全 文 ：　 　 倡 “十五”国家科技攻关项目“高效有机肥与缓释肥产业化技术研究与开发”（２００２BA５１６A０３）和国家高技术研究 （８６３）发展计划项目 “新型
多功能生物有机肥的研究与开发”（２００２AA２４５０３１）资助
收稿日期 ：２００５唱１２唱０１ 　 改回日期 ：２００６唱０２唱２０
淀粉粘结剂在有机复混肥造粒中的应用 倡
李彦明 　刘晓霞 　李国学 　魏 　远
（中国农业大学资源与环境学院 　 北京 　 １０００９４）
摘 　 要 　 目前无机粘结剂在有机复混肥造粒生产中应用相当广泛 ，但其自身不可避免的缺点越来越限制它在有机
复混肥中的应用 。 试验表明 ：天然玉米淀粉不适于直接作为有机复混肥造粒粘结剂 ，但将玉米淀粉进行改性后的液
体粘结剂 A和干粉粘结剂 B作为有机复混肥造粒粘结剂 ，符合中国复混肥标准的要求 ，且优于国家标准 ；颗粒成粒
率大于 ９３ ％ ，其返料率低 ，用量不超过 １ ％ ；颗粒的抗压碎力大于 １０N ，且颗粒完好率为 １００ ％ 。 将改性淀粉基粘结
剂替代无机粘结剂凹凸棒 ，在有机复混肥造粒生产上完全可行 ，且可用作高浓度养分含量的有机复混肥造粒 。
关键词 　 淀粉粘结剂 　 无机粘结剂 　 有机复混肥 　 造粒
Application of starch adhesive in organic compound fertilizer granulation ．L I Yan唱Ming ，LI U Xiao唱Xia ，LI Guo唱Xue ，WEI
Yuan（College of Resources and Environment ，China Agricultural University ，Beijing １０００９４ ，China） ，CJEA ，２００７ ，１５（３） ：
２９ ～ ３１
Abstract 　 Although mineral binder bonds are widely used in organic compound fer tilizers ，their inevitable shor tcomings limit
their application in the organic compound fertilizers ．Direct application of crude cornstarch （CK２） adhesive is unfit for gran唱
ulation of organic compound fertilizers ．But the use of liquid adhesive A and dry powder adhesive B（ both obtained by the
modification of cornstarch）as granulation adhesive in organic compound fertilizer granulation produces granules with quality
exceeding Chinese and International Standards ．Both tw o adhesives have granulation percentage greater than ９３ ％ ，return
products less than at tapulgites’ ，and used level under １ ％ ．The granules resist crushing forces greater than １０N ，and main唱
tain a １００ ％ in tegrit y after immersed in deionized water for ２４ hours ．Modified cornstarch adhesives practically substitute
inorganic binders ．Adhesive A and B can be used as granulation adhesive for high nutrien t唱rich organic compound fer tilizers ．
Key words 　 Starch adhesive ，Inorganic binder ，Organic compound fer tilizer ，Granulation
（Received Dec ．１ ，２００５ ；revised Feb ．２０ ，２００６）
有机废物经堆肥后 ，与化肥复混制成颗粒有机复混肥 ，可同时提供多种营养成分 ，养分均衡 、施用方便 、
经济效益高 、便于运输且对环境影响较小［１ ，２］ 。 造粒工序是颗粒有机复混肥生产的关键 ，而粘结剂又是影响
有机复混肥颗粒化生产的关键因素［３ ，４］ 。 无机粘结剂在有机复混肥造粒生产中应用很广 ，其缺点主要是肥
料的有效成分越低 ，返料率越高（达 ３０ ％ ～ ５０ ％ ）［４］ 。 陈荣平等［３］研究发现 ，有机高分子化合物更有利于提
高有机复混肥成粒性及其抗压强度 。 中国农业科学院土壤肥料研究所将其研制的酰胺类有机高分子化合
物作为有机复混肥造粒粘结剂 ，生产试验表明 ，粘结剂用量仅为 ０畅３ ％ ～ ０畅３５ ％ （物料量计） ，成粒率 ９５ ％ 以
上 ，复混肥总有效养分 ６０ ％ ～ ７０ ％ ，生产成本为黏土的一半［４］ 。 但大多数人工合成的有机高分子化合物在
施入土壤后易于残留 ，对后茬作物根系生长不利 。 若采用天然材料作为有机复混肥造粒粘结剂 ，就能避免
粘结剂对土壤和植物的污染 。 淀粉胶具有原料易得 、价格低廉 、无腐蚀无污染 、强度高 、重量轻 、使用方便等
优点 ，用量愈来愈大［５ ，６］ 。 目前世界上直接以淀粉为原料或对淀粉进行变性处理所得的粘结剂产品已有
２０００ 多种 ，广泛用于造纸 、食品 、纺织 、医药 、铸造等行业 ，但在有机复混肥造粒上的应用研究尚鲜见报道 。
本研究利用天然玉米淀粉合成的淀粉基有机粘结剂作为有机复混肥造粒粘结剂 ，以探寻淀粉粘结剂在有机
复混肥造粒上的应用 。
1 　 试验材料与方法
供试材料包括废物堆肥（取自北京市南宫堆肥厂） 、尿素（市售化肥） 、磷酸二铵（市售化肥） 、氯化钾（市
第 １５卷第 ３ 期 中 国 生 态 农 业 学 报 Vol畅１５ 　 No畅３
２ ０ ０ ７ 年 ５ 月 Chinese Journal of Eco唱Agriculture May ，　 ２００７
售化肥） ，以上原料粉碎后过 ５０ 目筛 ；玉米淀粉（１００ 目 ，工业级 ，北京市超市发股份有限公司） ，造粒用粘结
剂为自制的干粉淀粉粘结剂（B）和液体淀粉粘结剂（A） ，凹凸棒（８０ 目 ，河北省保定市中美合资绿宝肥料有
限公司） 。 试验设备包括搅拌机（型号 JB唱２０ ，上海试验仪器设备厂） 、抗压强度测定仪（型号 KT唱１００ ，常州测
量仪器仪表厂） 、烘箱（型号 HX唱２４０ ，上海精密仪器厂） 、恒温培养箱（型号 PY唱４５０ ，上海精密仪器厂） 、圆盘造
粒机（自制） 。造粒试验用自制的圆盘造粒机进行 ，造粒物料总重为 １０００g 。 液体淀粉粘结剂（A）用高压喷雾
加入法加入 ，凹凸棒（CK１） 、玉米淀粉（CK２）和干粉粘结剂（B）用直接掺混法加入 ，加入量以重量法计量 。 随
机抽取完好颗粒 ３０ 粒 ，用抗压强度测定仪测定颗粒抗压强度后取平均值 。 返料率用小于 ２mm 和大于 ６mm
的物料总量与总物料量的比值计算 ，成粒率以大于 １mm 的颗粒比例计算 ，用标准筛进行颗粒肥的粒径分
级 。随机抽取 ２０ 粒颗粒完整的颗粒肥 ，将其置于 １２０mL 具塞广口瓶中 ，缓缓加入 １００mL 去离子水 ，放于
３０ ℃ 的恒温培养箱中静置 ２４h 后 ，取出检查完好颗粒数 ，按公式（１）计算颗粒完好率 ，重复 ３ 次 。
颗粒完好率 ＝ ２４h后完好颗粒数／２４h 前完好颗粒数 × １００ ％ （１）
2 　 结果与分析
2畅1 　 不同粘结剂对有机复混肥成粒率的影响
将凹凸棒 、玉米淀粉 、液体淀粉粘结剂和干粉淀粉粘结剂作为有机复混肥的造粒粘结剂进行造粒试验 ，
在其用量（干重）分别为 １８０畅０g 、３５畅０g 、８畅７g 和 １０畅０g 时 ，物料的成粒率依次为 ８５畅８ ％ 、７５畅７ ％ 、９７畅７ ％ 和
９３畅１ ％ 。 可见在用量合适的条件下 ，它们都能将有机复混肥粉料团成颗粒 ，且成粒率都大于 ７５ ％ 。 但各种
粘结剂的用量却相差甚远 ，无机粘结剂 CK１ 的用量高达 １８０畅０g ，超过玉米淀粉 ４ 倍多 ，而成粒率却仅比
CK２高 １０畅１ ％ 。 玉米淀粉改性后的粘结剂 A 和 B 成粒率都高于 ９３ ％ ，且用量不超过 １０畅０g ，说明有机粘结
材料比无机粘结材料有利于有机复混肥的颗粒形成 。 用玉米淀粉直接造粒 ，成粒率比较低 ，用量也比较大 ，
说明天然有机材料在有机复混肥造粒生产中直接应用 ，成粒速度比较慢 。 与无机粘结剂 CK１ 相比 ，改性淀
粉粘结剂有利于提高有机复混肥中有效养分含量 。 从两种改性淀粉粘结剂 A 和 B的成粒率和用量看 ，粘结
剂 A 的用量仅为 ８畅７g ，而成粒率却高达 ９７畅７ ％ ，说明液体粘结剂在成粒过程中所形成的雾滴可直接将物料
联结在一起 ，而干粉粘结剂在成粒过程中需一定的溶胀时间 ，从而降低了成粒率而增加了用量 。
2畅2 　 不同粘结剂有机复混肥的粒径分布规律
图 1 　 4种粘结剂所造有机复混肥颗
粒的粒径分布
Fig ．１ 　 The granule size dist ribu tion of
organic fer tilizer made by four binders
４ 种粘结剂所造有机复混肥颗粒的粒径符合正态分布（图 １） ，所
有颗粒粒径均主要分布在 １ ～ ６mm之间 。 但 CK１ 颗粒粒径主要分布
于 ２mm 以下 ，占到总质量的 ６６ ％ ，大于 ６mm 的超大粒含量在 ４ 种粘
结剂中最高 ，这也说明玉米淀粉作为造粒粘结剂 ，成粒性能比较差 ，在
试验中也观察到其成粒时间较长 。 CK２ 颗粒主要分布在 １ ～ ４mm 之
间 ，但粒径 ２mm 以下颗粒含量仅次于 CK１ ，为 ４１畅３ ％ ，而 CK１ 的用量
已经占到总物料的 １５畅３ ％ ，这也说明无机粘结剂的粘结效果较差 ，用
量大 ，无法用于高浓度养分含量有机复混肥的生产 。 A 和 B颗粒肥的
粒径主要分布在 ２ ～ ６mm 之间 ，且多数为 ２ ～ ３mm 之间的颗粒 。 A 颗
粒肥在１ ～ ２mm粒径的含量比 B高 ，且小于 １mm 的细粉颗粒含量比 B
少 ，说明粘结剂 A 的成粒性能比 B 好 。 从颗粒的粒径分布看 ，A 和 B
的成粒性能都优于 CK１ 和 CK２ ，以 CK２ 的造粒性能最差 。
2畅3 　 不同粘结剂对有机复混肥有效粒径与返料率的影响
　 　 中国复混肥 GB１５０６３ — ９４ 标准规
定 ，有机复混肥颗粒以 ２ ～ ６mm 粒径
范围内为达标粒径颗粒 。 若仅从达标
颗粒含量和返料率评价粘结剂的造粒
性能 ，将无法分清小于 ２mm 和大于
６mm颗粒对返料率的影响情况 。 在实
际生产中 ，产生的大于 ６mm 的颗粒需
经破损筛分后才能再进行生产 ，而小于
表 1 　 不同粘结剂所造有机复混肥颗粒的评价指标
Tab畅１ 　 T he granule evaluating indicat o rs of organic fe rtilizer made by dif ference binders
处 　 理
T reatments
达标颗粒含量 ／ ％
Content of granule
meet ing standard
返料率 ／ ％
Returned mate rial
rate
粒径大于 ６mm 颗粒含量／ ％
Content of granule with
beyond ６mm diamet er
CK１ ５５畅９ ４４畅１ ２畅９
CK２ ２７畅１ ７２畅９ ６畅９
A ７３畅９ ２６畅１ ４畅５
B ７９畅２ ２０畅８ ４畅７
３０　 中 国 生 态 农 业 学 报 第 １５ 卷
　 　 　 　 　 　 　 　２mm的细粒可直接返料利用 。 所以在评价不同粘结剂的造粒性能时 ，应从达标颗粒含量 、返料率和大于
６mm颗粒含量来综合评价（表 １） 。 CK２ 返料率高达 ７２畅９ ％ ，且其大于 ６mm 颗粒含量也最高 ，而有效颗粒含
量仅为 ２７畅１ ％ 。 CK１ 粘结剂虽然大于 ６mm 颗粒含量最低 ，但返料率达 ４４畅１ ％ ，表明无机黏土矿物的粘结
效果较差 ，返料率高 。 粘结剂 A 和 B 的达标颗粒含量都超过了 ７３ ％ ，且大型颗粒含量也比玉米淀粉直接造
粒要少 ，说明对玉米淀粉改性后更能发挥其造粒性能 。 与无机粘结剂凹凸棒 CK１ 相比 ，改性淀粉粘结剂 A
和 B能明显增加 ２ ～ ６mm 之间颗粒的含量 ，最终降低返料率 。
2畅4 　 不同粘结剂对颗粒抗压碎力和颗粒完好率的影响
为了解粘结剂的抗破碎能力 ，进行达标颗粒抗压碎力测定 ，结果见表 ２ 。 中国复混肥标准规定 ，三元复
混肥颗粒的抗压碎力必须大于 ６N 。 由表 ２ 可知 ，采用玉米淀粉直接造粒 ，有机复混肥颗粒每个粒径的抗压
碎 　 　 　 　 　 　力都不达标 。 粘结剂 CK１ 、A 和 B 所制颗粒的
抗压碎力都高于国家标准 ，以粘结剂 B 的颗粒
抗压碎力最高 ，粒径 ２ ～ ３mm 颗粒的抗压碎力
高达 ２６N 。 但改性淀粉粘结剂 A 所制颗粒的平
均抗压碎力小于凹凸棒颗粒 。 各种有机粘结剂
以粒径 ２ ～ ３mm颗粒的抗压碎力最大 ，而无机粘
结剂 CK１ 以粒径 ３ ～ ４mm颗粒的抗压碎力最大 ，
其原因可能是有机粘结剂的分子结构中含有大
量分枝 ，团粒过程中对有机复混肥物料的作用
　 　 　 　 　 　
表 2 　 不同粘结剂所造有机复混肥颗粒的平均抗压碎力
Tab畅２ 　 The resistance force to crushing of organic compound
fertilizer made by different binders
处 　 理
T reatments
抗压碎力 ／N Resistance fo rce to crushing
２ ～ ３mm ３ ～ ４mm ４ ～ ５mm ５ ～ ６mm 平均 M ean
CK１ １４ １６ １３ １１ １４
CK２ ５ ４ ３ ４ ４
A １４ １１ ８ ９ １０
B ２６ １７ １４ １３ １８
主要靠分子间力 、分枝渗透及其亲和力 。 故成粒越小 ，颗粒的抗压碎力越大 。 而无机粘结剂主要依靠粘土
矿物的分子络合和液膜效应成粒 ，其所制颗粒以中等颗粒抗压碎力最大 。
通过颗粒完好率来评价颗粒在贮存 、运输和使用过程中的颗粒抗压强度 ，又能从另一侧面反映粘结剂的
性能 。 不同粘结剂有机复混肥的颗粒完好率见表 ３ 。 由表 ３ 可知 ，粘结剂 A 和 B所制颗粒在 ２４h 水浸条件下无
一破碎 ，而无机粘结剂 CK１ 颗粒有少量破碎 。而玉米淀粉 CK２所制颗粒在 ２４h内仅有 ４０畅５ ％ 颗粒保持完好无
　 　 　 　 　 　表 3 　 不同粘结剂有机复混肥的颗粒完好率
Tab畅３ 　 In tact rate of organic compound fertilizer
made by different binders
处 　 理
Treatments
颗粒完好率 ／ ％ In tact rat e
２ ～ ３mm ３ ～ ４mm ４ ～ ５mm ５ ～ ６mm 平均 M ean
CK１ ９１畅７ ９６畅７ ９３畅３ ９１畅７ ９３畅４
CK２ ５０畅１ ３５畅４ ４５畅６ ３０畅７ ４０畅５
A １００ １００ １００ １００ １００
B １００ １００ １００ １００ １００
损状态 ，其 ５ ～ ６mm 粒径的颗粒仅有 ３０畅７ ％
未破碎 。 说明玉米淀粉所制颗粒吸湿后无法
保持较高的抗压碎能力 ，间接表明玉米淀粉
不适于直接用作有机复混肥造粒粘结剂 。 但
玉米淀粉改性后的粘结剂 A 和 B所制颗粒在
吸湿后 ，颗粒仍能保持完整不破碎 ，表明用这
两种粘结剂所制颗粒的耐贮藏运输性能较
好 ，不但能用于有机复混肥造粒 ，甚至还优于
无机粘结剂 CK１ 。
3 　 小 　 结
玉米淀粉不适于直接作为有机复混肥造粒粘结剂 ，其成粒率低 ，返料率高 ，颗粒抗压碎力不达标 ，所制
颗粒细粒和超大粒较多 。 玉米淀粉改性后的液体粘结剂 A 和干粉粘结剂 B 作为造粒粘结剂 ，效果较好 ，成
粒率大于 ９３ ％ ，返料率低 ，用量不超过 １ ％ ；颗粒的抗压碎力优于国家标准 ；且经过 ２４h 水浸泡后颗粒完好率
为 １００ ％ ，凹凸棒用量占到总物料含量的 １５ ％ 以上 ，有机复混肥养分含量低 。 将改性淀粉粘结剂替代无机粘
结剂生产有机复混肥造粒完全可行 ，且生产的有机复混肥养分含量高 。
参 　 考 　 文 　 献
１ 　 李国学 ，张福锁 ．固体废物堆肥化与有机复混肥生产 ．北京 ：化学工业出版社 ，２０００ ．２６０ ～ ２６２
２ 　 尹守东 ，王凤友 ，李玉文 ．城市污泥堆肥林地应用研究进展 ．东北林业大学学报 ，２００４ ，３２（５） ：５８ ～ ６０
３ 　 陈荣平 ，李海涛 ．助剂对复混肥成球及其强度的影响 ．化学工业与工程技术 ，２００１ ，２２（５） ：１２ ～ １３
４ 　 窦富根 ，邹 　  ，史吉平 ，等 ．二次加工的复混肥的发展趋势及造粒新技术 ．土壤肥料 ，１９９９ （２） ：３ ～ ５ ，３３
５ 　 刘展眉 ．淀粉粘合剂研制新进展 ．广州化工 ，１９９９ ，２７（４） ：５０ ～ ５２
６ 　 罗发兴 ，黄 　 强 ，杨连生 ．淀粉基胶粘剂研究进展 ．化学与粘合 ，２００３ （２） ：７８ ～ ８０
第 ３期 李彦明等 ：淀粉粘结剂在有机复混肥造粒中的应用 ３１