CN101659583B - 一种颗粒肥料的后处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种颗粒肥料的后处理方法。该方法包括下述步骤：1)将颗粒肥料预热至一定温度，并置于转鼓中，使所述肥料颗粒处于流动状态；2)将涂布液涂布于所述颗粒肥料表面，干燥即可；所述涂布液的溶剂为水，溶质包括尿素和/或硝酸铵，所述涂布液中尿素和/或硝酸铵的质量浓度为30％-80％；所述颗粒肥料表面总的涂布量，以干基计，为所述颗粒肥料质量的0.5-10％。通过上述处理，在基本不改变化肥养分含量的前提下，可以明显改善颗粒化肥的圆润度和表面光滑度，从而获得高质量的光滑颗粒肥芯，进而改进包膜控释肥料的养分释放，降低生产成本。

Description

一种颗粒肥料的后处理方法

技术领域

本发明涉及一种颗粒肥料表面的后处理方法，通过该方法可以改善颗粒化肥的光滑度和圆润度。

背景技术

肥料，特别是化学肥料是作物生长所必需的养分来源。近年来，养分控制释放肥料技术得到了较快发展，包膜方式是获得控释肥料的主要途径。

包膜一般涉及到在无机化肥表面涂布一层新的阻水材料，包括硫磺、树脂、蜡、无机矿物等。多数情况下，外涂布材料的价格要远高于所包裹的肥料核芯，我们希望尽可能少的消耗膜层材料。肥料表面存在各种缺陷，如孔洞、不规则、裂纹等，一般而言，低于5％的包衣量是不足以弥补上述缺陷的，同时也造成了不完整的包衣颗粒，并导致养分初期溶出率大大增加。因此，希望核芯肥料的表面尽可能的光滑和圆润；对于薄膜包膜技术而言，这一点就更为重要和突出。另外，就颗粒化肥本身而言，如果外观光滑且圆润，可以提高产品的外在品质，增强市场竞争力。

US 5993505通过包膜实例给出了颗粒球形度对包膜质量的影响。对17-10-13复合肥用螺旋选矿机进行筛选，颗粒球形度由90％提高到98％，筛选前后包膜肥料的养分溶出测定表明，原料球形度提高后一是可以明显降低养分初期释放速率，二是可以获得“S”型释放曲线的包膜肥料。

改善颗粒化肥表面光滑度和圆润度的方法有两种，一是通过造粒工艺，如熔体造粒，二是通过各种成品后处理技术。但造粒技术存在一定的局限，熔体造粒化肥多带有小孔，而且产品配方受到限制；另外对于流化床大颗粒尿素造粒技术而言，很难获得表面十分光滑和圆润的颗粒尿素。

在后处理技术方面，US 5993505给出了物理筛选方法，收到了一定效果，这一方法的缺点是无法改变肥料的表面形态，即无法提高肥料的表面圆润度，而对包膜而言，肥料颗粒的表面圆润度是更重要的指标。

另外，还有一系列专利对肥料颗粒预涂层技术进行了说明。US 6039781涉及到一种肥芯的表面修饰技术，将亚麻油+粘土/硅藻土等粘结剂混合后涂布在肥芯表面以弥补肥料表面的各种缺陷，通过这一技术手段减少了包膜缺陷，降低了养分初期溶出率。US 6663686也介绍了先在肥料表面涂布少量蜡可改善养分溶出性能。上述肥料表面预涂布技术涉及到在肥料表面涂布新的物质，一是对预涂布材料会有比较高的要求，二是预涂布层的厚度及与基体的附着性有限，相应地对基体的表面性状改善有限。

发明内容

本发明的目的是提供一种颗粒肥料的后处理方法。颗粒肥料经本发明的方法处理后，可明显改善其光滑度和圆润度。

本发明所提供的颗粒肥料的后处理方法，包括下述步骤：

1)将颗粒肥料预热并置于转鼓中，使所述肥料颗粒处于流动状态；

2)将涂布液涂布于所述颗粒肥料表面，干燥即可；

所述涂布液的溶剂为水，溶质包括尿素和/或硝酸铵，所述涂布液中尿素和/或硝酸铵的质量浓度为30％-80％；所述颗粒肥料表面总的涂布量，以干基计，为所述颗粒肥料质量的0.5-10％。

本发明中，为了使涂布液均匀涂布于颗粒肥料表面，所述涂布可分次进行；所述颗粒肥料表面总的涂布量，以干基计，优选为所述颗粒肥料质量的1-6％；所述涂布液中尿素和/或硝酸铵的质量浓度优选40％-70％。所述颗粒肥料预热的温度为40-80℃。

为了利于所涂布的化肥液薄膜在水份快速蒸发后能够较好地附着在颗粒肥料基体表面，或者为了改善涂布液的湿润性能，上述尿素和/或硝铵的水溶液中还可包含有少量粘结剂，如羧甲基纤维素钠、水玻璃、改性淀粉、水溶性树脂(如聚乙烯醇、脲醛)等，所述粘结剂的质量浓度为0-10％，加入量不宜过多，以免造成颗粒肥料的团聚，优选的浓度为0-2％。

本发明所涉及到的涂布液中含有尿素和/或硝铵，应先将尿素和/或硝铵加入于工艺水(化工上一般将工艺过程中添加的水称为工艺水)中，然后适当加热以利于溶解。尿素和/或硝铵水溶液的配制浓度以保证溶液滴加在颗粒肥料表面后能够有几秒至几十秒的湿润时间为宜，同时不宜过稀，以免烘干时间过长，所以一般控制在30-80％，优选40％-70％。同时所述涂布液在配制和使用过程中最好加热到一定温度，一方面可以提高涂布液的浓度，另一方面利于涂布液在颗粒肥料表面的快速分散。涂布液的温度一般控制在40-100℃为宜。

上述颗粒肥料中可含有下述至少一种养分：氮、磷、钾、钙、镁、硫和微量元素；所述颗粒肥料优选：尿素、硝酸铵、NPK复合肥、磷酸二氢铵、磷酸氢二铵、硫酸钾、硝酸钾、氯化钾或硫酸铵。

本发明提供了一种颗粒肥料的后处理方法。该方法首先将成品颗粒肥料预热至一定温度，然后将尿素和/或硝铵水溶液涂布在滚动的颗粒肥料表面，随着肥料颗粒的滚动，该溶液分散于全部化肥颗粒表面，形成一层薄薄的液膜，水份快速蒸发，尿素和/或硝铵固化于化肥表面，使得肥料颗粒表面的毛糙现象减少，再加上湿润状态下肥料颗粒表面软化，在颗粒之间的磨擦作用下，颗粒的光滑度和圆润度得到进一步的提高。本发明的方法具有以下优点：1)涂布的是基体肥料养分之一，并没有引入新的外加物质，2)将预涂层技术与湿润条件下肥料颗粒的机械磨圆作用有机结合起来，3)该后处理方法工艺设备简单，成本增加很少，仅是少量的涂布成本以及烘干成本，若与后续包膜工艺结合起来，就更为经济了。

附图说明

图1为实施例1中未经涂布的大颗粒尿素照片。

图2为实施例1中涂布后的大颗粒尿素照片。

图3为实施例4中未经涂布的包膜尿素照片。

图4为实施例4中经涂布处理后的包膜尿素照片。

具体实施方式

本发明提供了一种颗粒肥料的后处理方法，该方法主要用于颗粒肥料的表面涂层。

涂布过程大致如下：

a)首先将成品化肥预热至一定温度，然后进入一个滚动的转鼓中，转鼓可以包含有帮助肥料翻动的均布抄板，转鼓中带有一个大梁，其间分布有数个喷嘴；

b)将涂布液滴加或喷到滚动的化肥颗粒表面，随着化肥颗粒的滚动，该溶液分散于全部化肥颗粒表面，形成一层薄薄的液膜，水份快速蒸发，尿素和/或硝铵固化于化肥表面，使得化肥颗粒表面的毛糙现象减少，再加上湿润状态下颗粒表面软化，在颗粒之间的磨擦作用下，颗粒的光滑度和圆润度得到进一步的提高；

c)待涂布液干燥后，再通过下一个喷嘴加入一次涂布液，以此类推，直至获得满意的光滑颗粒为止。两次涂布的时间间隔为1-5min。

d)如果肥料是用于包膜的话，上述涂布过程就可以设计成包膜肥芯的预处理工序，颗粒肥料的涂布温度可以设定到与包膜温度相同，节约能耗，方便工艺控制。如果包膜是在转鼓实施的话，甚至可以将预涂布与包膜在设计在同一个转鼓中。

以下通过具体实施例来对涂布过程及其效果进行说明。

下述实施例中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。

实施例1、涂布大颗粒尿素

1)涂布液的配制：取水150g，预热至70-80℃，加入羧甲基纤维素钠(CMC-Na)2.0g，然后再加入尿素200g，得到略有粘性的澄清液体；其中，尿素的质量浓度为56.8％，CMC-Na的质量浓度为0.56％。

2)称取中海化学公司提供的2.00-4.75mm大颗粒尿素4.0kg，装入直径为50cm带有4根均布抄板的不锈钢转鼓中，调整转鼓转速使尿素呈良好的流动状态。用电加热器使之预热至60-70℃并保温。然后通过蠕动泵计量加入涂布液，1次加液量为63.5g，时间约为30秒。涂布液加入后，颗粒表面迅速湿化，稍后在热风的作用下很快干燥。2-3分钟后再涂布相同的第2层。然后依然涂布3、4层。待尿素干燥后，除去热源，冷却后出料，尿素颗粒没有粘结和团聚。尿素涂布量约为3.5％，涂布后尿素的养分含量没有任何改变。

涂布处理前的尿素照片见图1，处理后的照片见图2。从照片可见，通过涂布处理后，尿素的表面形态发生了明显改变，颗粒圆润度和光滑度得到明显提高。

实施例2、涂布大颗粒尿素

1)涂布液配制：取水100g，预热至40℃，加入改性淀粉(安徽淮南山河药用辅料有限公司产)2.0g，然后再加入尿素75g和硝铵10g，得到略有粘性的澄清液体；其中，尿素和硝铵的质量浓度为45.4％，改性淀粉的质量浓度为1.1％。

2)称取中海化学公司提供的2.00-4.75mm大颗粒尿素6.0kg，装入直径为50cm带有4根均布抄板的不锈钢转鼓中，调整转鼓转速使尿素呈良好的流动状态。用电加热器使之预热至70℃并保温。然后通过蠕动泵计量加入涂布液，1次加液量为45g，时间约为30秒。涂布液加入后，颗粒表面迅速湿化，稍后在热风的作用下很快干燥。2-3分钟后再涂布相同的第2层。然后依然涂布第3层。待尿素干燥后，除去热源，冷却后出料，尿素颗粒没有粘结和团聚。尿素-硝铵涂布量约为1.0％，涂布后尿素的养分含量基本没有改变。通过涂布处理后，尿素的颗粒圆润度和光滑度得到明显提高。

实施例3、涂布15-15-15硝基硫酸钾型复合肥

1)涂布液配制：取水200g，预热至80℃，然后再加入硝铵500g，得澄清液体；其中，硝铵的质量浓度为71.4％。

2)称取中国-阿拉伯化肥公司生产的2.00-4.75mm 15-15-15硝基硫酸钾型复合肥4.0kg，装入直径为50cm带有4根均布抄板的不锈钢转鼓中，调整转鼓转速使复合肥呈良好的流动状态。用电加热器使之预热至80℃并保温。然后通过蠕动泵计量加入涂布液，1次加液量为72g，时间约为35秒。涂布液加入后，颗粒表面迅速湿化，稍后在热风的作用下很快干燥。2-3分钟后再涂布相同的第2层。然后依然涂布3、4、5层。待复合肥干燥后，除去热源，冷却后出料，复合肥颗粒没有粘结和团聚。硝铵涂布量约为6.0％，涂布处理后养分规格变化为16.1-14.1-14.1。

通过涂布处理后，复合肥的表面形态发生了明显改变，颗粒圆润度和光滑度得到明显提高。

实施例4、制备包膜尿素

称取实施例1的涂布处理后的大颗粒尿素0.75kg，装入直径为26cm带有4根均布1.5cm高人字型抄板的不锈钢转鼓中，调整转鼓转速使尿素呈良好的流动状态。在旋转的同时用电加热器使之预热至80-82℃并保温。将预热至100℃的6.03g含70#微晶蜡的蓖麻油(其中，微晶蜡的质量含量为5％)与2.41g的异氰酸酯(烟台万华产，牌号PM200)同时迅速涂布在尿素表面。5-6分钟后，再涂布相同的第2层。然后再涂布第3层。第3层涂布液固化后，物料略冷却，即可取出成品。

将未经过表面处理的大颗粒尿素进行相同的包膜过程。

未经涂布的包膜尿素照片见图3，涂布处理后的包膜尿素照片，见图4。从照片可见，肥芯通过涂布处理后，包膜尿素的外观更加圆润和光滑。

我们采用《缓控释肥料》行业标准(HG/T 3931-2007)的方法进行养分溶出测定，未经过表面处理的包膜尿素控释期为35天，涂布处理后控释期延长为40天。

Claims (10)

1.一种颗粒肥料的后处理方法，包括下述步骤：

1)将颗粒肥料预热并置于转鼓中，使所述肥料颗粒处于流动状态；

2)将涂布液涂布于所述颗粒肥料表面，干燥即可；

所述涂布液的溶剂为水，溶质包括尿素和/或硝酸铵，所述涂布液中溶质的质量浓度为30％-80％；所述颗粒肥料表面总的涂布量，以干基计，为所述颗粒肥料质量的0.5-10％。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述颗粒肥料表面总的涂布量，以干基计，为所述颗粒肥料质量的1-6％。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述涂布液中尿素和/或硝酸铵的质量浓度为40％-70％。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述颗粒肥料预热的温度为40-80℃。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述涂布液的溶质还包括粘结剂，所述涂布液中粘结剂的质量浓度为大于0小于等于10％。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述涂布液的溶质为下述1)-3)中任意一种：1)尿素和粘结剂；2)硝酸铵和粘结剂；3)尿素、硝酸铵和粘结剂。

7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于：所述涂布液中粘结剂的质量浓度为大于0小于等于2％。

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述粘结剂为下述至少一种：羧甲基纤维素钠、水玻璃、改性淀粉和水溶性树脂。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述颗粒肥料含有下述至少一种养分：氮、磷、钾、钙、镁和硫。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：所述颗粒肥料为尿素、硝酸铵、NPK复合肥、磷酸二氢铵、磷酸氢二铵、硫酸钾、硝酸钾、氯化钾或硫酸铵。

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