一種腐植酸複合緩釋肥料及其生產方法:專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,有益效

《一種腐植酸複合緩釋肥料及其生產方法》是中國農業科學院農業資源與農業區劃研究所於2008年12月17日申請的專利，該專利的申請號為2008102397335，公布號為CN101429072，授權公布日為2009年5月13日，發明人是趙秉強、李燕婷、李秀英、王麗霞。

《一種腐植酸複合緩釋肥料及其生產方法》公開了一種腐植酸複合緩釋肥料及其生產方法。該發明的肥料是以風化煤和普通化肥為原料，經風化煤活化、物料混合、高溫噴漿造粒、乾燥後製得的。該發明肥料是通過有機－無機結合、有機－無機共濟調控、養分緩釋實現提高肥料利用率（10～15％），減少養分流失，避免二次污染。該發明的肥料具有原料來源廣，肥料顆粒機械強度高（機械強度≥16牛）、不潮解，運輸、施用方便等特點，在生產中套用前景廣闊。

2016年12月7日，《一種腐植酸複合緩釋肥料及其生產方法》獲得第十八屆中國專利優秀獎。

基本介紹

中文名：一種腐植酸複合緩釋肥料及其生產方法
公布號：CN101429072
授權日：2009年5月13日
申請號：2008102397335
申請日：2008年12月17日
申請人：中國農業科學院農業資源與農業區劃研究所
地址：北京市海淀區中關村南大街12號中國農業科學院農業資源與農業區劃研究所
發明人：趙秉強、李燕婷、李秀英、王麗霞
Int.Cl.：C05G1/00(2006.01)I；C05F11/02(2006.01)N
代理機構：北京君智智慧財產權代理事務所
代理人：吳錦
類別：發明專利

專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,有益效果,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,實施案例,肥料試驗,榮譽表彰,

專利背景

中國國內外研製的緩釋肥料主要為包膜型緩釋肥料，所用的包膜材料主要有兩類，一是有機高分子聚合物（例如樹脂聚烯烴類），二是水難溶性或微溶性的無機材料（如硫磺、磷礦粉、鈣鎂磷肥等）。高分子聚合物包膜型緩釋肥料的製作需要特製的包膜塔和溶劑，包膜材料價格較貴，生產過程成本較高，包膜材料在土壤中分解緩慢且易殘留。但高分子聚合材料的控釋性能較好。由於價格較高，高分子聚合物包膜型緩釋肥料多用於園藝作物、草坪、高爾夫球場和觀賞植物等。水難溶性或微溶性的無機材料包膜型緩釋肥料可用開放型普通造粒設備製作，生產過程成本低，肥料價格低，但其控釋性能相對較差，養分緩釋效果不夠理想。

有機無機養分結合是中國施肥技術的基本原則，也是肥料產業發展的重要方向，有機無機複合肥料是實現有機無機結合的技術載體，是對傳統有機肥料的產品升級，是實現中國農業高產優質的重要保障。

腐植酸具有良好的生理活性和吸附、絡合、交換等功能，是自然界中廣泛存在的大分子有機物質，廣泛套用於農林牧、石油、化工、建材、醫藥衛生、環保等各個領域，橫跨幾十個行業。特別是眼下提倡生態農業建設、無公害農業生產、綠色食品、無污染環保產品等，更使＂腐植酸＂備受推崇。近幾年來，中國腐植酸系列產品日益增多，如腐植酸鈉、腐植酸鉀、硝基腐植酸、顆粒腐植酸SPNH高溫高壓降濾失劑、FA抗旱劑、有機複合肥、泥炭營養土等。

《一種腐植酸複合緩釋肥料及其生產方法》即是將腐植酸與不同化學肥料混合溶解於水中製成一定濃度的料漿，在高溫條件下進行噴漿造粒，而製成腐植酸複合型緩釋肥料。這是一種多功能有機無機複合緩釋肥料，兼具有機肥養分長效性及無機肥養分緩釋性的供肥特點。其中，腐植酸是氮肥的緩釋劑和穩定劑、磷肥的增效劑、鉀肥的保護劑，是中、微量元素的調理劑、絡合劑，對肥料有協同增效作用。此外，腐植酸還能提供營養物質，改良土壤，培肥地力，提高產品品質，提高作物的抗旱、抗寒、抗鹽鹼等抗逆能力。因此腐植酸複合緩釋肥料與一般複合肥料相比具有肥料利用率高、用地養地相結合、提高產量、改善品質等諸多優勢。

截至2008年12月，腐植酸類複合（混）肥大都是通過圓盤或轉鼓工藝通過團粒法製造而成，腐植酸原料與化學肥料複合過程主要是物理混合，產品外觀質量、內在質量、緩釋性等都比較差。《一種腐植酸複合緩釋肥料及其生產方法》產品是通過料漿高溫脫水乾燥成粒工藝而製備腐植酸複合緩釋肥料。

因此，還需要有機-無機結合的緩釋性能優異的複合肥料，為此，《一種腐植酸複合緩釋肥料及其生產方法》人進行了大量研究工作，終於完成了《一種腐植酸複合緩釋肥料及其生產方法》。

發明內容

專利目的

《一種腐植酸複合緩釋肥料及其生產方法》的目的是提供一種顆粒狀腐植酸複合緩釋肥料。

《一種腐植酸複合緩釋肥料及其生產方法》的另一個目的是提供一種上述腐植酸複合緩釋肥料的生產方法。

技術方案

《一種腐植酸複合緩釋肥料及其生產方法》使用含腐植酸類物質非常豐富的風化煤作為緩釋材料與普通化學肥料，採用高溫噴漿脫水乾燥成粒，生產腐植酸複合緩釋肥料，實現有機-無機結合、有機-無機共濟調控、養分緩釋等，提高肥料的當季利用率，並且促進未被利用的養分保留在土壤中，提高土壤肥力。

《一種腐植酸複合緩釋肥料及其生產方法》的原理是根據腐植酸含有C、H、O、N、P、K、S等營養元素、有機碳長鏈以及芳香核、羥基、羧基等活性基團，通過與化學肥料中的養分離子進行鍵合、膠結、絡合等化學和物理作用，使腐植酸類物質與化學肥料分子形成較穩定的複合結構，達到有機-無機結合、有機-無機共濟調控、養分緩釋的效果。

《一種腐植酸複合緩釋肥料及其生產方法》採取下述技術方案。

一種腐植酸複合緩釋肥料，其特徵在於該肥料組成如下：活化風化煤30～80重量份、化學肥料20～70重量份，其化學肥料中的氮、磷與鉀的重量比分別是以該化學肥料總重量計17～46％、10～48％、30～56％。

所述的化學肥料與所述氮、磷與鉀的重量比應該根據實際農業生產需要進行調整，它們的量可能高些或低些都是可能的，也是必需的，因此它們都應該在《一種腐植酸複合緩釋肥料及其生產方法》的保護範圍之內。

在《一種腐植酸複合緩釋肥料及其生產方法》的意義上，所述的活化風化煤應該理解是將風化煤與氫氧化鉀或氨水等混合加水攪拌均勻後，使風化煤熟化和活化，提高其水溶性。所述活化風化煤的特徵在於細度一般在100目以上。

在《一種腐植酸複合緩釋肥料及其生產方法》的意義上，所述的風化煤應該理解是活化風化煤。

優選地，該腐植酸複合緩釋肥料組成如下：活化風化煤50～60重量份、化學肥料40～50重量份。

其中，所述的化學肥料是一種或多種選自氮肥、磷肥或鉀肥的化學肥料。

所述的氮肥是一種或多種選自硫酸銨、氯化銨或硝酸鈣的氮肥。

所述的磷肥是一種或多種選自磷礦粉、磷酸銨、過磷酸鈣、重過磷酸鈣、鈣鎂磷肥或鋼渣磷肥的磷肥。

所述的鉀肥是一種或多種選自硫酸鉀、氯化鉀等鉀肥。

在《一種腐植酸複合緩釋肥料及其生產方法》的意義上，所述的化學肥料除了氮肥、磷肥和鉀肥外還應該包括鈣肥、鎂肥、硫肥等中量元素肥料以及鐵肥、鋅肥、銅肥等微量元素肥料。事實上，在《一種腐植酸複合緩釋肥料及其生產方法》的腐植酸複合緩釋肥料中還可以含有與《一種腐植酸複合緩釋肥料及其生產方法》肥料相容的其它肥料，例如各種有機肥料、含有益元素（如Se、Ti、Co等）的肥料等。

《一種腐植酸複合緩釋肥料及其生產方法》涉及一種腐植酸複合緩釋肥料的生產方法，其特徵在於該方法的步驟如下：

A.往100重量份風化煤加入2％的氫氧化鉀5～10重量份或30～40重量份25％氨水或20～30重量份碳酸氫銨和15～20重量份水，攪拌均勻後壓緊成堆，覆蓋一層煤灰或塑膠薄膜，放置3～5天后，即可製得所述的活化風化煤；

B.讓步驟A得到的活化風化煤與水進行混合，得到含水55％～60％的料漿，然後加入一種或多種選自氮肥、磷肥或鉀肥的化學肥料，混合均勻製成有機無機複合料漿；加入的化學肥料應該使最後的腐植酸複合緩釋肥料達到如下組成：活化風化煤30～80重量份、化學肥料20～70重量份。

C.往步驟B得到的料漿中通入壓力6～10兆帕、溫度120～180℃的水蒸汽，將該複合料漿加熱到50～80℃；

D.然後使用高壓泵藉助4～6兆帕壓縮空氣將該複合料漿直接噴射在噴漿造粒系統中的轉鼓料幕上，所述的料幕是由後續造粒的返料粉粒和鉀肥粉粒組成的；

在《一種腐植酸複合緩釋肥料及其生產方法》中，所述的噴漿造粒系統是該技術領域的技術人員熟知的噴漿造粒系統，例如噴漿造粒機，像濟寧匯泉工礦設備有限公司以商品名噴漿造粒機銷售的噴漿造粒系統、洛陽瑞島乾燥工程有限公司以商品名轉筒噴霧造粒機銷售的噴漿造粒系統、魚台華清水處理工程有限公司以商品名噴漿造粒乾燥機銷售的噴漿造粒系統。

所述的料幕是後續造粒的返料粉粒和鉀肥粉粒組成的，所述的返料粉粒與鉀肥粉粒的重量比例是2～4。

E.往步驟D的所述料幕上同時吹入溫度300℃～400℃的高溫熱風，在高溫的作用下迅速成粒並乾燥。在出料口時所述肥料的溫度為85℃、水含量達到0.2～0.5％（重量份）；

F.將步驟E得到的肥料顆粒送入滾筒篩進行篩分，冷卻，分裝，得到所述的腐植酸複合緩釋肥料。

在《一種腐植酸複合緩釋肥料及其生產方法》中，所述的滾筒篩是該技術領域的技術人員熟知的篩分設備，例如：瀋陽科翔電力環保設備有限公司以商品名GT-系列滾筒篩銷售的滾筒篩、無錫市雙聯工程輸送機械有限公司以商品名GTS系列滾筒篩銷售的滾筒篩、石家莊市永興機械有限公司以商品名GTS型滾筒篩銷售的滾筒篩。

《一種腐植酸複合緩釋肥料及其生產方法》的腐植酸複合緩釋肥料生產方法如圖1所示。

《一種腐植酸複合緩釋肥料及其生產方法》腐植酸複合緩釋肥料中的有效養分可以採用標準方法GB8572-88、GB/T8573-1999或GB8574-88分別測定氮含量、磷含量與鉀含量。

《一種腐植酸複合緩釋肥料及其生產方法》腐植酸複合緩釋肥料可以作為基肥、追肥、種肥等使用。

《一種腐植酸複合緩釋肥料及其生產方法》腐植酸複合緩釋肥料的使用量需根據土壤狀況、作物品種、作物生育期、作物營養狀況等因素進行確定。

有益效果

《一種腐植酸複合緩釋肥料及其生產方法》的優點是：產品為腐植酸複合緩釋肥料，在養分釋放利用上可以實現有機無機共濟調控、緩釋，增強了肥料的緩釋效果，提高了肥料利用率；在耕作上可以簡化農業作業；在效益上可以提高養分利用率（10～15％）；特別是“有機無機共濟調控”，可以有機促無機，提高肥力，減少養分流失，避免二次污染，降低農業成本，並具有原料來源廣、不潮解，運輸、施用方便等特點；產品肥料顆粒機械強度高（機械強度≥16N），在生產中套用前景廣闊。

附圖說明

圖1是《一種腐植酸複合緩釋肥料及其生產方法》腐植酸複合緩釋肥料生產流程示意圖。

1風化煤、2料漿槽、3化學肥料、4空氣、5高壓泵、6噴漿造粒系統、7高溫氣體、8返料、9冷卻、10篩分、11產品。

圖1

技術領域

《一種腐植酸複合緩釋肥料及其生產方法》涉及緩釋肥料及其生產方法，更具體地，《一種腐植酸複合緩釋肥料及其生產方法》涉及腐植酸複合緩釋肥料及其生產方法。

權利要求

1.一種腐植酸複合緩釋肥料，其特徵在於該肥料組成：活化風化煤30～80重量份、化學肥料20～70重量份，其化學肥料中的氮、磷與鉀的重量比分別是以該化學肥料總重量計17～46％、10～48％、30～56％。

2.根據權利要求1所述的腐植酸複合緩釋肥料，其特徵在於該肥料組成：活化風化煤50～60重量份、化學肥料40～50重量份。

3.根據權利要求1或2所述的腐植酸複合緩釋肥料，其特徵在於所述的化學肥料是一種或多種選自氮肥、磷肥或鉀肥的化學肥料。

4.根據權利要求3所述的腐植酸複合緩釋肥料，其特徵在於所述的氮肥是一種或多種選自氯化銨、硫酸銨或硝酸鈣的氮肥。

5.根據權利要求3所述的腐植酸複合緩釋肥料，其特徵在於所述的磷肥是一種或多種選自磷礦粉、磷酸銨、過磷酸鈣、重過磷酸鈣、鈣鎂磷肥或鋼渣磷肥的磷肥。

6、根據權利要求3所述的腐植酸複合緩釋肥料，其特徵在於所述的鉀肥是一種或多種選自氯化鉀、硫酸鉀或鉀鎂肥的鉀肥。

7.一種腐植酸複合緩釋肥料的生產方法，其特徵在於該方法的步驟如下：

A.往100重量份風化煤加入2％的氫氧化鉀5～10重量份或30～40重量份25％氨水或20～30重量份碳酸氫銨和15～25重量份水，攪拌均勻後壓緊成堆，覆蓋一層煤灰或塑膠薄膜，放置3～5天后，即可得到所述的活化風化煤；

B.讓步驟A得到的活化風化煤與水進行混合，得到含水55～60％的料漿，然後加入一種或多種選自氮肥、磷肥或鉀肥的化學肥料，混合均勻製成有機無機複合料漿；加入的化學肥料應該使最後的腐植酸複合緩釋肥料達到如下組成：活化風化煤30～80重量份、化學肥料20～70重量份。

C.往步驟B得到的料漿中通入壓力6～10兆帕、溫度120～180℃的水蒸汽，將該複合料漿加熱到50℃～80℃，

E.往步驟D的所述料幕上同時吹入溫度300℃～400℃的熱風，在高溫熱風的作用下迅速成粒並乾燥，在出料口時所述肥料的溫度為85℃、水含量達到0.2～0.5％（重量份）；

F.將步驟E得到的肥料顆粒送入滾筒篩進行篩分，冷卻，分裝，得到所述的腐植酸複合緩釋肥料。

8、根據權利要求7所述的方法，其特徵在於所述的噴漿造粒系統是高溫噴漿造粒乾燥機。

9、根據權利要求7所述的方法，其特徵在於所述的返料粉粒與鉀肥粉粒的比例是2～4。

實施方式

實施案例

實施例1：

稱取100重量份乾燥、粉碎過篩80目以上的風化煤，往其中加入25重量份碳酸氫銨和20重量份水，攪拌均勻後壓緊成堆，覆壓一層煤灰或塑膠薄膜，放置3天后出料，得到所述的活化風化煤。然後，往所述的活化風化煤中加水進行混合，得到含水60％的活化風化煤料漿，再分別加入以活化風化煤料漿重量份計為20％的硫酸銨、10％的硫酸鉀和20％的磷酸銨，製成有機無機複合料漿，攪拌混勻，往其中通入8兆帕、150℃高溫蒸汽，將該有機無機複合料漿加熱到60℃，再使用高壓泵藉助5.0兆帕壓縮空氣將料漿通過噴嘴霧化直接噴入噴漿造粒系統4.2米×22米的轉鼓中（轉鼓四周壁上有抄板，內有300塊料幕板，每塊40厘米×80厘米），氣霧直接噴到主要由內返料粉粒（起初為加入的鉀肥粉粒）形成的料幕上進行“幕簾噴塗”；在噴料口同時吹入300℃～400℃的高溫熱風，噴入的霧化料漿經過“幕簾噴塗”，並在高溫熱風的作用下迅速成粒乾燥。在出料口，合格的肥料顆粒直接出料，不合格的顆粒通過返料口進入返料管道回到進料口重新進行“幕簾噴塗”。成粒產品在轉鼓出口時的溫度為85℃、℃，含水0.3％（重量份）。然後，肥料顆粒直接進入滾筒篩（2米×12米）進行篩分和冷卻，即為成品。然後進行產品分裝即可。該產品採用標準方法GB8572-88、GB/T8573-1999和GB8574-88分別測定分析氮、磷、鉀含量，得到N：13％；P₂O₅：5％；K₂O：10％。

實施例2：

稱取100重量份乾燥、粉碎過篩80目以上的風化煤，往其中加入25重量份碳酸氫銨和20重量份水，攪拌均勻後壓緊成堆，覆壓一層煤灰或塑膠薄膜，放置3天后出料，得到所述的活化風化煤。然後，往所述的活化風化煤中加水進行混合，得到含水60％的料漿，再按養分比例計量加入重量份分別為20％的硫酸銨、15％的氯化鉀和15％的磷酸銨，製成有機無機複合料漿，攪拌混勻，往其中通入8兆帕，150℃高溫蒸汽，將該有機無機複合料漿加熱到60℃，再使用高壓泵藉助5.0兆帕壓縮空氣直接將其料漿噴入噴漿造粒系統4.2米×22米的轉鼓中（轉鼓四周壁上有抄板，內有300塊料幕板，每塊40厘米×80厘米），氣霧直接噴到主要由內返料（起初為加入的鉀鹽粉粒）形成的料幕上進行“幕簾噴塗”；在噴料口同時吹入300℃～400℃的高溫熱風，噴入的霧化料漿經過“幕簾噴塗”，並在高溫熱風的作用下迅速成粒乾燥。在出料口，合格的肥料顆粒直接出料，不合格的顆粒通過返料口進入返料管道回到進料口重新進行“幕簾噴塗”。成粒產品出口時的溫度為85℃、含水0.4％（重量份）。然後，肥料顆粒直接進入滾筒篩（2米×12米）進行篩分和冷卻，即為成品。然後進行產品分裝即可。該產品採用標準方法GB8572-88、GB/T8573-1999和GB8574-88分別測定分析氮、磷、鉀含量，得到N：15％；P₂O₅：6％；K₂O：8％。

實施例3：

稱取100重量份乾燥、粉碎過篩80目以上的風化煤，往其中加入25重量份碳酸氫銨和20重量份水，攪拌均勻後壓緊成堆，覆壓一層煤灰或塑膠薄膜，放置3天后出料，得到所述的活化風化煤。然後，往所述的活化風化煤中加水進行混合，得到含水60％的料漿，再按養分比例計量分別加入重量份為10％的硝酸鈣、10％的氯化鉀、10％的硫酸鉀和15％的磷酸銨，製成有機無機複合料漿，攪拌混勻，通入加壓高溫蒸汽（8帕，150℃）加熱到60℃，通入25千克空氣經過高壓泵（5帕）壓縮霧化，直接噴入噴漿造粒系統4.2米×22米的轉鼓中（轉鼓四周壁上有抄板，內有300塊料幕板，每塊40厘米×80厘米），氣霧直接噴到主要由內返料（起初為加入的鉀鹽粉粒）形成的料幕上進行“幕簾噴塗”；在噴料口同時吹入300℃～400℃的高溫熱風，噴入的霧化料漿經過“幕簾噴塗”，並在高溫熱風的作用下迅速成粒乾燥。在出料口，合格的肥料顆粒直接出料，不合格的顆粒通過返料口進入返料管道回到進料口重新進行“幕簾噴塗”。成粒產品出口時的溫度為85℃、含水0.3％（重量份）。然後，肥料顆粒直接進入滾筒篩（2米×12米）進行篩分和冷卻，即為成品。然後進行產品分裝即可。該產品採用標準方法GB8572-88、GB/T8573-1999和GB8574-88分別測定分析氮、磷、鉀含量，得到N：15％；P₂O₅：8％；K₂O：10％。

肥料試驗

試驗實施例1：肥料緩釋試驗

參照有關文獻（薛世川，孫志梅，彭正萍，杜會英，腐殖酸複合肥的養分釋放規律與控釋機理研究[J]，《腐殖酸》，2001，（3/4）：30-32），運用室內模擬土壤淋洗的試驗方法進行了腐植酸複合緩釋肥料中養分N的緩釋試驗。

試驗設兩個處理：（1）CK，為普通復混肥（山東濟寧高科化工有限責任公司生產，N:P₂O₅:K₂O＝16:16:16）；（2）HAF，為《一種腐植酸複合緩釋肥料及其生產方法》實施例1的腐植酸複合緩釋肥料（N:P₂O₅:K₂O＝13:5:10）。

試驗方法：分別按純養分N228毫克/千克土壤、P₂O₅228毫克/千克土壤、K₂O114毫克/千克土壤的用量稱取肥料，與土壤充分混勻，裝入PVC管（Φ12厘米）中，PVC管下接一個連有乳膠管的大漏斗，大漏斗中事先鋪有一層紗布和石英砂，乳膠管下口用止水夾封閉，為防止澆水對上土層的擾動，土壤最上層鋪一層石英砂或濾紙，用去離子水保持土壤含水量為田間持水量的60％，置於室溫25℃中，試驗期間用封口膜將PVC管口封住，以防水分蒸發。當間隔1小時（h），7小時（h），23小時（h），47小時（h），95小時（h），1周（1w），2周（2w），4周（4w），5周（5w）時，分別向PVC管中加50m1去離子水，平衡1h後打開止水夾，用燒杯收集等量滲出液，測定滲出液中的養分含量，視為培養至2小時，8小時，24小時，48小時，96小時，1周，2周，4周，5周時的養分釋放量。試驗設定4次重複。

試驗結果：與普通復混肥料相比，《一種腐植酸複合緩釋肥料及其生產方法》的腐植酸複合緩釋肥料（HAF）具有較好的緩釋效果（見表1、2、3）。由表中的試驗數據，可以發現，在淋洗初期，腐植酸複合緩釋肥料與普通復混肥料的養分溶出量就表現出一定的差異性，在淋洗48小時前，腐植酸複合緩釋肥料各養分溶出量都低於普通復混肥料，之後，前者的養分溶出百分量就高於後者了；在試驗進行2周后，普通復混肥料的氮、磷、鉀養分的溶出量都小於1％，累積溶出量分別達到N97％、P₂O₅94％和K₂O99％，而腐植酸複合緩釋肥料在淋洗7周后仍有一定的養分溶出量，各養分的累積溶出量分別為N90％、P₂O₅83％和K₂O85％。可見，腐植酸複合緩釋肥料較普通復混肥料具有較好的緩釋性。

表1《一種腐植酸複合緩釋肥料及其生產方法》腐植酸複合緩釋肥料氮（N）的溶出規律