CN101983957A

CN101983957A - 氨酸法网状内膜固氮钾缓释复合肥料的生产方法

Info

Publication number: CN101983957A
Application number: CN2010105602485A
Authority: CN
Inventors: 杨金宝; 杨桂双; 李云利; 杨长东
Original assignee: TIANJIN LUYANG CHEMICAL FERTILIZER CO Ltd
Current assignee: Tianjin Luyang fertilizer industry Limited by Share Ltd
Priority date: 2010-11-26
Filing date: 2010-11-26
Publication date: 2011-03-09
Anticipated expiration: 2030-11-26
Also published as: CN101983957B

Abstract

本发明公开了一种氨酸法网状内膜固氮钾缓释复合肥料的生产方法，所加入的原料中包括能固定并吸附养分的天然矿物质、能形成带有孔状的多层网状内膜壳体的原料，并利用钙盐形成包裹骨架及固定养分。加入的浓硫酸分成两部分，一部分硫酸与氨、水制成180—220℃的硫酸铵溶液，通过水加入量控制氨酸反应热，喷入到造粒机内与其它含氮、磷、钾、天然矿物质、能形成网状内膜壳体等粉状基础物料造粒；另一部分硫酸经稀释后直接加到造粒机中，与尿素反应生成硫脲，造粒后经干燥、冷却、筛分、包膜得到氮、磷、钾缓释复合肥料。把二段烘干改为一段烘干能满足生产需要。

Description

氨酸法网状内膜固氮钾缓释复合肥料的生产方法

技术领域

本发明涉及一种缓释复合肥料生产方法，具体涉及一种氨酸法网状内膜固氮钾缓释复合肥料的生产方法。

背景技术

目前，随着现代农业的发展，国内外复混肥料的发展在化肥工业中已占主导地位，在化肥工业发达国家，复混肥料用量已经占化肥用量的70%~80%。但是长期大量施用化肥在给农作物增产的同时，也给土壤、农作物和环境带来很大的负面影响，研究表明，常规化肥在施用初期养分大量、集中、快速释放，会因淋溶、分解、挥发而损失，甚至因烧苗使作物减产。其中损失最大，利用率最低是氮肥。一般的氮肥施到田间后，有1/3蒸发到空气中，1/3从水土中流失，仅1/3被植物吸收。同时造成严重的土壤、空气及水体污染。经常听到农民们说，“田越种越瘦，地越来越板结”就是这个原因。并使得化肥在农业上的增产效益逐年下降。中国是化肥消费大国，中国的化肥使用量在全世界是第一，而中国化肥的利用率仅为30%，而发达国家却高达60%以上，其中最重要原因，就是国产的传统化肥的营养释放过快，肥料有效利用率低。国家中长期科学与技术发展规划纲要（2006—2020年）其中第六个优先主题为环保型肥料创制和生态农业，重点研究开发环保型肥料、农药创制关键技术，专用复合型缓释、控释肥料及施肥技术与相关设备。缓控释肥料已列为国家中长期科学技术发展计划的优先主题。目前国内生产缓释肥料较为普遍的是将肥料颗粒表面包涂一层难溶的惰性薄膜，延缓肥料的溶解扩散，达到缓释目的，但其薄膜的厚度无法控制，进而导致了一部分养分迅速释放，一部分养分无法释放。使用化学包膜剂的缓释肥料所使用的化学包膜剂一般为惰性高分子化合物，养分释放完后包膜剂残留于土壤中难以降解，会对土壤环境造成二次污染。而且采用高分惰性薄膜成本高，其生产的缓释肥料价格高达6000—8000元/吨，因此，只能适应经济作物，大田作物根本不能接受。

发明内容

本分明所要解决的技术问题是，提供一种提高肥料养分利用率、生产与施用过程友好环境的氨酸法网状内膜固氮钾缓释复合肥料的生产方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种氨酸法网状内膜固氮钾缓释复合肥料的生产方法，在团粒法复合肥生产中，将硫酸与氨、水制成180—220℃的硫酸铵溶液，通过水加入量控制氨酸反应热，喷入到造粒机内，与含氮、磷、钾的粉状基础肥料和能形成网状内膜多孔壳体的配料一起造粒，造粒后经干燥、冷却、筛分、包膜得到缓释复合肥料。

所述能形成网状内膜多孔壳体的配料包括作为骨架的硫酸钙、作为包裹剂的重过磷酸钙和作为养分的内膜吸附剂，所述内膜吸附剂为氧化镁或能吸附固定养分的有机硅藻土或腐植酸中的一种。

所述浓硫酸分两部分加入，占投入原料量的质量百分比 2%—4%将浓硫酸加入到管式反应器中，其余硫酸稀释后直接加入到料层中。

具体地说，氨酸法网状内膜固氮钾缓释复合肥料的生产方法，包括以下步骤：

（1）在团粒法复合肥生产中，通过硫酸泵按占总投入原料量的质量百分比2%—4%将浓硫酸加入到管式反应器中，再加水到管式反应器中稀释浓硫酸，稀释后硫酸的质量百分比浓度为50%—70%，然后按占总投入原料量的质量百分比2.5%—4%将液氨气化后加入到管式反应器中，氨、酸反应温度控制在180—220℃，备用；

（2）通过硫酸泵按占总投入原料量的质量百分比2%—4%将浓硫酸稀释成30%—40%浓度的稀硫酸，直接加入到转鼓造粒机中，同时通过微机配料系统将固体尿素，占总投入原料量的质量百分比6%—8%的有机硅藻土或氧化镁或腐植酸、占总投入原料量的质量百分比4%—6%的硫酸钙、占总投入原料量的质量百分比5%—7%的重过磷酸钙和其它含氮、磷、钾的粉状基础肥料加入转鼓造粒机，与来自步骤（1）制备的管式反应器中的硫酸铵溶液在转鼓造粒机中完成造粒过程，造粒过程中利用氨酸在管式反应器反应时产生的大量热量来加热物料，同时利用反应生成的硫酸铵溶液和硫酸与尿素反应生成的硫脲的粘性作为成粒所需的液相量，转鼓造粒机内物料温度控制在60—70℃，造粒时间３～７min；

（3）造粒后，物料进入烘干机，烘干机温度控制在85—100℃，烘干时间20～40 min；

（4）烘干后，物料进入冷却系统冷却，冷却后分别经细筛筛分和粗筛筛分，细筛后的粉状物料与粗筛后的大颗粒经破碎一起返回造粒机，合格品进入包裹机，进行防结块处理，经料仓储存后进行包装。

所述步骤（1）加入的水是洗涤转鼓造粒机排出尾气的洗涤水。

细筛筛分的筛孔直径2.0—3.0mm之间，粗筛筛分的筛孔直径4.0—4.5mm之间。

所述其它含氮、磷、钾的粉状基础肥料是氯化铵、磷酸一铵、氯化钾、硫酸钾中的几种混合物，加入的基础肥料品种和加入量需视最终产品的养分、水分、缓释效果确定，产品水分≦1.5。

所述步骤（2）中固体尿素占投入原料量的质量百分比15%的以上部分需要破碎后加入。

本发明酸法网状内膜固氮钾缓释复合肥料的生产方法与现有技术相比有如下优点：

`1、配料中添加有机硅藻土或氧化镁作为养分内膜吸附剂，硫酸钙和重过磷酸钙为骨架和包裹剂，使肥料颗粒施入土壤中和在水中能够保持长时间不破碎，不崩解，利用有机硅藻土和氧化镁具有的多孔、疏松吸附能力强的特点，经过氨酸反应使产品颗粒更坚硬，通过层层包裹，在颗粒内部形成多层坚硬的网状内膜壳体，可以更好的吸附固定养分，即能控氮缓释、促磷增效还能防钾淋失。造粒过程中生成的的硫脲是一种很好的氮肥增效剂，能促进氮肥更好的被作物吸收，减少氮肥流失。通过多次田间对比试验，我们发现产品颗粒强度的大小直接影响到钾肥的淋失，也就是说产品颗粒强度越好，相同条件下钾肥淋失越少。施肥后养分的释放是以内膜壳体网状多孔的毛细管作用、养分梯度为动力，土壤中的温度和水分越高释放速度越快，与植作生长对养分的需求相吻合。

2、缓释效果好、成本低，肥料颗粒在水中浸泡可存留120天以上90%肥粒不崩解，在土壤中自然条件下能够保持150天以上90%肥粒不破碎。养分在水中的初期释放率不超过25 %，20天累计释放率不超过60 %，在整个释放期内至少养分释放90 %以上，肥料养分利用率能达到60%以上，养分利用率与使用化学包膜剂的缓释效果相同。但使用化学包膜剂的生产的缓释肥料价格是常规肥料的2—3倍（按相同含量对比），而酸法网状内膜固氮钾缓释复合肥料的价格只比常规肥料增加20%—30%。

3、产品施用过程中更友好环境，本发明的原料适应性强，产品配方调整灵活，生产品种多样，其采用的天然多孔矿物质所含硫、钙、镁等是作物生长必须的中微量元素，会起到保水保墒、改良土壤的作用，与其它采用化学包膜剂的缓释肥料相比不会对土壤造成二次污染，符合国家大力推广缓释、节能环保型肥料的产业政策。

4、充分利用氨、酸反应热及反应生成的硫酸氨溶液为液相量、粘性及热量，利用硫酸、尿素反应生成的硫脲的粘性，成球率高，造粒物料水分明显减少，降低干燥负荷，可以把二段烘干改为一段烘干就能满足生产需要，节省了设备投资和大量能耗。

5、本发明的复合肥料产品：颗粒光滑圆整，颜色洁白，强度高，水分低，不易结块，耐贮存，产品水分≤1.5%,产品强度≥25N。

6、生产过程中通过对尾气进行洗涤处理，并利用洗涤水完成浓硫酸稀释。真正做到了复合肥生产过程中废气、废水零排放，使复合肥生产过程更友好环境。

7、生产时无需再加入任何粘结剂便可以达到良好的成球状况，实现无填充料造粒，降低生产成本。

附图说明

图1是现有技术利用团粒法生产三元复合肥的方法流程图。

图2是本发明的氨酸法网状内膜固氮钾缓释复合肥料的生产方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明：

本发明的氨酸法网状内膜固氮钾缓释复合肥料的生产方法，是在配料中加入吸附固定养分的天然材料，形成吸附固定养分的骨架和网状多孔内膜壳体，并利用氨酸反应提高反应温度，增加颗粒的强度，利用硫酸和尿素反生成物硫脲作为氮肥利增效剂。所加入的浓硫酸分成两部分，一部分硫酸与氨、水在特殊材料的管式反应器中制成180—220℃的硫酸铵溶液，通过水加入量控制氨酸反应热，经加压后喷入到造粒机内与其它含氮、磷、钾及固定吸附养分的天然材料、多孔包裹壳体等粉状基础肥料造粒；另一部分硫酸直接加到造粒机中，与尿素反应生成硫脲，造粒后经干燥、冷却、筛分、包膜得到控氮缓释、促磷增效、防钾淋失的缓释复合肥料。

具体地说，所述的氨酸法网状内膜固氮钾缓释复合肥料的方法包括以下步骤：

⑴、在团粒法复合肥生产中，通过硫酸泵按占总投入原料量的质量百分比2%—4%将浓硫酸加入到管式反应器中，再加水到管式反应器中稀释浓硫酸，稀释后硫酸的质量百分比浓度为50%—70%，然后按占总投入原料量的质量百分比2.5%—4%将液氨气化后加入到管式反应器中，氨、酸反应温度控制在180—220℃；

⑵、通过硫酸泵按占总投入原料量的质量百分比2%—4%将浓硫酸稀释成30—40%浓度的稀硫酸，直接加入到转鼓造粒机中，然后通过微机配料系统按占总投入原料量的质量百分比15%将固体尿素直接加入到转鼓造粒机中，尿素超出15%部分需要破碎后加入，稀硫酸与尿素反应生成硫脲，利用硫脲是很好的氮肥增效剂的特性，促进氮素被作物吸收，减少氮素损失；

⑶、通过微机配料系统将占总投入原料量的质量百分比6%—8%的有机硅藻土（或氧化镁或腐植酸）、占总投入原料量的质量百分比4%—6%的硫酸钙、占总投入原料量的质量百分比5%—7%的重过磷酸钙加入到转鼓造粒机中；

⑷、其它含氮、磷、钾的粉状基础肥料经微机计量后进入转鼓造粒机，与来自管式反应器中的硫酸铵溶液在转鼓造粒机中完成造粒过程，造粒过程中利用氨酸在管式反应器反应时产生的大量热量来加热物料，同时利用反应生成的硫酸铵溶液和硫酸与尿素反应生成的硫脲的粘性作为成粒所需的液相量，转鼓造粒机内物料温度控制在60—70℃，造粒时间３～７min；

⑸、造粒后，物料进入烘干机，烘干机温度控制在85—100℃，烘干时间20～40 min；

⑹、烘干后，物料进入冷却系统冷却，冷却后分别经细筛筛分和粗筛筛分，细筛后的粉状物料与粗筛后的大颗粒经破碎一起返回造粒机，合格品进入包裹机，进行防结块处理，经料仓储存后进行包装。

步骤（1）加入的水是洗涤转鼓造粒机排出尾气的洗涤水。

所述其它含氮、磷、钾的粉状基础肥料是尿素、氯化铵、硫酸铵、磷酸一铵、普通过磷酸钙、重过磷酸钙、氯化钾、硫酸钾中的几种混合物，加入的基础肥料品种和加入量需视最终产品的养分、水分确定。

所述尿素加入量超过投入量总量质量的15%，则需要破碎后加入。

本发明的原理是：利用吸附固定养分的天然材料，形成吸附固定养分的骨架和网状多孔内膜壳体，养分由有机硅藻土（或氧化镁或腐植酸）吸附，又被不溶性的硫酸钙层层包裹，重过磷酸钙做为包裹壳体，并利用氨酸反应提高反应温度及造粒压力，增加颗粒的强度，产品在土壤中和水中不易破碎，达到缓释目的，利用硫酸和尿素反生成物硫脲作为氮肥增效剂。在施肥后养分的释放是以内膜壳体网状多孔的毛细管作用、养分梯度为动力，土壤中的温度和水分越高释放速度越快，与植作生长对养分的需求相吻合。成粒液相来源为硫酸、氨的化学应生成的硫酸铵溶液，经管式反应器直接喷到含氮、磷、钾、等粉状肥料表面，利用稀硫酸与尿素反应生成硫脲的粘性，利用氧化镁与稀硫酸反应的结晶水，在较高的温度下，通过层层包裹，在转鼓造粒机的作用下团聚成粒。

2NH₃+H₂SO₄=（NH₄）₂SO₄+热量

CO(NH₂)₂+ H₂SO₄= CO(NH₂)₂ H₂SO₄

MgO + H₂SO₄ ==== MgSO4 + H₂O

复合肥生产中，不同配方的产品，其成粒所需的液相量是不同的，而各种原料的溶解度是随着温度的升高而增大，利用氨酸反应热提高其它原料的溶解度，这也增加了成粒所需的液相量。而且还可以根据不同的配方调整氨、酸使用量，增加液相量和反应热。这样，工艺上可以采用低温干燥或无干燥流程，从而显著降低干燥负荷。同时利用反应生成硫酸铵溶液和硫脲的粘性（明显好于水的粘性），无需再加入任何粘结剂便可以达到良好的成球状况。

本发明氨酸法网状内膜固氮钾缓释复合肥料的生产方法，所述含氮、磷、钾的粉状基础肥料是尿素、氯化铵、磷酸一铵、氯化钾、硫酸钾中的几种混合物，形成网状内膜壳体材料是有机硅藻土、氧化镁、硫酸钙、重过磷酸钙等，加入的基础肥料品种和加入量需视最终产品的养分、水分、缓释效果确定，生产高氮产品若尿素加入量超过投入量质量的15%，则需要破碎后加入。

本发明氨酸法网状内膜固氮钾缓释复合肥料的产品，肥料颗粒在水中浸泡可存留120天以上90%肥粒不崩解，在土壤中自然条件下能够保持150天以上90%肥粒不破碎，肥料养分利用率能达到60%以上，比常规肥养分利用率提高了30%，养分利用率与使用化学包膜剂的缓释效果相同。

本发明氨酸法网状内膜固氮钾缓释复合肥料所用缓释材料采用天然矿物质，这些物质富含钙、镁、硅等作物必须的中微量元素，肥料施入土壤后养分释放完毕，天然矿物质存留于土壤中会起到保水保墒作用，与其它采用化学包膜的缓释肥料相比，不会对土壤造成二次污染，更友好环境。

本发明氨酸法网状内膜固氮钾缓释复合肥料生产方法，所述基础肥料进入造粒机的状态是固体的，这样就减少了尿素融熔等生产工序。

由于肥料使用季节的变化的特点，复合肥料存贮时间较长，因此会产生粉化。经分析颗料粉化的原因就是产品强度低，水分高，采用本发明氨酸管式反应器生产三元复合肥的方法生产的产品，产品颗粒强度能达到25N以上，水分≤1.5%，因此不存在颗粒粉化的问题。

另外，由于复合肥料吸湿性较强，存放时易结块。为了防止结块，需要对筛分后的肥料进行防结处理。可以进行扑粉、包膜处理。

下面通过实例对本发明作进一步的阐述：

实施例1：15—15—15 常规产品

浓度为98%的浓硫酸（质量百分比，下同）30公斤，经计量后用泵打入管式反应器，洗涤水经计量后加入到管式反应器并完成对浓硫酸的稀释，稀释后硫酸的质量百分比浓度为50%，气氨（含N 82.3%）27公斤，经计量后加入到管式反应器，氨、酸反应温度控制在180℃。浓度为98%的浓硫酸（质量百分比，下同）20公斤，用洗涤水稀释成质量百分比浓度为30%的稀硫酸，经计量后用泵加入到转鼓造粒机中。同时经微机计量加入尿素215公斤（含N 46.2%，破碎后加入），粉状磷酸一铵（含N 11%，P2O5 45%）255公斤，氯化钾（含K2O 60%）250公斤，重过磷酸钙70公斤（含P2O5 45%），硫酸钙60公斤，有机硅藻土80公斤，上述粉状物料与管式反应器喷出的硫酸铵溶液在造粒机内混合，转鼓造粒机内物料温度控制在60℃，经过3min造粒后，进入干燥机，干燥机进口气体温度为95℃，干燥20分钟，干燥后进行冷却，冷却后分别经筛孔直径2.0—3.0mm细筛筛分和筛孔直径4.0—4.5mm粗筛筛分，细筛后的粉状物料与粗筛后的大颗粒经破碎一起返回造粒机，合格品进入包裹机，进行防结块处理，包膜，包装，得到粒度为2—4.5mm的复合肥料。产品含水1.3%，强度25N，含N—P2O5——K2O为15—14.6—15，颗粒光滑、圆整、洁白。

实施例2：22—12—8 高氮产品

浓度为98%的浓硫酸（质量百分比，下同）20公斤，经计量后用泵打入管式反应器，洗涤水经计量后加入到管式反应器并完成对浓硫酸的稀释，稀释后硫酸的质量百分比浓度为50%，气氨（含N 82.3%）27公斤，经计量后加入到管式反应器，氨、酸反应温度控制在180℃。浓度为98%的浓硫酸（质量百分比，下同）30公斤，用洗涤水稀释成质量百分比浓度为30%的稀硫酸，经计量后用泵加入到转鼓造粒机中。同时经微机计量加入尿素340公斤（含N 46.2%，破碎后加入），加入氯化铵68公斤（含N 25.2%），粉状磷酸一铵（含N 11%，P2O5 45%）195公斤，氯化钾（含K2O 60%）135公斤，重过磷酸钙70公斤（含P2O5 45%），硫酸钙60公斤，氧化镁60公斤，上述粉状物料与管式反应器喷出的硫酸铵溶液在造粒机内混合，转鼓造粒机内物料温度控制在60℃，经过3min造粒后，进入干燥机，干燥机进口气体温度为85℃，干燥20分钟，干燥后进行冷却，冷却后分别经筛孔直径2.0—3.0mm细筛筛分和筛孔直径4.0—4.5mm粗筛筛分，细筛后的粉状物料与粗筛后的大颗粒经破碎一起返回造粒机，合格品进入包裹机，进行防结块处理，包膜，包装，得到粒度为2—4.5mm的复合肥料。产品含水1.2%，强度28N，含N—P2O5——K2O为21.8—11.9—8.1，颗粒光滑、圆整、洁白。

氨酸法网状内膜固氮钾缓释复合肥料生产方法是利用能吸附固定养分的天然材料，形成吸附固定养分的骨架和网状多孔内膜壳体，这些材料包括有机硅藻土、沸石粉、氧化镁、硫酸钙、腐植酸等。养分由有机硅藻土（或氧化镁）吸附，又被不溶性的硫酸钙层层包裹，重过磷酸钙做为包裹壳体，利用硫脲作为氮肥增效剂。并利用氨酸反应提高反应温度及造粒压力，增加颗粒的强度，产品在土壤中和水中不易破碎，达到缓释目的，养分利用率能达到60%以上，而常规肥料养分利用率只有30%左右。造粒则是引入化工原料硫酸和液氨，充分利用氨酸在管式反应器反应时产生的大量热量来加热物料，同时利用反应生成的硫酸铵溶液作为成粒所需的液相量，利用硫脲增加物料粘性，与其它含有氮、磷、钾、天然材料等元素的肥料加工制作复合肥料，是化学反应成粒技术，氨酸工艺的造粒成球率可以达到70-90%，而常规工艺只有40-60%。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种氨酸法网状内膜固氮钾缓释复合肥料的生产方法，其特征在于，在团粒法复合肥生产中，将硫酸与氨、水制成180—220℃的硫酸铵溶液，通过水加入量控制氨酸反应热，喷入到造粒机内，与含氮、磷、钾的粉状基础肥料和能形成网状内膜多孔壳体的配料一起造粒，造粒后经干燥、冷却、筛分、包膜得到缓释复合肥料。

2.根据权利要求1所述的氨酸法网状内膜固氮钾缓释复合肥料的生产方法，其特征在于，所述能形成网状内膜多孔壳体的配料包括作为骨架的硫酸钙、作为包裹剂的重过磷酸钙和作为养分的内膜吸附剂，所述内膜吸附剂为氧化镁或能吸附固定养分的有机硅藻土或腐植酸中的一种。

3.根据权利要求1或2所述的氨酸法网状内膜固氮钾缓释复合肥料的生产方法，其特征在于，所述浓硫酸分两部分加入，占投入原料量的质量百分比 2%—4%将浓硫酸加入到管式反应器中，其余硫酸稀释后直接加入到料层中。

4.根据权利要求3所述的氨酸法网状内膜固氮钾缓释复合肥料的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的氨酸法网状内膜固氮钾缓释复合肥料的生产方法，其特征在于，所述步骤（1）加入的水是洗涤转鼓造粒机排出尾气的洗涤水。

6.根据权利要求4所述的氨酸法网状内膜固氮钾缓释复合肥料的生产方法，其特征在于，细筛筛分的筛孔直径2.0—3.0mm之间，粗筛筛分的筛孔直径4.0—4.5mm之间。

7.根据权利要求4所述的氨酸法网状内膜固氮钾缓释复合肥料的生产方法，其特征在于，所述其它含氮、磷、钾的粉状基础肥料是氯化铵、磷酸一铵、氯化钾、硫酸钾中的几种混合物，加入的基础肥料品种和加入量需视最终产品的养分、水分、缓释效果确定，产品水分≦1.5。

8.根据权利要求4所述的氨酸法网状内膜固氮钾缓释复合肥料的生产方法，其特征在于，所述步骤（2）中固体尿素占投入原料量的质量百分比15%的以上部分需要破碎后加入。