專(zhuān)利名稱：：溶膠硅酸鈉混合物內(nèi)質(zhì)性緩釋劑生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種肥料緩釋劑生產(chǎn)方法，具體地說(shuō)，是一種用于緩釋尿素或緩釋復(fù)混肥的內(nèi)質(zhì)性和膠結(jié)性緩釋劑的生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
：為了提高肥料氮素利用率，國(guó)內(nèi)外科學(xué)家均致力于緩釋肥料的研究。按其生產(chǎn)工藝，國(guó)外85%為樹(shù)脂和硫磺包裹尿素。高分子材料分為兩大類(lèi)，一是溶劑性聚合物，又稱為樹(shù)脂；二是水溶性聚合物，又稱為水溶性高分子材料。大田作物用緩釋材料的首要條件是生物可降解性，方能保證耕地土壤生態(tài)環(huán)境的安全性。溶劑性樹(shù)脂材料只有通過(guò)化學(xué)方法或在高溫、高壓條件下方能裂解，很難被土壤生物降解
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種溶膠硅酸鈉混合物內(nèi)質(zhì)性緩釋劑生產(chǎn)方法，用以克服現(xiàn)有生產(chǎn)方法的缺陷。所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，生產(chǎn)一種與尿漿或NPK化肥原料融合性能好的緩釋劑，可在尿素或高氮(N^20%)含量復(fù)混肥料生產(chǎn)過(guò)程中直接加入，成粒干燥后即為緩釋尿素或緩釋復(fù)混肥料。本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案如下一種溶膠硅酸鈉混合物內(nèi)質(zhì)性緩釋劑生產(chǎn)方法，其特征為該生產(chǎn)方法主要由以下三個(gè)工序組成(1)溶膠硅酸鈉的制備在10%工業(yè)硫酸中加入其質(zhì)量0.05%~0.15%的三乙醇胺，攪拌均勻；在工業(yè)凈水中加入模數(shù)為3.2~3.6、Na2SiCb含量為53.30%~55.05%的液體硅酸鈉，水與液體硅酸鈉的質(zhì)量比為6~9:1,攪拌至完全溶解成為硅酸鈉水溶液，再加入上述含三乙醇胺的10。/。H2S04水溶液，調(diào)節(jié)pH值至10.5~11.5，即成為溶膠硅酸鈉；(2)聚乙烯醇縮甲醛的制備在反應(yīng)釜中加入工業(yè)凈水，升溫至65。C70。C,開(kāi)動(dòng)攪拌器，緩慢加入水質(zhì)量10%~15%的75-98聚乙烯醇，在9(TC95-C溫度下全部溶解后降溫至8(TC，用稀鹽酸調(diào)節(jié)pH值至1.5-2.5，加入36%~37%的工業(yè)級(jí)甲醛溶液，甲醛用量為聚乙烯醇質(zhì)量的0.14%~0.16%，在80。C85。C條件下反應(yīng)3540min，冷卻至55°C~60°C，加入5%~10%尿素水溶液，與多余的甲醛生成羥甲基脲；(3)溶膠硅酸鈉-聚乙烯醇縮甲醛混合物的制備在攪拌條件下，將溶膠硅酸鈉加入聚乙烯醇縮甲醛溶液中，其質(zhì)量比為1:1.4-1.7，調(diào)節(jié)pH值至7.5-8.0，繼續(xù)攪拌3040min，即成為溶膠硅酸鈉-聚乙烯醇縮甲醛混合物內(nèi)質(zhì)性肥料氮素緩釋劑。硅酸鈉的耐水性能較好，與肥料中的氨反應(yīng)生成硅酸銨，更增強(qiáng)了耐水性，但硅酸鈉性質(zhì)脆硬，粘結(jié)性能差；聚乙烯醇縮甲醛粘度較大，柔韌性能較好，對(duì)硅酸鈉具有改性作用，兩種化合物混合后，加入尿漿或NPK化肥混合物料中，可與尿漿或NPK物料融為一體，成粒干燥后，即成為緩釋性能良好的緩釋肥料。本發(fā)明的經(jīng)濟(jì)效果在于1)、溶膠硅酸鈉-聚乙烯醇縮甲醛與尿漿或NPK化肥原料融合性能好。2)、內(nèi)質(zhì)性緩釋劑直接加入大顆粒尿素生產(chǎn)線的二級(jí)混合器、高塔熔體復(fù)混肥二級(jí)混合槽、蒸汽造粒的轉(zhuǎn)鼓中，加入量為尿素或NPK化肥原料質(zhì)量的1%2%，可以直接生產(chǎn)緩釋尿素或緩釋復(fù)混肥，工藝簡(jiǎn)單，可提高成品率5%~15%，產(chǎn)量大，規(guī)模與原尿素或復(fù)混肥生產(chǎn)規(guī)模相同，同時(shí)可節(jié)約能量和減少運(yùn)輸成本。3)、Na2Si03與NH3反應(yīng)生成(NH4)2Si03，提高肥料氮素的緩釋性能。4)、硅酸鈉可提高肥料顆粒的抗磨擦和抗壓碎強(qiáng)度。具體實(shí)施方式下面結(jié)合具體實(shí)例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。工藝過(guò)程由三道工序組成溶膠硅酸鈉的制備，聚乙烯醇縮甲醛的制備，溶膠硅酸鈉-聚乙烯醇縮甲醛混合物的制備。制備實(shí)例一1、溶膠硅酸鈉的制備(1)在10%工業(yè)硫酸中加入其質(zhì)量0.1%的三乙醇胺，攪拌均勻，備用。(2)在工業(yè)凈水中加入模數(shù)為3.2~3.6(Na2Si03含量53.30%~55.05%)的液體硅酸鈉，水與液體硅酸鈉的質(zhì)量比為8:1，攪拌至完全溶解。(3)在攪拌條件下，于上述硅酸鈉溶液中加入含有三乙醇胺的10%H2SO4溶液，調(diào)節(jié)pH值至11.0，即成為溶膠硅酸鈉。2、聚乙烯醇縮甲醛的制備(1)在帶有回流管的反應(yīng)釜中加入工業(yè)凈水，升溫至68-C。(2)開(kāi)動(dòng)攪拌器，緩慢加入水質(zhì)量12%的聚乙烯醇(75-98)，繼續(xù)升溫并保持溫度在9(TC95。C，至聚乙烯醇全部溶解。(3)關(guān)閉蒸汽閥門(mén)，開(kāi)啟冷水循環(huán)，降溫至80。C，用稀鹽酸溶液調(diào)節(jié)pH值至2.0，加入36%~37%工業(yè)級(jí)甲醛溶液，甲醛用量為聚乙烯醇質(zhì)量的0.15%，在82。C條件下反應(yīng)3540min。(4)停止熱水循環(huán)，開(kāi)啟冷水循環(huán)，降溫至58-C，加入5%~10%尿素水溶液，與多余的甲醛生成羥甲基脲。3、溶膠硅酸鈉-聚乙烯醇縮甲醛混合物的制備在上述聚乙烯醇縮甲醛溶液中加入溶膠硅酸鈉，溶膠硅酸鈉與聚乙烯醇縮甲醛的質(zhì)量比為1:1.5，調(diào)節(jié)pH值至7.7，繼續(xù)攪拌3040min，即成為溶膠硅酸鈉-聚乙烯醇縮甲醛混合物，降溫至4(TC出料。制備實(shí)例二1、溶膠硅酸鈉的制備(1)在10%工業(yè)硫酸中加入其質(zhì)量0.05%的三乙醇胺，攪拌均勻，備用。(2)在工業(yè)凈水中加入模數(shù)為3.23.6(Na2SiOs含量53.30%~55.05%)的液體硅酸鈉，水與液體硅酸鈉的質(zhì)量比為6:1，攪拌至完全溶解。(3)在攪拌條件下，于上述硅酸鈉溶液中加入含有三乙醇胺的10%H2SO4溶液，調(diào)節(jié)pH值至10.5,即成為溶膠硅酸鈉。2、聚乙烯醇縮甲醛的制備(1)在帶有回流管的反應(yīng)釜中加入工業(yè)凈水，升溫至65。C。(2)開(kāi)動(dòng)攪拌器，緩慢加入水質(zhì)量10%的聚乙烯醇(75-98)，繼續(xù)升溫并保持溫度在9(TC95。C，至聚乙烯醇全部溶解。(3)關(guān)閉蒸汽閥門(mén)，開(kāi)啟冷水循環(huán)，降溫至8(TC，用稀鹽酸溶液調(diào)節(jié)pH值至2.5，加入36%~37%工業(yè)級(jí)甲醛溶液，甲醛用量為聚乙烯醇質(zhì)量的0.14%,在8(TC條件下反應(yīng)3540min。(4)停止熱水循環(huán)，開(kāi)啟冷水循環(huán)，降溫至55"C，加入5°/。~10%尿素水溶液，與多余的甲醛生成羥甲基脲。3、溶膠硅酸鈉-聚乙烯醇縮甲醛混合物的制備在上述聚乙烯醇縮甲醛溶液中加入溶膠硅酸鈉，溶膠硅酸鈉與聚乙烯醇縮甲醛的質(zhì)量比為1:1.4，調(diào)節(jié)pH值至7.5，繼續(xù)攪拌3040min，即成為溶膠硅酸鈉-聚乙烯醇縮甲醛混合物，降溫至40'C出料。制備實(shí)例三1、溶膠硅酸鈉的制備(1)在10%工業(yè)硫酸中加入其質(zhì)量0.15%的三乙醇胺，攪拌均勻，備用。(2)在工業(yè)凈水中加入模數(shù)為3.2~3.6(Na2SiCb含量53.30%~55.05%)的液體硅酸鈉，水與液體硅酸鈉的質(zhì)量比為9:1，攪拌至完全溶解。(3)在攪拌條件下，于上述硅酸鈉溶液中加入含有三乙醇胺的10%H2SO4溶液,調(diào)節(jié)pH值至11.5，即成為溶膠硅酸鈉。2、聚乙烯醇縮甲醛的制備(1)在帶有回流管的反應(yīng)釜中加入工業(yè)凈水，升溫至7(TC。(2)開(kāi)動(dòng)攪拌器，緩慢加入水質(zhì)量15%的聚乙烯醇(75-98)，繼續(xù)升溫并保持溫度在90°C~95°C，至聚乙烯醇全部溶解。(3)關(guān)閉蒸汽閥門(mén)，開(kāi)啟冷水循環(huán)，降溫至8(TC，用稀鹽酸溶液調(diào)節(jié)pH值至1.5，加入36%~37%工業(yè)級(jí)甲醛溶液，甲醛用量為聚乙烯醇質(zhì)量的0.16%，在85'C條件下反應(yīng)3540min。(4)停止熱水循環(huán)，開(kāi)啟冷水循環(huán)，降溫至6(TC，加入5%~10%尿素水溶液，與多余的甲醛生成羥甲基脲。3、溶膠硅酸鈉-聚乙烯醇縮甲醛混合物的制備在上述聚乙烯醇縮甲醛溶液中加入溶膠硅酸鈉，溶膠硅酸鈉與聚乙烯醇縮甲醛的質(zhì)量比為1:1.7，調(diào)節(jié)pH值至8.0，繼續(xù)攪拌3040min，即成為溶膠硅酸鈉-聚乙烯醇縮甲醛混合物，降溫至40'C出料。產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)(見(jiàn)表1)表l溶膠硅酸鈉混合物產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>實(shí)驗(yàn)1:溶膠硅酸鈉-聚乙烯醇縮甲醛混合物內(nèi)質(zhì)型緩釋肥料的緩釋效果1、水淋洗效果1.1內(nèi)質(zhì)型緩釋復(fù)混肥在年產(chǎn)30萬(wàn)噸高塔熔體造粒復(fù)混肥生產(chǎn)線上進(jìn)行生產(chǎn)性中試，N-P205-K20=20-8-12，總養(yǎng)分含量40%,采用加壓計(jì)量泵將上述內(nèi)質(zhì)性緩釋劑加入二級(jí)混合槽中，其用量為NPK化肥原料質(zhì)量的1.5%。因緩釋劑完全固化需要21天左右，所以取緩釋復(fù)混肥樣品后在塑料袋內(nèi)放置21天后測(cè)定。(1)普通復(fù)混肥氮素初級(jí)溶出率47.6%，5次累積溶出率97.7%。(2)內(nèi)質(zhì)型緩釋復(fù)混肥氮素初級(jí)溶出率31.85%，20次累積溶出率83.97%。1.2內(nèi)質(zhì)型緩釋尿素在年產(chǎn)20萬(wàn)噸合成氨的大顆粒尿素生產(chǎn)線上進(jìn)行生產(chǎn)性中試，緩釋劑直接加入二級(jí)混合器中，其用量為尿素質(zhì)量的1.8%。測(cè)定方法同緩釋復(fù)混肥。(1)大顆粒尿素氮(N)初級(jí)溶出率94.10%，2次累積溶出率97.72%。(2)內(nèi)質(zhì)型緩釋尿素氮(N)初級(jí)溶出率32.90%，10次累積溶出率74.62%。日本肥料法(1996)對(duì)大田作物使用的緩釋肥料規(guī)定氮素初級(jí)溶出率<50%。"國(guó)家土壤肥力與肥料效益監(jiān)測(cè)基地網(wǎng)"通過(guò)16年監(jiān)測(cè)結(jié)果，大田作物前期需氮量占整個(gè)生育期總氮量的1/3，中、后期占2/3。內(nèi)質(zhì)型緩釋尿素和緩釋復(fù)混肥的氮素初級(jí)溶出率基本上符合大田作物的需氮規(guī)律。2、田間肥效試驗(yàn)結(jié)果2.1內(nèi)質(zhì)型緩釋復(fù)混肥2.1.1試驗(yàn)基本概況試驗(yàn)布置在北京昌平"國(guó)家褐潮土土壤肥力與肥料效益監(jiān)測(cè)基地"，潮土土類(lèi)，褐潮土亞類(lèi)，土壤質(zhì)地為粉砂壤土。土壤理化性狀pH值8.11，有機(jī)質(zhì)16.42g'kg"，全氮(N)1.03g.kg"，全磷(？205)0.89g.kg"，堿解氮(>061.6711^.1^-1，速效磷(P205)9.79mg'kg"，速效鉀(K20)Wmg'kg^試驗(yàn)作物為夏玉米，玉米品種中單8578。小區(qū)面積2.5mx4m，3次重復(fù)。施肥量氮(N)180kg/hm2，磷(P205)108kg/hm2，鉀(K20)72kg/hm2。設(shè)不施肥空白對(duì)照(CK)和等NPK復(fù)混肥對(duì)照。夏玉米試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。表22丄2夏玉米試驗(yàn)結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>試驗(yàn)結(jié)果，夏玉米籽粒產(chǎn)量，內(nèi)質(zhì)型緩釋復(fù)混肥比等NPK復(fù)混肥處理增產(chǎn)20.82°/。。綜合上述水淋洗結(jié)果，內(nèi)質(zhì)型緩釋復(fù)混肥的緩釋效果較好。2.2緩釋尿素2.2.1試驗(yàn)基本概況試驗(yàn)布置在湖南長(zhǎng)沙湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)試驗(yàn)基地，土壤為紅壤發(fā)育的水稻上。土壤理化性狀pH值6.70，有機(jī)質(zhì)23.25g.kg"，全N1.53g.kg"，全P0.41g.kg"，全Kl.46g.kg"，堿解N103.28mg.kg'1，有效P16.32mg.kg"，有效K107.70mg.kg"。試驗(yàn)作物為水稻，水稻品種新香優(yōu)80，雙季晚稻。2006年6月23日播種，7月13日移栽。施肥量氮(N)150kg.hm-2，P20575kg.hm-2,K20135kg.hm-2。小區(qū)面積40m2(4xl0m)，重復(fù)3次。所有肥料均在圓盤(pán)耙翻地前一次基施。2.2.2晚稻試驗(yàn)結(jié)果，見(jiàn)表3。表3晚稻試驗(yàn)結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>試驗(yàn)結(jié)果，在晚稻上"緩釋尿素+PK，，處理比等NPK化肥處理增產(chǎn)28.34%。名詞界定1、溶膠硅酸鈉混合物實(shí)際是溶膠硅酸鈉與聚乙烯醇縮甲醛的混合物，由于題目太長(zhǎng)，簡(jiǎn)稱溶膠硅酸鈉混合物。2、溶膠硅酸鈉又稱為溶膠水玻璃，制備時(shí)為溶液，放置一段時(shí)間后為凝膠體，但可溶于4(TC以上熱水，故稱為溶膠硅酸鈉。3、內(nèi)質(zhì)性緩釋劑一種水溶性混合物或聚合物，既具有緩釋性能，又具有粘結(jié)性能，與尿漿或NPK化肥原料融合性能好，在尿素和復(fù)混肥生產(chǎn)過(guò)程中直接加入，尿素或復(fù)混肥成粒干燥后即成為緩釋尿素或緩釋復(fù)混肥，該類(lèi)緩釋劑稱為內(nèi)質(zhì)性緩釋劑。權(quán)利要求1、一種溶膠硅酸鈉混合物內(nèi)質(zhì)性緩釋劑生產(chǎn)方法，其特征為該生產(chǎn)方法主要由以下三個(gè)工序組成(1)溶膠硅酸鈉的制備在10％工業(yè)硫酸中加入其質(zhì)量0.05％～0.15％的三乙醇胺，攪拌均勻；在工業(yè)凈水中加入模數(shù)為3.2～3.6、Na2SiO3含量為53.30％～55.05％的液體硅酸鈉，水與液體硅酸鈉的質(zhì)量比為6～9:1，攪拌至完全溶解成為硅酸鈉水溶液，再加入上述含三乙醇胺的10％H2SO4水溶液，調(diào)節(jié)pH值至10.5～11.5，即成為溶膠硅酸鈉；(2)聚乙烯醇縮甲醛的制備在反應(yīng)釜中加入工業(yè)凈水，升溫至65℃～70℃，開(kāi)動(dòng)攪拌器，緩慢加入水質(zhì)量10％～15％的75-98聚乙烯醇，在90℃～95℃溫度下全部溶解后降溫至80℃，用稀鹽酸調(diào)節(jié)pH值至1.5～2.5，加入36％～37％的工業(yè)級(jí)甲醛溶液，甲醛用量為聚乙烯醇質(zhì)量的0.14％～0.16％，在80℃～85℃條件下反應(yīng)35～40min，冷卻至55℃～60℃，加入5％～10％尿素水溶液，與多余的甲醛生成羥甲基脲；(3)溶膠硅酸鈉-聚乙烯醇縮甲醛混合物的制備在攪拌條件下，將溶膠硅酸鈉加入聚乙烯醇縮甲醛溶液中，其質(zhì)量比為1:1.4～1.7，調(diào)節(jié)pH值至7.5～8.0，繼續(xù)攪拌30～40min，即成為溶膠硅酸鈉-聚乙烯醇縮甲醛混合物內(nèi)質(zhì)性肥料氮素緩釋劑。全文摘要本發(fā)明是一種溶膠硅酸鈉混合物內(nèi)質(zhì)性緩釋劑生產(chǎn)方法。采用液相化學(xué)方法，分別制備溶膠硅酸鈉和聚乙烯醇縮甲醛，再將兩種化合物充分混合，即成為溶膠硅酸鈉-聚乙烯醇縮甲醛混合物，用于緩釋尿素或緩釋復(fù)混肥內(nèi)質(zhì)性和膠結(jié)性緩釋劑，直接生產(chǎn)內(nèi)質(zhì)型緩釋尿素或高氮含量(N≥20％)緩釋復(fù)混肥料。文檔編號(hào)C05G3/08GK101376616SQ20081015735公開(kāi)日2009年3月4日申請(qǐng)日期2008年9月25日優(yōu)先權(quán)日2008年9月25日發(fā)明者張夫道,王學(xué)江申請(qǐng)人:煙臺(tái)五洲施得富肥料有限公司