专利名称：有机复混肥料造粒粘结剂及其生产方法
技术领域：
本发明涉及一种用于有机复混肥料造粒用有机物料造粒粘结剂的生产工艺流程及用于生产城市有机废弃物发酵物料的造粒使用技术。
国外畜禽养殖场基本上属于个体经营，其规模以中、小型为主，其粪便就地发酵，就地使用；欧美种植业多为一年一季，秸秆就地粉碎、翻压。我国规模化畜禽场粪便每年生产量约3亿吨，100万羽的鸡场、1万头以上的猪场数不胜数，甚至20万头以上的养猪场也争相建立；种植制度大部分地区为一年两熟，秸秆数量大、收获与播种间隔时间短，秸秆来不及翻压，加上农村能源结构的变化，全国有1/3以上(2.5亿吨)的秸杆过剩。城市生活垃圾产生量2亿吨/年，有机物占45％～60％，基本未有效利用，因此，我国农业废弃物和城市有机垃圾的资源化利用成为当务之急。
目前，有机物料造粒工艺有以下两大类即挤压式造粒，生产条状(又称棒状)和圆球状有机复混肥；用污泥或粘土类作粘结剂，生产圆颗粒状有机复混肥。
国内有机物料造粒工艺的不足之处(1)挤压式生产的条状和圆球状有机复混肥施肥机械无法施用，含水量均大于20％，运输过程中易破碎，气温高时易发霉(有机物料含水量大于15％，均易发霉)；(2)用污泥或粘土类作粘结剂，适用于城市污泥粪便处理利用，不适用于规模化畜禽场粪便、作物秸秆和城市有机发酵物料生产圆颗粒状有机复混肥，特别是生产有效养分大于30％的有机复混肥，污泥或粘土无法再加进去。
有机肥料商品化的难题是有机物料的造粒问题，不制造成具有一定抗压碎能力的圆颗粒状，就无法长途运输和机械化施肥。
本发明的目的是为解决有机物料的造粒中的关键——寻找一种合适的造粒粘结剂，该粘结剂适用于有机发酵物料酵物料的造粒，又不会对环境造成污染。
高效有机复混肥造粒粘结剂的生产工艺及使用技术本发明高分子造粒粘结剂的工艺流程图见说明书附
图1。
本发明所涉及的造粒粘结剂生产工艺分为以下5步，即(1)聚乙烯醇缩甲醛的制备将聚乙烯醇溶于水后与甲醛在酸性催化剂存在下进行缩合反应而制得，反应如下
多余甲醛与尿素反应，生成羟甲基脲(单羟甲基脲)、(双羟甲基脲)。
具体操作如下在90～95℃条件下，将聚乙烯醇全部溶解，降温至50～55℃，加入稀释甲醛水溶液，再加入盐酸水溶液调整pH2左右，在50℃左右反应45～50min，然后升温至75℃左右，继续反应45～50min，冷却至60℃，加NaOH水溶液中和至pH7.0。
原材料用量聚乙烯醇100kg，甲醛(40％)40～50kg，水1000kg，HCl和NaOH均用于调pH，尿素用于中和多余甲醛，用量依需要定。
(2)羟甲基化聚丙烯酰胺的制备聚丙烯酰胺与甲醛的羟甲基化反应在碱性条件下(pH8～10)反应速度比酸性条件下更快，反应式如下 在实际操作中，将聚丙烯酰胺溶液pH调节至10.2，加入甲醛，在30℃左右搅拌2～3小时，再用HCl调节pH至7.5。
原材料用量聚丙烯酰胺100kg，水1000kg，甲醛25～30kg，NaOH和HCl用于调节pH，用量依需要定。
(3)交联淀粉的制备在醛类化合物作为交联剂条件下，淀粉发生交联反应。
在装有搅拌器的釜内，将马铃薯淀粉用冷水分散为浆液，用稀硫酸调pH至2.0～3.0，加热至90～95℃糊化1h，冷却至常温，假如40％的工业甲醛溶液，搅拌30～40min进行初步交联反应，再升温至50℃左右，继续反应2h，用NaOH或氨水调pH至7左右。
原材料用量马铃薯淀粉120～150kg，水1000kg，40％甲醛8～12kg，H2SO4和NaOH用于调节pH，用量依需要定。
(4)前三种生成物按比例混合(5∶3∶2)，用混合表面活性剂Amway改性，生成高分子造粒粘结剂CF2。纳米级造粒粘结剂生产工艺将以上造粒粘结剂CF2加上分散剂十二烷基苯磺酸钠(90∶10)，经过搅拌再经过高剪切(2万r/min)5～10min，即成纳米级造粒粘结剂CF3。
高剪切设备系本发明人自行设计加工而成。关键部件为电机(德国产)和剪切刀及密闭的金属圆筒，剪切刀采用高铬高镍奥氏体不锈钢加工成，为锯齿状(见附图2)。
造粒粘结剂使用(1)CF2先用热水(40～50℃)溶解，可用热水或凉水稀释，为加速溶解，用300r/min搅拌机搅拌；CF3可用凉水，边搅拌边溶解。
(2)圆盘或转鼓造粒机造粒时，根据需要的浓度将稀释后的粘结剂水溶液高压喷雾(大于3kg)喷入物料，在物料混合搅拌机中边搅拌边边喷雾。
(3)纳米级造粒粘结剂CF3在常温条件下可完全溶于水，CF3可直接用凉水边搅拌边稀释。有机发酵物料不需要烘干、粉碎，可加入粉碎后尿素、磷酸铵、氯化钾或硫酸钾(根据作物需要进行配比)等化肥在圆盘或转鼓造粒机造粒，根据需要的浓度将稀释后的粘结剂水溶液高压喷雾(大于3kg)喷入物料混合机，粘结剂水溶液加入量按圆盘造粒机物料含水量12％～15％转鼓造粒机物料含水量10％～12％计算；粘结剂母液用量为物料重量的0.3％～0.5％用皮带技术送至混料机，搅拌均匀后进圆盘或转鼓造粒机造粒，回转或干燥筒干燥，筛分后分装。
纳米粘结剂水溶液喷嘴由上海外高桥喷雾系统有限公司加工，孔径Φ5μm。
权利要求
1.一种用于有机复混肥料造粒用的有机物料造粒粘结剂，其特征在于该造粒粘结剂全水溶，适用于城乡有机废弃物造粒，可生产N、P、K有效含量为30％以上，有机物含量40％以上的圆颗粒有机复混肥，水分含量1.2％～1.7％，粘结剂用量为肥料量的0.3％～0.5％，成粒率90％以上，颗粒平均抗压碎力10～15N；造粒粘结剂在土壤中3个月内可全部降解，对环境不产生污染适用于转鼓式造粒机和圆盘造粒机造粒，也适用于高浓度无机复混肥(N、P、K有效养分＞45％)的造粒。
2.权利要求1所述复混肥料造粒粘结剂的生产生产方法，其特征是用聚乙烯醇缩甲醛、羟甲基化聚丙烯酰胺、交联淀粉按比例混合后，用混合表面活性剂Amway改性，生成本发明的高分子造粒粘结剂CF2；CF2加入分散剂十二烷基苯磺酸钠，通过高剪切加工成纳米级有机物料造粒粘结剂CF3。
3.权利要求2所述复混肥料造粒粘结剂的生产生产方法，其特征在于其中所用的聚乙烯醇缩甲醛的制备是在90～95℃条件下，将聚乙烯醇全部溶解，降温至50～55℃，加入稀释甲醛水溶液，再加入盐酸水溶液(pH2左右)，在50℃左右反应45～50min，然后升温至75℃左右，继续反应45～50min，冷却至60℃，加NaOH水溶液、氨水中和pH至7.0。反应如下 多余甲醛与尿素反应，生成羟甲基脲(单羟甲基脲)，(双羟甲基脲)
4.权利要求2所述复混肥造粒粘结剂的生产生产方法，其特征在于其中所用的羟甲基化聚丙烯酰胺的制备是将聚丙烯酰胺溶液pH调节至10.2，加入甲醛，在30℃左右搅拌2～3小时，再调节pH至7.0。反应式如下
5.权利要求2所述复混肥造粒粘结剂的生产方法，其特征在于其中所用的交联淀粉的制备在醛类化合物作为交联剂条件下，淀粉发生交联反应，即
6.权利要求2所述复混肥造粒粘结剂的生产方法，其特征在于聚乙烯醇缩甲醛，羟甲基化聚丙烯酰胺，交联淀粉按5∶3∶2的比例混合，用混合表面活性剂Amway改性，生成本发明的造粒粘结剂CF2。
7.权利要求2所述复混肥造粒粘结剂的生产方法，其特征在于生成的高分子造粒粘结剂CF2加入分散剂十二烷基苯磺酸钠，通过高剪切加工成纳米级有机物料造粒粘结剂CF3。
8.权利要求2所述复混肥造粒粘结剂的生产方法，其特征在于加工成纳米级有机物料造粒粘结剂CF3中使用的高剪切设备是由关键部件高速电机、剪切刀和密闭的圆形金属筒组成。
9.权利要求1所述复混肥造粒粘结剂的使用方法，其特征在于CF2先用40～50℃的热水将溶解，可用热水或凉水稀释，为加速溶解，用300r/min搅拌机搅拌；CF3可直接用凉水边搅拌边稀释。在圆盘或转鼓造粒机造粒，根据需要的浓度将稀释后的粘结剂水溶液用大于3kg的高压喷雾喷入物料混合机，粘结剂水溶液加入量按圆盘造粒机物料含水量12％～15％转鼓造粒机物料含水量10％～12％计算；粘结剂母液用量为物料重量的0.3％～0.5％用皮带技术送至混料机，搅拌均匀后进圆盘或转鼓造粒机造粒，回转或干燥筒干燥，筛分后分装。
全文摘要
本发明涉及制造有机复混料造粒用有机物料造粒粘结剂生产方法及其应用，该造粒粘结剂全水溶，适用于生产N、P、K有效含量为30％以上，有机物含量40％以上的圆颗粒有机复混肥；造粒粘结剂在土壤中3个月内可全部降解，对环境不产生污染；也适用于高浓度无机复混肥(N、P、K有效养分≥45％)的造粒。该造粒粘结剂是用聚乙烯醇缩甲醛、羟甲基化聚丙烯酰胺、交联淀粉按比例混合后，再用混合表面活性剂Amway改性，生成本发明的造粒粘结剂。该造粒粘结剂适用于转鼓式造粒机和圆盘造粒机造粒，造粒方法简单适用于工业化生产。
文档编号B01J2/28GK1390812SQ0212352
公开日2003年1月15日 申请日期2002年7月2日 优先权日2002年7月2日
发明者张夫道 申请人:张夫道