一种控效尿素及制备方法 【技术领域】
本发明涉及控效肥料，具体地说一种包膜与抑制剂结合型控效尿素及制备方法。
背景技术
传统化学肥料，尤其是氮肥，由于挥发、淋溶和径流等损失，利用率一直不高，氮肥当季利用率只有30％～40％。氮肥利用率不高，不但对农作物的增产增质效果差，经济效益低，还会引起大气N2O和NOx污染、地下水硝酸盐累积和水体富营养化等严重的生态环境问题。
为了提高氮肥的利用率，生产缓释高效氮肥已成为国际肥料工业发展的一个重要方向。目前，针对氮肥在土壤中溶解释放过快的缺点，硫包膜尿素、高分子材料包膜尿素、天然有机物包膜尿素和缓释磷肥包膜尿素已被研制开发。包膜尿素的养分释放速率主要由包膜壁材的特性决定，受土壤环境条件影响相对较小。其养分释放速率相对均匀缓慢，能显著减少NO3--N的淋失和氨挥发损失，可与种子同时同位施用，一次大量施用不产生烧苗现象。但包膜尿素无法控制尿素溶出后的土壤转化行为。
尿素配施脲酶抑制剂能抑制尿素的酶解，减轻对苗的伤害，减少氨挥发损失。尿素配施硝化抑制剂，能够抑制由尿素水解而来的NH4+-N向NO3--N和NO2--N的转化过程，使土壤中的氮素更多的以NH4+-N形式存在，减少N2O和NOx气体的释放，减少NO3--N和NO2--N在土壤中累积量及其淋失的可能性，从而提高氮肥的利用率。但脲酶抑制剂和硝化抑制剂易于在土壤中降解或固定，使尿素水解抑制和硝化抑制效果降低或失去，并且脲酶抑制剂和硝化抑制剂施用效果经常随土壤环境条件的变异而发生变化。
【发明内容】
本发明目的在于提供一种既能控制尿素溶出，又能控制溶出尿素在土壤中转化的新型控效尿素及其制备方法。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：控效尿素是在包膜尿素的包膜层中添加脲酶抑制剂和/或硝化抑制剂，包膜层为廉价高分子聚合材料；所述高分子聚合材料用量为尿素肥芯重量的8～15％，其中所含地脲酶抑制剂为高分子聚合材料重量的1～5％，所含的硝化抑制剂为高分子聚合材料重量的2～5％；所述肥芯尿素为粒径为2.5～4.0mm的大颗粒尿素；所述脲酶抑制剂为氢醌(HQ)或N-丁基硫代磷酰三胺(NBPT)；所述硝化抑制剂为双氰胺(DCD)或3，4-二甲基磷酸吡唑(DMPP)；所述用于包膜的高分子聚合材料为：丙烯酸树脂RS100或丙烯酸树脂RS100-乙基纤维素共混物。
控效尿素的制备方法为：采用流化床喷涂包膜技术，将100份用量为肥芯重量8％～15％的高分子聚合材料，1～5份脲酶抑制剂和/或2～5份硝化抑制剂，溶于1000～1500份乙醇溶剂中，在所述溶剂中加入5～10份无机膜调理剂，再加入3～5份增塑剂，混溶后在流化态大颗粒尿素外表面进行喷涂包被，形成光滑、连续、均一的包膜。
所述流化床包衣机的运行参数为：进风温度：50～75℃；压缩空气压强：0.3～0.6Pa；喷头雾化压：0.05～0.2Pa；
所述有机溶剂为乙醇；所述无机膜调理剂为滑石粉、沸石粉或硅藻土；所述增塑剂为聚乙二醇或邻苯二甲酸二甲酯。
本发明原理为：
对尿素进行物理包被，可有效防止尿素在土壤中快速水解而产生的施肥点附近土壤NH4+-N急剧增加，以及由此而产生的局部土壤pH的剧烈升高、氨挥发损失和对作物的氨毒害，从而可与种子同时同位施用，不产生烧苗现象。包膜层中脲酶抑制剂的缓慢溶出可进一步控制尿素的水解，减小氨挥发损失的可能性。包膜层中硝化抑制剂的缓慢溶出，可使更多的氮肥以NH4+-N形式保留于土壤，减少N2O和NOx气体的释放，减少NO3--N和NO2--N的淋失，提高氮肥的利用率。综合利用以上两种控效方式，本发明既可控制尿素的溶出过程，又可控制溶出尿素在土壤中的转化过程，控制土壤NH4+-N和NO3--N的供应比率，使其与大多数一季作物的需肥特征基本吻合，实现对氮肥供应的有效控制。
在高分子包膜壁材中加入无机膜调理剂，可有效克服包膜过程中的粘连现象；加入增塑剂可增加膜的塑性和韧性，使包膜更加均一完整。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果如下：
实现了对尿素土壤释放和转化过程的全面控制，使尿素氮利用率大幅度提高，其利用率可高达50％～70％。
此外，本发明工艺易于实现，对现有高分子聚合物包膜尿素生产设备无须任何改动，只需在包膜材料的有机溶液中加入脲酶抑制剂和硝化抑制剂即可。
【附图说明】
图1为本发明流化床包膜工艺简图。
【具体实施方式】
下面通过实施例和附图详述本发明。
实施例1包膜与脲酶抑制剂结合型控效尿素(肥芯尿素为2.5～4.0mm粒径的大颗粒尿素)
采用流化床喷涂包膜方法，将100份用于包膜的丙烯酸树脂RS100溶于1500份乙醇溶剂，其中丙烯酸树脂RS100用量为肥芯重量的8％；再在此溶液中加入5份脲酶抑制剂氢醌，10份无机膜调理剂滑石粉，然后再加入5份溶液总重量的增塑剂邻苯二甲酸二甲酯，混溶后倒入流化床液罐中，喷涂于流化大颗粒尿素表面，其中流化床包衣机的运行参数为：进风温度65℃，压缩空气压强0.4Pa，喷头雾化压0.1Pa，大约1小时后，则在肥芯外表面形成乳白色、光滑、连续均一的包膜。
其结果为：包膜壁材为肥料重量的7.1％，肥料N含量为42.9％，春季基施肥后，肥芯尿素完全从包膜壳中溶出80％的时间为15～20天，可与种子同时同位施用，肥料肥效期为90～120天，与使用等氮量普通尿素相比，尿素氮利用率提高5～12％。
如图1所示，本实施例流化床包膜工艺为：1表示为喷射塔，塔身装有肥料进料口2和废气排出口3。空气从鼓风机9经孔板流量计8和热交换器7再通过进风通道6被送进喷射塔1；由孔板流量计8控制流量，由热交换器7控制温度，废气通过排气口3放至喷射塔1外。进行包封处理的肥料颗粒通过肥料进料口2送入，同时送入一定量的热空气以形成射流；热空气的温度通过进风温度计T1检测，包封期间粒子温度由流化态物料温度计T2检测，废气温度由排风温度计T3检测；当流化态物料温度计T2温度达到一定值时，包封液通过雾化喷头4以喷雾形式喷出，包封液在液罐10中进行搅拌，而当使用粉末时，粉末也在此被均匀分散，这样的液体或液体与粉末由计量泵5从液罐中送出，通向雾化喷头4喷涂到流化态的物料上。
图中SL指明热交换方向。
实施例2包膜与硝化抑制剂结合型控效尿素(肥芯尿素为2.5～4.0mm粒径的大颗粒尿素)
采用流化床喷涂包膜方法，将50份用于包膜的丙烯酸树脂RS100和50份乙基纤维素混溶于1000份乙醇溶剂，其中丙烯酸树脂RS100和乙基纤维素混溶用量总和为肥芯重量的10％；再在此溶液中加入4份硝化抑制剂双氰胺，5份无机膜调理剂沸石粉，然后再加入4份溶液总重量的增塑剂聚乙二醇，混溶后倒入流化床液罐中，喷涂于流化大颗粒尿素表面，其中流化床包衣机的运行参数为：进风温度75℃，压缩空气压强0.3Pa，喷头雾化压0.15Pa，大约1小时后，则在肥芯外表面形成乳白色、光滑、连续均一的包膜。
其结果为：包膜壁材为肥料重量的8.5％，肥料N含量为42.2％，春季基施肥后，肥芯尿素完全从包膜壳中溶出80％的时间为15～25天，可与种子同时同位施用，肥料肥效期为120～140天，与使用等氮量普通尿素相比，使尿素氮利用率提高8～20％。
实施例3包膜与脲酶抑制剂、硝化抑制剂结合型控效尿素(肥芯尿素为2.5～4.0mm粒径的大颗粒尿素)
采用流化床喷涂包膜方法，将65份用于包膜的丙烯酸树脂RS100和35份乙基纤维素混溶于1300份乙醇溶剂，其中丙烯酸树脂RS100和乙基纤维素混溶用量总和为肥芯重量的12％；再在此溶液中加入1份脲酶抑制剂N-丁基硫代磷酰三胺，3份硝化抑制剂3，4-二甲基磷酸吡唑，8份无机膜调理剂硅藻土，然后再加入3份溶液总重量的增塑剂聚乙二醇，混溶后倒入流化床液罐中，喷涂于流化大颗粒尿素表面，其中流化床包衣机的运行参数为：进风温度55℃，压缩空气压强0.5Pa，喷头雾化压0.05Pa，大约1小时后，则在肥芯外表面形成乳白色、光滑、连续均一的包膜。
其结果为：包膜壁材为肥料重量的10.1％，肥料N含量为41.5％，春季基施肥后，肥芯尿素完全从包膜壳中溶出80％的时间为18～30天，可与种子同时同位施用，肥料肥效期为120～140天，与使用等氮量普通尿素相比，使尿素氮利用率提高12～25％。
实施例4包膜与脲酶抑制剂、硝化抑制剂结合型控效尿素(肥芯尿素为2.5～4.0mm粒径的大颗粒尿素)
采用流化床喷涂包膜方法，将75份用于包膜的丙烯酸树脂RS100和25份乙基纤维素混溶于1400份乙醇溶剂，其中丙烯酸树脂RS100和乙基纤维素混溶用量总和为肥芯重量的15％；再在此溶液中加入3份脲酶抑制剂氢醌，3份硝化抑制剂双氰胺，7份无机膜调理剂滑石粉，然后再加入4份溶液总重量的增塑剂邻苯二甲酸二甲酯，混溶后倒入流化床液罐中，喷涂于流化大颗粒尿素表面，其中流化床包衣机的运行参数为：进风温度60℃，压缩空气压强0.6Pa，喷头雾化压0.2Pa，大约1小时后，则在肥芯外表面形成乳白色、光滑、连续均一的包膜。
其结果为：包膜壁材为肥料重量的12.6％，肥料N含量为40.3％，春季基施肥后，肥芯尿素完全从包膜壳中溶出80％的时间为25～40天，可与种子同时同位施用，肥料肥效期为130～160天，与使用等氮量普通尿素相比，使尿素氮利用率提高15～30％。