CN1715257A - 一种干粉型有机复混肥造粒粘结剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种干粉型有机复混肥造粒粘结剂及其制备方法。该粘结剂，它的原料是下述重量份数比的物质：淀粉，100－200；双氧水，2－6；强碱，6－12；铁盐，1－3；硼砂，4－10；尿素，2－6；硅酸钠，4－6。其制备方法，包括以下步骤：1)备料；2)将强碱溶液喷加到淀粉中，均匀混合，混合过程不断搅拌；3)将双氧水均匀喷加到步骤2)的混合物中，然后将铁盐溶液也喷加到混合物中，再将硼砂混入搅拌均匀；4)将步骤3)的混合物搅拌均匀后，将尿素和硅酸钠的混合溶液喷加混合物中，加入过程不断搅拌；5)将步骤4)所得的混合物置于60－80℃烘箱中反应1.5－2.5h，然后升温至100－110℃烘干；6)将步骤5)所得的混合物粉碎后，过60－100目筛后，得到干粉型有机复混肥造粒粘结剂。
Description
技术领域
本发明涉及一种干粉型粘结剂及其制备方法，特别是涉及一种用于有机复混肥造粒的干粉型粘结剂及其制备方法。
背景技术
复混肥生产是化肥工业技术进步的重要标志，也是实现农业现代化的必要措施之一。生产有机复混肥的最大问题是造粒，只有颗粒状的肥料才利于机械化施肥，但若想造成圆粒状必需添加粘结剂。以往用于有机复混肥造粒的粘结剂主要是以无机粘土矿物或有机合成的高聚物为原料，前者作为造粒粘结剂，由于添加量大而无法生产出氧分含量高的颗粒型有机复混肥，且返料率高。后者成本较高且不易降解，易于在土壤环境中残留，对作物生长产生不利影响。因此，迫切需要一种新型的有机复混肥造粒粘结剂，以弥补上述粘结剂的不足。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于有机复混肥造粒的干粉型粘结剂。
本发明所提供的干粉型有机复混肥造粒粘结剂，它的原料是下述重量份数比的物质：
淀粉(过100目) 100-200
双氧水(30％) 2-6
强碱(纯度≥96％) 6-12
铁盐(纯度≥90％) 1-3
硼砂(纯度≥98％) 4-10
尿素(纯度≥95％) 2-6
硅酸钠(纯度≥98％) 4-6。
优选的干粉型有机复混肥造粒粘结剂，它的原料是下述重量份数比的物质：
淀粉(过100目) 120
双氧水(30％) 4
强碱(纯度≥96％) 6
铁盐(纯度≥90％) 1.5
硼砂(纯度≥98％) 6
尿素(纯度≥95％) 3
硅酸钠(纯度≥98％) 5。
所述强碱可为氢氧化钠、氢氧化钾、氧化钠、氧化钾和氢氧化铵等强碱中的任意一种或几种；所述铁盐可为硫酸亚铁、硫酸铁、氯化亚铁和氯化铁中的任意一种或几种。
本发明的第二个目的是提供一种上述干粉型有机复混肥造粒粘结剂的制备方法。
本发明所提供的制备方法，包括以下步骤：
1)备料：取重量份数比为100-200∶2-6∶6-12∶1-3∶4-10∶2-6∶4-6的淀粉(过100目)、双氧水(30％)、强碱(纯度≥96％)、铁盐(纯度≥90％)、硼砂(纯度≥98％)、尿素(纯度≥95％)和硅酸钠(纯度≥98％)。除硼砂外，将固态物质溶于水配成溶液。
2)将强碱溶液喷加到淀粉中，均匀混合，混合过程不断搅拌；
3)将双氧水均匀喷加到步骤2)的混合物中，然后将铁盐溶液也喷加到混合物中，再将硼砂混入搅拌均匀；
4)将步骤3)的混合物搅拌均匀后，将尿素和硅酸钠的混合溶液喷加混合物中，加入过程不断搅拌；
5)将步骤4)所得的混合物置于60-80℃烘箱中反应1.5-2.5h，然后升温至100-110℃烘干；
6)将步骤5)所得的混合物粉碎后，过60-100目筛后，得到干粉型有机复混肥造粒粘结剂。
在上述制备方法中，淀粉、双氧水、强碱、铁盐、硼砂、尿素和硅酸钠优选的重量份数比为120∶4∶6∶1.5∶6∶3∶5。
为反应充分，将强碱、铁盐、尿素和硅酸钠在添加前先配成溶液，再以喷雾的方式添加。
步骤2)中强碱溶液的浓度为35％-45％，优选为40％，其喷加过程最好控制在2-3分钟内完成；所述强碱可为氢氧化钠、氢氧化钾、氧化钠、氧化钾和氢氧化铵等强碱中的任意一种或几种。
步骤3)中铁盐的浓度为15％-25％，优选为20％，所述铁盐可为硫酸亚铁、硫酸铁、氯化亚铁和氯化铁中的任意一种或几种；硼砂过60目筛或配成浓度为18％-23％的溶液后再混入，所述硼砂溶液的浓度优选为20％。
步骤4)中尿素的浓度为35％-45％，优选为40％，硅酸钠溶液的浓度为25％-35％，优选为30％。
步骤5)中的反应温度优选为80℃，反应时间优选为2.0h，烘干温度优选为105℃。
步骤6)中筛孔的直径优选为80目。
本发明的干粉型有机复混肥造粒粘结剂的理化性质为：
1)色泽及形态：浅黄色固体粉末；
2)20％水溶液的粘度：98.3mPa·s(旋转粘度计，25℃)；
3)pH值(粘结剂∶水＝1∶10(重量份数比))：9.4；
4)贮存期：大于6个月；
5)有机复混肥颗粒平均抗压碎力：大于13N；
6)有机复混肥造粒返料率：低于4.65％；
7)有机复混肥粒径为1-6mm的颗粒含量：大于90％。
8)粘结剂所占物料的比例：0.8％-1.5％
上述百分浓度均为质量百分浓度。
本发明利用天然的淀粉为主料，利用化工手段对其进行改性后获得的有机复混肥颗粒化生产的造粒粘结材料，可广泛应用于团粒法造粒和挤压法造粒中。本发明的有机复混肥造粒粘结剂具有无毒、无害、无污染、易降解和易溶于水等优点，适用于生产N、P、K有效含量为30％以上，有机物含量50％以上的圆颗粒有机复混肥，也适用于高浓度有机-无机复混肥(N、P、K有效养分≥35％)的造粒。该粘结剂还具有用量少，可生物降解，无环境污染风险，便于贮藏和运输，且能够简化制粒工艺，成球效果好、返料率低等优点，既可提高肥料的总养分含量，使肥料达到或超过复混肥的标准，同时将作物必需的营养元素经过转化后作为粘结剂的组分，这样既能增加营养元素的有效性，也可简化颗粒复混肥的生产工艺；本发明的粘结剂为干粉型，添加方式灵活，在造粒时，可将其溶于水，以喷雾方式进行使用，也可采用直接掺混的方式，即同时和物料一起混入，还可分段式地加入，因此适用于转鼓式造粒机和圆盘造粒机造粒或挤压造粒，造粒方法简单，适用于工业化生产。
具体实施方式
下述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。
实施例1、1吨干粉型有机复混肥造粒粘结剂的制备
本实施例的有机复混肥造粒粘结剂包含有重量分数比为100∶4∶6∶1∶4∶4∶5的淀粉、双氧水、氢氧化钠、硫酸亚铁、硼砂、尿素和硅酸钠。具体的制备过程包括如下步骤：
1、备料
按上述重量分数比称取原料。将氢氧化钠配制成40％的水溶液；硼砂用热水配制成20％的水溶液；将尿素配制成40％的水溶液后，将硅酸钠溶入，混匀后制成混合溶液；将硫酸亚铁配制成20％的水溶液。
2、混料
将称量好的淀粉置于反应器中，打开搅拌器，用喷雾器将氢氧化钠溶液均匀喷入，整个操作在2-3分钟内完成；然后再将双氧水快速均匀喷淋在淀粉上；最后依次将硫酸亚铁溶液、硼砂溶液、尿素和硅酸钠的混合液均匀加入到反应器中，上述所有操作均在搅拌状态下进行。
3、氧化反应与烘干
将步骤2获得的混合物平摊在烘干托盘中，然后将托盘置于80℃的恒温鼓风干燥箱中反应2h(此过程不开鼓风)，再将烘箱调至105℃，将混合物烘干(此过程打开鼓风机鼓风)。
4、粉碎
将步骤3获得的混合物用粉碎机粉碎后，过80目筛后装袋，得到干粉型有机复混肥造粒粘结剂。
经检测，所制备的干粉型有机复混肥造粒粘结剂的理化性质为：
1)色泽及形态：浅黄色固体粉末；
2)20％水溶液的粘度：98.6mPa·s(旋转粘度计，25℃)；
3)pH值(粘结剂∶水＝1∶10(重量份数比))：9.4；
4)贮存期：大于6个月；
5)有机复混肥颗粒的平均抗压碎力：大于14N(国家标准为＞6N)；
6)有机复混肥造粒返料率：小于4％；
7)有机复混肥粒径为1-6mm的颗粒含量：大于90％。
8)粘结剂所占物料的比例：0.8％-1.5％
实施例2、1吨干粉型有机复混肥造粒粘结剂的制备
本实施例的有机复混肥造粒粘结剂包含有重量分数比为150∶5∶10∶1.5∶8∶6∶6的淀粉、双氧水、氢氧化钠、硫酸亚铁、硼砂、尿素和硅酸钠。具体的制备过程包括如下步骤：
1、备料
按上述重量分数比称取原料。将氢氧化钠配制成40％的水溶液；硼砂用热水配制成20％的水溶液；将尿素配制成40％的水溶液后，将硅酸钠溶入，混匀后制成混合溶液；将硫酸亚铁配制成20％的水溶液。
2、混料
将称量好的淀粉置于反应器中，打开搅拌器，用喷雾器将氢氧化钠溶液均匀喷入，整个操作在2-3分钟内完成；然后再将双氧水快速均匀喷淋在淀粉上；最后依次将硫酸亚铁溶液、硼砂溶液、尿素和硅酸钠的混合液均匀加入到反应器中，上述所有操作均在搅拌状态下进行。
3、氧化反应与烘干
将步骤2获得的混合物平摊在烘干托盘中，然后将托盘置于80℃的恒温鼓风干燥箱中反应2h(此过程不开鼓风)，再将烘箱调至105℃，将混合物烘干(此过程打开鼓风机鼓风)。
4、粉碎
将步骤3获得的混合物用粉碎机粉碎后，过80目筛后装袋，得到干粉型有机复混肥造粒粘结剂。
经检测，所制备的干粉型有机复混肥造粒粘结剂的理化性质为：
1)色泽及形态：浅黄色固体粉末；
2)20％水溶液的粘度：102.7mPa·s(旋转粘度计，25℃)；
3)pH值(粘结剂∶水＝1∶10(重量份数比))：9.8；
4)贮存期：大于6月；
5)有机复混肥颗粒平均抗压碎力：大于14N(国家标准为＞6N)；
6)有机复混肥造粒返料率：4.1％；
7)有机复混肥粒径为1-6mm的颗粒含量：大于90％。
8)粘结剂所占物料的比例：0.8％-1.5％
实施例3、1吨干粉型有机复混肥造粒粘结剂的制备
本实施例的有机复混肥造粒粘结剂包含有重量分数比为200∶6∶12∶2∶8∶6∶4的淀粉、双氧水、氢氧化钠、硫酸亚铁、硼砂、尿素和硅酸钠。具体的制备过程包括如下步骤：
1、备料
按上述重量分数比称取原料。将氢氧化钠配制成40％的水溶液；硼砂用热水配制成20％的水溶液；将尿素配制成40％的水溶液后，将硅酸钠溶入，混匀后制成混合溶液；将硫酸亚铁配制成20％的水溶液。
2、混料
将称量好的淀粉置于反应器中，打开搅拌器，用喷雾器将氢氧化钠溶液均匀喷入，整个操作在2-3分钟内完成；然后再将双氧水快速均匀喷淋在淀粉上；最后依次将硫酸亚铁溶液、硼砂溶液、尿素和硅酸钠的混合液均匀加入到反应器中，上述所有操作均在搅拌状态下进行。
3、氧化反应与烘干
将步骤2获得的混合物平摊在烘干托盘中，然后将托盘置于80℃的恒温鼓风干燥箱中反应2h(此过程不开鼓风)，再将烘箱调至105℃，将混合物烘干(此过程打开鼓风机鼓风)。
4、粉碎
将步骤3获得的混合物用粉碎机粉碎后，过60目筛后装袋，得到干粉型有机复混肥造粒粘结剂。
经检测，所制备的干粉型有机复混肥造粒粘结剂的理化性质为：
1)色泽及形态：浅黄色固体粉末；
2)20％水溶液的粘度：112.8mPa·s(旋转粘度计，25℃)；
3)pH值(粘结剂∶水＝1∶10(重量份数比))：9.1；
4)贮存期：大于6个月；
5)有机复混肥颗粒平均抗压碎力：大于14N(国家标准为＞6N)；
6)有机复混肥造粒返料率：3.1％；
7)有机复混肥粒径为1-6mm的颗粒含量：大于90％。
实施例4、造粒试验
将上述实施例制备的干粉型有机复混肥造粒粘结剂用常规方法进行造粒试验，结果表明当粘结剂用量占总物料量的1.38％时，有机复混肥颗粒中粒径大于1mm的颗粒含量占总物料的93.07％，且粒径在1-6mm之间的颗粒含量占到大于1mm颗粒总量的95.0％。而且颗粒的平均抗压强度强度≥14N。
Claims (9)
1、一种干粉型有机复混肥造粒粘结剂，它的原料是下述重量份数比的物质：
淀粉 100-200
双氧水 2-6
强碱 6-12
铁盐 1-3
硼砂 4-10
尿素 2-6
硅酸钠 4-6。
2、根据权利要求1所述的干粉型有机复混肥造粒粘结剂，其特征在于：所述干粉型有机复混肥造粒粘结剂，它的原料是下述重量份数比的物质：
淀粉 120
双氧水 4
强碱 6
铁盐 1.5
硼砂 6
尿素 3
硅酸钠 5。
3、根据权利要求1或2所述的干粉型有机复混肥造粒粘结剂，其特征在于：所述双氧水的质量百分浓度为30％；所述强碱为氢氧化钠、氢氧化钾、氧化钠、氧化钾和氢氧化铵中的任意一种或几种；所述铁盐为硫酸亚铁、硫酸铁、氯化亚铁和氯化铁中的任意一种或几种。
4、一种权利要求1所述的干粉型有机复混肥造粒粘结剂的制备方法，包括以下步骤：
1)备料：取重量份数比为100-200∶2-6∶6-12∶1-3∶4-10∶2-6∶4-6的淀粉、双氧水、强碱、铁盐、硼砂、尿素和硅酸钠。除硼砂外，将固态物质溶于水配成溶液；
2)将强碱溶液喷加到淀粉中，均匀混合，混合过程不断搅拌；
3)将双氧水均匀喷加到步骤2)的混合物中，然后将铁盐溶液也喷加到混合物中，再将硼砂混入搅拌均匀；
4)将步骤3)的混合物搅拌均匀后，将尿素和硅酸钠的混合溶液喷加混合物中，加入过程不断搅拌；
5)将步骤4)所得的混合物置于60-80℃烘箱中反应1.5-2.5h，然后升温至100-110℃烘干；
6)将步骤5)所得的混合物粉碎后，过60-100目筛后，得到干粉型有机复混肥造粒粘结剂。
5、根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述淀粉、双氧水、强碱、铁盐、硼砂、尿素和硅酸钠的重量份数比为120∶4∶6∶1.5∶6∶3∶5。
6、根据权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于：所述步骤2)中强碱溶液的浓度为35％-45％，喷加时间为2-3分钟；步骤3)中双氧水的浓度为30％，铁盐的浓度为15％-25％，硼砂过60目筛或配成浓度为18％-23％的溶液后再混入；步骤4)中尿素的浓度为35％-45％，硅酸钠溶液的浓度为25％-35％。
7、根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述步骤1)中强碱溶液的浓度为40％；步骤2)中铁盐的浓度为20％，硼砂过60目筛或配成浓度为20％的溶液后再混入；步骤3)中尿素的浓度为40％，硅酸钠溶液的浓度为30％。
8、根据权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于：所述强碱为氢氧化钠、氢氧化钾、氧化钠、氧化钾和氢氧化铵中的任意一种或几种；铁盐为硫酸亚铁、硫酸铁、氯化亚铁和氯化铁中的任意一种或几种；
9、根据权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于：所述步骤4)中的反应温度为80℃，反应时间为2.0h，烘干温度为105℃；步骤5)中筛孔的直径为80目。
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