本发明属于本发明属于包膜缓释肥技术领域，特别涉及一种含有机质的包膜长效缓释氮肥及其制备方法。
背景技术：
我国目前肥料以速效肥料为主，其存在容易在土壤中发生淋溶、挥发，造成大量营养元素流失问题，使得肥料利用率极低，约为20-30％，并且随着雨水大量流失的营养元素还会造成水体富营养化等环境问题。
为了提高肥料利用率，人们开发出了区别于传统速效肥料的新型缓控释肥料，主要是包膜肥料，尤以包膜尿素最为常见，目前聚氨酯类包膜肥肥料相对于无机矿物盐类包膜肥料如硫包衣尿素及脲醛树脂、聚苯乙烯、聚乙烯、聚氯乙烯等聚合物包膜肥料因其具有良好的缓释性且无需有机溶剂，膜层可降解等优点而受到人们青睐。
但是聚氨酯包膜肥料生产也存在原料成本高，生产过程加入量与包膜率较难掌握，加入量高容易搅拌不均而使得肥料结块，加入量低包膜率不够释放期达不到要求，且聚氨酯材料自然分解周期较长约为2-3年，长时间使用也可能造成土地污染等问题。
技术实现要素：
针对上述聚氨酯包膜肥料存在的生产原料成本高，生产过程中聚氨酯材料加入量与包膜率较难掌握，以及使用中存在的长时间使用可能造成土地污染的问题。本发明提供一种含有机质的包膜长效缓释氮肥，利用有机质层的加入减少聚氨酯材料的使用同时缓释肥能达到良好缓释效果，且提供有益于作物与土壤的有机质，此外造纸废液的利用以及有机质层的易于降解具有节能环保的特点。
本发明的另一目的是提供一种所述含有机质的包膜长效缓释氮肥的制备方法。
本发明采用的技术方案如下：
一种含有机质的包膜长效缓释氮肥，组成为颗粒尿素、包覆于所述颗粒尿素外的聚氨酯膜层和包覆于所述聚氨酯膜层外的有机质层，所述有机质层的制备原料是造纸黑液、粘结剂和氨化褐煤。所述颗粒尿素可以选择的粒径大小为2-5mm的颗粒尿素。该技术方案中加入有机质层可以减少聚氨酯材料的使用，从而降低由于聚氨酯材料大量使用而造成的生产成本和生产难度，还可以为土壤提供有益作物生长的有机质。此外该肥料的制备利用了造纸废料，节能环保。
优选的，所述有机质层外还包覆了石蜡层。石蜡层可以使有机质层不易脱落更稳定，有利于提高肥料的释放期。
进一步优选的，所述含有机质的包膜长效缓释氮肥各组分的质量比例为：尿素100份、聚氨酯膜层1-3份、有机质层5-10份、石蜡层0.8-5份。采用该比例可以达到该方案中最佳的肥料缓释效果和释放期。
优选的，所述有机质层原料的质量比例为：造纸黑液4-20份、粘结剂0.2-1份、氨化褐煤12-20份。选用该比例原料制备的有机质层具有最佳的缓释性能和包覆率，从而进一步提高缓释效果和释放期。
优选的，所述造纸黑液组成是水40-60wt％和碱木素60-40wt％。碱木素降解时间短，长期使用也不会污染土壤和水体。此外该浓度范围的造纸黑液在包覆工艺中可以更好地在肥料表面形成均匀的包覆层，提高肥料释放期。
优选的，所述粘结剂为聚乙二醇、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺或羧甲基纤维素中的一种或多种。例如可用聚乙二醇4000作为粘结剂。采用这些材料作为粘结剂可以使有机质更均匀牢固地包覆在肥料表面，提高包覆率，有利于提高有机质层的缓释性能和释放期。
优选的，所述氨化褐煤的粒度为30-100目，可溶腐殖酸含量为8-20wt％。有机质层中加入所述氨化褐煤不仅可以向土壤释放氮元素，还可以提供腐殖酸，丰富了土壤营养。
一种含有机质的包膜长效缓释氮肥的制备方法，其步骤为：
[1]向包衣机内依次加入颗粒尿素、聚氨酯包膜剂混合液与交联剂异氰酸酯加热固化；
[2]加入有机质层原料热风加热干燥。
所述包衣机转速可选择40-50转/分，所述加热固化和加热干燥的温度可选择70℃-90℃。所述加热固化的时间可选择4-5分钟，所述热风加热干燥时间可选择3-4分钟。所述的聚氨酯包膜剂混合液与交联剂异氰酸酯其中一种可选配方为：市售蓖麻油、聚丙二醇400、58号石蜡、三乙醇胺按照质量比7:1:1:0.05配制；所述异氰酸酯为多亚甲基多苯基异氰酸酯；所述包膜剂与亚甲基多苯基异氰酸酯质量比为2:1。
该制备方法具有如下优点：可根据实际需求调整加入的原料种类和剂量从而可控地调整包覆层的组成和厚度；所制备的包覆层包裹均匀，缓释性能好，释放期长；所制备的肥料不结块，颗粒分散均一，方便使用；生产需要的仪器设备简单，材料成本低；不使用有机溶剂，环境友好。
优选的，完成所述制备方法的步骤后，再加入石蜡熔融液混匀。所述石蜡可选用58号石蜡。此步可在所述有机质层外再包覆一层石蜡层。可使有机质层不易脱落，延长释放期。
优选的，加入所述有机质层原料的工艺过程为：加入造纸黑液与粘结剂混匀液转动0.5-1分钟后加入氨化褐煤，重复2-3次。该工艺制备的有机质层中，造纸黑液中的组分与氨化褐煤交错排列，从而跟更牢固和均匀，有效提升了其缓释性能和释放期。
与现有技术相比，本技术方案提供的含有机质的包膜长效缓释氮肥的有益效果是：加入有机质层，减少了聚氨酯材料的使用，从而降低生产成本和生产难度；为土壤提供有益作物生长的有机质；具有优异的缓释效果和较长的释放期；有机质层制备原料可利用造纸废料，且有机质层降解时间短，因此具有节能环保的优点。
与现有技术相比，本技术方案提供的含有机质的包膜长效缓释氮肥的制备方法的有益效果是：可根据实际需求调整加入的原料种类和剂量从而可控地调整包覆层的组成和厚度；所制备的包覆层包裹均匀，牢固不脱落，缓释性能好，释放期长；所制备的肥料不结块，颗粒分散均一，方便使用；需要的仪器设备简单，材料成本低；不使用有机溶剂，环境友好。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的解释说明，将详述本发明具体实施方式的优选过程。
实施例1
[1]按照蓖麻油、聚丙二醇400、58号石蜡和三乙醇胺以质量比7:1:1:0.05配成聚氨酯包膜剂；
[2]按照造纸黑液和聚乙二醇4000以质量比10:1配制成有机质粘合剂混匀液；
[3]包衣机内加入600g尿素，包衣机转速设为40-50转/分，鼓风加热到75℃，依次加入聚氨酯包膜剂混合液4g与交联剂异氰酸酯2g固化4分钟；
[4]在步骤[3]得到产品中喷入6g有机质粘合剂混匀液转动0.5-1分钟后加入氨化褐煤12g，重复此步骤3次；
[5]将步骤[4]得到产品热风加热4分钟干燥后加入12g58号石蜡熔融液继续转动2分钟混匀。
实施例2
[1]按照蓖麻油、聚丙二醇400、58号石蜡和三乙醇胺以质量比7:1:1:0.05配成聚氨酯包膜剂；
[2]按照造纸黑液和聚乙二醇4000以质量比20:1配制成有机质粘合剂混匀液；
[3]向包衣机内加入600g尿素，40-50转/分，鼓风加热到75℃，依次加入聚氨酯包膜剂混合液4g与交联剂异氰酸酯2g固化4分钟；
[4]在步骤[3]得到产品喷入6g有机质粘合剂混匀液转动0.5-1分钟加入氨化褐煤12g，重复此步骤3次；
[5]将步骤[4]到产品热风加热4分钟干燥后加入12g58号石蜡熔融液继续转动2分钟混匀。
实施例3
[1]按照蓖麻油、聚丙二醇400、58号石蜡和三乙醇胺以质量比7:1:1:0.05配成聚氨酯包膜剂；
[2]按照造纸黑液和聚乙二醇4000以质量比10:1配制成有机质粘合剂混匀液；
[3]向包衣机内加入600g尿素，40-50转/分，鼓风加热到80℃，依次加入聚氨酯包膜剂混合液8g与交联剂异氰酸酯4g固化4分钟；
[4]在步骤[3]得到产品喷入6g造纸黑液与粘结剂混匀液转动0.5-1分钟加入氨化褐煤12g，重复此步骤3次；
[5]将步骤[4]得到产品热风加热4分钟干燥后加入12g58号石蜡熔融液继续转动2分钟混匀。
实施例4
[1]按照蓖麻油、聚丙二醇400、58号石蜡和三乙醇胺以质量比7:1:1:0.05配成聚氨酯包膜剂；
[2]按照造纸黑液和聚乙二醇4000以质量比20:1配制成有机质粘合剂混匀液；
[3]向包衣机内加入600g尿素，40-50转/分，鼓风加热到80℃，依次加入聚氨酯包膜剂混合液8g与交联剂异氰酸酯4g固化4分钟；
[4]在步骤[3]得到产品喷入6g造纸黑液与粘结剂混匀液转动0.5-1分钟加入氨化褐煤12g，重复此步骤3次；
[5]将步骤[4]得到产品热风加热4分钟干燥后加入12g58号石蜡熔融液继续转动2分钟混匀。
实施例5
[1]按照蓖麻油、聚丙二醇400、58号石蜡和三乙醇胺以质量比7:1:1:0.05配成聚氨酯包膜剂；
[2]按照造纸黑液和聚乙二醇4000以质量比10:1配制成有机质粘合剂混匀液；
[3]向包衣机内加入600g尿素，40-50转/分，鼓风加热到90℃，依次加入聚氨酯包膜剂混合液12g与交联剂异氰酸酯6g固化4分钟；
[4]在步骤[3]得到产品喷入6g造纸黑液与粘结剂混匀液转动0.5-1分钟加入氨化褐煤12g，重复此步骤3次；
[5]将步骤[4]得到产品热风加热4分钟干燥后加入12g58号石蜡熔融液继续转动2分钟混匀。
实施例6
[1]按照蓖麻油、聚丙二醇400、58号石蜡和三乙醇胺以质量比7:1:1:0.05配成聚氨酯包膜剂；
[2]按照造纸黑液和聚乙二醇4000以质量比20:1配制成有机质粘合剂混匀液；
[3]向包衣机内加入600g尿素，40-50转/分，鼓风加热到90℃，依次加入聚氨酯包膜剂混合液12g与交联剂异氰酸酯6g固化4分钟；
[4]在步骤[3]得到产品喷入6g造纸黑液与粘结剂混匀液转动0.5-1分钟加入氨化褐煤12g，重复此步骤3次；
[5]将步骤[4]得到产品热风加热4分钟干燥后加入12g58号石蜡熔融液继续转动2分钟混匀。
各实施例与对比例释放周期如表1，对比例为只含聚氨酯包膜层包膜量分别为1％、2％、3％产品，依次记为对比例1、对比例2、对比例3；测定法是按照标准hg/t4216-2011进行测定。
可见实施例5与实施例6配方工艺相对于对比例配方工艺对产品缓释效果有显著延长。对比相近缓释效果的实施例与对比例发现可用实施例1配方工艺替代对比例2配方工艺、用实施例3配方工艺替代对比例3配方工艺，替代后可节约生产成本约150元/吨。
以上所述实施例仅表达了本申请的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术方案构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。