，备用；
f、将包裹好双醛淀粉半胱氨酸螯合树脂粉末的芯料放入到16％聚乳酸溶液浸泡1min后，把芯料迅速转移至无水乙醇中，搅拌5-10s后，再取出芯料，室温条件下风干至恒重，即得秸秆腐熟剂-脲甲醛双控双效复合肥。
作为优选，所述a步骤中，将尿素、秸秆腐熟剂、磷酸一铵、氯化钾、氯化铵以及硫酸锌粉碎至18目。
作为优选，所述b步骤中，采用圆盘造粒机进行造粒。
作为优选，所述b步骤中，脲甲醛液体有尿素和甲醛按照质量比1.2-1.5:1的比例制得。
作为优选，所述b步骤中，所述脲甲醛液体中还含有2％～5％的过磷酸钙。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于，
1、本发明通过提供秸秆腐熟剂-脲甲醛双控双效复合肥的生产工艺，有效的将秸秆腐熟剂和化学肥料结合起来，使其在使用时，既能够满足腐熟秸秆的作用，同时又避免了营养成份的冲突，同时，也使原有的两次施肥更改为一次，减少了施肥次数，降低了农民的劳动量，使其更乐意于使用本发明所提供的产品，进而解决了秸秆焚烧的技术问题。
2、本发明方法工艺简单，成本低，易于操控，具有很高的经济效益。另外，秸秆腐熟剂的加入，可以使秸秆等有机废弃物快速腐熟，变废为宝，转化成植物生长所需的营养，还能产生大量有益微生物，刺激作物生产，提高土壤有机质，增强植物抗逆性，减少化肥使用量，改善作物品质，实现农业的可持续发展。再者使用包埋工艺，将秸秆腐熟剂包裹在肥料颗粒内，通过脲甲醛控制氮的释放，秸秆腐熟剂也会随着释放，达到了双控双效的作用，进一步提高了肥效。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合实施例对本发明做进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明并不限于下面公开说明书的具体实施例的限制。
实施例1，本实施例提供一种秸秆腐熟剂-脲甲醛双控双效复合肥的生产工艺
首先取尿素300g，秸秆腐熟剂40g，磷酸一铵150g，氯化钾180g，氯化铵60g，硫酸锌5g，进行粉碎，粉碎至18目，然后充分混合均匀，得到造粒基料，将上述原料粉碎至18目的目的主要是方便造粒，由于本发明所提供的方法同现有的常用搅拌的制备方法有异，因此，原料的颗粒大小也决定这造粒的效果，为此，经过大量的试验，发现18目的原料大小的造粒效果最佳，能够得到直径为2～4.75mm颗粒均为优势颗粒，其含量占总造粒含量的76.06％。
搅拌均匀后，将造粒基料加热至50～60℃，送入圆盘造粒机进行造粒，造粒过程中，不断喷入脲甲醛液体，得到芯料，备用，此处所喷入的脲甲醛液体总重量为140g，除了135g为尿素和甲醛按照质量比1.2:1的脲甲醛外，还含有5g过磷酸钙，在脲甲醛液体添加过磷酸钙能够提高造粒基料的粘性，确保成粒效果，成粒后，备用。
然后350份的蒸馏水和33份的高碘酸钠放入到搅拌机中，搅拌溶解，用0.1mol/L硫酸调节pH至3.5，再将溶有32份玉米淀粉的淀粉糊迅速倒入搅拌机中，37℃恒温避光反应4h，反应结束后，采用砂芯漏斗进行抽滤，并用蒸馏水和无水乙醇反复洗涤粗产物。在40℃恒温下，真空干燥至恒重，即得双醛淀粉。
再将150份蒸馏水和26.0份已制得的双醛淀粉加入到搅拌机中，再加入摩尔比为1:4的半胱氨酸，N2氛40℃下反应4h，反应结束后，采用砂芯漏斗进行抽滤，并用蒸馏水和无水乙醇多次洗涤粗产物。在40℃恒温下，真空干燥至恒重，即得双醛淀粉半胱氨酸螯合树脂粉末，备用。
再将芯料放入到颗粒包膜机中，再加入双醛淀粉半胱氨酸螯合树脂粉末，启动颗粒包膜机，使双醛淀粉半胱氨酸螯合树脂粉末包裹在芯料的表面，自然条件下风干，备用。
将包裹好双醛淀粉半胱氨酸螯合树脂粉末的芯料放入到16％聚乳酸溶液浸泡1min后，把芯料迅速转移至无水乙醇中，搅拌5s后，再取出芯料，室温条件下风干至恒重，即得秸秆腐熟剂-脲甲醛双控双效复合肥。16％聚乳酸溶液是一种无毒、无刺激性，具有良好的生物相容性和生物降解性的高分子溶液，它在自然界中微生物、水、酸、碱的作用下能够完全分解，最终产物是水和二氧化碳，对人体无害，对环境也无污染，选用16％聚乳酸溶液作为第二层包膜有两个目的，一是考虑到在生产、运输过程中，可能遇到潮湿的环境，为了避免对双醛淀粉半胱氨酸螯合树脂粉末的伤害，起到一层保护作用；第二个目的就是提高缓释效果。
上述步骤中，以淀粉为主要原料，在酸性条件下，以高碘酸钠为氧化剂，将淀粉氧化为双醛淀粉，从而在淀粉分子中引入了具有较高螯合能力的官能团。再通过双醛淀粉与L-半胱氨酸的缩合反应，生成了双醛淀粉半胱氨酸螯合树脂。通过红外光谱分析仪对双醛淀粉和双醛淀粉半胱氨酸螯合树脂进行了表征，谱图结果显示：在双醛淀粉分子中引入了氨基和巯基，再进一步增强了螯合能力的同时，还引入了易降解的官能团。
通过将双醛淀粉半胱氨酸螯合树脂作为芯料的第一层的包裹，使本实施例所提供的秸秆腐熟剂-脲甲醛双控双效复合肥在土壤中均具有良好的缓释作用，同时，由于秸秆腐熟剂-脲甲醛双控双效复合肥中N含量最高，K含量最低，同时又由于秸秆腐熟剂-脲甲醛双控双效复合肥中N、P、K是以尿素、P2O5和K2O的分子形式存在，其分子是以范德华力的形式存在。所以秸秆腐熟剂-脲甲醛双控双效复合肥中各养分释放规律均为N>P>K，这样，更进一步的提高了对秸秆的腐熟效果，进而达到达到了双控双效的作用，进一步提高了肥效。
实施例2，本实施例提供一种秸秆腐熟剂-脲甲醛双控双效复合肥的生产工艺
首先取尿素350g，秸秆腐熟剂60g，磷酸一铵180g，氯化钾210g，氯化铵80g，硫酸锌10g，进行粉碎，粉碎至18目，然后充分混合均匀，得到造粒基料，将上述原料粉碎至18目的目的主要是方便造粒，由于本发明所提供的方法同现有的常用搅拌的制备方法有异，因此，原料的颗粒大小也决定这造粒的效果，为此，经过大量的试验，发现18目的原料大小的造粒效果最佳，能够得到直径为2～4.75mm颗粒均为优势颗粒，其含量占总造粒含量的76.06％。
搅拌均匀后，将造粒基料加热至60℃，送入圆盘造粒机进行造粒，造粒过程中，不断喷入脲甲醛液体，得到芯料，备用，此处所喷入的脲甲醛液体总重量为150g，除了140g为尿素和甲醛按照质量比1.5:1的脲甲醛外，还含有5g过磷酸钙，在脲甲醛液体添加过磷酸钙能够提高造粒基料的粘性，确保成粒效果，成粒后，备用。
然后350份的蒸馏水和33份的高碘酸钠放入到搅拌机中，搅拌溶解，用0.1mol/L硫酸调节pH至3.5，再将溶有32份玉米淀粉的淀粉糊迅速倒入搅拌机中，37℃恒温避光反应4h，反应结束后，采用砂芯漏斗进行抽滤，并用蒸馏水和无水乙醇反复洗涤粗产物。在40℃恒温下，真空干燥至恒重，即得双醛淀粉。
再将150份蒸馏水和26.0份已制得的双醛淀粉加入到搅拌机中，再加入摩尔比为1:4的半胱氨酸，N2氛40℃下反应4h，反应结束后，采用砂芯漏斗进行抽滤，并用蒸馏水和无水乙醇多次洗涤粗产物。在40℃恒温下，真空干燥至恒重，即得双醛淀粉半胱氨酸螯合树脂粉末，备用。
再将芯料放入到颗粒包膜机中，再加入双醛淀粉半胱氨酸螯合树脂粉末，启动颗粒包膜机，使双醛淀粉半胱氨酸螯合树脂粉末包裹在芯料的表面，自然条件下风干，备用。
将包裹好双醛淀粉半胱氨酸螯合树脂粉末的芯料放入到16％聚乳酸溶液1min后，把芯料迅速转移至无水乙醇中，搅拌5-10s后，再取出芯料，室温条件下风干至恒重，即得秸秆腐熟剂-脲甲醛双控双效复合肥。
实施例3，本实施例提供一种秸秆腐熟剂-脲甲醛双控双效复合肥的生产工艺
首先取尿素330g，秸秆腐熟剂50g，磷酸一铵168g，氯化钾195g，氯化铵70g，硫酸锌8g，进行粉碎，粉碎至18目，然后充分混合均匀，得到造粒基料，将上述原料粉碎至18目的目的主要是方便造粒，由于本发明所提供的方法同现有的常用搅拌的制备方法有异，因此，原料的颗粒大小也决定这造粒的效果，为此，经过大量的试验，发现18目的原料大小的造粒效果最佳，能够得到直径为2～4.75mm颗粒均为优势颗粒，其含量占总造粒含量的76.06％。
搅拌均匀后，将造粒基料加热至50～60℃，送入圆盘造粒机进行造粒，造粒过程中，不断喷入脲甲醛液体，得到芯料，备用，此处所喷入的脲甲醛液体总重量为140g，除了135g为尿素和甲醛按照质量比1.5:1的脲甲醛外，还含有5g过磷酸钙，在脲甲醛液体添加过磷酸钙能够提高造粒基料的粘性，确保成粒效果，成粒后，备用。
然后350份的蒸馏水和33份的高碘酸钠放入到搅拌机中，搅拌溶解，用0.1mol/L硫酸调节pH至3.5，再将溶有32份玉米淀粉的淀粉糊迅速倒入搅拌机中，37℃恒温避光反应4h，反应结束后，采用砂芯漏斗进行抽滤，并用蒸馏水和无水乙醇反复洗涤粗产物。在40℃恒温下，真空干燥至恒重，即得双醛淀粉。
再将150份蒸馏水和26.0份已制得的双醛淀粉加入到搅拌机中，再加入摩尔比为1:4的半胱氨酸，N2氛40℃下反应4h，反应结束后，采用砂芯漏斗进行抽滤，并用蒸馏水和无水乙醇多次洗涤粗产物。在40℃恒温下，真空干燥至恒重，即得双醛淀粉半胱氨酸螯合树脂粉末，备用。
再将芯料放入到颗粒包膜机中，再加入双醛淀粉半胱氨酸螯合树脂粉末，启动颗粒包膜机，使双醛淀粉半胱氨酸螯合树脂粉末包裹在芯料的表面，自然条件下风干，备用。
将包裹好双醛淀粉半胱氨酸螯合树脂粉末的芯料放入到16％聚乳酸溶液1min后，把芯料迅速转移至无水乙醇中，搅拌5-10s后，再取出芯料，室温条件下风干至恒重，即得秸秆腐熟剂-脲甲醛双控双效复合肥。
试验报告：小麦试验
供试小麦品种为济麦22，土壤为典型潮土，地势平坦，供试肥料为常规肥料(未加秸秆腐熟剂和脲甲醛)和实施例1、实施例2、实施例3所提供的秸秆腐熟剂-脲甲醛双控双效复合肥。试验设计共计12个小区，重复3次，小区面积30平方米，各小区随机排列，设保护行。具体做法：常规肥料与秸秆腐熟剂-脲甲醛肥料施肥各亩施40kg。
表1实施例1、实施例2、实施例3以及常规肥料实施效果
通过上述种植结构不难发现，使用本发明所提供的双控双效复合肥，增产效果明显，平均每亩可增加百斤左右。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (5)
1.一种秸秆腐熟剂-脲甲醛双控双效复合肥的生产工艺，其特征在于，包括以下有效步骤：
a、首先按照重量份数，取尿素300～350份，秸秆腐熟剂40～60份，磷酸一铵150～180份，氯化钾180～210份，氯化铵60～80份，硫酸锌5～10份，进行粉碎并充分混合均匀，得到造粒基料；
b、将a步骤得到的造粒基料加热至50～60℃，送入造粒机中，进行造粒，造粒过程中，不断喷入脲甲醛液体，得到芯料，备用；
c、然后按照重量份数取350份的蒸馏水和33份的高碘酸钠放入到搅拌机中，搅拌溶解，用0.1mol/L硫酸调节pH至3.5，再将溶有32份玉米淀粉的淀粉糊迅速倒入搅拌机中，37℃恒温避光反应4h，反应结束后，采用砂芯漏斗进行抽滤，并用蒸馏水和无水乙醇反复洗涤粗产物。在40℃恒温下，真空干燥至恒重，即得双醛淀粉；
d、再将150份蒸馏水和26.0份已制得的双醛淀粉加入到搅拌机中，再加入摩尔比为1:4的半胱氨酸，N2氛40℃下反应4h，反应结束后，采用砂芯漏斗进行抽滤，并用蒸馏水和无水乙醇多次洗涤粗产物。在40℃恒温下，真空干燥至恒重，即得双醛淀粉半胱氨酸螯合树脂粉末，备用；
e、将b步骤中得到的芯料放入到颗粒包膜机中，再加入d步骤制得的双醛淀粉半胱氨酸螯合树脂粉末，启动颗粒包膜机，使双醛淀粉半胱氨酸螯合树脂粉末包裹在芯料的表面，自然条件下风干，备用；
f、将包裹好双醛淀粉半胱氨酸螯合树脂粉末的芯料放入到16％聚乳酸溶液浸泡1min后，把芯料迅速转移至无水乙醇中，搅拌5-10s后，再取出芯料，室温条件下风干至恒重，即得秸秆腐熟剂-脲甲醛双控双效复合肥。
2.根据权利要求1所述的秸秆腐熟剂-脲甲醛双控双效复合肥的生产工艺，其特征在于，所述a步骤中，将尿素、秸秆腐熟剂、磷酸一铵、氯化钾、氯化铵以及硫酸锌粉碎至18目。
3.根据权利要求2所述的秸秆腐熟剂-脲甲醛双控双效复合肥的生产工艺，其特征在于，所述b步骤中，采用圆盘造粒机进行造粒。
4.根据权利要求3所述的秸秆腐熟剂-脲甲醛双控双效复合肥的生产工艺，其特征在于，所述b步骤中，脲甲醛液体有尿素和甲醛按照质量比1.2-1.5:1的比例制得。
5.根据权利要求4所述的秸秆腐熟剂-脲甲醛双控双效复合肥的生产工艺，其特征在于，所述b步骤中，所述脲甲醛液体中还含有2％～5％的过磷酸钙。
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