CN102260124A

CN102260124A - 一种腐植酸包衣尿素的制备方法

Info

Publication number: CN102260124A
Application number: CN2011101266390A
Authority: CN
Inventors: 谭钧; 王丽霞; 白凤华; 邢文军; 董钰; 赵世军; 张鸿云; 乌日娜
Original assignee: Individual
Current assignee: Tan Jun
Priority date: 2011-05-17
Filing date: 2011-05-17
Publication date: 2011-11-30
Anticipated expiration: 2031-05-17
Also published as: CN102260124B

Abstract

本发明提供了一种腐植酸包衣尿素的制备方法，该方法是在20-60℃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，继续搅拌反应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，再通过包衣干燥设备喷涂，渗透，干燥，制得腐植酸包衣尿素。本发明使用的腐植酸原料煤资源丰富，廉价易得；工艺流程短，设备操作简便，反应条件温和，易于生产控制；生产过程环保，无污染物排放，易于大规模工业化生产和推广应用；产品水溶性好，外形美观，能有效抑制脲酶分解尿素，提高尿素肥效和氮的利用率。

Description

一种腐植酸包衣尿素的制备方法

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包衣尿素的制备方法。

背景技术

目前，人类正面临着人口增长，耕地减少、沙漠化，环境污染和水资源短缺等严重挑战。为了满足人类生存日益增长的需求，在农业生产中必须提供数量充足、品质优良、无公害，绿色有机食品和农副产品，并保护人类赖以生存的环境，这已成为世界性的紧迫任务。

我国是一个人多地少的发展中国家，当前，化肥生产和消费总量均占世界第一位。近两年，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年全国产量就有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，这样，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。肥料利用率低及过量使用的问题，给农副产品、土壤和生态环境带来诸多负面效应，甚至达到土壤生态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，尤其是提高使用量最大的尿素的肥效和利用率，国内外不少科技工作者进行了大量探索。自二十世纪六十年代以来，很多化肥企业和科研院所一直在从事尿素的增效研究，其途径大致有三种：一是添加法，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，其包涂材料有硫磺粉、树脂、塑料、沥青、磷酸盐等；三是缩聚法，主要是缩合成脲醛大分子难溶物，如异丁叉二脲等。但是，以上三种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。

腐植酸与尿素通过离子交换、氢键、分子间作用力等形成易溶于水的腐植酸尿素络合物，作为肥料施于土壤，腐植酸能够抑制脲酶分解尿素，腐植酸尿素络合物也能抑制腐植酸在土壤中被固定。腐植酸尿素络合物相对比较稳定，缓慢释放出尿素，尿素分解形成铵态氮被作物吸收，氮肥利用率可提高7-23％，肥效期至少延长50天。

CN 1283600A公开了一种喷涂碱性溶液润湿尿素表面后，再用风化煤包裹制备腐植酸尿素。CN 1376652A公开了一种将腐植酸原料煤与氨水或碳铵水溶液反应，添加粘结剂，再喷涂包裹于尿素颗粒表面，干燥制得腐植酸尿素。CN200810080040.6公开了一种将尿素熔融液包裹于风化煤或腐植酸铵颗粒的表面借助粘合剂制取腐植酸尿素。以上三种腐植酸尿素产品的制备中存在以下缺陷：1、制备过程中只是将风化煤通过物理方法包裹于尿素表面，或将尿素包裹于风化煤或腐植酸铵颗粒表面，基本没有或只有少量腐脲生成。所以，该类产品的脲酶抑制作用势必甚微，起不到提高尿素肥效和利用率的作用；2、CN 1283600A与CN 200810080040.6公开的制备方法是直接采用未提取腐植酸的风化煤或泥炭，产品中腐植酸含量低，水溶性差，难于被作物吸收，使用效果差；3、CN1376652A与CN 200810080040.6公开的制备方法都添了加粘结剂，增加了生产成本。

总之，上述公开的腐植酸尿素产品生产成本高，操作麻烦，生产速度慢，难以大规模工业化生产和推广应用。

发明内容

为了解决以上专利文献存在的不足，本发明公开了一种环保、无污染；有效营养成分含量高，尤其是水溶腐植酸含量高；不添加粘结剂，腐植酸尿素包衣不易脱落，外形美观；易于规模化工业化生产和推广应用的腐植酸包衣尿素及其制备方法。

本发明的目的是提供一种制备腐植酸包衣尿素的工艺方法。该方法是通过将腐植酸尿素络合物浓溶液喷洒于尿素颗粒表面，然后干燥制得腐植酸包衣尿素。

本发明的技术方案如下：在20-60℃下，用40-200份水溶解20-400份尿素，升高温度至40-100℃，再加入40-200份腐植酸原料煤，反应5-30分钟，然后加入0-100份磷酸盐，继续搅拌反应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，或继续干燥制得固体腐植酸尿素络合物，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，经包衣干燥设备定量均匀喷涂于尿素表面，渗透，干燥制成腐植酸包衣尿素。

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。

方案中所述的尿素和磷酸盐是工业品或农用品。

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，含水溶性腐植酸为15-25％；固体腐植酸尿素络合物中含水溶性腐植酸为30-50％。

方案中所述的包衣干燥设备为包衣机、转盘、转筒造粒设备。

用本发明提供的方法制备腐植酸包衣尿素，其主要成分(重量百分比)是(含磷量没有列出)：N 38％-42％，水溶性腐植酸含量5％-15％，水不溶物含量≤8％，水分5％-10％，灰分2％-5％，pH值(1％水溶液)6-8。

本发明提供的制备腐植酸包衣尿素的方法与已公开的方法相比，具有如下优点：

1、本发明使用的原料风化煤、褐煤、泥炭资源丰富，廉价易得；生产工艺流程简短，生产设备易于连续工业化运行，操作简便，减轻了体力劳动；反应条件温和；生产成本低，产品水溶性好；无污染物排放，无环境污染。

2、本发明制备腐植酸包衣尿素的方法适用性广，适用于不同来源的风化煤、褐煤和泥炭，用内蒙武川地质年代短的风化褐煤、乌海风化煤、石拐风化煤、巴盟中旗风化煤、锡林郭勒褐煤为原料制备腐植酸尿素络合物，都取得比较好的结果。

3、在腐植酸尿素络合物提取后无需干燥，可直接在下一工序作为流化包衣剂即可完成产品生产。

4、包衣层在不添加粘合剂的情况下，直接包衣于尿素外层，以肥包肥，且包衣层牢固、不易脱落，外形光滑美观，颗粒强度较普通尿素的颗粒强度有显著的提高。

5、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有效改变包衣质量，并能抑制磷在土壤中的固定。

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％。将清液浓缩，浓缩液中含水溶性腐植酸20.4％，N 12.6％。再将浓缩液干燥制得固体腐植酸尿素络合物。该固体产品中含水溶性腐植酸38％，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，上清液浓缩干燥，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：在包衣机(或转盘、转筒造粒设备)中加入91份尿素，将上述实施例1中制得的腐植酸尿素络合物浓缩液25份泵入包衣机(或转盘、转筒造粒设备)，在入口温度120℃，出口温度80℃的条件下干燥得腐植酸包衣尿素，产品经NY 1106-2006、GB 2441方法检验，产品组成为：水分4.2％，总氮44.1％，水溶性腐植酸5.2％，pH值(1∶250倍水溶液)：7.6。

实施例4：在包衣机(或转盘、转筒造粒设备)中加入89份尿素，将实施例2中制得的固体腐植酸尿素11份配成50％水溶液泵入包衣机(或转盘、转筒造粒设备)，在入口温度120℃，出口温度80℃的条件下干燥得腐植酸包衣尿素，产品经NY 1106-2006和GB 2441方法检验，产品组成为：水分3.5％，总氮43.6％，水溶性腐植酸5.4％，pH值(1∶250倍水溶液)：7.7。

实施例5：在包衣机(或转盘、转筒造粒设备)中加入84份尿素，将上述实施例1中制得的腐植酸尿素络合物浓缩液50份泵入包衣机(或转盘、转筒造粒设备)，在入口温度120℃，出口温度80℃的条件下干燥得腐植酸包衣尿素，产品经NY 1106-2006、GB 2441方法检验，产品组成为：水分3.2％，总氮43.1％，水溶性腐植酸10.1％，pH值(1∶250倍水溶液)：7.8。

实施例6：在包衣机(或转盘、转筒造粒设备)中加入78份尿素，将实施例2中制得的固体腐植酸尿素22份配成50％水溶液泵入包衣机(或转盘、转筒造粒设备)，在入口温度120℃，出口温度80℃的条件下干燥得腐植酸包衣尿素，产品经NY 1106-2006、GB 2441方法检验，产品组成为：水分3.8％，总氮42.5％，水溶性腐植酸11.1％，pH值(1∶250倍水溶液)：6.9。

实施例7：在包衣机(或转盘、转筒造粒设备)中加入75份尿素，将实施例1中制得的腐植酸尿素络合物浓缩液74份泵入包衣机(或转盘、转筒造粒设备)，在入口温度120℃，出口温度80℃的条件下干燥得腐植酸包衣尿素，产品经NY 1106-2006和GB 2441方法检验，产品组成为：水分4.1％，总氮41.1％，水溶性腐植酸15.2％，pH值(1∶250倍水溶液)：7.0。

实施例8：在包衣机(或转盘、转筒造粒设备)中加入68份尿素，将实施例2中制得的固体腐植酸尿素32份配成50％水溶液泵入包衣机(或转盘、转筒造粒设备)，在入口温度120℃，出口温度80℃的条件下干燥得腐植酸包衣尿素，产品经NY 1106-2006、GB 2441方法检验，产品组成为：水分3.0％，总氮39.2％，水溶性腐植酸15.2％，pH值(1∶250倍水溶液)：7.6。

Claims

1.一种腐植酸包衣尿素的制备方法，其特征是：在20-60℃下，用40-200份水溶解20-400份尿素，升高温度至40-100℃，再加入40-200份腐植酸原料煤，反应5-30分钟，然后加入0-100份磷酸盐，继续搅拌反应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，或继续干燥制得固体腐植酸尿素络合物，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，经包衣干燥设备定量均匀喷涂于尿素表面，渗透，干燥制成腐植酸包衣尿素。

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：所述的尿素和磷酸盐是工业品或农用品。

5.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。

6.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。

7.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。

8.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，含水溶性腐植酸为15-25％；固体腐植酸尿素络合物，含水溶性腐植酸为30-60％。

9.根据权利要求1所述，其特征是：所述的包衣干燥设备为包衣机、转盘、转筒造粒设备。