专利名称：烟草专用缓释钾肥及制备方法
技术领域：
本发明涉及烟草专用肥料及制备技术领域，特别是涉及一种成本低廉、制备简单、效果显著的烟草专用缓释钾肥及制备方法。
背景技术：
我国目前烟草种植中肥料利用率普遍偏低，氮(N)约30-35 %，磷(P)约为10_20%，钾(K)约为35-50 %，大量投入的肥料未被当季生长的烟草所利用或大量流失，一方面造成了严重的资源浪费与环境污染；另一方面由于水体富营养化严重，可导致土壤板结，理化性质下降。提高肥料率用率、降低肥料的副作用，对稳定烟叶生产，提高烟叶质量，促进我国烟草生产和经济发展具有极其重要的意义。虽然目前我国无论烟草种植面积还是总产量， 都位居世界首位。但是我国却不是一个烟草生产强国，主要原因是烟叶质量级别低。而制约烟叶质量提高的主要问题是烟叶含钾量低。提高烟叶的含钾量是目前烟草生产中要解决的关键问题之一。缓/控释肥料研究始于二十世纪六十年代中期，这类肥料是利用无机材料、有机材料或者是复合材料在肥料的表面形成一层薄膜，控制肥料在土壤中的溶出速率，使其溶出速率与植物生长需求相一致，从而达到节省肥料、提高利用率和增加农业经济效益的目的。目前，美国、日本在缓/控释肥料的研究居于世界前沿，产品主要运用于高尔夫球场、优质观赏植物、园林等方面。但国内在烟草缓释肥料研究方面很少，根据国内外肥缓释肥料的研究经验，膜表面包裹技术是制备烟草用缓释肥料的有效途径和手段。王少先等人(中国发明专利1887826A 20060627)运用微囊技术，将烟草专用肥制成粒径3-1000 μπι肥微囊，该产品提高了烟草专用肥的生物利用率。但是存在肥料粒径小，比表面积较大，缓释性能不佳；粒径分布范围大，易导致施肥不均匀，导致不同种植块烟叶产量差异大等的问题。金国清(中国发明专利201678603 U 20101222)研制出了含颗粒肥料层、缓释硝铵层和高分子化合物包膜层的三层结构缓释肥。该产品含多种营养元素，且营养元素能缓慢持久的释放出。但该产品完全采用高分子材料包裹，长期施用会造成土地板结，引起白色污染；另一方面该产品结构复杂，相应的生产工艺也就复杂，同时高分子包膜材料又较贵，致使产品成本高，不适合大范围推广。郭会仙(松香甘油酯包膜肥料的制备及其在烤烟种植中的应用研究.云南昆明理工大学化学工程学院，2007 )用松香与甘油反应所得的松香甘油酯包膜肥料，并研究了包膜工艺、所制肥料的缓释性能以及包膜壳的降解性能。但该产品也存在，原料较贵，生产工艺复杂的问题。目前尽管国内外在农用缓释肥料的研究、开发和应用上已经取得了较大的进展，但缓释肥料的价格普遍偏高，通常是普通肥料的3-8倍，限制了它的推广和应用。
发明内容
为了解决目前农用缓释钾肥存在着价格高、制备工艺复杂的问题，本发明的目的是提供一种效果好、成本低、生产工艺简单，易于大面积推广使用的烟草专用缓释钾肥及制备方法。
本发明的技术方案紧下述方式实现的
一种烟草专用缓释钾肥，以钾肥为缓释肥中心，以无机膜材料和有机材料复配为包膜材料包裹成微囊，经干燥后为颗粒状缓释钾肥，缓释钾肥粒径为3-5_ ;缓释包膜材料重量占缓释钾肥总重量的30 %-50 %;无机膜材料占包膜材料重量的80 %-90 %、有机材料占包膜材料重量的10 %-20 %。所述的无机膜材料为分子筛、蛭石、蒙脱土和/或硅藻土，其重量比为分子筛蛭石蒙脱土 硅藻土 =10 -30 25-45 55 -80 45 -85 ;无机膜材料粒径为50-100 mm。所述的有机材料包括有机粘接剂、有机封闭剂和有机膜材料；
有机粘接剂包括羧甲基纤维素钠和/或聚乙烯醇，有机封闭剂包括液体石蜡、壳聚糖和/或聚乙烯醇，有机膜材料包括为聚乙烯醇和/或壳聚糖；
羧甲基纤维素钠、液体石蜡、壳聚糖、聚乙烯醇重比为羧甲基纤维素钠液体石蜡壳聚糖聚乙烯醇=1%-40 10-25 5 -60 35 -65。所述的烟草专用缓释钾肥的制备方法，其步骤如下
一、分别将有机粘接剂、有机封闭剂溶于相应的溶剂中分别配制成1-7%的有机粘接剂溶液、1-10 %的有机封闭剂溶液；
二、将无机膜材料和有机膜材料倒入高速混合机搅拌混合成混合料；
三、在旋转造粒机中加入钾肥，开动旋转造粒机，先喷洒少量有机粘接剂溶液；待钾肥呈颗粒后，继续喷洒有机粘接剂溶液至表面充分湿润，加入一定量的混合料转动使肥料表面形成一层致密层；接着喷洒有机粘接剂溶液以浸润包膜层，继续加入混合料转动；重复此过程5-10次后成包裹钾肥料；
四、在包裹钾肥料表面均匀喷洒有机封闭剂溶液，重复此过程4-8次成缓释钾肥；
五、将缓释钾肥放入鼓风烘箱里在65-90°C下干燥10-24 h，既得烟草专用缓释钾肥。所述的配制有机粘接剂溶液、有机封闭剂溶液时升温至60-90 °C，搅拌速度为200-600 r/min直至全部溶解。 所述的无机膜材料粒径为50-100 mm,无机膜材料和有机材料倒入高速混合机后，在 60-80°C、2000-5000 r/min 的条件下搅拌 30 min。所述的旋转造粒机中加入硫酸钾，开动旋转造粒机，先喷洒少量有机粘接剂溶液，待硫酸钾呈粒径约I _左右颗粒后，继续喷洒有机粘接剂溶液至表面充分湿润，加入适量的混合料，转动3-5 min，使肥料表面形成一层致密层，接着喷洒有机封闭剂以浸润包膜层，继续加入混合料，转动3-10 min,重复此过程5_10次。本发明的积极效果为
经过包膜的钾肥在不同水分含量的土壤中，钾素均以缓释的形式进行释放，减少了钾素的淋失；
经大田试验证实，在钾素施用量相当于传统肥料钾素施用量的50 %条件下，本发明能显著提高中部烟叶和上部烟叶的钾含量，提高幅度达30 %以上；
相对于目前的商业缓释肥料存在着前期供钾不足，以及传统肥料后期供钾不足的问题，本发明更能满足烟株在整个生长过程中钾素的需求；
本发明能有效减少产品成本，经估算本发明生产成本约为市售同类产品的60 % -70%。
具体实施例方式 下面结合实施例对本发明作进一步说明
实施例I:
(1)称取50g聚乙烯醇加入1000 ml蒸馏水，水浴加热到90 1并搅拌约25 min，待聚乙烯醇完全溶解后将溶液倒入喷壶备用；
(2)称取30g壳聚糖，在55 °C的条件下溶于1000 ml的2 %醋酸溶液；
(3)分别称取450g分子筛粉末、200 g聚乙烯醇和1050 g蒙脱土粉末倒入高速混合机，升温到60 °C搅拌,速度为2000 r/min的条件下搅拌约30 min ；
(4)开动旋转造粒机，将2000g硫酸钾颗粒置于其中并喷洒溶液(I)至充分浸润，撒入 (3)使其均匀分散于硫酸钾颗粒表面；再喷洒溶液(I)以浸润包膜层，然后继续加入(3)，转动4 min左右，重复此过程5次；
(5)往已被包裹的肥料表面上喷洒溶液(2)，重复5次至肥料表面均匀；
(6)将处理好的硫酸钾放入鼓风烘箱里在65°C下干燥12 h，即得烟草专用缓释钾肥。(有机材料约占包膜材料重量16% ;无机膜材料约占包膜材料重量的84 % ;包膜材料约占缓释钾肥重量的47 %)
实施例2
(1)称取60g羧甲基纤维素钠加入1000 ml蒸馏水，水浴加热到60 1并搅拌约30min,待羧甲基纤维素钠完全溶解后将溶液倒入喷壶备用；
(2)称取45g液体石蜡，倒入喷壶备用；
(3)分别称取800g硅藻土粉末、150 g壳聚糖粉末和1000 g蒙脱土粉末倒入高速混合机，在温度45 1O、转速1000 r/min的条件下搅拌25 min ；
(4)开动旋转造粒机，将2500kg硫酸钾颗粒置于其中并喷洒溶液(I)至表面充分浸润，撒入(3)使其均匀分散于硫酸钾颗粒表面。再喷洒溶液(I)以浸润包膜层，然后继续加入(3)，转动5 min左右。重复此过程7次。(5)往已包裹的肥料表面上喷洒溶液(2)，重复4次至肥料表面均匀；
(6)将处理好的硫酸钾放入鼓风烘箱里在55 °C下干燥20 h，既得所需缓释钾肥。(有机材料约占包膜材料重量的12% ;无机膜材料约占包膜材料重量的88 % ;包膜材料约占缓释钾肥重量的45 %)
实施例3
(1)称取40g羧甲基纤维素钠加入1600 ml蒸懼水,水浴加热到60 °C并搅拌30 min,待羧甲基纤维素钠完全溶解后将溶液倒入喷壶备用；
(2)称取80g液体石蜡，倒入喷壶备用；
(3)分别称取200g分子筛粉末、100 g聚乙烯醇、50 g壳聚糖和1000 g硅藻土粉末倒入高速混合机，在温度为40 °C、转速为1000 r/min的条件下搅拌约25 min ；
(4)开动旋转造粒机，2300g硫酸钾颗粒置于其中并喷洒溶液(I)至表面充分浸润，撒入(3)使其均匀分散于硫酸钾颗粒表面。再喷洒溶液(I)以浸润包膜层，然后继续加入(3)，转动5 min左右。重复此过程8次。(5)往已包裹的肥料表面上喷洒溶液(2)，重复此操作6次至肥料表面均匀；
(6)将处理好的硫酸钾放入鼓风烘箱里在55 °C下干燥20 h，既得所需缓释肥料。
(有机材料约占包膜材料重量的18% ;无机膜材料约占包膜材料重量的82 % ;包膜材料约占缓释钾肥重量的39 %)
实施例4
(1)称取40g羧甲基纤维素钠和30g聚乙烯醇加入1000 ml蒸馏水，水浴加热到85 V并揽祥40 min,待两者均完全溶解后将溶液倒入嗔壶备用；
(2)称取30g聚乙烯醇，在90 °C并搅拌的条件下溶于1500 ml的蒸馏水，待聚乙烯醇完全溶解后将溶液倒入喷壶备用；
(3)分别称取300g蛭石粉末、100 g聚乙烯醇、和900 g蒙脱土粉末倒入高速混合机，升温到70 °C搅拌,转速1500 r/min的条件下搅拌约30 min ;
(4)开动旋转造粒机，将2500g硫酸钾颗粒置于其中并喷洒溶液(I)至充分浸润，撒入
(3)使其均匀分散于硫酸钾颗粒表面。再喷洒溶液(I)以浸润包膜层，然后继续加入(3)，转动5 min左右，重复此过程5次。(5)往已包裹的肥料表面上喷洒溶液(2)，重复此操作4次至肥料表面均匀。(6)将处理好的硫酸钾放入鼓风烘箱里在75 °C下干燥10 h，既得所需缓释钾肥。(有机材料约占包膜材料重量的17% ;无机膜材料约占包膜材料的83 % ;包膜材料约占缓释钾肥重量的36 %)
经计算本发明的成本(只包括原料成本)约低于一般市售的同类产品一半，是传统肥料的约I. 23倍。具体价格见表I.
表I各种肥料价格对比
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*注仅计算原料成本
经大田实验，结果表明相较于传统肥料烟株生长后期供钾不足，以及某品牌商业缓释肥中前期供钾不足，本发明的施用能满足烟株的整个生长阶段内对钾素的需求，省去了施用追肥的人力和成本，提高烟叶种植的经济效益。由表2可以看出，在本发明钾素施用量只是传统肥料钾素施用量的50%的条件下，所产烟叶中部叶和上部叶钾含量均提高30%以上。表2施用不同肥料后烟叶钾含量(％)
权利要求
1.一种烟草专用缓释钾肥，以钾肥为缓释肥中心，以无机膜材料和有机材料复配为包膜材料包裹成微囊，经干燥后为颗粒状缓释钾肥，其特征在于缓释钾肥粒径为3-5_ ;缓释包膜材料重量占缓释钾肥总重量的30 %-50 %;无机膜材料占包膜材料重量的80 %-90%、有机材料占包膜材料重量的10 %-20 %。
2.根据权利要求I所述的烟草专用缓释钾肥，其特征是，无机膜材料为分子筛、蛭石、蒙脱土和/或硅藻土，其重量比为分子筛蛭石蒙脱土 硅藻土 =10 -30 25-45 55 -8045 -85 ;无机膜材料粒径为50-100 mm。
3.根据权利要求2所述的烟草专用缓释钾肥，其特征是，有机材料包括有机粘接剂、有机封闭剂和有机膜材料； 有机粘接剂包括羧甲基纤维素钠和/或聚乙烯醇，有机封闭剂包括液体石蜡、壳聚糖和/或聚乙烯醇，有机膜材料包括聚乙烯醇和/或壳聚糖； 羧甲基纤维素钠、液体石蜡、壳聚糖、聚乙烯醇重比为羧甲基纤维素钠液体石蜡壳聚糖聚乙烯醇=10-40 10-25 5 -60 35 -65。
4.一种根据权利要求3所述的烟草专用缓释钾肥的制备方法，其步骤如下 一、分别将有机粘接剂、有机封闭剂溶于相应的溶剂中分别配制成1-7%的有机粘接剂溶液、1-10 %的有机封闭剂溶液； 二、将无机膜材料和有机膜材料倒入高速混合机搅拌混合成混合料； 三、在旋转造粒机中加入钾肥，开动旋转造粒机，先喷洒少量有机粘结溶液；待钾肥呈颗粒后，继续喷洒有机粘接剂溶液至表面充分湿润，加入一定量的混合料转动使肥料表面形成一层致密层；接着喷洒有机粘接剂溶液以浸润包膜层，继续加入混合料转动；重复此过程5-10次后即得包裹钾肥料； 四、在包裹钾肥料表面均匀喷洒有机封闭剂溶液，重复此过程4-8次即得缓释钾肥； 五、将缓释钾肥放入鼓风烘箱里在65-90°C下干燥10-24 h，即得烟草专用缓释钾肥。
5.根据权利要求4所述的烟草专用缓释钾肥的制备方法，其特征在于配制有机粘接剂溶液、有机封闭剂溶液时升温至60-90 0C，搅拌速度为200-600 r/min直至全部溶解。
6.根据权利要求5所述的烟草专用缓释钾肥的制备方法，特征在于无机膜材料粒径为50-100 mm,无机膜材料和有机材料倒入高速混合机后，在60_80°C、2000-5000 r/min的条件下搅拌30 mirio
7.根据权利要求6所述的烟草专用缓释钾肥的制备方法，特征在于在旋转造粒机中加入硫酸钾，开动旋转造粒机，先喷洒少量有机粘接剂溶液，待硫酸钾呈粒径约I _左右颗粒后、有机粘接剂溶液至表面充分湿润，加入适量的混合料，转动3-5 min，使颗立料表面形成一层致密层，接着喷洒有机封闭剂溶液以浸润包膜层，继续加入混合料，转动3-10 min,重复此过程4-8次。
全文摘要
本发明公开了一种烟草专用缓释钾肥及制备方法，它是以传统钾肥为缓释肥中心，以无机膜材料和有机材料复配为包膜材料包裹成微囊，产品经干燥后为颗粒状，粒径在3-5mm；其包膜材料重量占肥料总重量的30%-50%；无机膜材料占包膜材料重量的80%-90%，有机材料(包括有机膜材料、粘结剂和封闭剂)占包膜材料重量的10%-20%；先将无机膜材料和有机膜材料高速混合，然后依次将传统钾肥、混合料加入到旋转造粒机中造粒、包膜，期间适时喷洒相应的粘结溶液而制成，最后喷洒封闭剂。本烟草专用缓释钾肥在较少施用量的条件下，提高烤烟上部烟叶和中部烟叶钾元素的含量30%以上；同时相对其他缓释钾肥，大幅度的简化了制作工艺，减少了生产成本。
文档编号C05G3/00GK102942414SQ201210443138
公开日2013年2月27日 申请日期2012年11月8日 优先权日2012年11月8日
发明者刘文涛, 何素芹, 朱诚身, 魏佳, 孙洪魁, 李永涛, 孔德辉, 吴鸣建, 韦凤杰, 苏永丽, 司嫄嫄, 李洋 申请人:郑州大学