专利名称：具有三维网架结构的生物降解型缓释化肥及制备方法
具有三维网架结构的生物降解型缓释化肥及制备方法
技术领域：
本发明涉及肥料加工技术领域，特别是一种利用改性、膨化、挤压集成处理 形成三维网架缓释结构的生物降解型缓释化肥及制备方法。
背景技术：
提高农用化学品利用率、研制环境友好型缓/控释材料是世界各国化学化工界 一项十分重要而又非常紧迫的任务。缓/控释化肥具有与植物生理、生育模式相匹 配的作用，能够在规定的时间按照预定的速度释放到周围环境，既可以提高利用 率，降低劳动强度，又能减轻对环境的污染，因此备受各国学者的高度重视。缓/ 控释化肥的研究始于20世纪60年代，美国、日本居于研究前沿，美国主要应用 于高尔夫球场、观赏植物、园林等方面。在世界范围，由于生产成本高(包膜缓 释肥料的价格为普通尿素的5-6倍)， 一直未能在粮食生产上广泛应用，因此亟 需开发廉价、无污染的缓/控释化肥品种，国内、外许多科学家正在积极地开展这 方面的研究工作。
发明内容
本发明的目的旨在解决上述问题，而提供一种利用改性、膨化、挤压集成技术形 成的三维网架结构制备生物降解型缓释化肥及制备方法。
为实现上述目的，本发明公开了一种具有三维网架结构的生物降解型缓释化 肥。其特征在于所述具有三维网架结构的生物降解型缓释化肥包括膨润土、变质
陈化粮和化肥，其中按重量比膨润土变质陈化粮化肥为10-15: 20-25: 70-60 ;
经改性、膨化、挤压集成处理后形成的化肥呈圆柱状颗粒，其颗粒直径-5-10mm、 长度；8-15mm，化肥微粒包覆率85-95%，三维网架表面大于20nm的针孔面积〈20。/。 网架面积，网膜厚度30nm-2mm。
本发明还公开了具有三维网架结构的生物降解型缓释化肥的制备方法。其特 征在于包括步骤如下
(1)将膨润土、变质陈化粮分别粉碎，过筛取粒度〈2mm粉料，按重量比35-40: 65-60混匀； (2) 将(1)项所得的粉料送入搅拌罐内强烈的搅拌混合，同时通入压力为 0.5-0.7MPa、温度为150-17(TC不带冷凝水的干饱和蒸汽，进行改性处理；
(3) 将(2)项所得的改性物和化肥按比例30-40: 70-60混匀，在膨化机的螺杆转动 和模头的共同作用下，挤压形成条状膨化物三维网架结构；
(4) 将(3)项所得的膨化物破碎成8-10mm长度颗粒，再向其表面喷洒0.5-l (wt%) 油脚；
(5) 将(4)项所得的物料送入挤压造粒机,制成圆柱状颗粒生物降解型缓释化肥, 直径5mm-10mm，在化肥微粒表面形成致密的保护层。
本发明的有益效果是
(1) 原料经粉碎预处理、改性、膨化集成处理形成三维网架缓释结构，化肥微 粒在连续的网架结构中获得保护。再经破碎、挤压、造粒处理，在化肥微粒表面 形成致密的覆盖层，通过扫描电子显微镜、透射电子显微镜检测，控制尿素包 覆率85-95%，三维网架表面大于20nm的针孔面积〈20。/。网架面积，网膜厚度 30nm-2mm;
(2) 可以通过调整膨化物粒度、挤压造粒机的平模或环模模孔直径、油脚、化 肥比例，改变生物降解型缓释化肥释放速度、峰值、周期，满足生物降解型缓释 化肥120-180日控释要求；
(3)通过改变三维网架网膜厚度，可以设计肥料释放速率与植物生长需求匹配的 网架结构系列。是一种环境友好型无污染的缓/控释化肥，在粮食生产上具有广泛 的应用前景。
具体实施方式
本发明利用改性、膨化、挤压集成技术形成三维网架缓释结构制备生物降解 型缓释化肥，将膨润土、变质陈化粮等粉碎、改性后，按特定比例与化肥混均，通 过膨化工艺制备膨化物，再破碎成颗粒，喷洒油脚，进入挤压造粒机制成圆柱状 颗粒缓释化肥。具体步骤如下
(1) 将膨润土、变质陈化粮分别粉碎，过筛取粒度〈2mm粉料，按重量比(35-40: 65-60)混匀；
(2) 将(1)项粉料送入改性装置内强烈搅拌混合，同时通入压力为0.5-0.7MPa、 温度为150-17(TC不带冷凝水的干饱和蒸汽，进行改性处理；
(3) 将(2)项改性物料和化肥按重量比(30-40: 70-60)，在膨化机的螺杆转动和 模头制的共同作用下，挤压形成条状膨化物三维网架结构；
(4) 将(3)项膨化物破碎成8-10mm长度颗粒，再向其表面喷洒(0.5-1) (wt%) 油脚；
(5) 将(4)项物料送入挤压造粒机制成5mm-10mm直径的圆柱状颗粒生物降解型 缓释化肥，在化肥微粒表面形成致密的保护层。
调整膨化物粒度、造粒机的平模或环模孔径、油脚、化肥比例，可得到控制 生物降解型缓释化肥化肥微粒包覆率85-95%,三维网架表面大于20nm的针孔 面积<20%网架面积，网膜厚度30nm-2mm。
所述的膨润土是指主要成分为蒙脱石，呈白色至橄榄绿色，密度2.4-2.8，熔 点1330-143(TC的天然膨润土。
所述的变质陈化粮指贮存过程中受到霉菌污染的玉米、高梁、小麦、大麦、 稻谷中的一种或几种。
所述的化肥为尿素、磷矿粉、硫酸钾、氯化钾、磷酸铵、硝酸磷肥、磷酸二 氢钾、硝酸钾、硝磷钾肥中的一种或几种。
所述的油脚为黄豆、葵花籽、菜籽、棉籽、胡麻中的一种或几种，在浸提或压 榨工艺中，水洗和精炼时的副产物。
所述的膨化机为双螺杆挤压式膨化机。
所述的挤压造粒机为平模或环模挤压造粒机。
实施例1
(1) 膨润土、除去杂质的变质高粱经锤片式粉碎机分别粉碎，过筛取粒度〈2mm 的筛下粉料，将过筛膨润土 105kg和过筛变质高粱195kg混匀；
(2) 将(1)项混匀筛下粉料300kg送入筒式改性装置，搅拌轴转速200r/min，通 入压力0.5MPa、温度150'C过饱和蒸汽，改性处理30s;
(3) 将(2)项改性处理粉料300kg、尿素700kg混匀，送入膨化机膨化处理；
(4) 将(3)项膨化物破碎成长度为10mm的颗粒，再向其表面混匀喷洒油脚5kg;
(5) 将(4)项物料送入模孔直径为6mm的环模挤压造粒机制成圆柱状颗粒生物 降解型缓释化肥。
检测结果尿素微粒包覆率86%，三维网架表面大于20nm的针孔面积占网
架面积的18%,网膜厚度30-50nm。 实施例2
(1) 膨润土、除去杂质的变质玉米经锤片式粉碎机分别粉碎，过筛取粒度〈2mm 的筛下粉料，将过筛膨润土 120kg和过筛变质玉米180kg混匀；
(2) 将(1)项混匀筛下粉料300kg送入筒式改性装置，搅拌轴转速200r/min，通 入压力0.7MPa、温度17(TC过饱和蒸汽，改性处理20s;
(3) 将(2)项改性处理粉料300kg、磷酸铵700kg混匀，送入膨化机处理；
(4) 将(3)项膨化物破碎成长度为8mm的颗粒，再向其表面混匀喷洒油脚6kg;
(5) 将(4)项物料送入模孔直径为5mm的平模挤压造粒机制成圆柱状颗粒生物 降解型缓释化肥。
检测结果磷酸铵微粒包覆率92%，三维网架表面大于20nm的针孔面积占网 架面积的12%，网膜厚度50-70nm。
权利要求
1、一种具有三维网架结构的生物降解型缓释化肥，其特征在于包括膨润土、变质陈化粮和化肥，其中按重量比膨润土∶变质陈化粮∶化肥为10-15∶20-25∶70-60；经改性、膨化、挤压集成处理后形成的化肥呈圆柱状颗粒，其颗粒直径＝5-10mm、长度＝8-15mm，化肥微粒包覆率85-95％，三维网架表面大于20nm的针孔面积＜20％网架面积，网膜厚度30nm-2mm。
2、 一种权利要求l的具有三维网架结构的生物降解型缓释化肥的制备方法， 其特征在于包括步骤如下(1) 将膨润土、变质陈化粮分别粉碎，过筛取粒度〈2mm粉料，按重量比35-40: 65-60混匀；(2) 将(1)项所得的粉料送入搅拌罐内强烈的搅拌混合，同时通入压力为 0.5-0.7MPa、温度为150-170'C不带冷凝水的干饱和蒸汽，进行改性处理；(3) 将(2)项所得的改性物和化肥按比例30-40: 70-60混匀，在膨化机的螺杆转动 和模头的共同作用下，挤压形成条状膨化物三维网架结构；(4) 将(3)项所得的膨化物破碎成8-10mm长度颗粒，再向其表面喷洒0.5-l (wt%) 油脚；(5) 将(4)项所得的物料送入挤压造粒机，制成圆柱状颗粒生物降解型缓释化肥, 直径5mm-10mm，在化肥微粒表面形成致密的保护层。
3、 按照权利要求2所述的制备方法，其特征在于所述膨润土是主要成分为蒙 脱石，呈白色至橄榄绿色，密度2.4-2.8，熔点1330-143(TC的天然膨润土。
4、 按照权利要求2所述的制备方法，其特征在于所述变质陈化粮是贮存过程 中受到霉菌污染的玉米、高粱、小麦、稻谷中的一种或几种。
5、 按照权利要求2所述的制备方法，其特征在于所述化肥为尿素、磷矿粉、 硫酸钾、氯化钾、磷酸铵、硝酸磷肥、磷酸二氢钾、硝酸钾、硝磷钾肥中的一种 或几种。
6、 按照权利要求2所述的制备方法，其特征在于所述的油脚为黄豆、葵花籽、 菜籽、棉籽、胡麻中的一种或几种，在浸提或压榨工艺中，水洗和精炼时的副产 物。
7、 按照权利要求2所述的方法，其特征在于所述的膨化机为双螺杆挤压式膨 化机。
8、 按照权利要求2所述的方法，其特征在于所述的挤压造粒机为平模或环模 挤压造粒机。
全文摘要
本发明公开了一种具有三维网架结构的生物降解型缓释化肥及制备方法。本发明利用改性、膨化、挤压集成技术形成三维网架结构制备生物降解型缓释化肥，技术指标达到化肥微粒包覆率85-95％，三维网架表面大于20nm的针孔面积＜20％网架面积，网膜厚度30nm-2mm。是一种环境友好型无污染的缓/控释化肥，在粮食生产上具有广泛的应用前景。
文档编号C05G1/00GK101177364SQ20071015005
公开日2008年5月14日 申请日期2007年11月2日 优先权日2007年11月2日
发明者孙光远, 孙有光, 建 马 申请人:天津理工大学