CN100516003C - 一种改进的涂硫尿素缓释肥料及制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种改进的涂硫尿素缓释肥料及制造方法，其特征在于：尿素颗粒表面有第一涂层硫，在尿素颗粒硫涂层上再有含烃类蜡和聚合物的组合物涂层层。在硫涂层表面再涂以烃类蜡及聚合物的组合材料，同时硫和烃类蜡及聚合物的组合材料在同一转鼓中完成涂覆，通过两个冷却器逐级冷却，提高颗粒耐冲击性、良好的控释特性，并且微晶蜡在土壤中能够降解，环境友好。

Description

一种改进的涂硫尿素缓释肥料及制造方法
一、技术领域：
本发明涉及一种改进的涂硫尿素缓释肥料及制造方法，更具体的说是涉及尿素按照硫层、烃类蜡及聚合物的组合物涂层顺序涂覆的缓释肥料，该肥料具有很好的控制释放和良好的韧性，提高冲击强度和耐磨性，同时烃类蜡及聚合物的组合物涂层可生物降解，环境友好。
二、背景技术：
涂硫尿素(SCU)缓释肥料，1957年由美国TVA最先研制，是一类较成熟的缓释肥料。在制造涂硫尿素的常规方法中，具有1.7～2.9mm公称尺寸范围的粒状尿素已先于流化床加热器中预热70～80℃，再被加入旋转水平圆桶形转桶(其长为12英尺，直径为5.5英尺)的前端中。此时固定于转筒内壁且均匀位于其圆周上的提升用刮板或纵向突出板在转筒旋转时将尿素颗粒提起与降下。当下降的颗粒通过转筒时，将熔融115℃的硫由均匀位于转筒纵向上的一系列喷嘴喷至尿素颗粒上。当熔融硫小滴接触颗粒时，即会迅速固化；而当充分数目的熔融硫已接触颗粒时，可在尿素颗粒上形成硫涂层。在此种无规则涂覆方法中，颗粒被涂覆成具有40微米的平均目标厚度，或在尿素颗粒上具有约13～14％重量的硫涂层。然而，由转筒出来的各种无规则比例的颗粒具有薄的(＜30微米)，中等的(30～50微米)及厚的(＞50微米)硫涂层厚度。
由于在颗粒上形成的晶状固体硫涂层的固有脆性，以及在许多颗粒上的有薄或甚至不连续的涂层，故常在硫涂层表面上喷涂某种类型的第二外涂层或密封剂。通常此步骤是在一个与涂硫用转筒串联的第二水平旋转转筒中进行。传统上使用聚合烃、以石油为主的蜡、或高黏度的聚合石蜡油加聚乙烯的组合物作为密封剂，将其以热熔融液体形式喷涂至热的但呈固态的硫涂层表面上。由于密封剂熔体在温度70～82℃下涂硫尿素颗粒上不会固化，所以液态的密封剂通过从一个颗粒向下一个颗粒流动或转移而相当均匀地分布在所有涂硫颗粒上，同时颗粒下降通过旋转的第二密封剂涂覆用转筒。这些经密封剂涂覆的涂硫尿素颗粒在密封剂转筒中出来后，通过一个流化床冷却器，使密封剂在其内固化成坚固但稍微发粘的聚合物涂层。
该种粘性特征为这些类型的密封剂所常见，可通过涂上粉末物质来抵消。这些粉末物质常被称为调节剂，其可为例如滑石、黏土、硅石或硅藻土。通常是在一个与涂硫用转筒及涂密封剂用转筒串联的第三个旋转筒中对已冷却且涂有聚合物的涂硫尿素进行调节剂的涂覆。上述类型的产品已叙述于美国专利第3,295,950；3,342,577；3,877,415；3,903,333；3,991,225及5,219,465号中。中国专利95190939.8、00122658.4。
虽然这些涂硫尿素产品一般于被制成后具有良好的缓释特性，但涂层的耐冲击性及耐磨性低，经过处理、运输、掺合及涂覆操作后，涂层会发生机械降解，从而导致缓释性变差，另外由于增加了涂密封剂转筒、涂调节剂转筒能耗增加，同时操作复杂，且价格昂贵。而有些专利公布的在硫层再涂覆一层聚合物，具有良好的释放性和冲击强度，如US5599374，但价格昂贵，操作也较复杂，难以被接受。
三、发明内容：
为了解决现有技术的不足，本发明提供一种改进的涂硫尿素缓释肥料及制造方法，根据本发明的方法，在熔融硫涂覆基料颗粒尿素后，接着涂覆一层熔融的烃类蜡及聚合物的组合物，并且在同一转筒中完成，烃类蜡及聚合物组合物涂覆完成后，这种组合物涂层无粘性，不需进行涂覆调节剂的步骤，直接进入流化床冷却器，降至35℃后，再进入固体换热器冷却至25℃，筛分包装，整个过程节省了转筒数量，降低能耗且易于操作。可通过调节转筒的角度、转速、涂液的流量生产适合作物整个生育期养分需要的肥料产品。该烃类蜡及聚合物组成的组合物，聚合物与烃类蜡组成的组合物的重量百分比为5～50％：95～50％，基料与各涂层重量百分比为尿素70～80％，硫17～29％，聚合物及烃类蜡组合物1～3％。
聚合物在乙烯-乙酸乙烯酯共聚物，乙烯-丙烯酸共聚物，乙烯-丙烯酸乙酯共聚物或在其混合物中选择一种。烃类蜡选自天然的石油蜡、合成烃类蜡或在其混合物中选择一种。天然蜡的具有60～70℃的滴液熔点，少于5％的油，无芳香和环状结构，合成烃类蜡熔点60～105℃，分子量约400～600之间。
聚合物是含有10～30％乙酸乙烯酯的乙烯-乙烯酯的共聚物，乙烯与乙酸乙烯酯重量比从约20至约2，数均分子量为1800-22000的乙烯-乙酸乙烯酯共聚物。关于烃类蜡和聚合物的组合物，可采用加拿大国际集团生产的聚合物产品，商品名为
Figure C20051003037100041
本发明产品的有益效果是：具有很好的控制释放和良好的韧性，提高冲击性和耐磨性，经运输、使用中碰撞、掺合不受影响，而且涂硫、涂蜡均在一个转筒中完成，减少能耗便于操作。价格易被用户接受。
四、附图说明：
附图是本发明制造流程示意图。
五、具体实施方式：
一种改进的涂硫尿素缓释肥料的制法，含以下步骤：1)用熔融硫涂覆在固体换热器1中经预热的尿素颗粒，以获得一硫涂层，并且具有一预定的厚度。在转筒的入口部分，预热的尿素进入转筒中，熔融硫在此喷入。入口部分的抄板将尿素颗粒抛起，抛到一个斜面 板上。尿素从斜面板上淌下形成一个料帘，硫就喷涂在料帘上。每一个尿素颗粒都包裹了多层同心的硫层。
熔融的硫从尿素的入口端进入转筒中。有蒸汽加热夹套的主管上装有多个喷嘴(喷嘴的数量决定喷硫层的厚度)。喷嘴将硫喷到颗粒的料帘上。尿素颗粒包裹硫包衣的次数取决于转筒的角度和转速。在筒内硫包衣部分的末端有一个档圈，档圈以下的部分不是用来提起尿素颗粒而是帮助形成一个滚动的面。2)以烃类蜡及聚合物组成的组合物，其中烃类蜡及聚合物组合物采用加拿大国际集团生产的
Figure C20051003037100051
涂覆1)中的硫涂层，以提高硫包衣尿素的包膜的韧性及控释性。熔融的烃类蜡及聚合物组合物通过管道输送到转筒中的下游末端，用一定数量喷嘴喷涂，喷嘴固定在有蒸汽套管的主管上。
3)通过流化床冷却器3、固体换热器4，使2)中的经烃类蜡及聚合物的组合物涂覆的涂硫尿素颗粒逐步冷却。在硫涂层的过程中，减小包衣和冷却阶段的温度差可以将硫包衣的裂缝和孔洞降到最低。裂缝是因为尿素颗粒上的硫骤然冷却造成的。孔洞是由于小的气穴迅速扩张，鼓掉了硫涂层。硫的温度是固定的，但是可以提高尿素的温度以便使二者温差最小化。硫化床冷却器中的冷却速率必须渐进的以减少裂缝。
涂硫及在硫层上涂覆烃类蜡及聚合物的组合物在一个涂覆转筒2中完成。烃类蜡及聚合物的组合物涂覆的涂硫尿素颗粒经流化床冷却器冷却至35℃，然后在经固体换热器冷却至25℃。再后经筛分器5筛选，进入储罐6成为产品。在以上所有的过程中，产品接触应该减少到最少以使出现裂缝的可能性降到最低。鼓的长度，冷却过程和产品处理过程在设计中都会将产品接触降到最低。采用特制的烃类蜡及聚合物组合物作为具有保护性的涂层起到防止机械损伤、提高控释特性的作用。
实施例1：
尿素740克，预热60℃，涂230克硫保持在155℃，在同一转筒中再涂覆30克加拿大国际集团生产的
Figure C20051003037100052
保持95℃下涂覆，然后通过流化床冷却器1冷却至35℃，再通过固体换热器冷却至25℃，得成品(34-0-0-23S)。
实施例2：
尿素700克，预热60℃，涂270克硫保持在155℃，在同一转筒中再涂覆30克加拿大国际集团生产的保持95℃下涂覆，然后通过流化床冷却器1冷却至35℃，再通过固体换热器冷却至25℃，得成品(32-0-0-27S)。
实施例3：
尿素740克，预热60℃，涂245克硫保持在155℃，在同一转筒中再涂覆15克加拿大国际集团生产的
Figure C20051003037100054
保持92℃下涂覆，然后通过流化床冷却器1冷却至35℃，再通过固体换热器冷却至25℃，得成品(34-0-0-24.5S)。
实施例4：
采用TVA，7天静态溶解率法(SDDR)，测定以上三种方式得到的改进的SCU产品溶解速率，同时与普通SCU产品比较，测定方法为将50克的样品浸泡在250毫升的水中，保持恒温37.8摄氏度，放置7天，确定产品尿素中有多少氮进入了溶液中，对比残留在尿素中的氮。
试验结果如下表：
  处理  7天尿素溶解率％(SDDR法)
  常规SCU  40
  实施例1(34-0-0-23S)  12
  实施例2(32-0-0-27S)  4
  实施例3(34-0-0-24.5S)  8
从上表可以看出，改进的涂硫尿素产品，由于采用烃类蜡及聚合物组合物涂覆SCU，同时同一转筒中实现涂覆，逐级冷却，所得产品提供了好于常规SCU的缓释特性，并且提高韧性改善了产品质量。

Claims (5)

1、一种改进的涂硫尿素缓释肥料的制造方法，含以下步骤：1)用熔融硫涂覆经预热的基料尿素颗粒，以获得一硫涂层，并且具有一预定的厚度；2)以烃类蜡及聚合物组成的组合物涂覆1)中的硫涂层，以提高硫包衣尿素的包膜的韧性及控释性；涂硫及在硫层上涂覆烃类蜡及聚合物的组合物在一个涂覆转鼓中完成，基料及各涂层重量百分比为尿素70～80％，硫17～29％，聚合物及烃类蜡组合物1～3％；所述的聚合物在乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物或在其混合物中选择一种；所述烃类蜡在天然的石油蜡、合成烃类蜡或在其混合物中选择一种；其特征在于：还包括步骤3)通过流化床冷却器、固体换热器，使2)中的经烃类蜡及聚合物的组合物涂覆的涂硫尿素颗粒逐步冷却。
2、根据权利要求1所述的改进的涂硫尿素缓释肥料的制造方法，其特征在于：烃类蜡及聚合物的组合物涂覆的涂硫尿素颗粒经流化床冷却器冷却至35℃，然后在经固体换热器冷却至25℃。
3、根据权利要求1所述的一种改进的涂硫尿素缓释肥料的制造方法，其特征在于：所述的聚合物与烃类蜡组成的组合物的重量百分比为5～50％∶95～50％。
4、一种由权利要求1～3中任一项制成的改进的涂硫尿素缓释肥料，其特征在于：尿素颗粒表面有第一涂层硫，在尿素颗粒硫涂层上再有含烃类蜡和聚合物的组合物涂层。
5、根据权利要求4所述的一种改进的涂硫尿素缓释肥料，其特征在于：其中含有以重量计的尿素70～80％，硫17～29％，聚合物和烃类蜡组合物1～3％。
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