第一讲控释肥生产.ppt

1、,山东农业大学资源环境学院植物营养教研室 2013.5,肥料加工工艺学,董元杰,山东农业大学资源环境学院,山东农业大学资源环境学院植物营养教研室 2013.5,第一章 控(缓)释肥生产,原理与技术,肥料加工工艺学控(缓)释肥,山东农业大学资源环境学院植物营养教研室 2013.5,本章主要内容, 控(缓)释肥概述 控制释放技术, 控(缓)释肥的控释特征和释放机理 控(缓)释肥生产与加工,重点：控制释放技术和控(缓)释肥生产原理,肥料加工工艺学控(缓)释肥,山东农业大学资源环境学院植物营养教研室 2013.5,第一节 控(缓)释肥料概述,肥料加工工艺学控(缓)释肥,山东农业大学资源环境学院植物营养

2、教研室 2013.5,（一）概念,广义的控释肥：,联合国工业发展组织（UNIDO）和国际肥料开发中,心（IFDC）的定义：,能够在整个生长季节，甚至几个生长季节慢慢地释,放营养元素的肥料，称为控释肥料。,肥料加工工艺学控(缓)释肥 一、控(缓)释肥概念和类型,山东农业大学资源环境学院植物营养教研室 2013.5,包括：,（1）控制释放氮肥：微溶性含氮化合物（以脲醛化合 物为代表）；脒基硫脲和脒基磷脲；包涂层的可溶物 质；硝化抑制剂。,（2）控制释放磷肥：磷矿粉、煅烧磷酸铝矿、碱性含 磷炉渣、脱氟磷肥、钙镁磷肥、骨粉、磷酸二钙、磷 酸铵镁等。,（3）控制释放钾肥：聚磷酸钾、焦磷酸钙钾、包硫氯 化

3、钾等。,据此定义，所有缓释肥料均可称为控释肥料。,肥料加工工艺学控(缓)释肥,山东农业大学资源环境学院植物营养教研室 2013.5,美国作物营养检查官学会（AAPFCO）对缓释和控释肥 的定义：,缓释和控释肥是指那些,（1）所含养分形态在施肥后能延缓被作物吸收与利用,的肥料；,（2）所含养分比速效肥（如硝铵、尿素、磷铵、氯化,钾）有更长肥效的肥料。,并认为：缓释和控释之间没有法定区别。,肥料加工工艺学控释肥,山东农业大学资源环境学院植物营养教研室 2013.5,有人认为缓释肥和控释肥是控效肥料研究初期的提法。 缓释肥是肥料施于土壤后其养分缓慢释放出来的一类,肥料；,控释肥是指以某种调控机制使肥

4、料养分在作物生长季,节逐渐释放出来的一类肥料。,控效肥（Controlled availability fertilizer,CAF） 是指通过各种机制措施预先设定肥料在作物生长季节的 释放模式（释放期与释放量）使其养分释放规律与作物 养分吸收相同步，从而达到提高肥效之目的的一类肥料。,肥料加工工艺学控释肥,山东农业大学资源环境学院植物营养教研室 2013.5,控释肥是以有机、无机肥为载体,依据横向纵向平衡 施肥理论，应用物理、化学、生物化学等调控手段使肥料 养分在作物生育期内逐渐释放出来并与作物吸收基本同步 的新型肥料。,一般人们遵循如下惯例：,将能为微生物分解的含氮化合物（如脲醛化合物等）

5、,称为缓释肥（Slow-released Fertilizer,SRF),将包膜（coated）或用胶囊包裹（encapsulated）的 产品成为控释肥(Controlled-released Fertilizer， CRF)。,肥料加工工艺学控释肥 确切意义的控释肥：,按控制溶解性 的方式,铵 化学或生物降解微溶有机物，,脲醛缩合物、草酰铵等 在土壤中分解的微溶物质，如 烷基化尿素、胍基尿素等 山东农业大学资源环境学院植物营养教研室 2013.5,肥料加工工艺学控释肥 （二）类型 物理障碍因素控制的水溶性肥 料，如包膜、基质复合 微溶的无机物质，如金属磷酸,按营养元素种类,磷素控效肥,钾素

6、控效肥 山东农业大学资源环境学院植物营养教研室 2013.5,肥料加工工艺学控释肥 扩散型 侵蚀或化学反应型 按控制释放方式 膨胀型 渗透型 氮素控效肥,山东农业大学资源环境学院植物营养教研室 2013.5,(1)包膜型缓/控释肥料：,如包硫肥料、高分子聚合物包膜的缓/控释肥料等。美国70%、 日本90%以上的缓/控释肥料是包膜型的，包膜肥料的发展速度是 缓/控释肥料平均发展速度的2倍，代表了缓/控释肥料的发展方 向。,（2）胶结型缓/控释肥料:,用不同降解速率的胶结剂生产养分释放速率不同的肥料。胶 结型缓/控释肥料研究在国内外刚刚起步，尚未推广应用，但发 展速度较快。,也有将控释肥分成以下四

7、种类型：,肥料加工工艺学控释肥,山东农业大学资源环境学院植物营养教研室 2013.5,（3）合成型微溶态缓释肥料:,一类是微溶于水的合成有机氮化合物:如脲醛肥料（Ureaform）,、异丁叉二脲（IBDU）、丁烯叉二脲（CDU）等；,另一类是微水溶性或柠檬酸溶性合成无机肥料:如部分酸化磷矿 （PAPR）、熔融含镁磷肥（FMP）、二价金属磷酸铵钾盐、MMPO4 （M-NH4、K、Na，MMg、Ca、Fe、Zn、Mn）型化合物等。该类 肥料因养分释放速度受土壤水分、pH、微生物等因素的影响较大 ，且售价高，此类肥料的需求量有下降的趋势。,肥料加工工艺学控释肥,山东农业大学资源环境学院植物营养教研室

8、 2013.5,（4）化学抑制型缓效肥料:,主要是添加脲酶抑制剂和硝化抑制剂，调节土壤 微生物的活性，减缓尿素的水解和对铵态氮的硝化- 反硝化作用，从而达到肥料氮素缓慢释放和减少损失 的目的。报道称，DCD（双氰胺，硝化抑制剂）是环 境激素，发达国家使用时特别慎重。含转化抑制剂类 肥料在国际上发展较慢。,肥料加工工艺学控释肥,平衡 Balance,内容 Content,特点 Characteristic,应用 Application,横向平衡,Row-orientatio,n,nutrients,不同养分比例、数量 养分总量,quantity of the of the nutrient,静态

9、 Static,横向复合肥,Different ratio and Total content Row-orientation,compound fertilizer,不同元素复合（NPK） Compound of different nutrients,纵向平衡,Column-orient,ation balance,养分不同释放速率,养分释放速率,rates of the nutrient the nutrients 动态 Dynamic,纵向复合肥,Different release Release rate of Column-orientation,compound fertiliz

10、er 不同速率复合（V1V2V3） Compound of different,release rate 山东农业大学资源环境学院植物营养教研室 2013.5,肥料加工工艺学控释肥 二、控释肥的优越性 纵向平衡与横向平衡的比较 Comparison of column-orientation balance (COB) and row-orientation balance (ROB),养分供应（需求）量,supply(demand)ofthenutrient,化肥CF,控释肥CRF,作物养分需求曲线 crop demand curve,供肥过量,污 染,pollution,nutrient

11、excess,Atmosphere: greenhouse gases,水体：NP富营养化，赤潮 water: enutrophication, red tide,供肥不足 nutrient deficiency 时间 time 控释肥养分释放与作物吸收示意图 山东农业大学资源环境学院植物营养教研室 2013.5,肥料加工工艺学控释肥 大气：温室气体CH4，N2O,山东农业大学资源环境学院植物营养教研室 2013.5,与施肥技术相比，这种物化了的技术可 操作性强，便于推广，原来一些由人工操作 的技术已经物化到控释肥新产品中去，使技 术实施大为简化，氮肥利用率可达到70%以 上。因此，控释肥可称

12、之为“傻瓜肥”，被誉 为是“二十一世纪的肥料”、“环境友好型肥 料”。,肥料加工工艺学控释肥,山东农业大学资源环境学院植物营养教研室 2013.5,在1997年中国农业持续发展中的肥料问题 咨询专家组向国务院呈送的“我国化肥面临的突出 问题及建议”报告中提到：解决问题的方法和对策 之一就是要加强肥料科研和肥效监控。从肥料学的 发展趋势来看，以控释技术为特征的控释肥已成为 今后肥料的发展方向，而控释肥料将是现代农业实 现清洁生产的重要保证。,肥料加工工艺学控释肥,山东农业大学资源环境学院植物营养教研室 2013.5,三、控释肥的研究现状、存在问题及发展方向 （一）研究现状,1、国外控释肥的研究概

13、况：,控释肥研究始于50年代中期的美国，随后加拿 大、英国、日本、以色列等国家有产品相继问世。目 前全世界控释肥消费约为50多万吨，约占化肥消费量 的1%左右。近两年产量呈上升趋势，这与全球注重环 保有关。,肥料加工工艺学控释肥,山东农业大学资源环境学院植物营养教研室 2013.5,国,家,控释肥消耗量（万吨） 1983 1995/1996,美国、加拿大 西欧、以色列,20.2 7.6,35.6 8.7,日,本,4.4,11.9,中、东欧 中国、韩国、东 南亚 合计, 32.2,0.1 0.2 56.5,肥料加工工艺学控释肥 部分国家控释肥消耗量,山东农业大学资源环境学院植物营养教研室 201

14、3.5,2、控释肥在中国, 1970 ，在李庆逵先生主持下南京土壤研究所合,化工研究所联合研制了长效碳铵。,使用碳铵掺入5%白云石熟粉造粒后 ,用磷酸将粒 肥表面酸化 ,以钙镁磷肥粉末包膜 ,石蜡沥青熔融液 封面 ,经扑粉 ,制得含 N1 3% 1 4%,含 P2 O53% 5%(质量分数 )的长效碳铵包膜肥 ,用于直播水稻 , 增产显著。, 1980广州氮肥厂研制成功涂层尿素并在全国推广。,肥料加工工艺学控释肥,山东农业大学资源环境学院植物营养教研室 2013.5, 1980后期，郑州大学开发成功包裹型复合肥钙（镁磷 肥包裹尿素）Luxecote及Luxuriance, 1990该产品有 了

15、较大的发展，产品出口到美国、澳大利亚等国。, 1990初期，中科院沈阳生态所开发的长效碳铵在全国,推广，并引起国际关注 。, 1994年北京化工大学徐和昌开发了脲醛树脂包膜肥 ; 1994年西北农大赵伯善等研制开发包膜长效铁肥； 1996年 Jiang Chuanshu等人申请了用稀土包膜的长效,尿素专利 ;, 1997年华南农业大学廖宗文等人利用工农业废弃物制,备包裹控制释放肥料。,肥料加工工艺学控释肥,山东农业大学资源环境学院植物营养教研室 2013.5, 2003年 ,中国农业科学院土壤肥料研究所和原子能所 以及湖南农业大学等单位的科技人员 ,采用化学、物 理的微乳化和高剪切技术 ,研制

16、生产了具有缓释性能 的纳米级胶结包膜剂, 2003年 ,中国农大针对作物营养的不同需求已研制出,蔬菜、草坪、花卉、玉米的专用型包膜控释肥料。,肥料加工工艺学控释肥,山东农业大学资源环境学院植物营养教研室 2013.5,近年来国内的控释肥研究热潮,国家863计划、国家自然科学基金、跨越计划和 各省、市资助的控释肥研究项目在全国蓬勃开展。 郑州大学、北京市农林科学院、山东农业大学、 中国农业大学、中国农科院、中科院南京土壤所、中 科院沈阳生态所、华南农业大学等单位均在开展研究 工作。,肥料加工工艺学控释肥,山东农业大学资源环境学院植物营养教研室 2013.5,国家 美国 西欧 日本 中 国 （ 2

17、001 年 ）,控释肥种类 聚合物包膜尿素 聚合物包膜复合肥 包硫尿素 聚合物包膜复合肥 聚 烯 烃 包 膜 尿 素 （ Meist er ） 包 裹 型 复 合 肥 （ Luxecote ） 聚合物包膜复合肥 （ Osmocote， 荷 兰 产 ） 塑料包膜尿素,价格 600-1000 美 元 /t 1500-2500 美 元 /t 350-400 美 元 /t 3500-5000 马 克 /t 1500 美 元 /t 2800-3500 元 人 民 币 /t 14000-16000 元 人 民 币 /t （广州市场） 3000-3500 元 人 民 币 /t,肥料加工工艺学控释肥 （二）存

18、在问题 1、生产成本 国 内 外 主 要 包 膜 控 释 肥 销 售 价 格 (1996 年 )（ Martin,1997）,山东农业大学资源环境学院植物营养教研室 2013.5,2、控释肥养分控释性能的评价方法滞后于控释肥,开发研究,现有的评价方法存在的主要问题：, 以水中溶出率法为主，测试条件不统一，结果难以比较； 以一种方法套用在不同的控释途径和不同控释机理制造,的控释肥上；, 未考虑“肥料土壤作物”体系中土壤、作物对控,释效果和肥效的影响；, 实验室测定参数与田间控释肥控释期和肥效缺乏相关研究。,肥料加工工艺学控释肥,山东农业大学资源环境学院植物营养教研室 2013.5,3、控释肥肥效

19、评价, 控释肥肥效评价过于简单，严格的同位素示踪 技术评价十分稀少，仅限于简单的对比试验。 对控释肥在田间的去向缺少系统定量评价，尤其,在不同农业生态条件下；,控释肥在各种作物上的肥效也缺乏定量评价； 控释肥施用在保持土壤生产力方面的作用也优待,研究。,肥料加工工艺学控释肥,山东农业大学资源环境学院植物营养教研室 2013.5,2 1世纪我国控释肥料的重点研究方向应是 :,(1 ) 在现有控释肥料的基础上 ,重点研究对环境友好 的包膜材料、亲水性高分子材料的性能 ,尤其是降解 性 ,防止在土壤中累积 ;,(2 ) 深入研究控释肥料中各养分控制释放机理及环 境影响因素 ,形成检验这种控释机理的通

20、用测定方法 ;,(3) 研究磷等养分的控释机理 ;,(4) 控释肥料的研制和应用需要多学科的联合攻关 , 应组织力量系统的开展国内、国际间的合作 ,并加强 生产人员与农业推广人员的协作。,（三）发展方向,肥料加工工艺学控释肥,山东农业大学资源环境学院植物营养教研室 2013.5,四、控释肥养分释放的预测和评价方法及其影响因素 （一）预测和评价方法,欧洲标准委员会认为控效肥在25应能满足下列3 个条件：24h释放不大于15%；28d释放不超过 75%；在规定的时间内，至少有75%被释放。,在土壤环境条件下，控效肥料的释放过程是十分复,杂的，目前描述控释特征的方法也多种多样。 1.以肥料在水中的溶

21、出率来评价肥料的缓释性 2.测定包膜肥料中养分的土壤溶出率 3.电超滤法,肥料加工工艺学控释肥,山东农业大学资源环境学院植物营养教研室 2013.5,1.以肥料在水中的溶出率来评价肥料的缓释性 例如，对包膜肥料采用初期溶出率与微分溶出率来,测定肥料缓释率。,初期溶出率 ：称取试样12.5g ，加入250ml水，在,30的恒温箱中放置25h后，测定养分溶出率；,微分溶出率：是由测定在30下恒温7天后的溶出率 通过计算求出第2天至第7天之间的每天平均溶出率。 初期溶出率与那些包膜不完整的肥料粒子数量有 关。包膜不完善的粒子越多，初期溶出率越大，而初 期溶出率高的包膜肥料，有可能引起作物烧苗或初期

22、疯长。通常要求初期溶出率不大于40%。,肥料加工工艺学控释肥,山东农业大学资源环境学院植物营养教研室 2013.5,假若某种包膜肥料初期溶出率25%，微分溶出率每,天0.25%，这种肥料理论可维持301天养分才全部溶出： （1+75/0.25）；若微分溶出率2.5%，则31天养分全部 溶出。,控释肥料浸入水中测得的养分释放期不能代表施入 土壤后的肥效期，仅可粗略地评价不同膜厚度的包膜 效能。,2.测定包膜肥料中养分的土壤溶出率,美国宾西法尼亚州立大学的E.J.Holcomb,设计了一 种简易方法，将“养分从肥料颗粒中溶出与养分被一定 量土层的吸附”一并考虑，测定养分从土层中溶出的量 以判断缓释

23、肥料的释放期。,肥料加工工艺学控释肥,图1：N、P累积溶出量 山东农业大学资源环境学院植物营养教研室 2013.5,y = 0.0949Ln(x) - 0.3056,y = 0.0478Ln(x) - 0.1966,0,0.15 0.1 0.05,0.25 0.2,0.4 0.35 0.3,0,168 336 504 672 840 1008 1176 1344 1512(h),N P,对数 (N) 对数 (P),初期溶出率（小于15）： N 0.01%、P 0.03%,0.25%,微 分 溶 出 率 （ 2.5% ）：,N 2.4%、P 2.2%， 其28d溶出率（不超过75%） ：,N为2

24、7.3%、磷为33.3%，,肥料加工工艺学控释肥 (g),山东农业大学资源环境学院植物营养教研室 2013.5,3.电超滤法,应用电超滤(electroultrafiltration,EUF)技术评 价缓释氮肥，发现EUF-N(I)值(30min,220v,20,15mA) 与评价氮肥的淋失量显著相关，说明EUF-N(I)能提供 控释氮肥氮素淋失动态的信息。,控效氮肥的移动性(吸收+淋失)与EUF-N(I)值呈极 显著相关，说明控效氮肥的移动性主要决定于EUF-N(I) 值，这是肥料的可溶性组分。,肥料加工工艺学控释肥,山东农业大学资源环境学院植物营养教研室 2013.5,4、数学模型,应用数

25、学模型来预测控释肥的养分释放速率是人们,在努力追求的方法。 5、同位素示踪法,肥料加工工艺学控释肥,山东农业大学资源环境学院植物营养教研室 2013.5,（二）影响控释肥养分释放的因素,控释肥种类不同，影响其养分释放的因素也不同。,1、影响有机氮控释肥养分释放因素很多,如脲甲醛，当低分子量聚合物链断裂时，释放出可 利用的氮，其释放过程与链的长度、土壤特性（生物 活动、粘粒含量、pH）和外部条件（土壤湿度、温 度）等有关。,异丁叉二脲的分解主要靠水解。,肥料加工工艺学控释肥,山东农业大学资源环境学院植物营养教研室 2013.5,2、包膜控释肥养分释放速率受许多环境条件影响 土壤温度、土壤水分含量

26、、质地、土壤微生物活性和,土壤有机质等。,不同类型或不同膜材料的包膜肥受各种因素影响程度,存在很大差别。, 包硫尿素微生物活性；, 无机包膜材料的包膜肥土壤水分；, 有机聚合物材料的包膜肥，在土壤田间持水量和,作物凋萎含水量受土壤温度影响明显；, 包膜控释肥本身的特点，如包膜材料、厚度、孔,隙也影响养分释放。,肥料加工工艺学控释肥,山东农业大学资源环境学院植物营养教研室 2013.5,3、添加抑制剂的化学抑制型控释肥养分释放主要受,影响抑制剂的外界因素的影响,土壤pH、温度、土壤含水量,肥料加工工艺学控释肥,山东农业大学资源环境学院植物营养教研室 2013.5, 利用改性的工农业废弃物作控释材

27、料制造控释肥,山东农业大学资源环境学院植物营养教研室 2013.5,山东农业大学资源环境学院植物营养教研室 2013.5,山东农业大学资源环境学院植物营养教研室 2013.5,山东农业大学资源环境学院植物营养教研室 2013.5,山东农业大学资源环境学院植物营养教研室 2013.5,山东农业大学资源环境学院植物营养教研室 2013.5,第二节 控释肥的生产技术,肥料加工工艺学控释肥,山东农业大学资源环境学院植物营养教研室 2013.5,一、控制释放技术基础,控释肥料的理论基础是控制释放技术。控制释放 技术广泛应用于农业(如肥料、农药)、医疗(医药)、 化妆品、香料、食品等行业。,控制释放技术是

28、指存在一个特定的系统，该系 统内的活性制剂(药、肥等)可按预先设定的速度持 续地释放到环境中去，从而在某一段时间内，在特 定的区域里，可使活性制剂保持在某个事先设定的 范围。,肥料加工工艺学控释肥,山东农业大学资源环境学院植物营养教研室 2013.5,缓释剂的分类,控制活性制剂释放的制剂称为缓释剂，它不是一 个简单的剂型，而是具有控制释放能力的各种剂型的 总称。,缓释剂依据其加工方法可分为物理型缓释剂和化,学型缓释剂两大类。,肥料加工工艺学控释肥,山东农业大学资源环境学院植物营养教研室 2013.5,缓释剂的分类,物理型缓释剂，是利用物理方法加工制造的。其 制造原理主要是利用包衣封闭与活性成分

29、渗透，贮存 体吸附与活性成分扩散、活性成分和贮存体溶解固化 与活性成分解析等。,具体又可分为：微胶囊剂；包结化合物； 多层制品；空心纤维；吸附体发泡体固溶 体；分散体；复合体等。,肥料加工工艺学控释肥,山东农业大学资源环境学院植物营养教研室 2013.5,缓释剂的分类,化学缓释剂，是活性成分与载体进行化学反应,而形成的缓释剂。 主要有三种类型：,自身缩合体； 直接结合体；,桥架结合体。,肥料加工工艺学控释肥,控释材料,缓释剂,物理型 化学型,贮存体,架桥结合体 山东农业大学资源环境学院植物营养教研室 2013.5,封闭式控制膜系统,开放式系统 均一体（整体式系统） 自身缩聚体 直接结合体,空心

30、纤维 吸附体 发泡体 固溶体 分散体 复合体,微胶囊剂,包结化合物 多层制品,肥料加工工艺学控释肥,山东农业大学资源环境学院植物营养教研室 2013.5,控释材料,目前，已应用和正研究的控释材料可分为,无机物和有机物两大类。,无机物有硅、硫、石膏、磷酸盐等。,有机物为一些高分子亲水聚合物，在土壤结 构改良(保水剂)和胶囊药物方面已成功运用多 年。,肥料加工工艺学控释肥,山东农业大学资源环境学院植物营养教研室 2013.5,控释材料,高分子聚合物有天然、半合成和合成三大类。 天然聚合物：是在自然条件下生成的，其易被生物,分解，控释特性较差。,半合成聚合物：是对天然聚合物进行改性或嫁接其,高分子形

31、成具有强大交换量的聚合物。,合成聚合物：是以乙烯和丙烯单体衍生物形成的聚,烯溶胶。,因此，人们注重半合成和合成聚合物的研究和应用。,肥料加工工艺学控释肥,山东农业大学资源环境学院植物营养教研室 2013.5,控释材料,天然聚合物有蛋白质、多聚糖、木质素、橡胶、 核酸。其中对包膜肥料有用的有纤维素、木质素、 淀粉及其改性物质。,半合成聚合物是各种天然聚合物(如纤维素、几丁 质或淀粉)与石化产品结合形成的一类聚合物。可分 为非离子型及离子型(阴离子或阳离子型)，具有广泛 用途。,肥料加工工艺学控释肥,山东农业大学资源环境学院植物营养教研室 2013.5,控释材料,合成聚合物是以乙烯和丙烯单体衍生物

32、形成的聚 烯溶胶，如聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯酰胺，聚乙烯 醇，乙烯基乙烯乙酯，羟乙基甲丙烯酯，这些均属 塑性树脂。,特点：这些聚合物由于链骨架上的极性官能团的作 用，使其拥有巨大的吸水容量；水化强度正比于所 含官能团的数目；膨胀而不溶解的能力是由于存在 着使聚合物片段粘结在一起的化学“交联”作用；物 理结构变化极为缓慢等特性。,肥料加工工艺学控释肥,山东农业大学资源环境学院植物营养教研室 2013.5,控释材料,合成高聚物包膜是以乙烯或丙烯单体合成的聚烯 烃、乙烯或丙烯单体衍生物合成的聚丙烯酰胺，聚 乙烯醇(聚乙烯、聚丙烯)、羟乙基甲丙烯酯、乙烯基 乙烯乙酯类树脂，或以聚烯烃型树脂，EVA共聚物

33、 和聚氯乙烯为主要成分形成的树脂膜，并添加无机 细粉(如滑石/硅粉和金属氧化物粉末)来调节。 此外，氮肥的控释材料还使用一些化学品，如抑 制尿素分解的脲酶抑制剂，抑制硝化作用的硝化抑 制剂。这些主要是操纵与氮素转化有关的微生物群 体，从而达到控制氮素释放的目的。,肥料加工工艺学控释肥,山东农业大学资源环境学院植物营养教研室 2013.5,二、控释肥的基本生产技术,控释肥的基本生产方法按其加工过程可分为：, 物理方法 化学方法, 物理化学法,肥料加工工艺学控释肥,山东农业大学资源环境学院植物营养教研室 2013.5,（一）物理方法,通过简单的物理过程处理使肥料具有缓释性，有,微胶囊法和整体法。,

34、微胶囊法是通过惰性物质包膜以控制肥料的渗透,率；,整体法则是将肥料均一的溶解或分解在聚合物 中，形成多孔网络体系，然后随着聚合物的溶解或降 解过程控制养分释放。,肥料加工工艺学控释肥,物理法,微胶囊法 整体法,包裹型肥料(郑州，1980) 涂层尿素(广州，1986) 各种胶结肥料,（美国Lyndal 公司，目前） 山东农业大学资源环境学院植物营养教研室 2013.5,肥料加工工艺学控释肥 硫包尿素(美国，1961) 聚合物包膜肥料(美国，1964),山东农业大学资源环境学院植物营养教研室 2013.5,涂层肥料：,是用非水溶性物质把水溶性肥料包裹起来，以控,制其养分释放速率。 包裹分成三种形式

35、： 半透膜包裹,膜层会因内部蒸汽扩散产生的渗透压而胀破，在包,裹层破裂后，溶解性肥料养分全部释放出来。,肥料加工工艺学控释肥,山东农业大学资源环境学院植物营养教研室 2013.5,采用具有小孔的不透性膜包裹,水透过包裹层溶解肥料，使颗粒膨胀，孔眼增大，溶 解的肥料通过孔眼释放出来。,用无孔的不透膜包裹溶解性肥料,通过化学、物理和微生物作用使包裹材料降解，然,后逸出肥料养分。,肥料加工工艺学控释肥,山东农业大学资源环境学院植物营养教研室 2013.5,国内外研究过的氮肥涂层材料多种多样。从,天然材料到合成材料，包括：,沥青、焦油、树胶、乳胶、油类、石蜡、丙 烯酸树脂、环氧树脂、聚烯烃、聚氯乙烯、

36、聚苯 乙烯、聚氨基甲酸酯、脲醛、醋酸乙烯、硫磺等。 不同材料可以单独使用，也可联合使用，其中,最重要的是蜡、聚合物及硫磺。,肥料加工工艺学控释肥,山东农业大学资源环境学院植物营养教研室 2013.5,（二）化学方法,是直接或间接地将其联接到预先形成的 聚合物上，构成一种新型组合物，其释放速率 取决于组合物键的性质、立体化学结构疏水性、 降解难易程度和交联程度等。或者添加脲酶抑 制剂和硝化抑制剂等化学物质，调节土壤微生 物活性，减缓尿素的水解和对铵态氮的硝化 反硝化作用，从而达到肥料氮素缓慢释放和减 少损失的目的。,肥料加工工艺学控释肥,化学型 控释肥 料,化学合 成型 化学抑 制型,丁烯叉二脲

37、和 草酰胺 水溶性难降解化合物，如异丁叉 二脲等 低溶性无机盐，如磷酸镁铵等 添加脲酶抑制剂减缓尿素水解 添加硝化抑制剂减缓铵态氮的,硝化和反硝化作用 山东农业大学资源环境学院植物营养教研室 2013.5,肥料加工工艺学控释肥 难溶性有机化合物，包括脲甲醛,N丁基硫代磷酸酰三胺（NBPT） 邻苯基磷酰二胺（PPD）,脲酶抑制剂,硫代磷酰三胺（TPTA） 西吡（2氯6（三氯甲基）吡啶） 硝化抑制剂 双氰胺（DCD） 山东农业大学资源环境学院植物营养教研室 2013.5,肥料加工工艺学控释肥 氢醌（HQ）,山东农业大学资源环境学院植物营养教研室 2013.5,（三）物理化学法,是先采用物理的整体法

38、处理，再在其表面通过化,学法的处理形成包膜后构成的。,例如：把一定量的营养粉均匀分散在聚合物溶液后进 行造粒，然后在颗粒表面进行包膜，包膜剂和颗粒表 面的聚合物发生化学反应，形成表面渗透膜，从而得 到物理化学型控释肥，其养分的缓效源于表面渗透和 聚合物网络结构的限制作用。,肥料加工工艺学控释肥,山东农业大学资源环境学院植物营养教研室 2013.5,第三节 常见控缓释肥生产,肥料加工工艺学控释肥,山东农业大学资源环境学院植物营养教研室 2013.5,一、包硫尿素生产技术, 粒状尿素先在流化床设备中加热到65； 然后进转鼓用155的熔硫处理；,熔硫用两组喷嘴(每组22个)喷入，熔硫在7.4 10.

39、3 兆帕压下加入直径1.5m、长9.8m的转鼓。 涂布有13%16%(质量)S的尿素颗粒在80下 从转鼓引出，送去用粘结剂(30%聚乙烯和70% 润滑油的混合物)调理。,（一）方法步骤,肥料加工工艺学控释肥,山东农业大学资源环境学院植物营养教研室 2013.5,涂覆的调理剂量约为总质量的2%，涂覆温度为 124。, 然后将制得的产品冷却至25，再用硅藻土(占总,重量2.4%)重新调理 最后用筛分级入库,肥料加工工艺学控释肥,山东农业大学资源环境学院植物营养教研室 2013.5,一、包硫尿素生产技术,喷动床涂硫的方法是目前新发展起来的尿素涂硫法。,优点：在大的固体颗粒和气流之间可以有效接触。,空

40、气流由下向上经过颗粒物质，颗粒被空气流带着沿 设备中央室升高。高出床层料面以后，颗粒便掉入中 央室和设备周壁之间的环形空间，由此返回颗粒的密 集层。,（二）生产工艺,肥料加工工艺学控释肥,放空,1,蒸汽,2,8,水 水,6 7,5,空气,3,4,空气,1-熔硫贮斗；2称量器；3喷入装置；4造粒器； 5加热器；6旋风分离器；7集尘器；8洗涤器 山东农业大学资源环境学院植物营养教研室 2013.5,肥料加工工艺学控释肥,山东农业大学资源环境学院植物营养教研室 2013.5,二、涂层尿素生产技术, 先根据产品所需的配方比例及特定工艺条件，制,备具有较强渗透性和稳定性的饱和涂层溶液。, 然后在尿素造粒

41、过程中，用输液泵将涂层溶液雾 化，并与造粒塔内落下的尿素颗粒逆流接触，均 匀分布于尿素颗粒外表，并快速渗入内部。, 最后干燥即得产品。,广州氮肥厂研制出的涂层尿素就是将含有硼、锌、 锰、铁、钼等微量元素的胶状有机物涂层溶液涂在普 通尿素上干涸而成的一种新型高效氮肥。,肥料加工工艺学控释肥,山东农业大学资源环境学院植物营养教研室 2013.5,三、草酰胺生产方法,用NO2或CuO 把氢氰酸氧化成氰，然后酸解氰成,草酰胺；,然用醌作氧化剂，把醇氧化羟化成草酸酯，草酸 酯氨解成草酰胺；,在150160条件下，把草酸和氨加热直接生产 草酰胺。,有三种方法：,肥料加工工艺学控释肥,山东农业大学资源环境学

42、院植物营养教研室 2013.5,四、胶粘肥料,是用整体法生产的肥料。具体做法如下：,配制聚合物体系，该聚合物体系应与肥料配方相 配伍，聚合物必须可溶并能产生粘性，一般为多糖 化合物，制成粉末。,配制NPK液体肥料，其浓度及性质因地而宜,将聚合物粉末倒入盛有液体肥料的大槽内，搅拌 510分钟，直至达粘性蜂蜜状。聚合物粉末用量 占混合总体积的1。,肥料加工工艺学控释肥,山东农业大学资源环境学院植物营养教研室 2013.5,五、喷动床包膜复混肥料,按养分配比制成的颗粒复混肥料是包膜复混肥料 的原料。代表性的包膜材料是轻烯烃类如聚乙烯、聚 苯乙烯等。这些原料在一定的溶剂下溶解，然后通过 喷头喷洒到复混

43、肥料的颗粒上，,其生产装置如下图。,肥料加工工艺学控释肥,山东农业大学资源环境学院植物营养教研室 2013.5,肥料加工工艺学控释肥,山东农业大学资源环境学院植物营养教研室 2013.5,这是一种喷动床包膜肥料生产装置，主要设备是 包膜器，其关键部件是喷头，一股雾化空气是使被溶 剂溶解的包膜材料进行雾化，另一股喷动空气将颗粒 喷动上升。当颗粒达到一定的高度又落加到喷流与器 壁之间的环形间隙中时，形成喷动床内的旋回运动。 这两股空气均被预热，使包膜材料一层一层的包涂到 颗粒上，同时使溶剂挥发。,从包膜器的顶部将气体引出，经除尘器除去粉尘，再 经溶剂冷凝器，加收溶剂重复使用。空气经鼓风机作 喷动空

44、气。包膜的厚度和包膜材料中造成包膜开孔率 的添加剂用量是控制养分释放速率的主要因素。,山东农业大学资源环境学院植物营养教研室 2013.5,六、转盘包膜复混肥料,我国常采用转盘生产包膜复混肥料，其特点是 “以肥包肥”，即以微溶性肥料为包膜材料来包涂速溶 性肥料，达到养分缓释的目的。,例如以钙镁磷肥为包膜材料，来包涂水溶性氮肥 (如尿素、硝酸铵)，或加入水溶磷肥、钾肥、微肥等。 其生产流程如下图,肥料加工工艺学控释肥,山东农业大学资源环境学院植物营养教研室 2013.5,转盘包膜,粘结剂,计量泵 封闭剂,N P K,计量 计量 计量,混合,钙镁磷肥,计量,络合剂,放空,除尘,风机,干燥,冷却,筛分,成品,络合,微肥,肥料加工工艺学控释肥,山东农业大学资源环境学院植物营养教研室 2013.5,由于钙镁磷肥具有不溶水的特性，因而 与尿素或同养分配方的复混肥料相比，其 临界相对湿度较高，吸潮速率较慢，既保 证了肥料的物理性状，又达到缓慢释放水 溶性养分的速率，而且钙镁磷肥本身又是 缓释性磷肥。,肥料加工工艺学控释肥,山东农业大学资源环境学院植物营养教研室 2013.5,作为一个肥料品种, 世界控释肥的产量目 前约在100 万t / 年以下, 在肥料中所占的比重 很低, 不足1%。主要用于高尔夫球场、园艺 作物, 一般大田作物