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1、包膜型缓释肥料的类型与工艺 市场部 李峰 2009-12-07 一、包膜型缓释/ 控释肥类型有关缓释肥料的分类方法比较多, 根据包膜材料的主要成分将其分为无机物包膜肥料和有机物及聚合物包膜肥料。 、无机物包膜肥料无机化合物作为包膜原料不是很多,在文献中提到的有硫磺、 硅酸盐、磷酸钙、P2O5/ CaO 玻璃体、金属盐,其它还有一些疏水性矿粉,如:石膏、滑石粉及粘土等。 .硫包膜肥料硫或金属硫化物包膜肥料的生产已有相当长的一段历史,1968 年Tennessee Valley Authority( TVA) ,Ala 就研制开发了有关硫包膜尿素颗粒的加工技术,当肥料颗粒应用于土壤时降低其溶解率。
2、通常先加热要包膜的肥料颗粒,然后用熔融的硫磺包裹预热后的肥料颗粒,再经过冷却即成。硫包膜肥料的最大优点在于制作工序简单,比较经济,也具有一定的缓释性,同时硫在一定程度上也可以用作农作物生长所需的养分。 仅仅用硫包裹肥料,缓释效果不是很好,硫比较脆,储存或运输过程中很容易脱落,其缓释性容易退化,后来出现了硫层上再加封一层塑性较好的物质作为密封层的改性硫包膜肥料。 .硫预涂敷/ 沥青后密封的包膜肥料这种包膜肥料是硫包膜肥料的一个改性品种,其包膜工艺为: (a) 将硫或金属硫化物加热至150170 ,然后喷涂到预热后的肥料颗粒上;(b) 在溶液中搅拌涂有硫的肥料颗粒和沥青溶液;(c) 加热蒸发溶液,
3、然后往所得产品上喷涂光滑的细微的矿粉即得。 .金属氧化物和金属盐包裹肥料金属氧化物和金属盐也可以用作包裹材料制备缓释肥料,通常先将肥料颗粒与金属的碳酸盐或氢氧化物混合,随后往上喷涂长链有机酸,稍加热就可在肥料颗粒表面上反应形成金属盐包膜,最后用蜡密封。工艺中也可将金属氧化物和惰性物如滑石、石灰石、粘土等或一些营养物质混使用。这类包膜肥料制备所需时间较短,成本低廉储存性能好。 .肥料包膜(裹) 肥料肥料包膜(裹) 肥料,就是在一种肥料的表面再包裹一种或几种另外的肥料。该类缓释性肥料主要以中国乐喜施控制释放肥料(LUXECOTE)为典型代表。LUXECOTE 以尿素作为其核心基质,在尿素表面依次包
4、敷复合物) ,微溶性养分物质(含N、P、K 和Mg、Fe 、Zn) 及痕溶性养分物质( xMgOyCaOzSiO2) 。它通过水渗过含营养物质的包裹层,溶解核心的氮肥后通过包裹层再向外扩散释放氮。由于包裹层均为植物所需营养物质,无需土壤微生物的分解,故温度和pH 对氮的释放无显著影响。该产品对环境无污染,颗粒均匀,养分均匀释放,缓释效果较好。 、有机化合物及聚合物包膜肥料有机化合物的熔点比较低,易于熔化,水溶性差,在土壤中易于腐化分解,因而在包膜肥料中可用作包膜 。包膜原料主要有蜡、油、松香、天然橡胶、聚烯烃类树脂、聚氨酯和醇酸树脂等一些特定的橡胶类物质及热塑性和热固性树脂等,在文献中见到的有
5、松香、石蜡、烯烃聚合物或共聚物、尿素甲醛和聚酯等。 .蜡包膜肥料蜡作为包膜材料广泛用于各种水溶性肥料。美国专利中介绍了一种改进的方法,先用熔融石蜡包裹肥料颗粒, 随后使蜡固化制得包膜肥料。蜡包膜肥料的缺点在于,要使肥料的缓释效果比较理想,蜡用量较高,这将使得缓释肥料制备费用变得昂贵。 .不饱和油包膜肥料用油作为涂层材料制备缓释肥料,至少要在肥料颗粒上喷涂两层涂层:第一层是具高粘性不饱和油;第二层是低粘性不饱和油。第二层主要起密封作用。在进行包膜前,需要往油中掺和一些普通的催干剂。适合的油有:亚麻籽油、红花油、葵花油、大豆油等。这类包膜原料来源广泛,资源可再生,包膜在土壤中容易分解,对土壤的危害
6、较小。 .改性天然橡胶包膜肥料天然橡胶的玻璃化温度较低,成膜发粘,并不适合用作肥料的包膜材料。但天然橡胶经过硫化,通过添加一些物质进行改性处理后就可以用作肥料的包膜材料。用改性天然橡胶制成的缓释肥料,其膜硬且无粘性,便于储存和施用。 .热塑性树脂包膜肥料在制备过程中,将树脂溶液或熔体包覆在肥料颗粒表面,可形成一层疏水聚合物膜。(a)熔融状态下的聚合物树脂; (b)溶于有机溶剂的聚合物树脂; (c) 在颗粒表面由两种或多种组分反应形成的聚合物树脂; (d) 分散或溶解于水中的聚合物树脂(聚合物分散液或乳液) 。 (a) 类型的例子有熔融的聚乙烯树脂,其缺点在于包膜温度较高,并且包膜层必须迅速冷却
7、。(b) 类型的不足在于需要处理大量的有机溶剂,并且对环境有一定的不良影响。(c) 类型的缺点在于制备时需处理一些含量较高的有毒有机物。(d) 类型的不足在于包膜时包膜液中的水对肥料有一定的溶解作用,干燥条件的控制尤其严格。 .热固性树脂包膜肥料用热固性树脂包膜材料制备缓释肥料的历史比较悠久,早在1967 年,美国在加利福尼亚就生产了醇酸树脂包膜肥料。常用的热固性树脂有醇酸类树脂和聚氨酯类树脂两大类。醇酸树脂是双环戊二烯和甘油酯的共聚物,养分的释放可以通过改变膜的主要成分或膜的厚度来控制。热固性树脂类包膜材料的品种很多,具体的物质包括环氧树脂,脲醛树脂,不饱和聚酯树脂,酚醛树脂,三聚腈胺树脂,
8、呋喃树脂和类似的树酯。 一般说来,有机物形成的包膜比硫磺等无机物形成的膜具有更好的阻水性能,包膜表面更光滑更薄,缓释效果也更好。但有机包膜肥料的制备相对复杂些,费用也比较高。有机物及聚合物包膜肥料最需要解决的问题是肥料释放后,残留物的降解问题。否则其在土壤中的大量积累将对环境和农业产生较大的负面影响。 二、缓释肥料/ 控释肥料的制备工艺从国内外文献看,包膜肥料的制备工艺主要有真空包膜、流化床包膜以及转动(转鼓或转盘)包膜。真空包膜的装置是夹套式可旋转的真空包膜罐及减压装置。 研究中使用较多的是流化床包膜工艺,传统的Wurster 型流化床主要由喷流塔、空气喷嘴、气分布盘、热交换器等部分组成,投入的肥料颗粒在由喷流塔底部(经过空气分布盘) 送入的热空气流的作用下形成喷流,包膜树脂(如聚乙烯) 溶液呈雾状喷射到肥料颗粒表面,溶剂迅速蒸发后树脂就在肥料颗粒表面形成包膜。
包膜控释肥类型与工艺
