CN102153424A - 一种腐植酸尿素缓释肥料的制备新方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种腐植酸尿素缓释肥料的制备新方法，该方法是在20-60℃条件下，用40-200份水溶解20-400份尿素，然后在40-100℃下，与40-200份腐植酸原料煤反应5-30分钟，再加入0-100份磷酸盐，继续反应30-120分钟。固液分离，蒸发浓缩，制得腐植酸尿素络合物浓缩液或干燥制得固体腐植酸尿素络合物，最后与尿素溶液或熔融液反应，经浓缩干燥造粒制得腐植酸尿素缓释肥料。本发明使用的原料资源丰富，廉价易得；生产工艺流程短，设备操作简便，可嫁接于成熟的尿素生产工序，易于大规模工业化生产；产品水溶性好，外形美观，能有效地抑制尿素在土壤中的分解速度，提高尿素肥效和氮的利用率。
Description
技术领域
本发明属于缓释肥料技术领域，特别是涉及一种农业用缓释型尿素或用作缓释型专用肥料基质的腐植酸尿素缓释肥料的制备新方法。
背景技术
随着农业生产和农业科技快速发展，我国化肥工业也随之蓬勃发展，其化肥生产量和消费总量均占世界第一位。近两年来，我国化肥年用量达5000多万吨(折纯)，每千公顷耕地用量高达366.5吨，是世界平均水平的3.5倍。仅尿素一项，2009年全国产量就达到6300万吨(实物量)。专家测算，我国尿素产量中65％是以煤为主要原料，同时煤又是生产尿素的燃料，据此推算，每吨尿素的原料和燃料用煤1.5吨至1.8吨，约占尿素成本的2/3。在农业生产中，肥料利用率低及过量使用化肥的问题，给农副产品、土壤和生态环境带来了诸多负面效应，甚至达到土壤环境难以承受的极限。农业生产成本增高、农产品质量下降的矛盾日益突出，出现了增产不增收、环境污染严重的恶性循环。
为了提高氮肥利用率，尤其是提高农业生产用量最大的尿素的肥效和氮素利用率，国内外相关学科的科技工作者对此进行了大量研发和探索。二十世纪六十年代以来，很多化肥企业和科研院所都在进行尿素的缓释增效研究，其途径大致有三种：一是添加脲酶抑制剂法，即在尿素熔融液中添加脲酶活性抑制剂或硝化细菌活性抑制剂；二是包裹涂层法，其包涂材料有硫黄粉、树脂、塑料、沥青、磷酸盐等；三是缩聚法，主要是将尿素与醛类缩聚成脲醛大分子难溶物，如异丁叉二脲等。但是，以上三种尿素增效方法都存在生产成本高，或添加物质有毒或含有难溶成分等问题。
腐植酸尿素络合物相对比较稳定，作为肥料施于土壤，能够抑制脲酶分解尿素，使尿素缓慢分解形成铵态氮被作物吸收，氮肥利用率提高7-23％，肥效期至少延长50天，同时，它也能抑制腐植酸被土壤固定。CN 1299794和CN 1298851公开了腐植酸长效复合肥的制备方法，即在腐植酸复合肥中加入脲酶抑制剂和硝化抑制剂。该方法存在的缺陷是所使用的脲酶抑制剂和硝化抑制剂是否发挥作用值得怀疑，因为它们大部分将会被腐植酸吸附而失去活性。CN200610152445.X公开了的腐植酸尿素的制备方法，该方法用腐植酸或腐植酸盐与尿素制备腐植酸尿素过程中，添加碱性溶液和粘合剂，势必会造成产品成本增加。CN 96108848.6公开了一种用风化煤、尿素为原料，氨水作活化剂的腐植酸尿素的制备方法，该方法存在的缺陷是：①实施过程中温度较高(为90-105℃)，添加的氨水有大量氨气挥发，至使原料浪费、生产成本高、污染环境；②固液分离沉降时间长(24-36小时)，无法实现大规模连续化生产。
总之，上述公开的方法，生产工艺流程复杂，操作麻烦，生产速度慢，生产成本高，污染环境，难以大规模工业化生产和推广应用。
发明内容
为了克服以上专利文献存在的不足，本发明提供了一种腐植酸尿素缓释肥料的制备新方法。该方法是先用磷酸盐作活化剂，腐植酸原料煤与尿素反应制得腐植酸尿素络合物，再与尿素熔融液混合反应，蒸发浓缩制备腐植酸尿素缓释肥料。
本发明的技术方案如下：
a、腐植酸尿素络合物的制备：取40-200份水于反应器中，加热至20-60℃，加入20-400份尿素，搅拌溶解后，加入40-200份腐植酸原料煤，将反应温度升高至40-100℃，反应5-30分钟，加入0-100份磷酸盐，继续搅拌反应30-120分钟，固液分离，清液蒸发浓缩制得腐植酸尿素络合物浓缩液，或干燥制得固体腐植酸尿素络合物；
b、腐植酸尿素缓释肥料的制备：将上述腐植酸尿素络合物浓缩液20-100份或将10-50份固体腐植酸尿素络合物配成30-50％溶液定量添加到65-125份浓度为75％-99.9％的尿素熔融液中，混合均匀，蒸发浓缩，干燥、造粒制得腐植酸尿素缓释肥料。
上述技术方案中所述的腐植酸原料煤为风化煤、褐煤、泥炭中的任何一种或多种组合，含水量为0-40％，腐植酸含量≥20％，粉碎过30-200目筛。
方案中所述的水为纯净水、软化水、自来水、天然水。
方案中所述的尿素和磷酸盐为工业品或农用品。
方案中所述的磷酸盐为各种水溶性磷酸盐，优选磷酸钾、磷酸铵、磷酸钠。
方案中所述的磷酸盐，当用量重量为0份时，尿素与腐植酸原料煤的重量比＞2∶1；当用量重量大于0份小于等于100份时，尿素与腐植酸原料煤的重量比≤2∶1。
方案中所述的腐植酸尿素络合物浓缩液中水溶腐植酸含量为15-25％，固体腐植酸尿素络合物中水溶腐植酸含量为30-50％。
方案中所述的造粒为塔式喷淋造粒、流化床造粒、转盘造粒、转筒造粒。
用本发明提供的方法制备腐植酸尿素缓释肥料，其主要成分(重量百分比)是(含有磷没有列出)：
N：38％-42％；水溶性腐植酸：5％-15％；水分：5％-10％；pH值(1％水溶液)：6-8。
本发明提供的方法与已公开的方法相比，具有如下优点：
1.本发明使用的原料腐植酸原料煤(风化煤、褐煤或泥炭)资源丰富、廉价易得；生产工艺流程简短，可嫁接于成熟的尿素生产浓缩干燥造粒工序，工艺条件易于控制，操作简便；无需增加设备，减少了设备投资、生产成本低、产品水溶性好、无环境污染，易于规模化工业化生产和推广应用。
2.本发明制备腐植酸尿素缓释肥料的方法适用性广，适用于不同来源的风化煤、褐煤和泥炭，如用内蒙武川风化褐煤、乌海风化煤、石拐风化煤、巴盟中旗风化煤为原料制备腐植酸尿素络合物，都取得比较好的结果。
3.腐植酸尿素络合物可根据需要制成不同剂型、浓度，直接添加到尿素溶液(或熔融液)中，可生产不同类型、不同配比的肥料。
4.在不添加任何粘合剂的情况下，腐植酸尿素络合物与尿素熔融液通过短时间反应，干燥造粒，产品不吸湿、不结块，抗压强度大，外形光滑美观。
5.本发明用磷酸盐作活化剂，提高了水溶性腐植酸的提取率，同时腐植酸磷酸盐复合物能抑制磷在土壤中的固定。
6.本发明不添加任何粘结剂、脲酶抑制剂、硝化细菌抑制剂，无污染物排放。产品不仅能作为缓释控释肥料提高尿素肥效和氮的利用率，而且作为肥料基质与磷、钾肥复合使用，能起到解磷、解钾作用。
具体实施方式
实施例1：取200份水于反应器中，加入40份尿素，在55℃左右搅拌溶解后，加入含腐植酸44％(干基)含水26.5％的内蒙武川风化褐煤(30目)80份，升温到95℃左右反应10分钟，加入8份磷酸二铵，继续搅拌反应50分钟，固液分离，清液中含水溶性腐植酸14.3％，N 9.2％。将清液蒸发浓缩，制得腐植酸尿素络合物浓缩液(含水溶性腐植酸20.4％，N 12.6％)，再将浓缩液干燥制得固体腐植酸尿素络合物(含水溶性腐植酸38％，含N 28％)。
实施例2：取200份水于反应器中，加入48份尿素，在55℃左右搅拌溶解后，加入含腐植酸69％(干基)含水28％的内蒙武川风化褐煤(30目)80份，升温到95℃左右反应10分钟，加入8份磷酸二铵，继续搅拌反应45分钟，冷却，固液分离，清液烘干，制得固体腐植酸尿素71份，含腐植酸28份，腐植酸提取率70％，含水溶性腐植酸47％，N 30％。
实施例3：将25份实施例1中制得的腐植酸尿素络合物浓缩液与122份75％尿素熔融液混合，在入口温度130℃，出口温度50℃的条件下干燥造粒制得腐植酸尿素缓释肥料，产品经NY 1106-2006和GB 2441方法检验，产品组成为：水分3.1％，总氮43.1％，水溶性腐植酸5.3％，pH值(1∶250倍水溶液)：8.0。
实施例4：在105份85％的尿素熔融液中加入11份实施例2中制得的固体腐植酸尿素，在入口温度130℃，出口温度50℃的条件下造粒干燥制得腐植酸尿素缓释肥料，产品经NY 1106-2006和GB 2441方法检验，产品组成为：水分4.2％，总氮43.2％，水溶性腐植酸5.4％，pH值(1∶250倍水溶液)：8.2。
实施例5：在反应器中加入84份尿素熔融液，将50份实施例1中制得的腐植酸尿素络合物浓缩液泵入反应器，在入口温度130℃，出口温度50℃的条件下干燥造粒制得腐植酸尿素缓释肥料，产品经NY 1106-2006和GB 2441方法检验，产品组成为：水分3.5％，总氮42.2％，水溶性腐植酸10.1％，pH值(1∶250倍水溶液)：8.1。
实施例6：将32份实施例2中制得的固体腐植酸尿素加入到68份尿素熔融液中，在入口温度130℃，出口温度50℃的条件下干燥造粒制得腐植酸尿素缓释肥料，产品经NY 1106-2006和GB 2441方法检验，产品组成为：水分3.9％，总氮39.2％，水溶性腐植酸15.1％，pH值(1∶250倍水溶液)：7.6。
Claims (10)
1.一种腐植酸尿素缓释肥料的制备新方法，其特征是：
a、腐植酸尿素络合物的制备：取40-200份水于反应器中，加热至20-60℃，加入20-400份尿素，搅拌溶解后，加入40-200份腐植酸原料煤，将反应温度升高至40-100℃，反应5-30分钟，加入0-100份磷酸盐，继续搅拌反应30-120分钟，固液分离，清液蒸发浓缩制得腐植酸尿素络合物浓缩液，或干燥制得固体腐植酸尿素络合物；
b、腐植酸尿素缓释肥料的制备：将上述腐植酸尿素络合物浓缩液20-100份或将10-50份固体腐植酸尿素络合物配成30-50％溶液定量添加到65-125份浓度为75％-99.9％的尿素熔融液中，混合均匀，蒸发浓缩，干燥、造粒制得腐植酸尿素缓释肥料。
2.根据权利要求1所述，其特征是：所述的腐植酸原料煤为风化煤、褐煤、泥炭中的任何一种或多种组合。
3.根据权利要求1所述，其特征是：所述的腐植酸原料煤含水量为0-40％，腐植酸含量≥20％，粉碎过30-200目筛。
4.根据权利要求1所述，其特征是：所述的水为纯净水、软化水、自来水、天然水。
5.根据权利要求1所述，其特征是：所述的尿素和磷酸盐为工业品或农用品。
6.根据权利要求1所述，其特征是：所述的磷酸盐为各种水溶性磷酸盐。
7.根据权利要求1所述，其特征是：所述的磷酸盐为磷酸钾、磷酸铵、磷酸钠。
8.根据权利要求1所述，其特征是：所述的磷酸盐，当用量重量为0份时，尿素与腐植酸原料煤的重量比＞2∶1；当用量重量大于0份小于等于100份时，尿素与腐植酸原料煤的重量比≤2∶1。
9.根据权利要求1所述，其特征是：所述的腐植酸尿素络合物浓缩液中水溶腐植酸含量为15-25％，固体腐植酸尿素络合物中水溶腐植酸含量为30-50％。
10.根据权利要求1所述，其特征是：所述的造粒为塔式喷淋造粒、流化床造粒、转盘造粒、转筒造粒。
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