專利名稱：一種有機無機復混肥造粒粘結劑及其生產(chǎn)方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種粘結劑及其生產(chǎn)方法，特別涉及一種有機無機復混肥造粒粘結劑及其生產(chǎn)方法。
背景技術：
以往有機-無機復混肥造粒用粘結劑主要是以無機礦石或有機合成的高聚物為原料，前者加入到復混肥中后，造成肥料總養(yǎng)分含量的降低。后者成本較高且不易降解，易于在土壤環(huán)境中殘留，對作物生長產(chǎn)生不利的影響。
淀粉是多糖類的碳水化合物，其中直鏈淀粉約占20％，支鏈淀粉約占80％，在酸或酶的作用下，可以逐步裂解成小分子，最終產(chǎn)物是D-葡萄糖。淀粉原料的獲取極為方便，而且其降解產(chǎn)物對環(huán)境亦是安全的，不會對作物生長產(chǎn)生不利影響。
淀粉 糊精 D-葡萄發(fā)明創(chuàng)造內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種有機無機復混肥造粒粘結劑。
本發(fā)明所提供的有機無機復混肥造粒粘結劑，是包括5％-25％淀粉，0.5％-1.2％雙氧水，3％-8％強堿，0.05％-0.2％鐵鹽，0.2％-0.8％硼砂，1％-4％尿素和0.1％-0.3％磷酸二氫鉀的水溶液；所有濃度均為質(zhì)量百分濃度。
上述各種成分的優(yōu)選量為10％-20％淀粉、0.8％雙氧水、5％強堿、0.1％鐵鹽、0.5％硼砂、0.2％尿素和0.2％磷酸二氫鉀。
其中，所述強堿可為氫氧化鈉、氫氧化鉀、氧化鈉、氧化鉀、碳酸鈉、碳酸鉀、氫氧化鈣、氧化鈣和氫氧化銨等中任意一種或其任意組合；所述鐵鹽可為硫酸亞鐵、硫酸鐵、氯化亞鐵、氯亞鐵中任意一種或其任意組合。
為了提高性能，所述有機無機復混肥造粒粘結劑還包括0.005％-0.02％改性劑，所述改性劑可為磷酸三丁酯、硅油和聚乙烯醇(PVA)；所述磷酸三丁酯的濃度優(yōu)選為0.01％。
本發(fā)明的第二個目的是提供一種制備上述有機無機復混肥造粒粘結劑的方法。
本發(fā)明所提供的生產(chǎn)上述有機無機復混肥造粒粘結劑的方法，包括以下步驟1)將淀粉在水中攪拌成勻漿，然后按順序加入雙氧水、1/4-2/3總量的強堿、1/4-2/3總量的鐵鹽，再在40℃-55℃反應20-50分鐘；2)將步驟1)的混合液溫度升至80℃-90℃，加入剩余鐵鹽，再加入剩余強堿，保溫10-50分鐘，再加入尿素反應5-20分鐘；3)將反應溫度降至40-60℃，加入硼砂和磷酸二氫鉀，保溫反應10-30分鐘后，得到所述有機無機復混肥造粒粘結劑。
其中，步驟1)中的水溫優(yōu)選為40-55℃，較優(yōu)選為45℃-50℃；反應溫度優(yōu)選為45℃-50℃，反應時間優(yōu)選為30分鐘；所加入的強堿優(yōu)選為總量的1/3；所加入的鐵鹽優(yōu)選為總量的1/2。
步驟1)和2)中所述強堿可為氫氧化鈉、氫氧化鉀、氧化鈉、氧化鉀、碳酸鈉、碳酸鉀、氫氧化鈣、氧化鈣和氫氧化銨等；所述鐵鹽可為硫酸亞鐵、硫酸鐵、氯化亞鐵或氯亞鐵。
步驟2)中加入剩余鐵鹽，再加入剩余強堿后優(yōu)選保溫20-30分鐘，再加入尿素反應10-15分鐘；為了消除反應過程中產(chǎn)生的泡沫，在加入尿素之前，先加入改性劑，如0.005％-0.02％的磷酸三丁酯。
步驟3)中，優(yōu)選為將反應溫度降至50℃。
作為一個優(yōu)質(zhì)的粘結劑，必須要與被粘物有良好的親合力，這樣就要求粘結劑的分子結構上具有較多的極性基團。淀粉經(jīng)氧化后，一些糖苷鍵發(fā)生斷裂，使分子量減少，并且D-葡萄糖中的C2和C3鍵也被氧化斷裂生成羰基，進一步氧化開環(huán)形成羧基，同時，C6上的羥基也發(fā)生氧化反應。
為了提高粘結劑的水溶性，用強堿與其羧基反應以增加粘結劑的親水性，所發(fā)生的反應如下
為了增加粘結劑與有機組分的親和力和增加粘結劑的穩(wěn)定及干燥性能，在特定溫度條件下加入適量尿素使粘結劑中的羥基與其發(fā)生縮聚反應。所發(fā)生的反應如下
同時通過磷酸二氫鉀中的H2PO4-控制粘結劑中的羥基的量，防止粘結劑凝聚形成凝膠，從而提高粘結劑的穩(wěn)定性。并通過控制磷酸二氫鉀的加入量來調(diào)節(jié)氧化反應的程度。
本發(fā)明的有機無機復混肥造粒粘結劑及其生產(chǎn)的有機無機復混肥的理化性質(zhì)如下1.粘結劑色澤棕褐色粘性液體2.粘結劑粘度30-40秒(旋轉(zhuǎn)粘度計)3.粘結劑固形物含量18％-30％4.粘結劑貯存期＞100天5.有機無機復混肥顆粒平均抗壓碎力＞14N6.有機無機復混肥造粒返料率＜10％注意在貯存時，雖長期不變質(zhì)，但應密封貯存，否則有可能發(fā)生結皮或膠凍現(xiàn)象。
本發(fā)明的有機無機復混肥造粒粘結劑具有無毒、無害、無污染、易降解和易溶于水等特點，適用于生產(chǎn)N、P、K有效含量為30％以上，有機物含量40％以上的圓顆粒有機復混肥，也適用于高濃度有機-無機復混肥(N、P、K有效養(yǎng)分≥45％)的造粒。在造粒使用前可稀釋1-2倍，這樣可以根據(jù)需要來調(diào)整粘結劑的使用量，但仍要視烘干設備進料端所容許物料的最大含水量而定。
本發(fā)明的有機無機復混肥造粒粘結劑即可提高肥料的總養(yǎng)分含量，使肥料達到或超過復混肥的標準；同時將作物必需的營養(yǎng)元素經(jīng)過轉(zhuǎn)化后作為粘結劑的組分，這樣既能增加營養(yǎng)元素的有效性，也可簡化顆粒復混肥的生產(chǎn)工藝。該造粒粘結劑由于溶于水，可以以噴霧方式進行使用，因此適用于轉(zhuǎn)鼓式造粒機和圓盤造粒機造粒，造粒方法簡單且適用于工業(yè)化生產(chǎn)。該粘結劑成本低廉，能夠簡化制粒工藝，成球效果好、返料率低。
具體實施例方式
實施例1、有機無機復混肥造粒粘結劑的生產(chǎn)該有機無機復混肥造粒粘結劑包括20％淀粉、0.8％雙氧水、5％氫氧化鈉、0.1％硫酸亞鐵、0.5％硼砂、0.2％尿素、0.2％磷酸二氫鉀和0.01％磷酸三丁酯，其余為水。
具體的制備過程如下1、備料 將50公斤氫氧化鈉配制成40％的水溶液；硼砂5公斤配制成20％的水溶液；尿素2公斤配制成10％的水溶液；磷酸二氫鉀2公斤配制成5％的水溶液；硫酸亞鐵1公斤配制成5％的水溶液，并加入0.2％的濃硫酸。將雙氧水稀釋1倍備用。
2、調(diào)漿 向反應器中加入足量的45℃-50℃左右的熱水，將稱量好的200公斤淀粉倒入反應器，攪拌成均勻的料漿，整個操作在5-7分鐘內(nèi)完成。
3、氧化 邊攪拌邊緩慢加入計算好的8公斤30％雙氧水，混勻后加入40％氫氧化鈉溶液(約占總使用量的1/3)，混勻后加入5％硫酸亞鐵溶液(約占總使用量的1/2)。整個操作在3-5分鐘內(nèi)完成。在45℃-50℃保溫反應30分鐘。
4、快速將混合液的溫度升至80℃-90℃，在攪拌的狀態(tài)下加入5％硫酸亞鐵溶液(占總使用量的1/2)以終止反應；然后加入40％氫氧化鈉溶液(占總使用量的2/3)，再在攪拌狀態(tài)下保溫20-30分鐘。
5、在攪拌條件下，加入0.1公斤的磷酸三丁酯，以消除在反應過程中產(chǎn)生的泡沫；將計量好的10％尿素溶液加入反應器，反應10-15分鐘。
6、降溫至50℃左右加入計量好的20％硼砂溶液；最后加入適量的5％磷酸二氫鉀溶液。保溫反應20-30分鐘后在室溫下冷卻，得到有機無機復混肥造粒粘結劑。
該有機無機復混肥造粒粘結劑的生產(chǎn)成本大致為625元/噸。
實施例2、有機無機復混肥造粒粘結劑的制備該有機無機復混肥造粒粘結劑包括10％淀粉、0.8％雙氧水、5％氫氧化鈉、0.1％硫酸亞鐵、0.5％硼砂、0.2％尿素、0.2％磷酸二氫鉀和0.01％的磷酸三丁酯，其余為水。其生產(chǎn)方法與實施例1同。
該有機無機復混肥造粒粘結劑各組分的用量如表2所示，其生產(chǎn)成本大致為365元/噸。
表2.有機無機復混肥造粒粘結劑的生產(chǎn)成本成份 消耗質(zhì)量(kg)淀粉 100過氧化氫(30％)8硫酸亞鐵 1氫氧化鈉(30％)50硼砂 5磷酸二氫鉀2尿素 2磷酸三丁酯0.1對比例1、
對本發(fā)明的有機無機復混肥造粒粘結劑與凹凸棒(來自河北省保定市中美合資比爾得綠寶肥料有限公司)的造粒效益進行比較，結果如表3所示。
表3.本發(fā)明的有機無機復混肥造粒粘結劑與凹凸棒的造粒效益比較

權利要求
1.一種有機無機復混肥造粒粘結劑，是包括下述質(zhì)量百分濃度物質(zhì)的水溶液5％-25％淀粉，0.5％-1.2％雙氧水，3％-8％強堿，0.05％-0.2％鐵鹽，0.2％-0.8％硼砂，1％-4％尿素和0.1％-0.3％磷酸二氫鉀。
2.根據(jù)權利要求1所述的造粒粘結劑，其特征在于所述有機無機復混肥造粒粘結劑包括10％-20％淀粉、0.8％雙氧水、5％強堿、0.1％鐵鹽、0.5％硼砂、0.2％尿素和0.2％磷酸二氫鉀。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的造粒粘結劑，其特征在于所述強堿為氫氧化鈉和氫氧化鉀、氧化鈉、氧化鉀、碳酸鈉、碳酸鉀、氫氧化鈣、氧化鈣和氫氧化銨中任意一種或其任意組合。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的造粒粘結劑，其特征在于所述鐵鹽可為硫酸亞鐵、硫酸鐵、氯化亞鐵或氯亞鐵中任意一種或其任意組合。
5.根據(jù)權利要求1或2所述的造粒粘結劑，其特征在于所述有機無機復混肥造粒粘結劑還包括0.005％-0.02％改性劑。
6.根據(jù)權利要求5所述的造粒粘結劑，其特征在于所述改性劑為磷酸三丁酯、硅油和聚乙烯醇(PVA)等。
7.根據(jù)權利要求6所述的造粒粘結劑，其特征在于所述磷酸三丁酯的濃度為0.01％。
8.一種生產(chǎn)權利要求1所述的有機無機復混肥造粒粘結劑的方法，包括以下步驟1)將淀粉在水中攪拌成勻漿，然后按順序加入雙氧水、1/4-2/3總量的強堿、1/4-2/3總量的鐵鹽，再在40℃-55℃反應20-50分鐘；2)將步驟1)的混合液溫度升至80℃-90℃，加入剩余鐵鹽，再加入剩余強堿，保溫10-50分鐘，再加入尿素反應5-20分鐘；3)將反應溫度降至40-60℃，加入硼砂和磷酸二氫鉀，保溫反應10-30分鐘后，得到所述有機無機復混肥造粒粘結劑。
9.根據(jù)權利要求8所述的方法，其特征在于所述步驟1)中的水溫為40-55℃；反應溫度為45℃-50℃，反應時間為30分鐘；所述步驟2)中加入剩余鐵鹽，再加入剩余強堿后保溫20-30分鐘，再加入尿素反應10-15分鐘。
10.根據(jù)權利要求8或9所述的方法，其特征在于在加入尿素之前，先加入改性劑。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種有機無機復混肥造粒粘結劑及其制備方法。本發(fā)明所提供的有機無機復混肥造粒粘結劑，是包括5％－25％淀粉，0.5％－1.2％雙氧水，3％－8％強堿，0.05％－0.2％鐵鹽，0.2％－0.8％硼砂，0.11％－0.4％尿素和0.1％－0.3％磷酸二氫鉀的水溶液；所有濃度均為質(zhì)量百分濃度。一種生產(chǎn)上述有機無機復混肥造粒粘結劑的方法，包括以下步驟1)將淀粉在水中攪拌成勻漿，然后按順序加入雙氧水、1/4－2/3總量的強堿、1/4－2/3總量的鐵鹽，再在40℃－55℃反應20－50分鐘；2)將步驟1)的混合液溫度升至80℃－90℃，加入剩余鐵鹽，再加入剩余強堿，保溫10－50分鐘，再加入尿素反應5－20分鐘；3)將反應溫度降至40－60℃，加入硼砂和磷酸二氫鉀，保溫反應10－30分鐘后，得到所述有機無機復混肥造粒粘結劑。該粘結劑成本低廉，能夠簡化制粒工藝，成球效果好、返料率低。
文檔編號C05G1/00GK1557787SQ20041000063
公開日2004年12月29日 申請日期2004年1月13日 優(yōu)先權日2004年1月13日
發(fā)明者李國學, 李彥明 申請人:中國農(nóng)業(yè)大學