一種利用高爐渣制備有機(jī)包膜控釋尿素的方法
【專利摘要】一種利用高爐渣制備有機(jī)包膜控釋尿素的方法，屬于肥料生產(chǎn)【技術(shù)領(lǐng)域】。首先將高爐渣原料磨細(xì)至粒徑≤0.044毫米，然后取出2.5-10份高爐渣粉備用。取重量份數(shù)比為4:1廢舊聚乙烯和廢舊乙烯-醋酸乙烯聚合物組成的2.5-10份廢舊塑料加入到200份四氯乙烯有機(jī)溶劑中，在溶解槽中加熱至118℃使廢舊塑料溶解，形成包膜液之后將備用的高爐渣粉均勻加入到溶解槽中，用攪拌機(jī)攪勻；取1-5mm粒徑范圍的80-95份顆粒尿素從流化床包衣機(jī)的加料口加入，用鼓風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的風(fēng)經(jīng)加熱器加熱至100℃后吹入流化床包衣機(jī)中將顆粒尿素托起，進(jìn)行循環(huán)流動(dòng)；之后將包膜液經(jīng)壓力泵加壓，通過噴嘴噴涂到流化床包衣機(jī)內(nèi)的顆粒尿素表面，并用熱風(fēng)將溶劑烘干，在顆粒尿素表面形成包膜層。優(yōu)點(diǎn)在于，成本低、無(wú)污染。
【專利說(shuō)明】一種利用高爐渣制備有機(jī)包膜控釋尿素的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于肥料生產(chǎn)【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種利用高爐渣制備有機(jī)包膜控釋尿 素的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 化肥是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的根基。我國(guó)是化肥生產(chǎn)大國(guó)，也是消費(fèi)大國(guó)，耕地雖占世界的 1/12,但化肥的消費(fèi)量卻占世界的35%。據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，糧食增產(chǎn)中約50%來(lái)自于化肥的作 用?；蕦?duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的貢獻(xiàn)率是大的，但其貢獻(xiàn)率呈逐年下降的趨勢(shì)。但目前我國(guó)當(dāng)季氮肥 利用率僅為30 %?35 %，低于世界50 %?70 %的氮肥利用率；磷肥利用率為10 %?20 %， 鉀肥利用率約為30%?35%，遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國(guó)家的利用率水平?；实呢暙I(xiàn)率和利用率下 降的主要原因：化肥多數(shù)是水溶性的，因灌溉、雨水，施入土壤中的化肥會(huì)迅速溶化，部分被 作物所吸收，大部分則會(huì)進(jìn)入地下水或被雨水帶走，進(jìn)入河流、湖泊而流失，目前，這種不是 根據(jù)作物不同生長(zhǎng)期不同需要而溶解、釋放的自然形態(tài)化肥是造成其利用率低的最主要原 因。肥料利用率低不僅造成資源的巨大浪費(fèi)，還給人類賴以生存的環(huán)境造成了嚴(yán)重污染。因 此加快研究緩/控釋肥已經(jīng)成為了肥料界研究領(lǐng)域中新的熱點(diǎn)。
[0003] 世界各國(guó)為了提高化肥利用率，投入大量人力、財(cái)力，集中于包膜緩/控釋肥的開 發(fā)研究。它是將水溶性的N、P、K三大元素化肥外包一層膜，避開了與水的直接接觸，就可免 除因灌溉、雨水帶來(lái)的快速溶化，而造成大量的流失，可望提高它們的利用率。研究成果很 多，但都尚未產(chǎn)業(yè)化，其主要原因是無(wú)合適的有機(jī)包膜材，且自身無(wú)肥力，價(jià)格也高，也有使 用硫磺之類無(wú)機(jī)物包膜材，不會(huì)污染土壤，但硫磺資源枯竭，價(jià)格也昂貴等等，導(dǎo)致現(xiàn)在包 膜緩/控釋肥售價(jià)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)化肥，結(jié)果是利用率提高帶來(lái)的實(shí)效還不能彌補(bǔ)投入，農(nóng)民 并不見效益。因此，要使緩/控釋肥生產(chǎn)成本進(jìn)一步降低，盡快擴(kuò)大推廣應(yīng)用范圍，仍有大 量的工作要做。
[0004] 高爐渣是煉鐵過程產(chǎn)生的副產(chǎn)品，僅2012年當(dāng)年的高爐渣產(chǎn)生量就達(dá)22134萬(wàn) 噸，資源十分豐富、價(jià)廉，且自身含有Ca、Si、Mg等植物生長(zhǎng)必需的營(yíng)養(yǎng)元素，可望成為農(nóng)業(yè) 用肥的好原料，且無(wú)毒、無(wú)害、環(huán)境友好，能否成為包膜緩控釋肥的包膜材料亟待開發(fā)研究。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種利用高爐渣制備有機(jī)包膜控釋尿素的方法。采用價(jià)格低 廉的高爐渣，在降低包膜控釋肥生產(chǎn)成本的同時(shí)，自身又具肥力，這種以肥包肥的技術(shù)，在 提高化肥利用率的同時(shí)，提高了綜合肥效，有望實(shí)現(xiàn)低投入、高產(chǎn)出，農(nóng)民可見實(shí)效，加速了 包膜控釋肥的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，同時(shí)，為高爐渣的資源化利用開拓了新路。
[0006] 本發(fā)明的工藝步驟如下：
[0007] 首先將高爐渣原料磨細(xì)至粒徑彡0. 044毫米（d彡325目），然后取出2. 5-10份高 爐渣粉備用。取重量份數(shù)比為4:1廢舊聚乙烯和廢舊乙烯-醋酸乙烯聚合物組成的2. 5-10 份廢舊塑料加入到200份四氯乙烯有機(jī)溶劑中，在溶解槽中加熱至118°C使廢舊塑料溶解， 形成包膜液之后將備用的高爐渣粉均勻加入到溶解槽中，用攪拌機(jī)攪勻；取l_5mm粒徑范 圍的80-95份顆粒尿素從流化床包衣機(jī)的加料口加入，用鼓風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的風(fēng)經(jīng)加熱器加熱至 KKTC后吹入流化床包衣機(jī)中將顆粒尿素托起，進(jìn)行循環(huán)流動(dòng)；之后將包膜液經(jīng)壓力泵加 壓，通過噴嘴噴涂到流化床包衣機(jī)內(nèi)的顆粒尿素表面，并用熱風(fēng)將溶劑烘干，在顆粒尿素表 面形成包膜層，溶劑通過冷凝器回收再利用。最后停止包衣機(jī)將包膜好的尿素顆粒放出，冷 卻后得到本發(fā)明提供的高爐渣有機(jī)包膜控釋尿素肥料。按照緩釋肥料的國(guó)標(biāo)檢驗(yàn)方法，測(cè) 定該高爐渣有機(jī)包膜尿素的氮素釋放期符合產(chǎn)品要求后即可用于批量生產(chǎn)使用。
[0008] 本發(fā)明以高爐渣粉末作為包膜材料添加物，比重較輕，較易與高分子有機(jī)材料混 勻，且可有效調(diào)控肥料養(yǎng)分的釋放速度及降低生產(chǎn)成本；所述廢舊塑料選自廢舊聚乙烯和 廢舊乙烯-醋酸乙烯聚合物的混合物，主要來(lái)源于各種廢舊包裝材料、大棚膜、地膜、保鮮 膜、廢舊塑料袋、廢舊塑料管材等，價(jià)格低廉，大大降低了控釋肥料的生產(chǎn)成本；以四氯乙烯 作為包膜材料的有機(jī)溶劑，此流化床包衣機(jī)在完全密閉設(shè)備中循環(huán)利用，且四氯乙烯在此 溫度下不會(huì)燃燒，只要保持設(shè)備正常維護(hù)檢修，對(duì)人體危害小，保管要求較低。
[0009] 為保證尿素顆粒能夠被鼓風(fēng)機(jī)吹起形成包膜效果良好的包膜尿素，需限定作為原 料的尿素粒徑為1-5毫米。肥料的包膜率主要取決于所要生產(chǎn)的高爐渣有機(jī)包膜控釋尿素 養(yǎng)分釋放天數(shù)要求，本發(fā)明所述高爐渣有機(jī)包膜控釋尿素的包膜率為5-20%。
[0010] 本發(fā)明所制備的高爐渣有機(jī)包膜控釋尿素肥料所使用的包膜原料價(jià)格均較低，大 大降低了肥料的生產(chǎn)成本，使得此工藝制得高爐渣有機(jī)包膜控釋尿素能在大田作物上推廣 應(yīng)用。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011] 圖1為高爐渣有機(jī)包膜控釋尿素的制備工藝流程圖。包括如下步驟：首先將高爐 渣原料磨細(xì)至粒徑< 〇. 〇44mm(d彡325目），將廢舊塑料加熱溶解在有機(jī)溶劑中形成包膜 液，然后在包膜液中加入磨細(xì)后的高爐渣粉末并攪拌均勻，在流化床包衣機(jī)中加入一定質(zhì) 量的顆粒尿素，向流化床包衣機(jī)中吹入經(jīng)過加熱的氣體使肥料顆粒處于流動(dòng)懸浮狀態(tài)，然 后向流動(dòng)的尿素顆粒表面噴入包膜液，使肥料顆粒在流化床包衣機(jī)內(nèi)形成致密的包膜層， 待包膜液干燥并包覆均勻后，得到高爐渣有機(jī)包膜控釋尿素。

【具體實(shí)施方式】
[0012] 實(shí)施例1、高爐渣有機(jī)包膜控釋尿素的制備
[0013] 制備工藝流程如圖1，包括如下步驟：
[0014] (1)將高爐渣原料磨細(xì)至粒徑彡0. 044毫米（d彡325目），然后取出6份高爐渣 粉2備用。
[0015] (2)取3. 2份廢舊聚乙烯及0. 8份廢舊乙烯-醋酸乙烯聚合物組成廢舊塑料1加 入到200份的四氯乙烯有機(jī)溶劑中，在溶解槽3中加熱至118°C使廢舊塑料1溶解，形成包 膜液之后將6份高爐渣粉末均勻加入到溶解槽3中，用攪拌機(jī)攪勻；
[0016] (3)取90份粒徑為3毫米±0. 5毫米的顆粒尿素從流化床包衣機(jī)9加料口加入， 用鼓風(fēng)機(jī)7產(chǎn)生的風(fēng)被加熱器8加熱至100°C后吹入流化床包衣機(jī)9中將顆粒尿素托起，進(jìn) 行循環(huán)流動(dòng)；
[0017] (4)將包膜液經(jīng)壓力泵4加壓，通過噴嘴噴涂到流化床包衣機(jī)9內(nèi)的顆粒尿素表 面，并用熱風(fēng)將溶劑烘干，在顆粒表面形成包膜層，溶劑通過冷凝器10回收再利用。
[0018] (5)停止包衣機(jī)將包膜好的尿素顆粒放出，冷卻后得到本發(fā)明提供的高爐渣有機(jī) 包膜控釋尿素肥料，包膜率為10%，此高爐渣有機(jī)包膜控釋尿素的總氮含量為41%。
[0019] (6)按照GB/T23348-2009緩釋肥料的方法，秤取5. OOg左右肥料樣品，放入100目 尼龍紗網(wǎng)小袋中，封口，放入塑料瓶中，加入IOOml去離子水，置于25°C培養(yǎng)箱中，取樣時(shí)間 為1天、7天、21天、35天、60天、80天，最后定容100ml。每個(gè)肥料樣品取樣重復(fù)3次。最 后采用有機(jī)碳/總氮分析儀液體進(jìn)樣測(cè)定提取液中氮含量，催化燃燒溫度為850°C。測(cè)得該 高爐渣有機(jī)包膜尿素中氮素釋放率為80%時(shí)所用的天數(shù)是80天。
[0020] 實(shí)施例2、高爐渣有機(jī)包膜控釋尿素的制備
[0021] 按照與實(shí)施例1完全相同的步驟制備高爐渣有機(jī)包膜控釋尿素，僅作如下更改： 將高爐渣：廢舊聚乙烯：廢舊乙烯-醋酸乙烯聚合物：尿素和四氯乙烯的重量份數(shù)比改為： 5 :4 :1 :90 :200,加熱溶解溫度為118°C，最后得到包膜率為10%的高爐渣有機(jī)包膜控釋尿 素肥料，此高爐渣有機(jī)包膜控釋尿素肥料的總氮含量為41 %。
[0022] 同樣按照實(shí)施例1中GB/T23348-2009緩釋肥料的測(cè)定方法，測(cè)得該高爐渣有機(jī)包 膜尿素中氮素釋放80%所用的天數(shù)是100天。
[0023] 實(shí)施例3、高爐渣有機(jī)包膜控釋尿素的制備
[0024] 按照與實(shí)施例1完全相同的步驟制備高爐渣有機(jī)包膜控釋尿素，僅作如下更改： 將高爐渣：廢舊聚乙烯：廢舊乙烯-醋酸乙烯聚合物：尿素和四氯乙烯的重量份數(shù)比改 為：2. 5 : 2 : 0.5 : 95 : 200,加熱溶解溫度為118°C，最后得到包膜率為5%的包膜控釋 尿素，此高爐渣有機(jī)包膜控釋尿素肥料的總氮含量為43. 7%。
[0025] 同樣按照實(shí)施例1中GB/T23348-2009緩釋肥料的測(cè)定方法，測(cè)得該高爐渣有機(jī)包 膜尿素中氮素釋放80%所用的天數(shù)是60天。
[0026] 實(shí)施例4、高爐渣有機(jī)包膜控釋尿素的制備
[0027] 按照與實(shí)施例1完全相同的步驟制備高爐渣包膜控釋尿素，僅作如下更改：將高 爐渣：廢舊聚丙烯：廢舊乙烯-醋酸乙烯聚合物：尿素和四氯乙烯的重量份數(shù)比改為： 7 : 6.4 : 1.6 : 85 : 200,加熱溶解溫度為118°C，最后得到包膜率為15.0%的高爐渣有 機(jī)包膜控釋尿素，此高爐渣有機(jī)包膜控釋尿素肥料的總氮含量為39. 1%。
[0028] 同樣按照實(shí)施例1中GB/T23348-2009緩釋肥料的測(cè)試方法，測(cè)得該高爐渣有機(jī)包 膜尿素中氮素釋放80%所用的天數(shù)是90天。
[0029] 實(shí)施例5、高爐渣有機(jī)包膜控釋尿素的制備
[0030] 按照與實(shí)施例1完全相同的步驟制備高爐渣包膜控釋尿素，僅作如下更改：將高 爐渣：廢舊聚乙烯：廢舊乙烯-醋酸乙烯聚合物：尿素和四氯乙烯的重量份數(shù)比改為： 10 : 8 : 2 : 80 : 200,加熱溶解溫度為118°C，最后得到包膜率為20%的高爐渣包膜控 釋尿素，此高爐渣有機(jī)包膜控釋尿素肥料的總氮含量為36. 8%。
[0031] 按照實(shí)施例1中GB/T23348-2009緩釋肥料的測(cè)試方法，測(cè)得該高爐渣有機(jī)包膜尿 素中氮素釋放80%所用的天數(shù)是80天。
[0032] 表1給出了高爐渣有機(jī)包膜控釋尿素的氮素養(yǎng)分累計(jì)釋放率的情況。
[0033] 表1高爐渣有機(jī)包膜緩控尿素的氮素養(yǎng)分累計(jì)釋放率/%
[0034]

【權(quán)利要求】
1. 一種利用高爐渣制備有機(jī)包膜控釋尿素的方法，其特征在于：工藝步驟為：首先將 高爐渣原料磨細(xì)至粒徑< 0. 044毫米，然后取出2. 5-10份高爐渣粉備用；取重量份數(shù)比為 4:1廢舊聚乙烯和廢舊乙烯-醋酸乙烯聚合物組成的2. 5-10份廢舊塑料加入到200份四氯 乙烯有機(jī)溶劑中，在溶解槽中加熱至118°C使廢舊塑料溶解，形成包膜液之后將備用的高爐 渣粉均勻加入到溶解槽中，用攪拌機(jī)攪勻；取l_5mm粒徑范圍的80-95份顆粒尿素從流化床 包衣機(jī)的加料口加入，用鼓風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的風(fēng)經(jīng)加熱器加熱至l〇〇°C后吹入流化床包衣機(jī)中將 顆粒尿素托起，進(jìn)行循環(huán)流動(dòng)；之后將包膜液經(jīng)壓力泵加壓，通過噴嘴噴涂到流化床包衣機(jī) 內(nèi)的顆粒尿素表面，并用熱風(fēng)將溶劑烘干，在顆粒尿素表面形成包膜層，溶劑通過冷凝器回 收再利用；最后停止包衣機(jī)將包膜好的尿素顆粒放出，冷卻后得到高爐渣有機(jī)包膜控釋尿 素肥料。
【文檔編號(hào)】C05G3/08GK104402658SQ201410715106
【公開日】2015年3月11日 申請(qǐng)日期:2014年11月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月28日
【發(fā)明者】孟華棟, 劉瀏, 張柏汀, 楊勇, 姚同路, 倪冰, 賀慶 申請(qǐng)人:鋼鐵研究總院