专利名称：定植养分的复合肥料及其制备方法
技术领域：
本发明属于农业、环境领域，涉及一种定植氮磷钾养分的复合肥料及其制备 方法。
背景技术：
2002年，联合国环境规划署发表《全球环境展望》报告，将大气和水污染恶 化列为八大环境问题之首。大气污染最重要的诱因是二氧化碳及氮氧化物等温室 气体排放。水污染主要是氮、磷等进入水体致使水体富营养化。研究表明，由于 化肥的大量使用和使用不当，我国每年有299万吨氮进入大气，123.5万吨通过地 表水泾流到江河湖泊，49.4万吨进入地下水。美国国家环境保护局环境研究实验 室0memik的研究表明，在以农业为主的地区随水土流失而损耗的土壤氮量和磷 量,分别是森林覆盖区的7倍和10倍。我国每年随水土流失带走的氮、磷、钾及微 量元素等养分约相当于全国l年的化肥使用总量。黄河流域每年流经三门峡的全 氮、全磷为416209吨。可见，化肥的大量损失形成了 "从地下到空中"的立体 污染，造成的危害是触目惊心的-
1、 化肥利用率下降化肥养分的流失和挥发降低了化肥利用率，而化肥利 用率的下降又人为增加了化肥的施用量。大量化肥施用和不当使用使土壤板结、
农田生态破坏，形成恶性循环；
2、 水体富营养化大量化肥中的氮、磷等营养元素随水土流失进入地表水 和地下水，构成水体面源污染；
3、温室气体排放以二氧化碳和氮氧化物为主的温室气体排放是导致全球变 暖的主要原因，而化肥中氨氮分解和挥发是氮氧化物的主要来源。
因此，发展化肥营养元素定植技术，减少化肥营养元素氮磷钾的流失和挥发， 是未来先进化肥的发展方向。 .
发明内容
本发明的目的是提供一种定植养分的复合肥料及其制备方法，定植单元肥磷
肥与钾肥中的磷或钾，二元复合肥中的氮磷、氮钾、磷钾，三元复合肥中的氮磷 钾等。利用天然一维纳米矿物材料凹凸棒土，经煅烧研磨，与有机絮凝剂聚丙烯 酰胺和无机絮凝剂聚合氯化铝铁复配，按一定比例与组成单元肥、二元和三元物 料混匀造粒，制得定植单元肥或复合肥。这样制得的营养元素定植肥施用后遇水， 即刻将氮素(氨氮、尿素等)和磷素(磷酸根等)以及钾元素'定植'在土壤中， 阻止氮素、磷素以及钾素通过淋溶、径流及挥发三种途径的散失。 本发明的技术方案
定植养分的复合肥料，其特征在于是将肥料与凹凸棒土、聚丙烯酰胺、聚合 氯化铝铁按一定比例混合，制成的颗粒肥，所述的肥料是指氮、磷、钾肥或者其 混合物，其各种组分的重量配比为
(1) 、所述的肥料为过磷酸钙，过磷酸钙凹凸棒土聚丙烯酰胺聚合氯化铝 铁为1000: (100—150): (l—2): (1—5);
(2) 、所述的肥料为氯化钾，氯化钾凹凸棒土聚丙烯酰胺聚合氯化铝铁为 1000: (100—200): (l—4): (3—7);
(3) 、所述的肥料为尿素、氯化铵、磷酸铵的混合物，尿素、氯化铵、磷酸铵的
混合物凹凸棒土聚丙烯酰胺聚合氯化铝铁为1000: (100—250): (1—4): (2—9);
(4) 、所述的肥料为尿素、氯化铵、氯化钾的混合物，尿素、氯化铵、氯化钾的 混合物凹凸棒土聚丙烯酰胺聚合氯化铝铁为1000: (100—300): (2—5):
(2—7);
(5) 、所述的肥料为磷酸二氢钾、氯化钾的混合物，磷酸二氢钾、氯化钾的混合 物凹凸棒土聚丙烯酰胺聚合氯化铝铁为1000: (100—200): (1—3): (2 一5);
(6) 、所述的肥料为尿素、磷酸一铵、磷酸二铵、氯化铵、碳酸轻铵、氯化钾的 混合物，尿素、磷酸一铵、磷酸二铵、氯化铵、碳酸轻铵、氯化钾的混合物凹 凸棒土聚丙烯酰胺聚合氯化铝铁为1000: (100~300): (1—5): (2—10)。
所述的凹凸棒土用其他天然纳米及多孔材料替代，所述的聚丙烯酰胺、聚合 氯化铝铁用其他絮凝材料替代。
所述的定植养分的复合肥料的制备方法，其特征在于包括以下步骤-
(1) 、凹凸棒土原矿经风化、粉碎，加入2%—4%氧化镁，在水中浸泡24 小时，碾压成片，烘干后研磨成200—400目粉末；
(2) 、将各种组分混合进行滚筒造粒，加水方式为喷水蒸气，加水量控制在
3%以下；如有组分为尿素，则尿素是经过喷浆设备添加到混合料；
(3) 、烘干，烘干温度进口温度控制在160度与170度之间；
(4) 、出料，分装。
本发明利用凹凸棒土的纳米孔道结构、高比表面积和高离子交换容量的性 质，将氮素、磷素以及钾素通过化学和物理吸附的方式储存在纳米孔道内部和外 表面上，然后利用聚丙烯酰胺和聚合氯化铝铁遇水时的强混凝作用，使凹凸棒土 及其周围的土壤混凝，形成以凹凸棒土为骨架的网状结构，阻止纳米尺度的凹凸 棒土被水流从土壤孔隙中带走。这种网状结构还可以增大凹凸棒土对氮素、磷素 以及钾素的吸附率，从而达到化肥养分定植在土壤中的目的。
本发明所用的活性矿物土为凹凸棒土，它是一种具有层链状结构的含水富镁 铝的硅酸盐矿物，常与蒙脱土、石英、白云石等矿物混杂共生,目前我国发现的具 有工业价值的凹凸棒土主要位于苏皖交界的三角地带,如江苏的盱眙、六合，安 徽的明光、全椒等地，在我国是一种非常重要的非金属矿资源.其主要成分的分子
式为Mg5(H2O)4(Si4O10)2(OH)2 。
凹凸棒土的基本结构单位为两层硅氧四面体与一层镁(铝)氧八面体构成，其 中含有结晶水和处于结构内部的羟基，各基本结构单位通过四角的公共氧原子相
互联结，构成与链平行的孔道，孔道的截面积约为0.37nmX0.60nm,具有层链状结 构的过渡型特征，有较高的形状比。凹凸棒土的显微结构由三个层次构成， 一是 其基本结构单元一棒晶。棒晶呈针状，长约lum 2um，直径为0.01 lim， 属一维纳米材料。二是由棒晶紧密平行聚集而成的棒晶束。三是由晶束间相互聚 集而成的各种聚集体。 '
凹凸棒土来源广、价格低廉，并具有良好的物化性质其具有纳米孔道结构、 高比表面积及大电荷交换华容量性质，因而有强吸附性，可将氮素、磷素以及钾 素通过物理和化学作用吸附在纳米孔道内或者外表面上。然后在潮湿的土壤中， 经聚丙烯酰胺网捕、巻扫、电荷中和的作用，形成巨大的分子网捕，因此，吸附 了氮素、磷素以及钾素的凹凸棒晶也就不容易随水流失，从而达到复合肥养分定
植的目的。
另外，凹凸棒土取之于土壤，使用并不会造成二次污染，或破坏土壤的微结构。
凹凸棒土按性质分为吸附性和高粘型，本发明中选用的是高粘型。高粘原矿 经过深加工而成，其具体流程是原矿经风^作用，粉碎，然后加入2%—4%氧
化镁，在与矿等质量的水中浸泡24小时，再经压片机碾压成片，而后在200度 左右烘干，最后粉碎成200—400目粉末。
该方法制成的凹凸棒土，具有高粘性，添加到化肥中，可以明显增强化肥的 粘滞性，从而使化肥牢牢地粘附在土壤中，不容易随雨水流失。
2、本发明所用的聚丙烯酰胺是一种线性水溶性聚合物，是水溶性聚合物中 应用最广泛的品种之一。它由丙烯酰胺等单体聚合而成，其分子链很长，这就 使它在粒子之间架桥，将它们拉在一起而形成絮体。另外，其分子的主链上带有 大量侧基—酰胺基。酰胺基的活性很大，可以和多种化合物反应而产生许多聚丙 烯酰胺的衍生物。这样，聚丙烯酰胺不仅具有一系列衍生物，而且具有多种宝贵
的性能，如絮凝、增粘(稠)、表面活性等。由于其生产工艺比较成熟、价格
较低、本身没有毒性，所以目前已作为絮凝剂被广泛应用。
3，聚合氯化铝铁。研究发现，聚合氯化铝铁与聚丙烯酰胺按照一定比例复 配对凹凸棒土絮凝效果优于单用聚丙烯酰胺，可以大大降低聚丙烯酰胺的用量。 因为聚合氯化铝铁的价格远低于聚丙烯酰胺，从而大大降低了成本。 有益效果
1、 本发明可以减少氮素淋失达20%—60%，减少氨氮挥发达40%—80%;减 少磷素流失达30%—75%，减少钾肥流失达25%—70%。提高复合肥利用 率，减少氮素、磷素对水体和大气的污染。
2、 .成本低。制成的复合肥料，每袋价格不高于常规同类型复合肥
月巴。易被农民接受，大面积推广，因而颇具应用价值和市场潜力。
3、 所加材料全部环境友好，长期使用，对土壤有改良作用。
具体实施例方式
根据土壤结构或者作物对营养的需求，将尿素、磷酸一铵、磷酸二铵、氯化 铵、碳酸轻铵、氯化钾等化肥生产基本原料按一定比例混匀，与凹凸棒土、聚丙
烯酰胺、聚合氯化铝铁三种材料构成的定植剂混合造粒，粒径控制在l一6mm， 可制成磷、钾单元肥也可以做成氮、磷二元复合肥，还可做成氮、磷、钾三元复 合肥。定植剂占化肥原料比例为5 — 15%。具体方案如下-
(1) 、定植磷素的磷肥配方过磷酸钙凹凸棒土聚丙烯酰胺聚合氯化 铝铁按1000: (100—150): (l—2): (l—5)的配比混匀造粒，粒径控制在2—
5mm。定植剂占总重量的5 — 10%。
(2) 、定植钾素的钾肥配方氯化钾凹凸棒土聚丙烯酰胺聚合氯化铝
铁按1000: (100—200): (l—4): (3—7)的配'比混匀造粒，粒径控制在l一3mm。 定植剂占总重量的5 — 10%。
(3) 、定植氮素、磷素二元肥配方尿素、氯化铵以及磷酸铵的一定比例混 合物凹凸棒土聚丙烯酰胺聚合氯化铝铁按1000: (100—250): (l—4): (2
一9)的配比混匀造粒，粒径控制在2—6mm。定植剂占总重量的5—9%。
(4) 、定植氮素、钾素二元肥配方尿素、氯化铵以及氯化钾的一定比例混
合物凹凸棒土聚丙烯酰胺聚合氯化铝铁按1000: (100—300): (2—5): (2
一7)的配比混匀造粒，粒径控制在2—6mm。定植剂占总重量的8 — 13%。
(5)、定植磷素、钾素二元肥配方磷酸二氢钾以及氯化钾的一定比例混
合物凹凸棒土聚丙烯酰胺聚合氯化铝铁按1000: (100—200): (l—3): (2
一5)的配比混匀造粒，粒径控制在2—6mm。定植剂占总重量的8 — 14%。
(6)、定植氮、磷、钾三元肥配方尿素、憐酸一铵、磷酸二铵、氯化铵、
碳酸轻铵、氯化钾等原料按一定比例的混合物凹凸棒土聚丙烯酰胺聚合氯
化铝铁按1000: (100—300): (l—5): (2—10)的配比混匀造粒，粒径控制在2 一6mm。定植剂占总重量的9一15%。
生产工艺如下
(1) 、凹凸棒土原矿经风化、粉碎，加入2%—4%氧化镁，在等质量中性水中浸 泡24小时，碾压成片，在200度左右烘干后研磨成200—400目粉末备用。
(2) 、将各种组分混合进行滚筒造粒，加水方式为喷水蒸气，加水量控制在3% 以下；如有组分为尿素，则尿素是经过喷浆设备添加到混合料；
(3) 、烘干，烘干温度进口温度控制在160度与170度之间；(4)、出料，分装。
权利要求
1、定植养分的复合肥料，其特征在于是将肥料与凹凸棒土、聚丙烯酰胺、聚合氯化铝铁按一定比例混合，制成的颗粒肥，所述的肥料是指氮、磷、钾肥或者其混合物，其各种组分的重量配比为(1)、所述的肥料为过磷酸钙，过磷酸钙∶凹凸棒土∶聚丙烯酰胺∶聚合氯化铝铁为1000∶(100-150)∶(1-2)∶(1-5)；(2)、所述的肥料为氯化钾，氯化钾∶凹凸棒土∶聚丙烯酰胺∶聚合氯化铝铁为1000∶(100-200)∶(1-4)∶(3-7)；(3)、所述的肥料为尿素、氯化铵、磷酸铵的混合物，尿素、氯化铵、磷酸铵的混合物∶凹凸棒土∶聚丙烯酰胺∶聚合氯化铝铁为1000∶(100-250)∶(1-4)∶(2-9)；(4)、所述的肥料为尿素、氯化铵、氯化钾的混合物，尿素、氯化铵、氯化钾的混合物∶凹凸棒土∶聚丙烯酰胺∶聚合氯化铝铁为1000∶(100-300)∶(2-5)∶(2-7)；(5)、所述的肥料为磷酸二氢钾、氯化钾的混合物，磷酸二氢钾、氯化钾的混合物∶凹凸棒土∶聚丙烯酰胺∶聚合氯化铝铁为1000∶(100-200)∶(1-3)∶(2-5)；(6)、所述的肥料为尿素、磷酸一铵、磷酸二铵、氯化铵、碳酸轻铵、氯化钾的混合物，尿素、磷酸一铵、磷酸二铵、氯化铵、碳酸轻铵、氯化钾的混合物∶凹凸棒土∶聚丙烯酰胺∶聚合氯化铝铁为1000∶(100-300)∶(1-5)∶(2-10)。
2、 根据权利要求1所述的定植养分的复合肥料，其特征在于所述的凹凸棒 土用其他天然纳米及多孔材料替代，所述的聚丙烯酰胺、聚合氯化铝铁用其他絮 凝材料替代。
3、 根据权利要求1所述的定植养分的复合肥料的制备方法，其特征在于包 括以下步骤(1) 、凹凸棒土原矿经风化、粉碎，加入2%—4%氧化镁，在水中浸泡24 小时，碾压成片，烘干后研磨成200—400目粉末；(2) 、将各种组分混合进行滚筒造粒，加水方式为喷水蒸气，加水量控制在 3%以下；如有组分为尿素，则尿素是经过喷浆设备添加到混合料； (3) 、烘干，烘干温度进口温度控制在160度与170度之间;(4) 、出料，分装。
全文摘要
本发明公开了定植养分的复合肥料及其制备方法，其特征在于是将肥料与凹凸棒土、聚丙烯酰胺、聚合氯化铝铁按一定比例混合，制成的颗粒肥，所述的肥料是指氮、磷、钾肥或者其混合物，本发明利用分子网材料与复合肥原料复配造粒，将氮、磷、钾养分定植在土壤中，可以减少氮素流失达20％-60％；减少氨氮挥发达40％-80％；减少磷素流失达30％-75％；减少钾肥流失达25％-70％。提高复合肥利用率，减少氮素、磷素对水体和大气的污染。
文档编号C05G3/00GK101353278SQ20071002570
公开日2009年1月28日 申请日期2007年7月28日 优先权日2007年7月28日
发明者菊 乔, 余增亮, 波 卞, 吴跃进, 蔡冬清 申请人:中国科学院等离子体物理研究所