CN103804055B - 含硫、钾、锌的高效尿素肥料及其制备方法、装置及应用 - Google Patents
含硫、钾、锌的高效尿素肥料及其制备方法、装置及应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供一种含硫、钾、锌的高效尿素肥料，其原料按质量百分比计，包括硫酸盐0.06～0.19％、聚天门冬氨酸螯合钾盐0.03～0.11％、聚天门冬氨酸螯合锌盐0.05～0.17％、尿素99.53～99.86％。本发明提供的含硫、钾、锌的高效尿素肥料通过硫酸盐、聚天门冬氨酸螯合态的锌盐、聚天门冬氨酸螯合态的钾盐与尿素有效复合，在施用尿素过程中，减少化肥流失，活化养分元素，提高化肥利用率，从而减少化肥用量30％以上，增加产量15％-30％，促进作物对钾、铁、锌、锰等微量元素吸收，使用此种高效尿素肥料的作物，比对照作物的微量含量高出3-6倍。并且该肥料广泛适用于小麦、玉米、棉花、蔬菜、水稻等作物。
Description
技术领域
本发明涉及农业领域，尤其涉及一种含硫、钾、锌的高效尿素肥料及其制备方法、装置及应用。
背景技术
普通尿素用量高、易流失，利用率低，预防作物病害见效慢，无法补充植物生长活性因子和微量元素，不能使作物平衡生长，不具有补肥、抗病、抗逆能力、养分长效，不能使作物产量增产、品质改善。
发明内容
本发明的目的在于解决上述现有技术存在的缺陷，提供一种含硫、钾、锌的高效尿素肥料及其制备方法、装置及应用。
一种含硫、钾、锌的高效尿素肥料，其原料按质量百分比计，包括硫酸盐0.06～0.19％、聚天门冬氨酸螯合钾盐0.03～0.11％、聚天门冬氨酸螯合锌盐0.05～0.17％、尿素99.53～99.86％。
进一步地，如上所述的含硫、钾、锌的高效尿素肥料，硫酸盐可以为硫酸镁、硫酸钾、硫酸铵其中一种。
进一步地，如上所述的含硫、钾、锌的高效尿素肥料，所述聚天门冬氨酸螯合钾盐中，聚天门冬氨酸与钾盐的质量比为19∶1；所述聚天门冬氨酸螯合锌盐中，聚天门冬氨酸与锌盐的质量比为19∶1。
一种含硫、钾、锌的高效尿素肥料的制备方法，包括以下步骤：
(1)、首先将尿素液从闪蒸分离器下液管引入混合槽；
(2)、将聚天门冬氨酸螯合钾盐、聚天门冬氨酸螯合锌盐按比例与尿素液搅拌混合均匀，其中，聚天门冬氨酸螯合钾盐的用量为高效尿素肥料质量的0.03％-0.11％，聚天门冬氨酸螯合锌盐的用量为高效尿素肥料质量的0.05％-0.17％，搅拌温度为：90-95℃，搅拌时间为1h，搅拌速度为20r／min；
(3)、加入硫酸盐混合搅拌均匀，其中，硫酸盐的用量是高效尿素肥料质量的0.06-0.19％，搅拌温度为：90-95℃，搅拌时间为1h，搅拌速度为20r／min；
(4)、将混合料的水分蒸发，至水分质量≤1％；
(5)、将蒸发后的混合料送入造粒机进行造粒得到产品。
进一步地，如上所述含硫、钾、锌的高效尿素肥料的制备方法，步骤1中所述尿素液为含尿素质量百分比为70％的尿素液。
一种制备含硫、钾、锌的高效尿素肥料的装置，包括闪蒸分离器，所述闪蒸分离器的出口分别与第一混合槽的入口、第二混合槽的入口连通；
所述第一混合槽的出口与第一过滤器的入口连通，第一过滤器的出口与第一计量泵的一端连通；所述第二混合槽的出口与第二过滤器的入口连通，第二过滤器的出口与第二计量泵的一端连通；
第一计量泵的另一端与第二计量泵的另一端均与一蒸分离器的入口连接，一蒸分离器的出口与二蒸加热器的入口连接，二蒸加热器的出口与二蒸分离器的入口连接，二蒸分离器的出口与融熔泵的一端连接，融熔泵的另一端与造粒塔的入口连接。
进一步地，如上所述制备含硫、钾、锌的高效尿素肥料的装置，闪蒸分离器连接有用于将尿素液加热的加热器；一蒸分离器连接有用于将尿素液加热的一蒸加热器。
一种制备含硫、钾、锌的高效尿素肥料的应用，所述肥料适用于小麦、玉米、棉花、蔬菜、水稻。
本发明提供的含硫、钾、锌的高效尿素肥料通过硫酸盐、聚天门冬氨酸螯合态的锌盐、聚天门冬氨酸螯合态的钾盐与尿素有效复合，在施用尿素过程中，减少化肥流失，活化养分元素，提高化肥利用率，从而减少化肥用量30％以上，增加产量15％-30％，促进作物对钾、铁、锌、锰等微量元素吸收，使用此种高效尿素肥料的作物，比对照作物的微量含量高出3-6倍。并且该肥料广泛适用于小麦、玉米、棉花、蔬菜、水稻等作物。
附图说明
图1为本发明高效尿素肥料的生产装置结构图。
附图标记：
1、闪蒸分离器，2、第一混合槽、3、第二混合槽、4、第一过滤器、5、第二过滤器、6、第一计量泵、7、第二计量泵、8、一蒸分离器、9、二蒸加热器、10、二蒸分离器、11、融熔泵、12造粒塔。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明高效尿素肥料的生产装置结构，如图1所示，该装置的工作原理为：闪蒸分离器1下液管上引一部分尿素液(70％尿素含量)到第一混合槽2、第二混合槽3，然后依次加入要添加的辅料，待搅拌均匀后分别经过第一过滤器4、第二过滤器5过滤后分别用第一计量泵6、第二计量泵7打入一蒸分离器8与二蒸加热器9之间的U形管上，经过二蒸加热器9的加热浓缩之后，再通过二蒸发分离器10将气体与液体分开，然后通过熔融泵11将浓缩后的液体通入造粒塔12，最后到造粒塔12得到产品。
具体地，先用蒸汽通过加热器预热尿素装置的闪蒸分离器1内的稀尿液尿素液，然后开启闪蒸分离器1的放尿液尿素液阀门，将加热后的稀尿液尿素液输送至第一混合槽2，同时开启第一混合槽2的搅拌器缓慢搅拌，按每吨尿素添加聚天门冬氨酸螯合锌盐0.5～1.7kg，聚天门冬氨酸螯合钾盐为0.3～1.1kg，硫酸盐为0.6～1.9kg，当第一混合槽2液位有三分之一时，缓慢加入辅料聚天门冬氨酸螯合锌盐和聚天门冬氨酸螯合钾盐，将蒸汽通入第一混合槽内盘管，保证第一混合槽温度90-95℃，待辅料螯合锌盐与螯合钾盐加完、第一混合槽液位在90％时停止加尿液尿素液，同时加入辅料硫酸盐，搅拌均匀，然后通过第一过滤器4，开启第一计量泵6，定量将混合有辅料的尿液尿素液送入U形管内，在第一混合槽2送料过程中，第二混合槽3继续配制，第一混合槽2的混合料用完就用第二混合槽3内配制好的混合料，如此轮换使用，使添加辅料后的熔融尿液尿素液经二蒸加热器9加热浓缩、二蒸分离器10分离气、液之后，最终将浓缩后的添加辅料的熔融尿液尿素液送至造粒塔造粒，得到高效尿素产品，其中，闪蒸分离器1的作用是提供加热后的熔融尿素液使之能够与辅料在混合槽内混合搅拌均匀；一蒸分离器8的作用是填补本发明产品原料所需的剩余尿素液的量，闪蒸分离器1的尿素液在流入混合槽之前，先通过加热器进行预热再流入混合槽；一蒸分离器8内的尿素液在流入U形管之前，先通过一蒸加热器加热之后，再流入U形管。本发明装置添加第一过滤器4、第二过滤器5的目的主要是过滤加入辅料时掉入的杂质等，以防进入系统，影响产品质量；所述闪蒸分离器1、一蒸分离器8、二蒸分离器10的作用是分离尿素液通过加热器加热后蒸发出来的水、CO2、NH3等气体。所述U形管的作用是起液封的作用，因为一蒸分离器8出液管线无控制阀，且一蒸分离器8压力要比二蒸加热器9高，如果没有U形管形成液位，一蒸分离器8气体会窜到二蒸加热器9，使二蒸加热器9真空达不到要求，产品质量就不会合格。
实施例1：
硫酸镁6kg、聚天门冬氨酸螯合钾盐3kg、聚天门冬氨酸螯合锌盐5kg、尿素9986kg。
制备步骤：首先通过加热器将尿素液加热，加热器温度控制在140℃，然后将加热后的质量百分比为70％的稀尿素液从闪蒸分离器的下液管引入混合槽，待混合槽液位到达1／3时，添加辅料聚天门冬氨酸螯合锌盐5kg(聚天门冬氨酸与锌盐的质量比为19∶1)，聚天门冬氨酸螯合钾盐3kg(聚天门冬氨酸与钾盐的质量比为19∶1)，保证混合槽温度90-95℃，搅拌时间为1h，搅拌速度为20r／min；当混合槽液位上升至2／3时，停止加尿素液，然后加入硫酸镁6kg，搅拌均匀；将添加有辅料的尿素液通入U形管，然后再添加剩余部分用量的尿素液，使前后两次添加的尿素液中尿素的总含量达到9986kg，然后使新添加的尿素液体与添加有辅料的尿素液混合均匀，然后最终的混合料通过加热器与分离器进行浓缩提纯后，最后加热分离浓缩后的混合料送入造粒机进行造粒得到产品。
实施例2：
硫酸钾10kg、聚天门冬氨酸螯合钾盐11kg、聚天门冬氨酸螯合锌盐17kg、尿素9962kg。
制备步骤：首先通过加热器将尿素液加热，加热器温度控制在140℃，然后将加热后的质量百分比为70％的稀尿素液从闪蒸分离器的下液管引入混合槽，待混合槽液位到达1／3时，添加辅料聚天门冬氨酸螯合锌盐17kg聚天门冬氨酸与锌盐的质量比为19∶1)，聚天门冬氨酸螯合钾盐11kg(聚天门冬氨酸与钾盐的质量比为19∶1)，保证混合槽温度90-95℃，搅拌时间为1h，搅拌速度为20r／min；当混合槽液位上升至2／3时，停止加尿素液，然后加入硫酸钾10kg，搅拌均匀；将添加有辅料的尿素液通入U形管，然后再添加剩余部分用量的尿素液，使前后两次添加的尿素液中尿素的总含量达到9972kg，然后使新添加的尿素液体与添加有辅料的尿素液混合均匀，然后最终的混合料通过加热器与分离器进行浓缩提纯后，最后加热分离浓缩后的混合料送入造粒机进行造粒得到产品。
实施例3：
硫酸铵19kg、聚天门冬氨酸螯合钾盐8kg、聚天门冬氨酸螯合锌盐10kg、尿素9963kg。
制备步骤：首先通过加热器将尿素液加热，加热器温度控制在140℃，然后将加热后的质量百分比为70％的稀尿素液从闪蒸分离器的下液管引入混合槽，待混合槽液位到达1／3时，添加辅料聚天门冬氨酸螯合锌盐10kg聚天门冬氨酸与锌盐的质量比为19∶1)，聚天门冬氨酸螯合钾盐8kg(聚天门冬氨酸与钾盐的质量比为19∶1)，保证混合槽温度90-95℃，搅拌时间为1h，搅拌速度为20r／min；当混合槽液位上升至2／3时，停止加尿素液，然后加入硫酸铵19kg，搅拌均匀；将添加有辅料的尿素液通入U形管，然后再添加剩余部分用量的尿素液，使前后两次添加的尿素液中尿素的总含量达到9953kg，然后使新添加的尿素液体与添加有辅料的尿素液混合均匀，然后最终的混合料通过加热器与分离器进行浓缩提纯后，最后加热分离浓缩后的混合料送入造粒机进行造粒得到产品。
本发明的有益效果：
1、直接从闪蒸分离器1下液管引一部分稀尿素液至混合槽，然后通过配比好的三种辅料按顺序加入混合槽搅拌，将搅拌好的尿素液通过管道过滤器后用计量泵再送入加热器与分离器，与多肽尿素产品相比，避免了水的加入，减轻了加热器蒸发的负荷，降低了蒸汽消耗，降低了产品缩二脲成分，增强了产品使用效果。
2、本发明的含硫、钾、锌尿素通过硫酸盐、聚天门冬氨酸螯合态的锌盐、聚天门冬氨酸螯合态的钾盐与尿素有效复合，在施用尿素过程中，减少化肥流失，活化养分元素，提高化肥利用率，从而减少化肥用量30％以上，增加产量15％-30％，促进作物对钾、铁、锌、锰等微量元素吸收，使用本发明高效尿素肥料的作物，比对照作物微量元素中钾、铁、锌、锰含量高出3-6倍，并且该肥料广泛适用于小麦、玉米、棉花、蔬菜、水稻等作物。
实验例：
本实验以棉花为例。
1、内容和方法
试验材料：棉花品种为华棉-1099，本发明高效尿素(含氮46％并含多种微量元素)、普通尿素(含氮46％)、过磷酸钙、氯化钾、微肥。试验设(A)不施氮肥+PK肥+微肥；(B)施本发明高效尿素；(C)普通尿素+PK肥+微肥；(D)空白。其中A、C三个处理中P、K肥和微肥投入量相等，本发明高效尿素和普通尿素的含氮量相等，施肥时间一致，田间管理措施相同，各处理小区设置阻隔墙。试验田的土壤类型为两合土，前茬作物为小麦，土壤养分状况：有机质1.08％、全N为0.095％、速效磷为6.5PPM、速效钾90.8PPM。小区面积为20m2，试验采用三次重复，小区随机排列的方法。田间管理措施：移载时间4月23日，第一次施肥于4月13日基肥施本发明高效尿素10kg／667m2及等量普通尿素，过磷酸钙35kg，氯化钾10kg及微肥0.8kg；第二次施肥于初花期，即6月24日按每1hm2施本发明高效尿素370kg及等量普通尿素、微肥10kg进行试验。
2、结果与分析
2.1不同处理对棉花长相的影响
从田间考察看出，施本发明高效尿素的处理(B)较其它处理初花期提前3d(6月20日考察)，盛花期提前2d(7月13日考察)，吐絮期提前2.5d(9月7日考察)；从长势长相看施本发明高效尿素处理(B)较施等量普通尿素处理(C)生长稳健整齐，后期田间考察明显看出，施本发明高效尿素处理(B)，棉花植株生长健壮，叶色深绿长势仍健旺，籽棉色泽好，其它处理小区棉花的长势有所减弱，叶色较浅，有大量叶斑出现并有早衰现象。
2.2不同处理对棉花经济性状的影响
由表1可知：不同处理对棉花的经济性状都有影响，施用本发明高效尿素处理(B)比施用等量普通尿素处理(C)的棉花株高增加4.8cm，棉花单株果枝数增加1.2台，棉花单株结铃数增加4.1个，棉花单铃重增加0.14g，衣分增加0.9％。施本发明高效尿素处理(B)比不施任何氮肥而只施PK肥和微肥的处理(A)，棉花株高增加24.2cm，单株果枝数增加2.9台，单株结铃数增加9.8个，单铃重增加0.38g，衣分增加2.5％，施用本发明高效尿素处理(B)比空白处理(D)株高增加51.2cm，单株果枝数增加6.7台，单株结铃数增加23.2个，单铃重增加1.04g，衣分增加3.4％。
表1不同肥料对棉花经济性状的影响
| 处理 | 枝高(cm) | 果枝(台) | 单株铃(个) | 单铃重(g) | 衣分(％) |
| A | 106.2 | 12.5 | 22.8 | 4.01 | 37.1 |
| B | 130.4 | 15.4 | 32.6 | 4.39 | 39.6 |
| C | 125.6 | 14.2 | 28.5 | 4.25 | 38.7 |
| D | 79.2 | 8.7 | 9.4 | 3.35 | 36.2 |
2.3不同处理对棉花产量结构的影响
F测验结果表明：各处理间差异呈极显著；不同处理在质上有差别。为进一步验证用LSD法进行多重分析表明，施用本发明高效尿素处理(B)比空白处理(D)产量差异极显著；比施用等量尿素处理(C)棉花产量显著；也大大高于不施氮肥而只施PK肥处理(A)的棉花产量。
表2不同肥料对棉花产量结构的影响单位：kg
| 重复 | A | B | C | D |
| I | 11.2 | 14.4 | 13.7 | 7.5 |
| II | 10.7 | 14.5 | 13.3 | 6.1 |
| III | 11.1 | 14.2 | 13.5 | 5.9 |
从肥效分析来看，按照生产1kg皮棉从土壤吸收纯氮量69.2kg计算，那么可得出施用本发明高效尿素的肥效比施用普通尿素的肥效提高了30.8％。产量比施用普通尿素的产量提高了18.15％。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (3)
1.一种含硫、钾、锌的高效尿素肥料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)、首先将尿素液从闪蒸分离器下液管引入混合槽；
(2)、将聚天门冬氨酸螯合钾盐、聚天门冬氨酸螯合锌盐按比例与尿素液搅拌混合均匀，其中，聚天门冬氨酸螯合钾盐的用量为高效尿素肥料质量的0.03％-0.11％，聚天门冬氨酸螯合锌盐的用量为高效尿素肥料质量的0.05％-0.17％，搅拌温度为：90-95℃，搅拌时间为1h，搅拌速度为20r/min；
(3)、加入硫酸盐混合搅拌均匀，其中，硫酸盐的用量是高效尿素肥料质量的0.06-0.19％，搅拌温度为：90-95℃，搅拌时间为1h，搅拌速度为20r/min；
(4)、将混合料的水分蒸发，至水分质量≤1％；
(5)、将蒸发后的混合料送入造粒机进行造粒得到产品。
2.根据权利要求1所述的含硫、钾、锌的高效尿素肥料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述尿素液为含尿素质量百分比为70％的尿素液。
3.一种制备含硫、钾、锌的高效尿素肥料的装置，其特征在于，包括闪蒸分离器(1)，所述闪蒸分离器(1)的出口分别与第一混合槽(2)的入口、第二混合槽(3)的入口连通；
所述第一混合槽(2)的出口与第一过滤器(4)的入口连通，第一过滤器(4)的出口与第一计量泵(6)的一端连通；所述第二混合槽(3)的出口与第二过滤器(5)的入口连通，第二过滤器(5)的出口与第二计量泵(7)的一端连通；
第一计量泵(6)的另一端与第二计量泵(7)的另一端均与一蒸分离器(8)的入口连接，一蒸分离器(8)的出口与二蒸加热器(9)的入口连接，二蒸加热器(9)的出口与二蒸分离器(10)的入口连接，二蒸分离器(10)的出口与融熔泵(11)的一端连接，融熔泵(11)的另一端与造粒塔(12)的入口连接；闪蒸分离器(1)连接有用于将尿素液加热的加热器；一蒸分离器连接有用于将稀尿素液加热的一蒸加热器。
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