CN104447063A - 脲醛炭基复混肥及其间隙式制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种脲醛炭基复混肥及其制备方法，为了降低肥料的生产成本和提高肥料养分利用率，本发明以间隙式方法加工的脲甲醛半成品为原料之一，添加分散剂，并与磷肥或钾肥混合而制成，所述分散剂由畜禽发酵粪肥粉剂、生物质原料粉剂和生物炭粉组成。本发明的间隙式制成的脲甲醛产品的工艺中不用烘干、粉碎的步骤，减少了加工程序，因而大量节省成本；而且，严格遵照国内外脲甲醛肥料行业标准所规定的各项硬性指标，大幅度减少尿素使用量和大幅度降低肥料盐份指数，同时，氮、磷、钾肥效利用率大幅提高，是同时具备可操作性和产业化生产的具有巨大经济效益的新型肥料。

Description

脲醛炭基复混肥及其间隙式制备方法

技术领域

本发明涉及一种肥料，尤其涉及一种脲醛炭基复混肥及其制备方法。

背景技术

脲甲醛又简称脲醛，是第一个商品化生产的缓释氮肥，它为白色，无味粉末或颗粒状，由尿素和甲醛水溶液在碱性条件下发生羟基化加成反应，生成一羟甲基脲和二羟甲基脲，再采用稀硫酸中和发生亚甲基化缩合反应（反应中存在局部固化的不良现象），生成甲基脲和聚甲基脲，即脲甲醛半成品，再经烘干使其水分控制于3~5%和经粉碎使其加工成40目细粉状，称为成品脲甲醛肥料。由于在脲甲醛肥料的制备方法中烘干和粉碎的工序是不可缺少的，因而脲甲醛产品加工费用高，不能适合大田作物推广。

另外，国内外现有的脲甲醛复合、复混系列肥料加工方式中，主要采用尿素加水和氢氧化钠，使其形成碱性溶液加热混合，按一定摩尔比再与甲醛溶液反应，生成聚甲基脲悬浮液，通过输送泵送至缓冲槽中，脲甲醛溶液经计量后送至造粒机与酸性液和磷酸一铵、硫酸钾或氯化钾等无机、有机原料混合进行固化造粒、烘干，最终形成脲甲醛复合、复混系列肥料。然而，由此形成的脲甲醛复合、复混系列肥料中氮的利用率达不到预期指标，造成部分农户高消费低收益。

现有技术存在上述缺陷，亟需改进。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种脲醛炭基复混肥及其制备方法，它能够有效降低肥料加工成本，提高肥料中的肥效利用率。

本发明的脲醛炭基复混肥，它的配方由三部分组成，具体配方含量的重量百分比是：

(1）第一部分配方是：脲甲醛10~20%（以干基计算）；

(2）第二部分配方是：分散剂15~25%，其由畜禽发酵粪肥粉剂、生物质原料粉剂和生物炭粉组成；

(3）第三部分配方是：磷肥或钾肥50~70%，尿素3~5%，木醋液0.5~1.5%；所述磷肥是指钙镁磷肥、磷酸一胺或磷酸二胺，所述钾肥是指硫酸钾或氯化钾；

其中，各组分百分数之和等于100%。

其制备方法，按各配料分别制作后再混合制备：

(1）所述第一部分配方中的脲甲醛的制备过程是间隙式的：在反应釜中加入含氮≥46%的尿素和浓度≥37%的甲醛溶液，按不同摩尔比在一定条件下加热搅拌，严格控制反应温度＜60℃，加入氢氧化钾调节PH值严格控制到碱性范围，使其PH≥8，尿素与甲醛混合液在碱性条件下发生加热反应，也即羟基化加成反应，生成一羟甲基脲和二羟甲基脲；待上述溶液冷却到温度低于40℃，再注入固体粉末状的硼酸粉剂，使其充分反应，控制PH值呈酸性，羟甲基脲与尿素在酸性条件下继续缩合发生亚甲基化放热固化反应，也即亚甲基化缩合反应，固化形成含水分30~35%的脲甲醛半成品，即为第一部分配方中的脲甲醛；

(2）所述第二部分配方与所述第一部分配方充分混合后，把含水分30~35%的脲甲醛半成品加工成水分含量为15%以下的0.5~1mm细颗粒产品，再与第三部分配方混合，制成最终复混肥。

本发明的有益效果是：

第一，采用间隙法加工工艺生产脲甲醛产品，避免了烘干、粉碎的步骤，减少了加工程序，因而大量节省成本，加工成本降低30%。

第二，肥料质量大为提高，肥料中的盐指数比目前国内外复混、复合肥料中盐指数降低70%以上，且生物炭与肥料复合，延缓肥料养分在土壤中释放和降低淋洗损失，具有土壤改良和土壤固碳的作用，氮利用率提高80%以上、磷、钾肥效利用率提高50%，减少肥料使用量，降低施肥成本，实现一次施肥满足当季作物所需氮、磷、钾等养分，达到增产增收目的。

第三，当羟甲基脲溶液加入本发明的合成酸粉剂时，二者达成充分反应，改善了目前国内外采用硫酸溶液反应中普遍存在的局部固化的现象；同时，甲醛残留严格控制到小于0.01%，基本达到无害化的脲甲醛产品的要求。

具体实施方式

现结合实施例对本发明作进一步详细说明。

本发明的间隙式制备脲醛炭基复混肥的方法的步骤如下：

(1）在反应釜中加入尿素（NH2）2CO（浓度≥46%）和甲醛HCHO（浓度≥37%），按不同摩尔比在一定条件下加热搅拌，严格控制反应温度＜60℃，加入氢氧化钾调节PH值严格控制到碱性范围，使其PH≥8，尿素与甲醛混合液在碱性条件下发生加热反应，也即羟基化加成反应，生成：

一羟甲基脲（NH₂CONH₂+HCHO→NH₂CONHCH₂OH）和

二羟甲基脲（NH₂CONHCH₂OH+HCHO→HOCH₂NHCONHCH₂OH）；

(2）待上述溶液冷却到一定温度（＜40℃），再注入本发明的酸粉剂，其为固体粉末状的硼酸粉剂，分子式：硼酸（分子式：H₃BO₃），根据尿素和甲醛的不同摩尔比，控制PH值呈酸性，羟甲基脲与尿素在酸性条件下会继续缩合发生亚甲基化放热固化反应，也即亚甲基化缩合反应，形成脲醛半成品；

当羟甲基脲溶液加入本发明的合成酸粉剂时，二者达成充分反应，改善了目前国内外采用硫酸溶液反应中普遍存在的局部固化的现象，并且甲醛残留严格控制到小于0.01%，基本达到无害化的脲甲醛（Urea Form, UF）产品；

(3）将上述刚反应好的脲甲醛半成品（其中水分含量30~35%）添加分散剂，所述分散剂的组份是：

a. 20~40目的猪、牛、羊、鸡等畜禽粪加入发酵菌群发酵干燥后粉碎而得的粪肥；

b. 20~40目的生物质原料粉剂；

c. 20~40目的干燥生物炭粉；

使其充分混合，把含水分30~35%的脲甲醛半成品加工成0.5~1mm细颗粒产品（其中水分含量减少到15%以下），加工工艺中根据不同原料特性，安排先后混合程序及混合速度、时间等工艺参数；

(4）上述0.5~1mm细颗粒产品直接与磷肥或钾肥、尿素和木醋液、混合加工，成为脲醛炭基复混肥，所述磷肥是指钙镁磷肥，磷酸一胺或磷酸二胺，所述钾肥是指硫酸钾或氯化钾。

本发明的制备方法中，采用间隙法加工工艺生产脲甲醛产品，避免了烘干、粉碎的步骤，减少了加工程序，因而大量节省成本，加工成本降低30%。

上述方法制备的产品由三部分配方组成，具体配方含量的重量百分比是：

(1）第一部分配方是: 脲甲醛15%（按干基计算），

(2）第二部分配方是：分散剂20%，其由猪、牛、羊、鸡等畜禽粪加入发酵菌群发酵干燥后粉碎制成的粉剂、生物质原料粉剂和生物炭粉组成；其中，生物质原料粉剂是指秸秆等为原料制成的粉剂；生物炭是生物质如木材、秸秆、草本植物等在无氧或低氧环境中低温热裂解后的固体产物。

传统工艺生产的炭大多为块状或颗粒状黑炭，如木炭和竹炭；现代热裂解工艺生产的生物炭为粉状颗粒。生物炭通常含炭60%~85%，其中炭大多以稳定芳香环不规则叠层堆积存在，含羟基（-OH）、烯烃（C=C），还有少量矿物质和挥发有机化合物，呈碱性。 生物炭的多孔性、巨大表面积及羧基基团赋予生物炭强吸附能力，具有较大的离子吸附交换量，可以通过静电吸附负载肥料养分离子；其次，其化学官能团较为活跃，如羧基、羟基，可进行化学反应，因此生物炭可通过化学反应负载特定肥料养分。

生物炭与肥料掺混是制备生物炭载体肥料的最简单方法，生物炭与肥料复合为土壤-肥料-环境提出了综合解决方案，延缓肥料养分在土壤中释放和降低淋溶损失，是有益功能更多的肥料缓释的绿色控释材料。

生物炭具有土壤改良和土壤固碳的作用，土壤有机质是土壤肥力的重要指标之一，也是陆地生态系统中重要的炭汇，土壤有机质可以改善土壤团聚体和稳定性、水分入渗和保持、养分吸持和交换、支持微生物活动等。虽然生物炭的化学结构不同于有机质或土壤腐殖质，但是，生物炭与有机质或腐殖质一样可以改良培肥土壤。生物炭可以提高土壤有机炭含量水平， 土壤有机炭含量增高可提高土壤对氮素及其他养分元素吸持容量。

3）第三部分配方是：磷肥或钾肥60%，尿素4%，木醋液1%，所述磷肥是指钙镁磷肥、磷酸一胺或磷酸二胺，所述钾肥是指硫酸钾或氯化钾； 

脲醛炭基复混肥中盐指数比目前国内外复合肥、复混肥料中盐指数降低70%以上，该肥料可与微生物共存，长期使用改良次生盐碱地、活化土壤团粒结构、其中最关键氮利用率提高到80%以上、磷钾肥效利用率提高50%，试验表明，产品施入土壤后，有利于土壤中微生物生存、适应土壤中蚯蚓生长、繁殖，其生命活动过程伴随着土壤团粒结构的再生和理化性能向良性化方向发展，土壤容重减轻，田间持水量提高，土壤的透水性等物理性状均得到明显的良性化改善，长期使用不会烧苗、伤根、板结，对修复土壤、恢复生态、收到明显效果。一次施肥可满足当季作物所需养分，减少施肥成本、减少劳动力、降低生产成本、达到相同肥料价格、农作物增产增收15-30%，真正实现，让农民买的起、用得起，适应大田作物的好肥料。

Claims (3)

1.一种脲醛炭基复混肥，其特征在于它的配方由三部分组成，具体配方含量的重量百分比是：

(1）第一部分配方是：脲甲醛10~20%（以干基计算）；

(2）第二部分配方是：分散剂15~25%，其由畜禽发酵粪肥粉剂、生物质原料粉剂和生物炭粉组成；

(3）第三部分配方是：磷肥或钾肥50~70%，尿素3~5%，木醋液0.5~1.5%，所述磷肥是指钙镁磷肥、磷酸一胺或磷酸二胺，所述钾肥是指硫酸钾或氯化钾；

其中，各组分百分数之和等于100%。

2.根据权利要求1所述的脲醛炭基复混肥，其特征在于：所述畜禽发酵粪肥为猪、牛、羊、鸡的粪便加入发酵菌群发酵干燥后粉碎而得。

3.根据权利要求1所述的脲醛炭基复混肥的制备方法，其特征在于制备方法按各配料分别制作后再混合制备：

(1）所述第一部分配方中的脲甲醛的制备过程是间隙式的：在反应釜中加入含氮≥46%的尿素和浓度≥37%的甲醛溶液，按不同摩尔比在一定条件下加热搅拌，严格控制反应温度＜60℃，加入氢氧化钾调节PH值严格控制到碱性范围，使其PH≥8，尿素与甲醛混合液在碱性条件下发生加热反应，也即羟基化加成反应，生成一羟甲基脲和二羟甲基脲；待上述溶液冷却到温度低于40℃，再注入固体粉末状的合成硼酸粉剂，使其充分反应，控制PH值呈酸性，羟甲基脲与尿素在酸性条件下继续缩合发生亚甲基化放热固化反应，也即亚甲基化缩合反应，固化形成含水分30~35%的脲甲醛半成品，即为第一部分配方中的脲甲醛；

(2）所述第二部分配方与所述第一部分配方充分混合后，把含水分30~35%的脲甲醛半成品加工成水分含量为15%以下的0.5~1mm细颗粒产品，再与第三部分配方混合，制成最终复混肥。