一种有机无机复合肥及其制备方法

1.本发明涉及复合肥技术领域，尤其涉及一种有机无机复合肥及其制备方法。


背景技术：

2.作物秸秆和饼粕类含有大量的有机质，氮、磷、钾和微量元素等营养成分，然而，作为农业生产中重要的副产品，作物秸秆和饼粕类的利用率很低。以直接燃烧为主，不仅污染空气，还可能会引发火灾等事故。因此，如何有效利用作物秸秆和饼粕类是农业生产亟需解决的问题之一。
3.目前，有利用作物秸秆和饼粕类作为有机肥制备有机无机复合肥的报道。但是现有技术中有机无机复合肥存在着如下问题：对作物生长发育起作用的有效成分如氮磷钾、有机质含量太低，腐植酸含量低；有机质的施用效果差，还需要搭配高含量的无机肥料；有机无机两种物料不易结合，成粒困难，长期使用粘合剂会加剧土壤板结，不利于农业的绿色可持续发展。复合肥的上述问题造成作物的产量低，品质差。腐植酸作为高效的有机质，是生产有机无机复合肥的优质材料，但是，腐植酸是散性物料，成粒困难，现有技术中腐植酸络合肥料生产工艺能耗高，设备造价高，工艺流程复杂，限制了腐植酸在有机无机复合肥中的应用。保水剂具有很强的持水能力，能抗旱、保水、保肥、增效、改良土壤、增产增收等。但是一般的保水剂遇盐或无机肥后，保水系数会迅速下降，甚至丧失。
4.因此，研究开发一种提高肥料的成粒效果和有效成分的利用率、提高作物的产量、品质和抗逆性的有机无机复合肥，具有重要的价值和意义。


技术实现要素：

5.本发明的目的是针对现有技术的不足提供一种有机无机复合肥及其制备方法。本发明的有机无机复合肥有效成分含量高，作物对养分的利用率高；能够提高保水、保肥能力，成粒效果好，保证作物高产的同时，实现作物的高品质、抗逆性。相对于常规无机复合肥，本发明的有机无机复合肥使小麦的亩产量提高率≥25％，玉米的亩产量提高率≥27％。
6.为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
7.本发明提供了一种有机无机复合肥，由包含如下质量份的原料制备得到：
[0008][0009]
作为优选，所述有机物料包含饼粕类和/或秸秆类，所述饼粕类包含豆粕、花生粕和菜籽粕中的一种或几种，所述秸秆类包含高粱秸秆、油菜秸秆、玉米秸秆和小麦秸秆中的一种或几种。
[0010]
作为优选，所述腐植酸类包含腐植酸、腐植酸钾和黄腐酸钾中的任意两种。
[0011]
作为优选，所述氮肥包含尿素、氯化铵和硝酸铵中的一种或几种；所述磷肥包含过磷酸钙、钙镁磷肥和磷酸二氢钾中的一种或几种；所述钾肥包含氯化钾和/或硫酸钾。
[0012]
作为优选，所述微量元素物质包含硼砂、硫酸锰、磷酸铵锌、硫酸锌、磷酸铵铜和钼酸铵中的一种或几种；所述矿物质为膨润土、蒙脱石粉或硅藻土粉。
[0013]
作为优选，所述高分子耐盐保水材料包含淀粉
‑
丙烯酸接枝共聚物、羧甲基纤维素、聚丙烯腈类交联物和淀粉
‑
苯乙烯磺酸接枝共聚物中的一种或几种。
[0014]
本发明还提供了一种所述的有机无机复合肥的制备方法，包含如下步骤：
[0015]
1)将有机物料顺次经过炭化处理和细化处理，得到有机物料粉；
[0016]
2)将氮肥、磷肥、钾肥、微量元素物质和矿物质混合后进行细化处理，得到无机颗粒；
[0017]
3)将腐植酸类、高分子耐盐保水材料、有机物料粉和无机颗粒混合后顺次经过造粒、干燥处理，得到有机无机复合肥。
[0018]
作为优选，步骤1)所述有机物料的含水率为12～18％，所述炭化处理的温度为250～280℃，时间为0.5～1.5h；所述有机物料粉的粒径为1.3～2mm。
[0019]
作为优选，步骤2)所述无机颗粒的粒径为0.5～1.5mm。
[0020]
作为优选，步骤3)所述干燥处理的温度为120～170℃，时间为0.5～1.5h；所述有机无机复合肥的粒径为4～6mm，含水率为5～10％。
[0021]
本发明的有益效果包括以下几点：
[0022]
1)本发明的有机无机复合肥有效成分含量高，养分全面均衡，作物对养分的利用率高；本发明复合肥具有缓释作用，能够提高保水、保肥能力，改良土壤，培肥地力。
[0023]
2)本发明的有机无机复合肥强度大，成粒效果好，运输、存储过程中不结块。
[0024]
3)本发明的复合肥具有巨大的能量，能够保证作物高产的同时，实现作物的高品质、抗逆性。
[0025]
4)本发明有效利用农业资源，提高农业废弃物的利用率，减少对环境的污染。
具体实施方式
[0026]
本发明提供了一种有机无机复合肥，由包含如下质量份的原料制备得到：
[0027][0028]
本发明的有机无机复合肥包含15～25份有机物料，优选为18～22份，进一步优选为20份。
[0029]
本发明所述有机物料优选包含饼粕类和/或秸秆类，所述饼粕类优选包含豆粕、花生粕和菜籽粕中的一种或几种，所述秸秆类优选包含高粱秸秆、油菜秸秆、玉米秸秆和小麦秸秆中的一种或几种；当有机物料同时包含几种组分时，各组分优选以等质量比进行混合。
[0030]
本发明的有机物料能够有效的提高作物对养分的吸收效率，提高土壤有机质的含量，可以将养分缓慢的释放到土壤环境中，满足作物生长后期对养分的需求。
[0031]
本发明的有机无机复合肥包含15～30份腐植酸类，优选为18～26份，进一步优选为20～24份，更优选为22份；所述腐植酸类优选包含腐植酸、腐植酸钾和黄腐酸钾中的任意两种；所述腐植酸类的两种组分优选以等质量比进行混合。
[0032]
本发明所述腐植酸有机质含量非常高，是储存量很大的有机质矿藏资源，能够提高作物的抗旱、抗寒、抗病虫害能力；腐殖酸钾和黄腐酸钾可以被作物根系直接吸收，供给作物碳源，提高作物的抗逆性和产量，改善作物品质；腐殖酸钾和黄腐酸钾易溶于水，溶解后具有很好的粘结性，能有效的将本发明的有机物料和无机肥料、无机成分粘结在一起，复合肥的成粒效果好。
[0033]
本发明的有机无机复合肥包含10～20份氮肥，优选为12～18份，进一步优选为14～16份，更优选为15份；所述氮肥优选包含尿素、氯化铵和硝酸铵中的一种或几种；当氮肥同时包含几种组分时，各组分优选以等质量比进行混合。
[0034]
本发明的有机无机复合肥包含10～20份磷肥，优选为12～18份，进一步优选为14～16份，更优选为15份；所述磷肥优选包含过磷酸钙、钙镁磷肥和磷酸二氢钾中的一种或几种；当磷肥同时包含几种组分时，各组分优选以等质量比进行混合。
[0035]
本发明的有机无机复合肥包含10～15份钾肥，优选为12～14份，进一步优选为13份；所述钾肥优选包含氯化钾和/或硫酸钾；当钾肥同时包含氯化钾和硫酸钾时，二者优选以等质量比进行混合。
[0036]
本发明的有机无机复合肥包含1～5份微量元素物质，优选为2～4份，进一步优选为3份；所述微量元素物质优选包含硼砂、硫酸锰、磷酸铵锌、硫酸锌、磷酸铵铜和钼酸铵中的一种或几种；当微量元素物质同时包含几种组分时，各组分优选以等质量比进行混合。
[0037]
本发明的有机无机复合肥包含3～5份矿物质，优选为3.5～4.5份，进一步优选为4份；所述矿物质优选为膨润土、蒙脱石粉或硅藻土粉。
[0038]
本发明的矿物质能够改良土壤和吸附养分，有效供给作物养分，还具有改良土壤、延缓养分释放、提高养分利用率的作用，实现作物高产的目的。
[0039]
本发明的有机无机复合肥包含3～5份高分子耐盐保水材料，优选为3.5～4.5份，进一步优选为4份；所述高分子耐盐保水材料优选包含淀粉
‑
丙烯酸接枝共聚物、羧甲基纤维素、聚丙烯腈类交联物和淀粉
‑
苯乙烯磺酸接枝共聚物中的一种或几种；当高分子耐盐保水材料同时包含几种组分时，各组分优选以等质量比进行混合。
[0040]
本发明的高分子耐盐保水材料与有机物料、腐植酸类结合，充分发挥保水叠加效应，起到抗旱保水、养分缓释、培肥土壤的作用，满足作物对养分的需求，达到作物增产、增收、提高品质的效果；高分子耐盐保水材料还可以吸收肥料养分，有效减少复合肥中氮磷钾的流失，减少复合肥对环境的污染，提高肥料利用率。
[0041]
本发明还提供了一种所述的有机无机复合肥的制备方法，包含如下步骤：
[0042]
1)将有机物料顺次经过炭化处理和细化处理，得到有机物料粉；
[0043]
2)将氮肥、磷肥、钾肥、微量元素物质和矿物质混合后进行细化处理，得到无机颗粒；
[0044]
3)将腐植酸类、高分子耐盐保水材料、有机物料粉和无机颗粒混合后顺次经过造粒、干燥处理，得到有机无机复合肥。
[0045]
本发明步骤1)所述炭化处理前优选对有机物料进行干燥处理，干燥处理后有机物料的含水率优选为12～18％，进一步优选为14～16％，更优选为15％；所述炭化处理的温度优选为250～280℃，进一步优选为260～270℃，更优选为263～267℃；所述炭化处理的时间优选为0.5～1.5h，进一步优选为1h。
[0046]
本发明的有机物料经过炭化处理后得到的产物具有大量的孔隙结构，可以改善土壤团粒结构、提高保水能力、降低土壤容重，将养分缓慢的释放到土壤环境中。
[0047]
本发明步骤1)所述细化处理优选有机物料顺次经过粉碎机粉碎和振动筛筛分，得到有机物料粉；所述有机物料粉的粒径优选为1.3～2mm，进一步优选为1.5～1.8mm，更优选为1.6～1.7mm。
[0048]
本发明步骤2)所述无机颗粒的粒径优选为0.5～1.5mm，进一步优选为0.8～1.2mm，更优选为0.9～1.1mm；所述细化处理优选采用粉碎机。
[0049]
本发明步骤3)所述混合优选在40～60r/min的转速下进行，进一步优选为50r/min；所述造粒后优选得到球形颗粒；所述干燥处理的温度优选为120～170℃，进一步优选为130～160℃，更优选为140～150℃；所述干燥处理的时间优选为0.5～1.5h，进一步优选为1h。
[0050]
本发明步骤3)所述有机无机复合肥的粒径优选为4～6mm，进一步优选为4.5～5.5mm，更优选为5mm；所述有机无机复合肥的含水率优选为5～10％，进一步优选为6～9％，更优选为7～8％。
[0051]
本发明有机无机复合肥的制备方法简单，原料成本低。
[0052]
下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
[0053]
实施例1
[0054]
将7.5kg高粱秸秆和7.5kg玉米秸秆风干晾晒，得到含水率为17％的有机物料。将干燥后的有机物料在250℃下炭化处理1.5h，然后采用粉碎机粉碎，振动筛筛分，得到粒径为1.8mm的有机物料粉。
[0055]
将11kg尿素、10kg过磷酸钙、10kg氯化钾、1kg硫酸锌和3kg蒙脱石粉混合均匀后，用粉碎机粉碎，得到粒径为1.5mm的无机颗粒。
[0056]
将10kg腐植酸、6kg黄腐酸钾、3kg淀粉
‑
丙烯酸接枝共聚物、有机物料粉和无机颗粒在40r/min的转速下混合均匀后进行造粒，然后在130℃下干燥处理1.5h，得到粒径为6mm、含水率为10％的有机无机复合肥。
[0057]
实施例1的有机无机复合肥中n、p、k质量分数分别为17％、12.8％、9.8％，有机质的质量分数为25.6％。
[0058]
实施例2
[0059]
将12kg豆粕和12kg菜籽粕风干晾晒，得到含水率为13％的有机物料。将干燥后的有机物料在280℃下炭化处理0.5h，然后采用粉碎机粉碎，振动筛筛分，得到粒径为1.4mm的有机物料粉。
[0060]
将9kg氯化铵、9kg硝酸铵、9.5kg钙镁磷肥、9.5kg磷酸二氢钾、15kg硫酸钾、2kg硼砂、2kg磷酸铵锌、4kg膨润土混合均匀后，用粉碎机粉碎，得到粒径为0.7mm的无机颗粒。
[0061]
将15kg腐植酸钾、15kg黄腐酸钾、5kg淀粉
‑
苯乙烯磺酸接枝共聚物、有机物料粉和无机颗粒在60r/min的转速下混合均匀后进行造粒，然后在170℃下干燥处理0.5h，得到粒径为4mm、含水率为6％的有机无机复合肥。
[0062]
实施例2的有机无机复合肥中n、p、k质量分数分别为18％、12.5％、10.2％，有机质的质量分数为28.5％。
[0063]
实施例3
[0064]
将10kg小麦秸秆和10kg玉米秸秆风干晾晒，得到含水率为16％的有机物料。将干燥后的有机物料在270℃下炭化处理1h，然后采用粉碎机粉碎，振动筛筛分，得到粒径为1.6mm的有机物料粉。
[0065]
将15kg氯化铵、15kg磷酸二氢钾、13kg氯化钾、3kg钼酸铵和4kg硅藻土粉混合均匀后，用粉碎机粉碎，得到粒径为1mm的无机颗粒。
[0066]
将10kg腐植酸、10kg黄腐酸钾、4kg羧甲基纤维素、有机物料粉和无机颗粒在50r/min的转速下混合均匀后进行造粒，然后在150℃下干燥处理1h，得到粒径为5mm、含水率为7％的有机无机复合肥。
[0067]
实施例3的有机无机复合肥中n、p、k质量分数分别为18.5％、13.4％、12.5％，有机质的质量分数为31.5％。
[0068]
对比例1
[0069]
将实施例3的磷酸二氢钾替换成等质量的磷酸一铵，羧甲基纤维素替换成等质量的丙烯酸
‑
丙烯酰胺共聚物，有机物料在300℃下炭化处理0.5h，其他条件与实施例3相同。
[0070]
对比例2
[0071]
将实施例3的黄腐酸钾替换成等质量的黄原胶，有机物料在230℃下炭化处理4h，其他条件与实施例3相同。
[0072]
对比例3
[0073]
不添加腐植酸、羧甲基纤维素钠和硅藻土粉，其他条件与实施例3相同。
[0074]
不同肥料对小麦的影响
[0075]
将实施例1～3、对比例1～3和对照组(史丹利公司生产的氮磷钾质量分数均为15％的无机复合肥)共7组肥料进行小麦田间试验。7组肥料分别采用3亩试验田，试验田的条件相同，种植的小麦品种、性状完全相同，7组肥料的施肥量、施肥时间和次数，浇水次数和喷施农药次数等条件完全相同。实施例1～3和对比例1～3相对于对照组，小麦亩产量、收获后土壤有机质含量提高率如表1所示。
[0076]
表1 实施例1～3和对比例1～3的小麦试验结果
[0077]
肥料种类小麦亩产量提高率土壤有机质含量提高率实施例125％5.1％实施例227％7.0％实施例330％7.5％对比例17％1.1％对比例24％0.8％对比例3
‑
2％
‑
0.6％
[0078]
由表1可知，实施例1～3和对比例1、2相对于对照组的常规无机复合肥，均能够提高小麦亩产量和土壤有机质含量，其中对比例1、2在实施例3的基础上改变磷肥、高分子耐盐保水材料和粘结剂种类，改变炭化温度和时间后，小麦亩产量和土壤有机质含量均有所下降。对比例3的小麦亩产量和土壤有机质含量相对于对照组的常规无机复合肥有所下降。
[0079]
实施例1～3的复合肥成粒效果好，不易松散，具有良好的保水保肥能力；施用实施例1～3的复合肥，小麦穗大饱满，无病虫害。
[0080]
不同肥料对玉米的影响
[0081]
将实施例1～3、对比例1～3和对照组(史丹利公司生产的氮磷钾质量分数均为15％的无机复合肥)共7组肥料进行玉米田间试验。7组肥料分别采用3亩试验田，试验田的条件相同，种植的玉米品种、性状完全相同，7组肥料的施肥量、施肥时间和次数，浇水次数和喷施农药次数等条件完全相同。实施例1～3和对比例1～3相对于对照组，玉米亩产量、收获后土壤有机质含量提高率如表2所示。
[0082]
表2 实施例1～3和对比例1～3的玉米试验结果
[0083]
肥料种类玉米亩产量提高率土壤有机质含量提高率实施例127％5.6％实施例230％6.8％实施例331％7.3％对比例16％1.0％对比例24％0.5％对比例3
‑
3％
‑
0.3％
[0084]
由表2可知，实施例1～3和对比例1、2相对于对照组的常规无机复合肥，均能够提高玉米亩产量和土壤有机质含量，其中对比例1、2在实施例3的基础上改变磷肥、高分子耐盐保水材料和粘结剂种类，改变炭化温度和时间后，玉米亩产量和土壤有机质含量均有所
下降。对比例3的玉米亩产量和土壤有机质含量相对于对照组的常规无机复合肥有所下降。
[0085]
实施例1～3的复合肥成粒效果好，不易松散，具有良好的保水保肥能力；施用实施例1～3的复合肥，玉米粒大饱满，无病虫害。
[0086]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。