一种改良土壤的大量元素水溶肥料制备工艺

摘要

本发明公开一种改良土壤的大量元素水溶肥料制备工艺，涉及大量元素水溶肥技术领域，具体包括以下步骤：（1）将基肥原料混合均匀后，挤压造粒，颗粒粒径为2‑3mm；（2）将聚乙烯醇分散在水中，加热搅拌配置成11‑12wt%的聚乙烯醇溶液，然后添加磺酸盐聚醚二元醇、甘油、丁二醇、改性蒙脱土、十二烷基苯磺酸钠和稳泡剂，搅拌均匀得到胶液，胶液采用发泡机进行发泡，得到发泡液；（3）将步骤（1）中颗粒放入包衣机，采用发泡液对颗粒表面进行包膜，干燥后得产品。该工艺通过在基肥表面包覆水溶性的聚乙烯醇微孔发泡膜，能够起到很好的防结块的作用，而且肥料溶解快，不溶物含量低。

权利要求

1.一种改良土壤的大量元素水溶肥料制备工艺，其特征在于：包括以下步骤：（1）将基肥原料混合均匀后，挤压造粒，颗粒粒径为2‑3mm；

（2）将聚乙烯醇分散在水中，加热搅拌配置成11‑12wt%的聚乙烯醇溶液，然后添加磺酸盐聚醚二元醇、甘油、丁二醇、改性蒙脱土、十二烷基苯磺酸钠和稳泡剂，搅拌均匀得到胶液，胶液采用发泡机进行发泡，得到发泡液；

所述聚乙烯醇、磺酸盐聚醚二元醇、甘油、丁二醇、改性蒙脱土、十二烷基苯磺酸钠和稳泡剂的重量比为11‑12：2：1：1：2：0.4：0.4；

（3）将步骤（1）中颗粒放入包衣机，采用发泡液对颗粒表面进行包膜，干燥后得产品；包衣量为颗粒总量的3‑4%；

所述改性蒙脱土由以下步骤制备而成：

将蒙脱土800℃高温煅烧后，分散在2‑3wt%十二烷基苯磺酸钠溶液中，固液比为1：5‑8，

60℃下搅拌2h，干燥粉碎得产品；

所述基肥由以下重量份数的原料制成：

氮磷钾肥60‑75份、硝酸钙2‑5份、硫酸镁2‑5份、十二烷基苯磺酸钠2‑4份、羟甲基纤维素钠2‑4份、有机酸3‑5份、助溶剂2‑4份；

所述助溶剂由以下步骤制备而成：

将聚乙二醇6000溶解在乙醇溶液中，加入碳酸氢钠，搅拌2‑3h，干燥后粉碎得产品，所述聚乙二醇6000与碳酸氢钠的重量比为1：20‑25。

2.根据权利要求1所述的一种改良土壤的大量元素水溶肥料制备工艺，其特征在于：所述稳泡剂为硬脂酸铵和月桂醇聚氧乙烯醚重量比1：1混合而成。

3.根据权利要求1所述的一种改良土壤的大量元素水溶肥料制备工艺，其特征在于：所述氮磷钾肥为尿素、磷酸二氢钾、硫酸钾按重量比1.5‑2：1：1混合而成。

4.根据权利要求1所述的一种改良土壤的大量元素水溶肥料制备工艺，其特征在于：所述有机酸为柠檬酸、苹果酸或水杨酸。

说明书

一种改良土壤的大量元素水溶肥料制备工艺

技术领域

[0001] 本发明涉及大量元素水溶肥技术领域，尤其是涉及一种改良土壤的大量元素水溶肥料制备工艺。

背景技术

[0002] 大量元素水溶肥料是一种能够溶于水、营养成分容易被作物吸收利用的肥料，因其养分浓度高、全水溶，且具有良好的兼容性，可冲施、喷施，与喷滴灌相结合，实现水肥一体化，既能节约水资源，又能提高肥料利用率，增加经济效益、保护环境，完全符合现代农业节水、省肥、省时、高效、环保的施肥理念，适应当前农业发展现状，因此应用非常广泛。

[0003] 由于大量元素水溶肥中的主要成分均是吸水性比较强的物质，因此对其制备工艺、包装、运输、储存环境的要求很高，而且极其容易出现吸水结块的问题。现有技术中对于大量元素水溶肥防结块最常用的方法：（1）在肥料中混合防结块剂，比如表面活性剂，降低颗粒表面溶液的表面张力，降低吸附力，这种方法对于湿度比较大的环境，防结块的效果有限；（2）在晶体表面形成包覆膜，颗粒间形成机械隔离，这种隔离效果好，但是这种方法目前存在一定的问题，包覆膜的阻水性越好，机械强度越大，其隔离防结块的效果越好，反而会导致大量元素水溶肥在水体中的水溶性下降或在水体中漂浮，进而导致大量元素水溶肥在水体中溶解慢，或产生不溶物。

发明内容

[0004] 有鉴于此，本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种改良土壤的大量元素水溶肥料制备工艺，在基肥表面包覆水溶性的聚乙烯醇微孔发泡膜，能够起到很好的防结块的作用，而且肥料溶解快，不溶物含量低。

[0005] 为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

[0006] 一种改良土壤的大量元素水溶肥料制备工艺，包括以下步骤：

[0007] （1）将基肥原料混合均匀后，挤压造粒，颗粒粒径为2‑3mm；

[0008] （2）将聚乙烯醇分散在水中，加热搅拌配置成11‑12wt%的聚乙烯醇溶液，然后添加磺酸盐聚醚二元醇、甘油、丁二醇、改性蒙脱土、十二烷基苯磺酸钠和稳泡剂，搅拌均匀得到胶液，胶液采用发泡机进行发泡，得到发泡液；

[0009] 所述聚乙烯醇、磺酸盐聚醚二元醇、甘油、丁二醇、改性蒙脱土、十二烷基苯磺酸钠和稳泡剂的重量比为11‑12：2：1：1：2：0.4：0.4；

[0010] （3）将步骤（1）中颗粒放入包衣机，采用发泡液对颗粒表面进行包膜，干燥后得产品；包衣量为颗粒总量的3‑4%。

[0011] 进一步的，所述稳泡剂为硬脂酸铵和月桂醇聚氧乙烯醚按重量比1：1混合而成。

[0012] 进一步的，所述改性蒙脱土由以下步骤制备而成：

[0013] 将蒙脱土高温煅烧后，分散在2‑3wt%十二烷基苯磺酸钠溶液中，固液比为1：5‑8，60℃下搅拌2h，干燥粉碎得产品。

[0014] 进一步的，所述基肥由以下重量份数的原料制成：

[0015] 氮磷钾肥60‑75份、硝酸钙2‑5份、硫酸镁2‑5份、十二烷基苯磺酸钠2‑4份、羟甲基纤维素钠2‑4份、有机酸3‑5份、助溶剂2‑4份。

[0016] 进一步的，所述氮磷钾肥为尿素、磷酸二氢钾、硫酸钾按重量比1.5‑2：1：1混合而成。

[0017] 进一步的，所述助溶剂由以下步骤制备而成：

[0018] 将聚乙二醇6000溶解在乙醇溶液中，加入碳酸氢钠，搅拌2‑3h，干燥后粉碎得产品，所述聚乙二醇6000与碳酸氢钠的重量比为1：20‑25。

[0019] 进一步的，所述有机酸为柠檬酸、苹果酸或水杨酸。

[0020] 本发明的有益效果是：

[0021] 1、本申请大量元素水溶肥料的包衣采用水溶性的聚乙烯醇微孔发泡膜，起泡剂采用十二烷基苯磺酸钠，经过物理发泡后，喷涂在基肥表面，形成包衣层；该包衣层是具有无数球形泡孔堆叠而成多孔泡孔结构的聚乙烯醇膜，泡孔壁有一定厚度，且在基肥表面连接成一个整体，烘干后泡孔破灭在基肥表面形成多面体的连接保护膜结构，将水溶肥料颗粒之间隔离开，从而达到防结块的作用。且本申请包衣层为气泡结构的包衣膜，结构立体，具有一定弹性和缓冲性，即使环境水分含量高，包衣膜表面有吸湿，也能防止相互粘连。

[0022] 为了确保大量元素水溶肥料的水溶性，本申请的聚乙烯醇膜通过磺酸盐聚醚二元醇和改性蒙脱土改性，其膜结构中亲水集团更多，水溶性能优异，而且该包衣膜泡孔破灭后其在垂直和水平方向有一定的互通性，比表面积大，与水复配施肥时能快速吸水溶解，不上浮，不影响水溶肥料的水溶性。

[0023] 2、本申请中添加有改性蒙脱土，先经过高温煅烧，表面的亲水基团数目增多，再通过十二烷基苯磺酸钠改性，其表面吸附更多的亲水集团，亲水性增加，一方面有助于其与聚乙烯醇的相容性，分散在膜的网络结构中，增加膜的机械性能，而且还能增加膜的水溶性能。

[0024] 稳泡剂采用硬脂酸铵和月桂醇聚氧乙烯醚复配而成，能增加泡沫的表面粘度和粘弹性，增加稳定性；另外磺酸盐聚醚二元醇的添加，使溶液扩散双电层结构变大，有助于增加泡沫的稳定性。

[0025] 3、本申请为进一步增加大量元素水溶肥料的水溶性，在基肥中添加有小分子的有机酸以及PEG 6000包覆碳酸氢钠，在造粒过程中，由于碳酸氢钠经过包覆，与小分子有机酸不直接接触；当与水复配施肥时，基肥表面的包衣膜迅速溶胀溶解，水分进入基肥内部，碳酸氢钠表面的包覆层也吸水溶解，有机酸和碳酸氢钠产气崩解，进一步加速包覆膜和基肥溶解速度，降低溶解时间。

具体实施方式

[0026] 下面结合实施例对本发明作进一步描述。

[0027] 实施例1

[0028] 一种改良土壤的大量元素水溶肥料制备工艺，包括以下步骤：

[0029] （1）将基肥原料混合均匀后，挤压造粒，挤压造粒过程中根据情况适当喷水，水量为3wt%左右，筛选出粒径为2‑3mm的颗粒；

[0030] （2）将聚乙烯醇分散在水中，加热搅拌配置成聚乙烯醇浓度为11wt%的聚乙烯醇溶液，然后添加磺酸盐聚醚二元醇、甘油、丁二醇、改性蒙脱土、十二烷基苯磺酸钠和稳泡剂，搅拌均匀得到胶液，胶液采用发泡机进行发泡，得到发泡液，发泡倍率2.5；

[0031] 所述聚乙烯醇、磺酸盐聚醚二元醇、甘油、丁二醇、改性蒙脱土、十二烷基苯磺酸钠和稳泡剂的重量比为11：2：1：1：2：0.4：0.4；

[0032] （3）将步骤（1）中颗粒放入包衣机，采用发泡液对颗粒表面进行包膜，包膜2次，干燥后得产品；包膜量为颗粒总量的3.2wt%。

[0033] 稳泡剂为硬脂酸铵和月桂醇聚氧乙烯醚按重量比1：1混合而成。

[0034] 改性蒙脱土由以下步骤制备而成：

[0035] 将蒙脱土在800℃高温煅烧2h，室温冷却后分散在2wt%十二烷基苯磺酸钠溶液中，固液比为1：8，60℃下搅拌2h，干燥粉碎得产品。

[0036] 基肥由以下重量份数的原料制成：

[0037] 氮磷钾肥60份、硝酸钙2份、硫酸镁2份、十二烷基苯磺酸钠2份、羟甲基纤维素钠2份、有机酸3份、助溶剂2份。

[0038] 氮磷钾肥为尿素、磷酸二氢钾、硫酸钾按重量比1.5：1：1混合而成；有机酸为柠檬酸。

[0039] 助溶剂由以下步骤制备而成：

[0040] 将聚乙二醇6000（PEG‑6000）溶解在乙醇溶液中（乙醇溶液v/v为20%，PEG‑6000质量分数10%），加入碳酸氢钠，搅拌2h，干燥后粉碎得产品，PEG‑6000与碳酸氢钠的重量比为1：20。

[0041] 实施例2

[0042] 一种改良土壤的大量元素水溶肥料制备工艺，包括以下步骤：

[0043] （1）将基肥原料混合均匀后，挤压造粒，挤压造粒过程中根据情况适当喷水，水量为3wt%左右，筛选出粒径为2‑3mm的颗粒；

[0044] （2）将聚乙烯醇分散在水中，加热搅拌配置成11.5wt%的聚乙烯醇溶液，然后添加磺酸盐聚醚二元醇、甘油、丁二醇、改性蒙脱土、十二烷基苯磺酸钠和稳泡剂，搅拌均匀得到胶液，胶液采用发泡机进行发泡，得到发泡液，发泡倍率2.6；

[0045] 所述聚乙烯醇、磺酸盐聚醚二元醇、甘油、丁二醇、改性蒙脱土、十二烷基苯磺酸钠和稳泡剂的重量比为11.5：2：1：1：2：0.4：0.4；

[0046] （3）将步骤（1）中颗粒放入包衣机，采用发泡液对颗粒表面进行包膜，包膜2次，干燥后得产品；包膜量为颗粒总量的3.3wt%。

[0047] 稳泡剂为硬脂酸铵和月桂醇聚氧乙烯醚按重量比1：1混合而成。

[0048] 改性蒙脱土由以下步骤制备而成：

[0049] 将蒙脱土800℃高温煅烧2h后，分散在2.5wt%十二烷基苯磺酸钠溶液中，固液比为1：7，60℃下搅拌2h，干燥粉碎得产品。

[0050] 基肥由以下重量份数的原料制成：

[0051] 氮磷钾肥65份、硝酸钙3份、硫酸镁3份、十二烷基苯磺酸钠3份、羟甲基纤维素钠3份、有机酸4份、助溶剂2.5份。

[0052] 氮磷钾肥为尿素、磷酸二氢钾、硫酸钾按重量比1.8：1：1混合而成；有机酸为柠檬酸。

[0053] 助溶剂由以下步骤制备而成：

[0054] 将聚乙二醇6000溶解在乙醇溶液中（乙醇溶液v/v为20%,聚乙二醇6000质量分数10%），加入碳酸氢钠，搅拌3h，干燥后粉碎得产品，所述聚乙二醇6000与碳酸氢钠的重量比为1：22。

[0055] 实施例3

[0056] 一种改良土壤的大量元素水溶肥料制备工艺，包括以下步骤：

[0057] （1）将基肥原料混合均匀后，挤压造粒，挤压造粒过程中根据情况适当喷水，水量为3wt%左右，筛选出粒径为2‑3mm的颗粒；

[0058] （2）将聚乙烯醇分散在水中，加热搅拌配置成11.5wt%的聚乙烯醇溶液，然后添加磺酸盐聚醚二元醇、甘油、丁二醇、改性蒙脱土、十二烷基苯磺酸钠和稳泡剂，搅拌均匀得到胶液，胶液采用发泡机进行发泡，得到发泡液，发泡倍率2.6；

[0059] 所述聚乙烯醇、磺酸盐聚醚二元醇、甘油、丁二醇、改性蒙脱土、十二烷基苯磺酸钠和稳泡剂的重量比为11.5：2：1：1：2：0.4：0.4；

[0060] （3）将步骤（1）中颗粒放入包衣机，采用发泡液对颗粒表面进行包膜，干燥后得产品；包膜量为颗粒总量的3.0wt%。

[0061] 稳泡剂为硬脂酸铵和月桂醇聚氧乙烯醚按重量比1：1混合而成。

[0062] 改性蒙脱土由以下步骤制备而成：

[0063] 将蒙脱土800℃高温煅烧2h后，分散在3wt%十二烷基苯磺酸钠溶液中，固液比为1：5，60℃下搅拌2h，干燥粉碎得产品。

[0064] 基肥由以下重量份数的原料制成：

[0065] 氮磷钾肥70份、硝酸钙4份、硫酸镁4份、十二烷基苯磺酸钠3.5份、羟甲基纤维素钠3.5份、有机酸4.5份、助溶剂3份。

[0066] 氮磷钾肥为尿素、磷酸二氢钾、硫酸钾按重量比2：1：1混合而成；有机酸为柠檬酸。

[0067] 助溶剂由以下步骤制备而成：

[0068] 将聚乙二醇6000溶解在乙醇溶液中（乙醇溶液v/v为20%，PEG‑6000质量分数10%），加入碳酸氢钠，搅拌2h，干燥后粉碎得产品，PEG‑6000与碳酸氢钠的重量比为1：24。

[0069] 实施例4

[0070] 一种改良土壤的大量元素水溶肥料制备工艺，包括以下步骤：

[0071] （1）将基肥原料混合均匀后，挤压造粒，挤压造粒过程中根据情况适当喷水，水量为3wt%左右，筛选出粒径为2‑3mm的颗粒；

[0072] （2）将聚乙烯醇分散在水中，加热搅拌配置成12wt%的聚乙烯醇溶液，然后添加磺酸盐聚醚二元醇、甘油、丁二醇、改性蒙脱土、十二烷基苯磺酸钠和稳泡剂，搅拌均匀得到胶液，胶液采用发泡机进行发泡，得到发泡液，发泡倍率2.4；

[0073] 所述聚乙烯醇、磺酸盐聚醚二元醇、甘油、丁二醇、改性蒙脱土、十二烷基苯磺酸钠和稳泡剂的重量比为12：2：1：1：2：0.4：0.4；

[0074] （3）将步骤（1）中颗粒放入包衣机，采用发泡液对颗粒表面进行包膜，包膜2次，干燥后得产品；包膜量为颗粒总量的3.1wt%。

[0075] 稳泡剂为硬脂酸铵和月桂醇聚氧乙烯醚按重量比1：1混合而成。

[0076] 改性蒙脱土由以下步骤制备而成：

[0077] 将蒙脱土800℃高温煅烧2h后，分散在3wt%十二烷基苯磺酸钠溶液中，固液比为1：6，60℃下搅拌2h，干燥粉碎得产品。

[0078] 基肥由以下重量份数的原料制成：

[0079] 氮磷钾肥75份、硝酸钙5份、硫酸镁5份、十二烷基苯磺酸钠4份、羟甲基纤维素钠4份、有机酸5份、助溶剂4份。

[0080] 氮磷钾肥为尿素、磷酸二氢钾、硫酸钾按重量比2：1：1混合而成；有机酸为柠檬酸。

[0081] 助溶剂由以下步骤制备而成：

[0082] 将聚乙二醇6000溶解在乙醇溶液中（乙醇溶液v/v为20%，PEG‑6000质量分数10%），加入碳酸氢钠，搅拌2h，干燥后粉碎得产品，所述PEG‑6000与碳酸氢钠的重量比为1：25。

[0083] 对比例1

[0084] 对比例1是实施例4的对比实施例，与实施例4的区别在于，对比例1基肥表面未包覆包膜，具体如下：

[0085] 一种改良土壤的大量元素水溶肥料制备工艺，包括以下步骤：

[0086] （1）将基肥原料混合均匀后，挤压造粒，挤压造粒过程中根据情况适当喷水，水量为3wt%左右，筛选出粒径为2‑3mm的颗粒。

[0087] 其他工艺与实施例4相同。

[0088] 对比例2

[0089] 对比例2是实施例4的对比实施例，与实施例4的区别在于：步骤（2）中并未进行发泡工艺，具体如下：

[0090] 一种改良土壤的大量元素水溶肥料制备工艺，包括以下步骤：

[0091] （1）将基肥原料混合均匀后，挤压造粒，挤压造粒过程中根据情况适当喷水，水量为3wt%左右，筛选出粒径为2‑3mm的颗粒；

[0092] （2）将聚乙烯醇分散在水中，加热搅拌配置成12wt%的聚乙烯醇溶液，然后添加磺酸盐聚醚二元醇、甘油、丁二醇、改性蒙脱土、十二烷基苯磺酸钠和稳泡剂，搅拌均匀得到胶液；

[0093] （3）将步骤（1）中颗粒放入包衣机，采用胶液对颗粒表面进行包膜，包膜2次，干燥后得产品。

[0094] 其他工艺与实施例4相同。

[0095] 对比例3

[0096] 对比例3是实施例4的对比实施例，与实施例4的区别在于，基肥中未添加助溶剂，具体如下：

[0097] 基肥由以下重量份数的原料制成：

[0098] 氮磷钾肥75份、硝酸钙5份、硫酸镁5份、十二烷基苯磺酸钠4份、羟甲基纤维素钠4份、有机酸5份。

[0099] 其他工艺与实施例4相同。

[0100] 性能检测：

[0101] 1、溶解速率：在不搅拌的处理条件下，分别测定实施例1‑4以及对比例1‑3制备的4g产品在25℃完全溶于1L水的时间。

[0102] 水不溶物含量测定：参照NY/T 1973‑2021的标准进行检测。

[0103] 2、防结块试验：将实施例1‑4以及对比例1‑3制备的试样分7组分别取500g装入塑料袋中密封（每组3个平行试验），每个试样上放置60kg砝码进行加压，室温静置30d。在距地面1m高处正反摔包各1次，打开包装，用5mm标准筛进行筛分，分别称量每袋通过筛网和未通过筛网肥料量，计算每袋的防结块率。试验结果参见表1。

[0104] 表1 性能检测结果

[0105]

[0106] 由表1的检测结果可以看出，本申请制备的改良土壤的大量元素水溶肥料防结块率高≥98.8%，而且溶解快，水不溶物的含量≤1%，能够达到NY1107‑2020《大量元素水溶肥》对不溶物的技术要求。

[0107] 结合对比例1‑3可以看出，相同的条件下，未进行包膜处理的肥料其防结块率远远低于实施例4，说明本申请的包覆工艺能够大大提升防结块效果，结合对比例2的试验数据，包覆层不进行发泡处理，其防结块率相对实施例4降低，而且其溶解时间大大增加了，说明本申请的发泡工艺能够提高包覆层的溶解性能和防结块性能；而且结合对比例3的数据可以看出，本申请的助溶剂能够提高辅料的溶解性，缩短溶解时间。

[0108] 最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。