一种硝硫基缓控释复合肥料的生产方法与流程

本发明涉及农业肥料、控释材料及高分子包膜，具体为一种硝硫基缓控释复合肥料的生产方法。

背景技术：

1、硝硫基复合肥料含有硝态氮和硫元素，具有初期有效养分释放速率高、养分水溶性好、适用于忌氯作物等特点，已广泛用于粮食作物、经济作物和园艺作物；然而，普通硝硫基复合肥料施入土壤后具有高水溶速率，硝态氮易随水迁移和淋失，铵态氮及由酰胺态氮水解产生的铵态氮又会进一步发生硝化反应，导致养分供应周期短、氮素流失严重，并可能造成地下水硝酸盐累积和农业面源污染；

2、现有缓释肥料主要通过无机沉淀包裹、硫包衣或单一聚合物包膜延缓养分溶出；例如，部分公开技术采用磷酸铵镁等难溶无机相调节氮素释放；该类无机缓释结构的溶解度和溶出行为受土壤ph、温度及水分条件显著制约，且释放周期的可调范围有限；单一聚合物包膜虽然能够降低肥料初期溶出速率，但其主要控制肥料颗粒内部养分向外界的物理扩散；养分一旦穿过膜层进入土壤，酰胺态氮水解、铵态氮硝化和硝态氮迁移等过程仍会持续发生转化；因此，单纯依赖物理包膜难以同时解决养分溶出过快和氮素转化损失过快的问题；

3、此外，脲酶抑制剂和硝化抑制剂通常对温度、湿度和化学环境较为敏感；若直接加入高温造粒体系，可能发生热失活；若直接暴露于异氰酸酯包膜前驱体中，抑制剂分子中的活性基团可能与异氰酸酯发生副反应，从而降低有效含量和生物活性；因而，需要构建适宜的抑制剂保护、隔离和释放结构；基于上述问题，有必要开发一种将颗粒尺度的物理控释与土壤微域中的氮转化抑制相结合的复合肥料，在保证加工稳定性和储存稳定性的同时，实现肥料养分的缓慢溶出。

技术实现思路

1、鉴于现有硝硫基复合肥料及缓释肥料存在初期养分突释、氮素转化流失速率高以及抑制剂对高温和化学环境敏感等稳定性技术缺陷；本发明的目的在于提供一种具备双缓释协同机制的硝硫基复合肥料；该复合肥料能够将颗粒尺度的物理控释与土壤微域中的氮转化抑制相结合，保证加工和储存的稳定性，并实现双抑制剂与三层包膜结构的协同长效作用。具体技术方案如下：

2、一种硝硫基缓控释复合肥料的生产方法，包括以下步骤：

3、s1：将n-正丁基硫代磷酰三胺、3,4-二甲基吡唑磷酸盐与多孔淀粉按质量比1:(0.5-2):(4-10)加入至所述n-正丁基硫代磷酰三胺、3,4-二甲基吡唑磷酸盐与多孔淀粉总质量3-8倍的乙醇水溶液中，搅拌、在-0.09至-0.06mpa下真空浸渍、干燥得负载粉；在流化床中向所述负载粉表面喷涂乙基纤维素溶液，得抑制剂保护颗粒；

4、s2：将硝态氮源、尿素、硫酸铵、硫酸钾、磷源及粘结剂混合，经转鼓造粒得肥料芯粒；

5、s3：将蓖麻油、聚己内酯二元醇和聚乙二醇脱水后，加入多异氰酸酯，在70-85℃反应得包膜预聚体；

6、s4：对所述肥料芯粒预热并保持滚动，依次喷涂包膜预聚体、抑制剂保护颗粒与包膜预聚体的混合物、包膜预聚体，分别固化形成内膜层、中间膜层和外膜层，三层总质量为肥料芯粒质量的3％-10％。

7、优选地，s3中，所述多异氰酸酯的添加量按异氰酸酯基与羟基的摩尔比(1.05-1.30):1确定。

8、优选地，s1中搅拌分散时间为15-40min，所述乙醇水溶液中乙醇体积分数为40％-70％，真空浸渍的真空度为-0.09至-0.06mpa、时间为20-60min；所述干燥的温度为35-50℃，直至负载粉含水率不高于3％。

9、优选地，s1中所述乙基纤维素溶液为质量分数6％-15％的乙基纤维素乙酸乙酯溶液；流化床进风温度为45-60℃，负载粉温度为35-45℃，雾化压力为0.15-0.35mpa；乙基纤维素的用量为负载粉质量的8％-25％，所得抑制剂保护颗粒的粒径为80-300μm。

10、优选地，s2中按重量份数计，所述硝态氮源为20-35份、尿素为15-30份、硫酸铵为15-30份、硫酸钾为10-25份、磷源为5-15份、粘结剂为1-5份；所述硝态氮源为硝酸钾和硝酸铵中的至少一种，所述磷源为磷酸一铵和磷酸二铵中的至少一种，所述粘结剂为木质素磺酸盐和淀粉中的至少一种。

11、优选地，s2中转鼓造粒时物料温度为35-42℃、转鼓转速为10-25r/min，造粒后在40-45℃下干燥至含水率不高于2%，筛取粒径为2-5mm的颗粒作为肥料芯粒。

12、优选地，s3中按重量份数计，所述蓖麻油为40-60份、聚己内酯二元醇为20-35份、聚乙二醇为5-15份；所述聚乙二醇的数均分子量为400-2000，所述聚己内酯二元醇的数均分子量为500-3000；所述多异氰酸酯为4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯。

13、优选地，s3中脱水采用真空脱水，真空脱水温度为80-105℃、真空度为-0.095至-0.07mpa、时间为30-90min；真空脱水后降温至45-60℃加入4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯，再以0.5-2℃/min升温至70-85℃，保温反应60-150min，随后降温至40-55℃，得到包膜预聚体。

14、优选地，s4中肥料芯粒的预热温度为40-55℃；内膜层、中间膜层和外膜层的质量比为(20-35)∶(35-55)∶(20-35)；所述中间膜层采用的抑制剂保护颗粒与包膜预聚体的重量比为(5-20)∶100，各膜层分别通过2-6次雾化喷涂形成，每次喷涂后在45-65℃下滚动固化5-20min。

15、优选地，s4中完成外膜层的全部雾化喷涂及每次喷涂后的滚动固化后，最后将包膜颗粒整体在50-65℃下滚动固化20-60min，再于20-35℃、环境相对湿度不高于60％的条件下静置熟化12-36h，熟化后冷却、筛分，得到粒径为2-5mm的硝硫基缓控释复合肥料。

16、本发明的有益效果在于：

17、本发明将n-正丁基硫代磷酰三胺、3,4-二甲基吡唑磷酸盐与多孔淀粉进行真空浸渍，并在表面喷涂乙基纤维素形成保护颗粒，最后将其置于三层结构的中间膜层中；该多层包膜结构与负载工艺有效隔离了造粒过程的高温环境以及包膜预聚体中的异氰酸酯基团，避免抑制剂发生副反应或热失活；结合多层膜的控释作用，实现了土壤微域氮转化抑制与颗粒尺度物理控释的协同，显著降低了养分流失和氮素转化损失；

18、需要说明的是，本发明中抑制剂与养分的传质路径和释放时序经专门设计：抑制剂保护颗粒位于中间膜层，其向外释放仅需穿越外膜层，而芯粒中的硝态氮、铵态氮等养分向外释放需依次穿越内膜层、中间膜层和外膜层，抑制剂的传质路径短于养分；肥料施入土壤后，水分在渗透压作用下优先渗入外膜层和中间膜层，多孔淀粉吸水溶胀、孔道扩张，乙基纤维素膜吸水后形成微孔通道，抑制剂随即以浓度梯度为驱动经短路径向外扩散，在芯粒养分大量溶出之前即进入膜层外侧及土壤微域；而养分需在渗透压驱动下穿透完整致密的内膜层后方可逐步溶出，其释放启动晚于抑制剂；乙基纤维素用量限定为负载粉质量的8％-25％，其作用仅在于避免抑制剂在加工、储存过程中流失及施入初期的瞬时溶失，而不造成释放滞后，从而保证脲酶抑制剂和硝化抑制剂在酰胺态氮水解和铵态氮硝化发生的有效窗口内即达到有效浓度，实现物理控释与氮转化抑制在时间上的协同。

19、本发明以蓖麻油、聚己内酯二元醇、聚乙二醇和多异氰酸酯反应制备包膜预聚体，并在肥料芯粒表面依次喷涂固化形成内膜层、中间膜层和外膜层；该特定的预聚体材料及三层包膜结构具备连续致密的物理特征，能够有效减缓养分向外界扩散；此结构显著降低了初期养分释放率，克服了普通肥料初期水溶速率过高及养分突释的缺陷，显著延长了氮素的有效释放期。