一种生物可降解包膜肥及其生产方法与流程

文档序号:11825955阅读:265来源:国知局

本发明涉及农业肥料技术领域,具体是一种生物可降解包膜肥及其生产方法。



背景技术:

据联合国粮农组织(FAO)资料显示,化肥对世界粮食增产的贡献率达到55%左右,被称为“人类粮食的粮食”的化肥在中国粮食生产与粮食安全中的作用是巨大的。

目前,中国农业中的化肥消费量以每年5%的速度增加,约占到农业全部生产性支出的50%。据统计,全国氮肥当季利用率仅为30%,磷肥仅为20%,钾肥也在40%以下,每年损失的化肥达1100万吨,而化肥在环境方面带来的损失按可比价高达1000亿元。目前,中国占世界不足10%的耕地,化肥消费却占到世界总量的30%,单位面积施用量达到世界平均水平的3倍多。

通过上面的分析可以看出,化肥工业的发展在给农业生产带来粮食增产贡献的同时,也带来了诸多“危害”。随着人们环保意识的提高,对降低化肥损失,提高肥料利用率,减轻或免除肥料污染越来越重视。研究表明,未来肥料发展和植物营养研究的重点不仅要关注养分含量,更要重视养分形态及其科学搭配,同时要研究不同养分形态的相互转化以及助剂的应用对作物营养吸收、转化和肥料利用率提升的作用。

控释肥料自20世纪90年代以来在我国农业、肥料制造业等行业和相关领域备受关注。国家科技部相继在“十五”和“十一五”期间设立缓释、控释肥料项目,开展缓释、控释肥料的共性关键技术及其产业化研究,使我国控释肥料等新型肥料创制沿着健康的轨道发展并取得预期的经济和社会效益。我国开展控释肥料研制是为解决“中国农业持续发展的肥料问题”,力图通过改造肥料而提高化肥的利用率。控释肥作为一种新型产品,应用好处很多,但研究发现,其包膜材料在土壤中很难降解或者说降解需要几十年的时间,给土壤带来二次污染。目前还没有一种主要成分为生物可降解、生物相容的环境友好新材料的生物可降解包膜肥。



技术实现要素:

本发明正是针对以上技术问题,提供一种主要成分为生物可降解、生物相容的环境友好新材料的生物可降解包膜肥及其生产方法。

本发明主要通过以下技术方案来实现。

一种生物可降解包膜肥,其特征在于包膜材料与肥料的重量比为3~10:1000。

一种生物可降解包膜肥的包膜材料,主要由淀粉、植物油、乳酸类物质组成,其特征在于各组分的重量百分比为:淀粉3%~10%、植物油15%~50%、乳酸类物质40%~60%。淀粉与植物油比例为1:5。乳酸类物质优选聚丙交酯。

本发明还提供一种生物可降解包膜肥的生产方法,其特征在于:

一、物料干燥,将待包膜的肥料经皮带秤传送至滚筒内预热,除去水分;

二、内层包膜喷涂,将植物油加热,然后将淀粉按一定比例投入到植物油中,充分混合成浆状物质,然后通过压力泵经料管输送进入经步骤一预热的滚筒内,从料管尾部喷头均匀喷涂到步骤一所述滚筒内的物料上,充分搅拌并喷涂均匀后,经运输皮带转入冷却筒冷却,然后再转入滚筒预热,重复三次;

三、外层包膜喷涂,将乳酸类物质加热融化后,通过压力泵经料管输送进入滚筒内对经步骤二进行过三次内层包膜喷涂的物料进行外层包膜喷涂,充分搅拌并喷涂均匀后,经运输皮带转入冷却筒进行冷却,然后再转入滚筒进行下一层外层包膜的喷涂,进行多次循环后即得生物可降解包膜肥的半成品;

四、筛分抛光,对经步骤三进行过多次循环的生物可降解包膜肥的半成品进行筛分、抛光,最后经计量称重后进行包装,入库。

步骤一中的肥料预热温度为80℃~90℃。

步骤二中的植物油加热温度为40℃~50℃。

步骤二、三中的料管直径为15mm。

本发明选取的降解包膜材料主要由植物油、淀粉、聚乳酸、甲壳素等物料组成,受外界环境影响小,易附着在肥料颗粒表面;与肥料养分不发生反应或影响养分性能;低于其熔融温度时能迅速固化;能通过包膜层厚度控制养分释放,以满足作物生长需求;在土壤中能自行降解,降解周期短,不污染土壤;成本低廉,适合大规模生产和大面积推广。

同时,本发明通过在聚合物膜材的制备过程中,引入可生物降解的化学基团,赋予了高分子膜材生物降解功能,使膜材料既具有优良的生物降解性能,又具有良好的控释性能。在包膜工艺中采用微量喷涂工艺,此工艺大大提高了包膜材料的利用率,并且实现了包膜材料的充分混合,提高了肥料的控释性能。通过调节成膜助剂的用量与组分,提高材料的控释性能,降低材料的用量,从而降低生产成本。此外,本发明所述的生产方法可以实现连续化、自动化的生产,极大地提高了包膜肥料的生产效率,包膜材料及其包膜控释肥料的制备工艺经济可行,在国内首次实现中试水平连续化、自动化生产,运行稳定程度高。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

以尿素为例,将6000Kg尿素经皮带秤传送至滚筒内预热至90℃,除去水分,将15Kg植物油加热至50℃,然后将3Kg淀粉投入到加热的植物油中,充分混合成浆状物质,然后通过压力泵经料管输送至滚筒内,并通过料管尾部喷头均匀喷涂到经预热的尿素上,等尿素充分搅拌并喷涂均匀后,经运输皮带转入冷却筒冷却,然后转入滚筒预热,预热至90℃时,重复喷涂,循环三次后,再将聚丙交酯18Kg加热融化后,通过压力泵经料管输送至滚筒内并通过料管尾部的喷头进行外层包膜喷涂,充分搅拌并喷涂均匀后,经运输皮带转入冷却筒进行冷却,待充分冷却后再转入滚筒进行下一层外层包膜的喷涂,共计进行三层外层包膜喷涂,然后对冷却的物料进行筛分、抛光,最后计量称重,然后包装入库。

实施例2

以尿素为例,将6000Kg尿素经皮带秤传送至滚筒内预热至80℃,除去水分,将20Kg植物油加热至40℃,然后将4Kg淀粉投入到加热的植物油中,充分混合成浆状物质,然后通过压力泵经料管输送至滚筒内,并通过料管尾部喷头均匀喷涂到经预热的尿素上,等尿素充分搅拌并喷涂均匀后,经运输皮带转入冷却筒冷却,然后转入滚筒预热,预热至80℃时,重复喷涂,循环三次后,再将聚丙交酯25Kg加热融化后,通过压力泵经料管输送至滚筒内并通过料管尾部的喷头进行外层包膜喷涂,充分搅拌并喷涂均匀后,经运输皮带转入冷却筒进行冷却,待充分冷却后再转入滚筒进行下一层外层包膜的喷涂,共计进行四层外层包膜喷涂,然后对冷却的物料进行筛分、抛光,最后计量称重,然后包装入库。

项目产品通过国标标准方法(GB/T 23348-2009),所制备系列新型控释肥料的初期溶出率均低于15%,符合国际和国内标准。

通过国标方法,所制得系列新型控释肥料的释放期大于28天,符合国际和国内标准的要求,工艺的可操作性得到验证。

新型包膜控释肥料相比传统包膜控释肥料,相同控释期(60天)可降低膜材厚度近3倍,节省大量包膜材料,降低了包膜肥料的生产成本。

通过标准IS014852《水系培养液中需氧条件下塑料材料生物降解能力的测定——通过分析释放的二氧化碳的方法》方法检验新型包膜控释肥料膜材生物降解性能,发现新型材料具有良好的生物降解性能。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点,本发明的目的主要在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施,并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰,都应涵盖在本发明的保护范围之内。

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