一种超大颗粒缓释柱状肥料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种肥料，尤其涉及一种超大颗粒缓释柱状肥料及其制备方法。

背景技术

目前，肥料的生产形式多种多样；其中，颗粒肥料普遍采用转鼓造粒及高塔造粒的形式，粉状肥料则是简单的原料混合搅拌，少数采用挤压造粒的企业，设备多为片状挤压设备。以上生产形式的问题主要在于：转鼓造粒及高塔造粒需要消耗燃气，随着对燃煤使用的限制，很多企业逐步改造设备，采用生物质燃料或天然气，这些能源成本颇高，导致产品成本升高；粉剂产品的混合生产，科技含量较低，且无法解决产品之间的相互反应，容易出现微生物活性受到盐害等作用的影响；片状挤压造粒，颗粒较少，与滚筒及高塔造粒生产的颗粒肥施用方法无异，难以提高劳动生产力。

鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的在于提供一种肥料的制备方法，该方法在不添加任何粘结剂的情况下，即可制成超大颗粒缓释柱状肥料，且该肥料在挤压成型后容易脱模。本发明的另一目的在于提供由上述方法制得的肥料。

具体地，本发明提供以下技术方案：

本发明提供一种肥料的制备方法，包括：对原料进行挤压成型；

其中，所述原料包含1.5～3.0％的硬脂酸镁；所述挤压成型的压力为4000～6000KN。

本发明以制备超大颗粒缓释柱状肥料为研发目的，尝试了大量的加工工艺，在研发过程中发现，对包含1.5～3.0％的硬脂酸镁的原料进行挤压成型，通过控制挤压成型的压力可以在不添加任何粘结剂的情况下，即可制成超大颗粒缓释柱状肥料，且该肥料在挤压成型后容易脱模。

进一步控制挤压成型的压力在4000～6000KN之间，所得超大颗粒剂型肥料养分集中聚集，不会随水分直接流失，具有缓释功能。

除此之外，挤压成型工艺的能量来源为电能，主要是靠压力直接将原料挤压成大颗粒，不需要消耗水、煤等资源，该生产过程简单易操作，可实现产品的批量生产。

并且，硬脂酸镁的性质较为稳定，不会对养分吸收造成不利影响；其在酸性条件下，缓慢分解为硬脂酸和镁，镁为作物生长必须的中量元素，可以吸收利用，硬脂酸为有机酸，可促进土壤胶体表面吸附养分的解吸，增加难溶性养分的溶解，从而改善根际环境。

本领域人员可按照公知常识设置原料配方中的其他功能组分和工艺中的参数，其均可以得到与本发明上述描述相当的效果。不过，关于其他组分和参数也存在更优的技术方案，为此，本发明进一步进行了探究并得到如下的优选方案。

作为优选，将原料投入模具中，而后进行挤压成型；所述模具的直径为30～70mm。

本发明还发现，模具的直径对于肥料的硬度影响较大；而若选用上述尺寸的模具，经挤压成型、脱模后，所得肥料的硬度适中，进一步增加了肥料的缓释效果。

作为优选，所述原料还包括氮磷钾物料；所述氮磷钾物料选自尿素、硫酸铵、磷酸一铵、硫酸钾、氯化钾中的一种或几种；

进一步地，所述氮磷钾物料与所述硬脂酸镁的质量比为42～93：1.5～3.0；

更进一步地，所述氮磷钾物料为下述任一种：

(1)尿素、磷酸一铵和硫酸钾的混合物；

(2)尿素、磷酸一铵、硫酸钾和硫酸铵的混合物。

针对本发明的原料体系，与之相适配的氮磷钾物料如上所述；进一步将氮磷钾物料与硬脂酸镁的质量之比控制在42～93：1.5～3.0之间，可在不影响肥料成型的基础上进一步提高其氮、磷、钾养分含量。

作为优选，所述原料还包括有机物料；所述有机物料选自腐植酸、黄腐酸、氨基酸中的一种或几种；

进一步地，所述有机物料为粉剂，其细度≥300目；

更进一步地，所述有机物料与所述硬脂酸镁的质量比为5～40：1.5～3.0。

针对本发明的原料体系，与之相适配的有机物料如上所述；进一步将有机物料与硬脂酸镁的质量之比控制在5～40：1.5～3.0之间，可在不影响肥料成型的基础上进一步提高其有机养分含量。

作为较佳的技术方案，所述有机物料为腐植酸或氨基酸。

作为优选，所述原料还包括微生物菌剂；所述微生物菌剂的有效活菌数≥500亿/g；

进一步地，所述微生物菌剂与所述硬脂酸镁的质量比为0.2～0.5：1.5～3.0。

针对本发明的原料体系，与之相适配的微生物菌剂如上所述；在具体的实施方式中，可采用常规农用益生微生物菌剂(只要有效活菌数≥500亿/g即可)；进一步将微生物菌剂与硬脂酸镁的质量之比控制在0.2～0.5：1.5～3.0之间，与有机原料协同配合，可有效缓解微生物盐害损伤，提高生物活性。

作为优选，所述原料还包括微量元素；所述微量元素选自EDTA-Ca、EDTA-Mg、EDTA-Cu、EDTA-Fe、EDTA-Mn、EDTA-Zn、硼酸、钼酸铵中的一种或几种。

作为优选，所述原料包括如下重量份的组分：氮磷钾物料42～93份，有机物料5～40份，微生物菌剂0.2～0.5份，微量元素0～5份，硬脂酸镁1.5～3.0份。

进一步地，所述原料包括如下重量份的组分：氮磷钾物料61～93份，有机物料5～37份，微生物菌剂0.2～0.5份，微量元素0～2份，硬脂酸镁1.5～2.5份。

按照上述原料配方制备肥料，可减小肥料颗粒从模具中脱落时的推力；具体而言，作为优选，所述制备方法还包括：将挤压成型后的颗粒进行脱模；所述脱模在400～800KN下进行。

进一步地，所述脱模在600KN下进行

本发明还提供一种肥料，所述肥料利用以上所述的方法制得。

本发明的有益效果在于：

本发明通过优化肥料的原料配方(尤其是原料中包含1.5～3.0％的硬脂酸镁)，辅以特定的挤压成型工艺，可在不添加任何粘结剂的情况下制成超大颗粒缓释柱状肥料，且该肥料不仅在挤压成型后容易脱模，还具有较高生物活性和功能性，即实现全元功能，满足多样化需求；并且，该肥料为超大颗粒剂型，其养分集中聚集，不会随水直接流失，具有缓释功能，持续供应作物营养需求，满足整个生育期的养分供应，一次施肥，免追肥，节约化肥使用，节约投入成本；配合该肥料施用的方式为打孔施肥，能够通过机械化打孔设备一次性全量施肥，避免开沟挖沟引起的伤根、烧根问题，解决目前我国农村面临的劳动力不足的现实问题。

附图说明

图1为实施例1的有机无机生物超大颗粒缓释柱状肥的示意图；

图2为实施例2的生物超大颗粒缓释柱状肥的示意图；

图3为实施例3的生物超大颗粒缓释柱状肥的示意图；

图4为实施例4的生物超大颗粒缓释柱状肥的示意图；

图5为实施例5的有机无机生物超大颗粒缓释柱状肥的示意图；

图6为不同处理组的土壤有效活菌数变化曲线示意图；

图7为不同处理组的根系发育情况示意图；其中，(a)为施用实施例1的有机无机生物超大颗粒缓释柱状肥后根系发育情况示意图；(b)为施用同配比小颗粒肥料后根系发育情况示意图。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

为了更有利于比对效果，以下实施例中所提到的微生物菌剂为同一批次的微生物菌剂，其购买于青岛蔚蓝生物股份有限公司。

实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件，或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可通过正规渠道商购买得到的常规产品。

实施例中涉及到的百分号“％”，若未特别说明，是指质量百分比。

实施例1

本实施例提供一种有机无机生物超大颗粒缓释柱状肥，其配方如表1所示；

表1

本实施例同时提供上述有机无机生物超大颗粒缓释柱状肥的制备方法，具体如下：

按照上述配方将各组分进行混料，并将混合料投入50mm×30mm的模具中，以4000KN的压力进行挤压，一次挤压成型，而后进行脱模，脱模力为800KN；所得有机无机生物超大颗粒缓释柱状肥如图1所示。

将上述有机无机生物超大颗粒缓释柱状肥从高度1m处进行自然跌落，颗粒保持完整数量为96％；将上述有机无机生物超大颗粒缓释柱状肥置于空气中10d，颗粒未出现脱粉的数量占到92％；将上述有机无机生物超大颗粒缓释柱状肥置于清水中，清水全部浸过颗粒，3d内颗粒保持完好，不散型；将上述有机无机生物超大颗粒缓释柱状肥置于淋溶柱中，通过淋溶实验检测养分缓释情况，3个月以内，总养分释放率45％，6个月总养分释放率88％。经以上测试可以说明，本实施例的有机无机生物超大颗粒缓释柱状肥满足硬度及缓释的要求。

实施例2

本实施例提供一种生物超大颗粒缓释柱状肥，其配方如表2所示；

表2

本实施例同时提供上述生物超大颗粒缓释柱状肥的制备方法，具体如下：

按照上述配方将各组分进行混料，并将混合料投入30mm×40mm的模具中，以4000KN的压力进行挤压，一次挤压成型，而后进行脱模，脱模力为600KN；所得有机无机生物超大颗粒缓释柱状肥如图2所示。

将上述生物超大颗粒缓释柱状肥从高度1m处进行自然跌落，颗粒保持完整数量为95％；将上述生物超大颗粒缓释柱状肥置于空气中10d，颗粒未出现脱粉的数量占到90％；将上述生物超大颗粒缓释柱状肥置于清水中，清水全部浸过颗粒，3d内颗粒保持完好，不散型；将上述生物超大颗粒缓释柱状肥置于淋溶柱中，通过淋溶实验检测养分缓释情况，3个月以内，总养分释放率53％，6个月总养分释放率85％。经以上测试可以说明，本实施例的生物超大颗粒缓释柱状肥满足硬度及缓释的要求。

实施例3

本实施例提供一种生物超大颗粒缓释柱状肥，其配方如表3所示；

表3

本实施例同时提供上述生物超大颗粒缓释柱状肥的制备方法，具体如下：

按照上述配方将各组分进行混料，并将混合料投入40mm×50mm的模具中，以4000KN的压力进行挤压，一次挤压成型，而后进行脱模，脱模力为700KN；所得生物超大颗粒缓释柱状肥如图3所示。

将上述生物超大颗粒缓释柱状肥从高度1m处进行自然跌落，颗粒保持完整数量为97％；将上述生物超大颗粒缓释柱状肥置于空气中10d，颗粒未出现脱粉的数量占到93％；将上述生物超大颗粒缓释柱状肥置于清水中，清水全部浸过颗粒，3d内颗粒保持完好，不散型；将上述生物超大颗粒缓释柱状肥置于淋溶柱中，通过淋溶实验检测养分缓释情况，3个月以内，总养分释放率51％，6个月总养分释放率83％。经以上测试可以说明，本实施例的生物超大颗粒缓释柱状肥满足硬度及缓释的要求。

实施例4

本实施例提供一种生物超大颗粒缓释柱状肥，其配方如表4所示；

表4

本实施例同时提供上述生物超大颗粒缓释柱状肥的制备方法，具体如下：

按照上述配方将各组分进行混料，并将混合料投入40mm×20mm的模具中，以4000KN的压力进行挤压，一次挤压成型，而后进行脱模，脱模力为400KN；所得生物超大颗粒缓释柱状肥如图4所示。

将上述生物超大颗粒缓释柱状肥从高度1m处进行自然跌落，颗粒保持完整数量为96％；将上述生物超大颗粒缓释柱状肥置于空气中10d，颗粒未出现脱粉的数量占到93％；将上述生物超大颗粒缓释柱状肥置于清水中，清水全部浸过颗粒，3d内颗粒保持完好，不散型；将上述生物超大颗粒缓释柱状肥置于淋溶柱中，通过淋溶实验检测养分缓释情况，3个月以内，总养分释放率48％，6个月总养分释放率82％。经以上测试可以说明，本实施例的生物超大颗粒缓释柱状肥满足硬度及缓释的要求。

实施例5

本实施例提供一种有机无机生物超大颗粒缓释柱状肥，其配方如表5所示；

表5

本实施例同时提供上述有机无机生物超大颗粒缓释柱状肥的制备方法，具体如下：

按照上述配方将各组分进行混料，并将混合料投入70mm×20mm的模具中，以4000KN的压力进行挤压，一次挤压成型，而后进行脱模，脱模力为400KN；所得生物超大颗粒缓释柱状肥如图5所示。

将上述有机无机生物超大颗粒缓释柱状肥从高度1m处进行自然跌落，颗粒保持完整数量为88％；将上述有机无机生物超大颗粒缓释柱状肥置于空气中10d，颗粒未出现脱粉的数量占到87％；将上述有机无机生物超大颗粒缓释柱状肥置于清水中，清水全部浸过颗粒，3d内颗粒保持完好，不散型的占82％；将上述有机无机生物超大颗粒缓释柱状肥置于淋溶柱中，通过淋溶实验检测养分缓释情况，3个月以内，总养分释放率43％，6个月总养分释放率86％。经以上测试可以说明，本实施例的有机无机生物超大颗粒缓释柱状肥满足硬度及缓释的要求。

试验例1颗粒直径试验

70mm×20mm的超大颗粒缓释柱状肥，实验100粒中，7粒出现破碎(＞5mm)现象，2粒出现小面积(1mm～5mm)破碎，3粒出现边角轻微损失；70mm×40mm的超大颗粒缓释柱状肥中，89％满足硬度要求，均低于其余颗粒直径小于70mm的超大颗粒缓释柱状肥。由此可见，超大颗粒缓释柱状肥的硬度与挤压颗粒直径有关，直径越大，硬度越低。

取直径为70mm的两种规格的超大颗粒缓释柱状肥，置于空气中10d，颗粒未出现脱粉的数量均不足90％。由此可见，超大颗粒缓释柱状肥的硬度与颗粒直径有关，直径越大，接触面积越大，脱粉情况越严重。

取直径为70mm的两种规格的超大颗粒缓释柱状肥，置于清水中，清水全部浸过颗粒，3d内颗粒保持完好不散型的比例为82％，低于其他直径小于70mm的超大颗粒缓释柱状肥。由此可见，颗粒直径越大，与水接触面积越大，浸水情况越严重。

取直径为70mm的超大颗粒缓释柱状肥，在跌落、脱粉、浸水实验中，硬度均弱于其余大小的颗粒硬度，由此可见，颗粒直径须控制在70mm以内。

试验例2有效活菌数试验

采用实施例1的有机无机生物超大颗粒缓释柱状肥(初始有效活菌数1.0亿/g)，在常温贮存6个月后，施用于盆栽土壤中(5kg土/盆)，深度15cm，每隔10d浇水100mL，每隔15d检测肥料周围接触土壤中的有效活菌数变化，连续检测6个月。

试验处理包括：不含微生物菌剂的对照肥料(与实施例1的区别仅在于：不包含微生物菌剂)处理组、菌粉处理组、相同配比小颗粒肥料(与实施例1的区别仅在于：肥料颗粒尺寸为1～4.75mm圆粒)处理组、实施例1处理组。

结果如图6所示；由图6可知，菌粉处理组和相同配比小颗粒肥料组周围土壤有效活菌数均有增长，但是增长量不大，后期逐渐趋于稳定；实施例1处理组有效活菌数上升趋势明显，试验周期内肥料附近土壤有效活菌数大幅增长，在肥料周围形成聚集效应，提高了土壤中有益菌的底物浓度，并在土壤中实现有效增殖。

试验例3

研究试验点：山东省蓬莱市大辛店镇果园主要种植区；当地的土壤类型为简育湿润淋溶土(普通棕壤)，中高肥力，苹果树种为当地的红富士苹果，3年生；

肥料种类：选择实施例1的有机无机生物超大颗粒缓释柱状肥、同配比小颗粒肥料(与实施例1的区别仅在于：肥料颗粒尺寸为1～4.75mm圆粒)。

施肥方式：实施例1的有机无机生物超大颗粒缓释柱状肥采用打孔施肥，同配比小颗粒肥料采用挖沟施肥。

实验结果如图7所示，其中，(a)为施用实施例1的有机无机生物超大颗粒缓释柱状肥后根系发育情况示意图；(b)为施用同配比小颗粒肥料后根系发育情况示意图。由图7可知，施用实施例1的有机无机生物超大颗粒缓释柱状肥的附近土壤中果树根系生长旺盛，保留了决大部分的根系，根系较粗；施用同配比小颗粒肥料的附近土壤中果树根系稀少，根系细，受到一定的破坏。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。