CN104496685A - 一种保水型脲醛缓释复合肥料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种保水型脲醛缓释复合肥料的制备方法，包括步骤：(1)制脲甲醛缩合物溶液；(2)制淀粉接枝共聚物；(3)将氮磷钾肥混合置于造粒机中加热至60～85℃，添加脲甲醛缩合物溶液、淀粉接枝共聚物至造粒机中进行混合造粒，使脲甲醛缩合物、淀粉接枝共聚物混合包覆在颗粒肥料的表面，本发明的保水型脲醛缓释复合肥料实现了养分在土壤中的缓慢释放，一方面大大提高肥料利用率，提高了肥料利用率，另一方面，脲甲醛缩合物和淀粉接枝共聚物交联后形成的保水缓释层可以明显的改善保水能力，又能够吸附游离甲醛，提高土壤水稳性团粒含量，提高土壤肥力，改善土壤质量控制氮磷钾素营养的释放速度。

Description

一种保水型脲醛缓释复合肥料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种保水型脲醛缓释复合肥料的制备方法，属于肥料生产领域。
背景技术
中国是一个农业大国，农业的发展又离不开水与肥，而中国是世界上最大的化肥生产和消费国，同时，又是一个水资源十分短缺的国家。据统计，我国的人均水资源占用率仅为世界平均值的四分之一，同时，从1996～2008间的肥料使用统计数据可以看出，我国的肥料使用量呈大幅增长模式，但是粮食的增产率却没有达到同级水平。出现这一现象的原因呈现出多方面，肥料和水利用率降低下是导致增产效应下降的重要原因。提高水和肥料利用率，减少施肥和水用量，节省施肥劳动力，显得尤为重要。“以肥调水、以水促肥”，充分发挥水肥协同效应，提高作物抗旱能力和水、肥利用效率，可有效节约经济成本并改善生态环境。保水型缓/控释肥通过对养分释放率的调控而使之与作物养分吸收基本相同步，可以大大提高肥料养分利用率和水资源利用率，减少农业面源污染，符合国家可持续发展战略的要求，因此保水型缓控释肥料的发展对于中国农业的可持续发展具有重要的意思。
目前，国内外缓控释肥的研究发展已经到了一个较高的高度，工艺日趋成熟。比如有机聚合物包裹控释肥、硫包衣尿素、脲甲醛缓释肥等品种的缓控释肥，但缓控释肥的养分释放主要受温度与温度的影响，因此在干旱地区的发展受到了很大的限制，所以开发新型施用方便、适合大田作物推广的具有保水功能的缓释肥料具有重要的现实意义。
中国专利文献CN101391905A(200810225221.3)公开了一种脲醛肥料与脲醛复合肥料及其制备方法，包括如下步骤:1)将淀粉与水混合，糊化得到淀粉糊，淀粉与水的质量比为淀粉∶水＝1∶5-20；2)向所述淀粉糊中加入尿素和甲醛；在PH值为10.5-13、温度为65-80℃的条件下反应30-120分钟，得到溶液I；所述尿素与所述甲醛的摩尔比为2-4∶1，优选为2.45∶1；所述尿素与所述淀粉的质量比为30-60∶1，优选为45∶1；所述PH值优选为10.5-11，所述温度优选为65-70℃，所述反应的时间优选为60-120分钟；3)向所述溶液I中加入吸附剂和硫酸溶液，混匀得到脲醛肥料浆料，固化得到脲醛肥料。但上述中国专利文献大多阐述了脲醛肥料的化学合成方法、与常规肥料的物理掺混等，缺乏脲醛肥料与常规肥料在生产工艺装置方面的系统结合与优化。
中国专利文献200710052235.5公开了一种保水缓/控释肥料及其制备方法、中国专利文献03153942.4公开了一种保水缓释肥料、中国专利文献201210090652.X公开了一种木葡聚糖包膜保水缓释肥、中国专利文献2014102710005公开了一种保水肥料及其制备方法等，上述公开的保水肥料只是简单的物理掺混，制得的保水肥料保水效果差，保水缓释相互影响，导致保水缓释效果变弱。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种保水型脲醛缓释复合肥料的制备方法，本发明的工艺流程简单、易操作，适用于连续化大规模生产，以降低生产成本、提高产量。
本发明的技术方案如下：
一种保水型脲醛缓释复合肥料的制备方法，该制备方法步骤如下：
(1)在反应釜中加入水及氧化淀粉后升温至60℃～90℃糊化15～30分钟，加入尿素及浓度为30～40wt％的甲醛水溶液，搅拌溶解后调pH值至8.5～8.8，升温至60～65℃，恒温反应60～70分钟，然后调pH值至5.4～5.1，恒温65～68℃反应45～50分钟；再调节PH值至中性，终止反应，得脲甲醛缩合物溶液；水的加入量为尿素质量的1.5～4倍，甲醛水溶液中的甲醛：尿素的摩尔为1∶(1.2～1.6)，氧化淀粉的加入量为尿素质量的8～10％；
(2)在反应釜中加入水及淀粉后加热糊化，淀粉与水的质量比为：1:5～15，加入丙烯酸和丙烯酰胺单体，所述淀粉与丙烯酸的质量比为：1：(0.1～0.3)，所述淀粉与丙烯酰胺的质量比为：1：(0.01～0.03)，然后加入引发剂、交联剂及矿物土，引发剂的用量为淀粉质量的0.1～1％，交联剂的用量为淀粉质量的0.02～0.5％，矿物土的用量为淀粉质量的1～10％，在氮气保护下恒温搅拌，直至反应结束，反应温度为60℃～85℃，反应时间为0.5～2h，终止反应，调节PH值至中性，洗涤、过滤后制得淀粉接枝共聚物；
(3)将氮磷钾肥混合置于造粒机中加热至60～85℃，在肥料颗粒表面喷上雾化水将颗粒表面润湿，添加步骤(1)制得的脲甲醛缩合物溶液、步骤(2)制得淀粉接枝共聚物至造粒机中进行混合造粒，使脲甲醛缩合物、淀粉接枝共聚物混合包覆在颗粒肥料的表面，交联后的脲甲醛缩合物和淀粉接枝共聚物作为肥料的保水缓释层，脲甲醛缩合物溶液：淀粉接枝共聚物的质量比为：(1～1.5)：(0.3～0.8)，150～200℃烘干30～45分钟，冷却至35℃以下，最后筛分出2.0mm～4.5mm的保水脲醛缓释复合肥，混合造粒后保水缓释层占保水脲醛缓释复合肥总量的8～14％，即得保水型脲醛缓释复合肥料。
根据本发明，优选的，步骤(1)、(2)中用碱性物质pH值至8.5～8.8或中性，碱性物质为固体硼砂或20wt％的氢氧化钾水溶液；调pH值至5.4～5.1是用酸性物质调节，所述的酸性物质为20wt％稀硫酸、20wt％磷酸或20wt％硼酸，尿素的含氮量为46wt％。
根据本发明，优选的，步骤(2)中的淀粉糊化温度为70℃～90℃，糊化时间为15～20分钟，所述的淀粉为玉米淀粉、小麦淀粉或木薯淀粉。
根据本发明，优选的，步骤(2)中丙烯酸加入前先用氢氧化钾中和丙烯酸，碱化度为60％～90％，丙烯酰胺加水配制成水溶液，将中和后的丙烯酸与丙烯酰胺水溶液混合后加入反应釜中与糊化后的淀粉混匀。
根据本发明，优选的，步骤(2)中淀粉与丙烯酸的质量比为：1：0.1，淀粉与丙烯酰胺的质量比为：1：(0.015～0.025)。
根据本发明，优选的，步骤(2)中所述的引发剂为过硫酸铵或过硫酸钾，交联剂为N,N’-亚甲基双丙烯酰胺，矿物土为蒙脱土、凹凸棒土或高岭土等。
根据本发明，优选的，引发剂的用量为淀粉质量的0.2～5％，交联剂的用量为淀粉质量的0.2～0.3％，矿物土的用量为淀粉质量的5～8％。
根据本发明，优选的，所述的步骤(3)中所述的氮磷钾原料为尿素、硫酸铵、磷酸一铵、氯化钾或碳酸铵，尿素的含氮量为46wt％，硫酸铵的含氮量为20wt％，磷酸一铵的含氮量为11wt％、以P2O5计的养分含量为44wt％，氯化钾中以K2O计的养分含量为60wt％，碳酸铵的含氮量为17wt％。
根据本发明，优选的，脲甲醛缩合物溶液：淀粉接枝共聚物的质量比为：(1～1.2)：0.6。
根据本发明，优选的，所述的步骤(3)中筛分出保水脲醛缓释复合肥之后还包括向保水脲醛缓释复合肥肥中加入防板结剂的步骤，用缓控释复合肥技术领域中常规的防板结剂产品即可，优选的防板结剂加入量为每千克保水脲醛缓释复合肥中加入3～8g。
本发明保水型脲醛缓释复合肥料的制备方法用的生产装置，该装置包括固态物料进料系统、脲甲醛缩合物制备进料系统、淀粉接枝共聚物制备进料系统、混合造粒装置、烘干装置、冷却装置和筛分装置；固态物料进料系统与混合造粒装置的进料口连接，脲甲醛缩合物制备进料系统包括缩聚反应釜、甲醛进料装置、pH调节装置、尿素进料装置和计量泵，甲醛进料装置的出料口、pH调节装置的出口分别与缩聚反应釜的进口连接，尿素进料装置的出料口与缩聚反应釜的进料口相对设置，缩聚反应釜通过计量泵与混合造粒装置连接；淀粉接枝共聚物制备进料系统包括丙烯酸进料装置和共聚反应釜，丙烯酸进料装置的出料口与共聚反应釜的进料口连接，共聚反应釜通过共聚物计量泵与混合造粒装置连接；混合造粒装置的出料口与烘干装置的进料口相对设置，烘干装置包括烘干输送皮带机、鼓风机、热风炉和烘干机，烘干皮带位于热风炉的正上方，烘干皮带的一端与混合造粒装置的出料口相对，另一端与烘干机承接，热风炉通过鼓风机与烘干机连接；烘干机的出料口与冷却装置的进料口相对设置，冷却装置的出料口与筛分装置的进料口相对设置。
所述的固态物料进料系统包括原料混合机、原料输送皮带机、原料破碎机和原料斗提机，原料混合机的出料口与原料输送皮带机的入料端相对设置，原料输送皮带机的出料端与原料破碎机的入料口相对设置，原料破碎机的出料口与原料斗提机的入料口相对设置，原料斗提机的出料口与混合造粒装置的入料口相对设置。
所述的甲醛进料装置包括甲醛储槽和甲醛计量槽，甲醛储槽通过管线与甲醛计量槽连接，甲醛储与甲醛计量槽之间的管线上设置有甲醛计量泵，甲醛计量槽的出料口与缩聚反应釜的进料口相对设置。所述的丙烯酸进料装置包括丙烯酸储槽和丙烯酸计量槽，丙烯酸储槽通过管线与丙烯酸计量槽连接，丙烯酸储槽与丙烯酸计量槽之间的管线上设置有丙烯酸泵，丙烯酸计量槽的出料口与共聚反应釜的进料口相对设置。所述的冷却装置包括冷却皮带机和冷却机，冷却皮带的一端与烘干机的出料口相对，另一端与冷却机承接。所述的筛分装置包括筛分斗提机和筛分机，筛分斗提机的料斗与冷却装置的出料口相对，筛分斗提机与筛分机连接，筛分斗提机输送物料至筛分机内，筛分机的正下方设置有筛分输送皮带。
该装置还包括扑粉筒、成品斗提机、成品料仓和包装秤；扑粉筒的入料口与筛分皮带机的出料端与相对设置，扑粉筒的出料口与成品斗提机的入料口相对设置，成品斗提机的出料口与成品料仓的入料口相对设置，成品料仓的出料口与包装秤相对设置。
所述的混合造粒装置为混合造粒机。
上述的原料混合机、原料输送皮带机、原料破碎机、原料斗提机、混合造粒机、甲醛泵、尿素斗提机、烘干输送皮带机、鼓风机、热风炉、烘干机、冷却皮带机、冷却机、筛分斗提机、筛分机、筛分输送皮带、扑粉筒、成品斗提机、包装秤、丙烯酸泵、共聚物计量泵均为现有市购产品，可市场购得。
一种保水型脲醛缓释复合肥料的制备方法，利用保水型脲醛缓释复合肥料的制备方法用的生产装置进行，生产方法步骤如下：
(1)在缩聚反应釜中加入水及氧化淀粉后升温至60℃～90℃糊化15～30分钟，通过尿素进料装置加入尿素，通过甲醛进料装置加入浓度为30～40wt％的甲醛水溶液，搅拌溶解后用碱性物质调pH值至8.5～8.8，升温至60～65℃，恒温反应60～70分钟，然后用酸性物质调pH值至5.4～5.1，恒温65～68℃反应45～50分钟；再用碱性物质调节PH值至中性，终止反应，得脲甲醛缩合物溶液；水的加入量为尿素质量的1.5～4倍，甲醛水溶液：尿素的摩尔为1∶(1.2～1.6)，氧化淀粉的加入量为尿素质量的8～10％；
(2)在共聚反应釜中加入水及淀粉后升温至70℃～90℃糊化，淀粉与水的质量比为：1:5～15，加入丙烯酰胺单体，同时通过丙烯酸进料装置泵入丙烯酸，淀粉与丙烯酸的质量比为：1：(0.1～0.3)，淀粉与丙烯酰胺的质量比为：1：(0.01～0.03)，然后加入引发剂、交联剂及矿物土，引发剂的用量为淀粉质量的0.1～1％，交联剂的用量为淀粉质量的0.02～0.5％，矿物土的用量为淀粉质量的1～10％，在氮气保护下恒温搅拌，直至反应结束，反应温度为60℃～85℃，反应时间为0.5～2h，终止反应，用碱性物质调节PH值至中性，洗涤、过滤后制得淀粉接枝共聚物；
(3)将氮磷钾肥通过固态物料进料系统输入混合造粒机中加热至60～85℃，在肥料颗粒表面喷上雾化水将颗粒表面润湿，通入计量泵输入步骤(1)制得的脲甲醛缩合物溶液以速度1－1.5t/h输入混合造粒机中，通过共聚物计量泵输入步骤(2)制得淀粉接枝共聚物以速度0.3－0.8t/h输入造粒机中进行混合造粒，使脲甲醛缩合物、淀粉接枝共聚物混合包覆在颗粒肥料的表面，交联后的脲甲醛缩合物和淀粉接枝共聚物作为肥料的保水缓释层，150～200℃烘干30～45分钟，冷却至35℃以下，通过筛分机筛分出2.0mm～4.5mm的保水脲醛缓释复合肥，混合造粒后保水缓释层占保水脲醛缓释复合肥总量的8～14％，即得保水型脲醛缓释复合肥料。
本发明脲醛缓释复合肥料的工业化生产装置使用时，向缩聚反应釜中加入水和氧化淀粉搅拌糊化后，从甲醛进料装置向缩聚反应釜中加入甲醛水溶液，从尿素进料装置向缩聚反应釜中加入尿素，并通过pH调节装置适时调节缩聚反应釜中的pH值，反应完成后得脲甲醛缩合物，向共聚反应釜中加入水和淀粉搅拌糊化后，通过丙烯酸进料装置向共聚反应釜中泵入丙烯酸，通过丙烯酰胺进料装置向共聚反应釜中泵入丙烯酰胺单体，然后加入引发剂、交联剂及矿物土，经共聚反应后制得淀粉接枝共聚物，然后通过计量泵将缩聚反应釜中的脲甲醛缩合物泵入到混合造粒装置中，然后通过共聚物计量泵将共聚反应釜中的淀粉接枝共聚物泵入到混合造粒装置中，同时固态物料进料系统将氮磷钾原料加入到混合造粒装置中与脲甲醛缩合物混合造粒；造粒完成后传送到烘干装置内烘干，烘干完成后传送到冷却装置内进行冷却至35℃以下，然后传送到筛分装置内进行筛分。筛分完成后传送到扑粉筒中加入防板结剂，然后通过成品斗提机传送到成品料仓中，用包装秤称重后包装即得脲醛缓释复合肥料产品。
与已有技术相比，本发明的突出的效果在于：
1、本发明使用氧化淀粉改性，制得的缓释肥料游离甲醛含量低，脲醛缓释复合肥以脲甲醛为骨架，可有效防止肥料颗粒吸水膨胀快速崩解的现象，具有良好的养分特别是氮素缓释性能，提高了其总养分含量，而且生产过程中成球率高，颗粒硬度也较大(＞18N)，提高了肥料利用率，减少农业面源污染，增强植物的抗逆性，改善作物品质。
2、本发明的保水型脲醛缓释复合肥料实现了养分在土壤中的缓慢释放，一方面大大提高肥料利用率，提高了肥料利用率，另一方面，脲甲醛缩合物和淀粉接枝共聚物交联后形成的保水缓释层可以明显的改善保水能力，又能够吸附游离甲醛，提高土壤水稳性团粒含量，提高土壤肥力，改善土壤质量控制氮磷钾素营养的释放速度，控制养分快速分解，提高氮磷钾素资源的利用效率，提高土壤的可持续生产能力。同时对于土壤肥力提升和提高土壤保水保肥性能具有积极作用。
3、本发明保水型脲醛缓释复合肥料，施入土壤大量吸水后能形成稳定的水凝胶，具有较好的保水能力，可减缓土壤中水分的蒸发，缓慢释放所存储的水分，使其被农作物充分吸收，促进农作物生长，有效提高水资源的利用率，属于环境友好型肥料，利于资源的可持续发展。
附图说明
图1是保水型脲醛缓释复合肥料的制备方法用的生产装置结构示意图。其中，1、原料混合机；2、原料皮带机；3、原料破碎机；4、原料斗提机；5、混合造粒机；6、甲醛储槽；7、甲醛泵；8、尿素斗提机；9、甲醛计量槽；10、酸计量槽；11、缩聚反应釜；12、缩聚物计量泵；13、烘干皮带机；14、鼓风机；15、热风炉；16、烘干机；17、冷却皮带机；18、冷却机；19、筛分斗提机；20、筛分机；21、筛分皮带机；22、扑粉筒；23、成品斗提机；24、成品料仓；25、包装秤；26、丙烯酸储槽；27、丙烯酸泵；28、丙烯酸计量槽；29、共聚反应釜；30、共聚物计量泵。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明做进一步说明，但不限于此。
实施例中所用原料和设备如无特殊说明均为常规市购产品。
其中，氧化淀粉：泰安市金山变性淀粉有限公司有售。防板结剂：郑州森鸿研磨材料有限公司有售。
实施例1
一种保水型脲醛缓释复合肥料的制备方法，生产方法步骤如下：
(1)在缩聚反应釜中加入水及氧化淀粉后升温至85℃糊化20分钟，通过尿素进料装置向缩聚反应釜中加入含氮量为46wt％的尿素，通过甲醛进料装置向缩聚反应釜中加入浓度为37wt％的甲醛水溶液，搅拌尿素溶解后，向缩聚反应釜加入硼砂调节pH值至8.7，升温至60℃，恒温反应70分钟，然后加入浓度为20wt％的磷酸调pH值至5.3，恒温66℃反应45分钟；再用浓度为20wt％的硼酸调节PH值至7.0，终止反应，得脲甲醛缩合物溶液；水的加入量为尿素质量的2倍，甲醛水溶液：尿素的摩尔为1∶1.2，氧化淀粉的加入量为尿素质量的8％；
(2)在共聚反应釜中加入水及玉米淀粉后升温至90℃糊化20min，玉米淀粉与水的质量比为：1:5，用氢氧化钾中和丙烯酸，碱化度为80％，丙烯酰胺加水配制成水溶液，通过丙烯酸进料装置向共聚反应釜内泵入丙烯酸单体，并同时向共聚反应釜中加入丙烯酰胺，与糊化后的淀粉混匀，淀粉与丙烯酸的质量比为：1：0.1，淀粉与丙烯酰胺的质量比为：1：0.02，然后加入引发剂过硫酸钾、交联剂N,N’-亚甲基双丙烯酰胺及蒙脱土，过硫酸钾的用量为淀粉质量的0.2％，N,N’-亚甲基双丙烯酰胺的用量为淀粉质量的0.05％，蒙脱土的用量为淀粉质量的2％，在氮气保护下恒温搅拌，直至反应结束，反应温度为70℃，反应时间为1.5h，终止反应，用碱性物质调节PH值至中性，洗涤、过滤后制得淀粉接枝共聚物；
(3)将55wt％(含氮量为11wt％、以P2O5计的养分含量为44wt％)的磷酸一铵以4.1t/h的速率、60wt％(以K2O计)的氯化钾以2.3t/h的速率、46wt％含氮量的尿素以2.9t/h的速率、钙粉(CaCO3含量为98.5wt％)以1.2t/h的速率经原料混合机1混合后再经原料皮带机2进入到原料破碎机3破碎后，输入混合造粒机中加热至70℃，在肥料颗粒表面喷上雾化水将颗粒表面润湿，将步骤(1)制得的脲甲醛缩合物溶液通过计量泵12以1.5t/h的速率泵入到混合造粒机5中，制得淀粉接枝共聚物经共聚物计量泵30以0.6t/h的速率泵入造粒机5中，进行混合造粒，使脲甲醛缩合物、淀粉接枝共聚物混合包覆在颗粒肥料的表面，交联后的脲甲醛缩合物和淀粉接枝共聚物作为肥料的保水缓释层，然后通过烘干皮带机13进入到烘干机16中，鼓风机14通过热风炉15向烘干机16中鼓入热风与混合造粒后的物料直接接触烘干，烘干温度控制为：烘干机头180℃，烘干机尾60℃，物料在烘干机内停留约30分钟；烘干结束后通过冷却皮带机17将烘干后的物料传送到冷却机18中用自然风冷却至35℃以下，再通过筛分斗提机19传送到筛分机20中进行筛分，控制筛分粒径为3.25mm，筛分完成后通过筛分皮带机21传送到扑粉筒22中加入防板结剂，加入量为每千克脲醛缓释复合肥中加入5g防板结剂，然后通过成品斗提机23传送到成品料仓24中，用包装秤25称重后包装即得保水型脲醛缓释复合肥料产品。
保水型脲醛缓释复合肥料的制备方法用的生产装置，结构如图1所示，结构如图1所示，该装置包括固态物料进料系统、脲甲醛缩合物制备进料系统、淀粉接枝共聚物制备进料系统、造粒机、烘干装置、冷却装置和筛分装置；所述的固态物料进料系统包括原料混合机1、原料输送皮带机2、原料破碎机3和原料斗提机4，原料混合机1的出料口与原料输送皮带机2的入料端相对设置，原料输送皮带机2的出料端与破碎机3的入料口相对设置，原料破碎机3的出料口与原料斗提机4的入料口相对设置，原料斗提机4的出料口与混合造粒机5的入料口相对设置；
脲甲醛缩合物制备进料系统包括缩聚反应釜11、甲醛进料装置、pH调节装置、尿素进料装置和计量泵12，甲醛进料装置包括甲醛储槽6和甲醛计量槽9，甲醛储槽6通过管线与甲醛计量槽9连接，甲醛储槽6与甲醛计量槽9之间的管线上设置有甲醛计量7泵，甲醛计量槽9的出料口与缩聚反应釜11的进料口相对设置。pH调节装置的出料口分别与缩聚反应釜的进料口连接，尿素进料装置的出料口与缩聚反应釜的进料口相对设置，尿素进料装置包括尿素斗提机8，尿素斗提机8将尿素输送至缩聚反应釜11内，缩聚反应釜11通过计量泵12与混合造粒机5连接；
淀粉接枝共聚物制备进料系统包括丙烯酸进料装置和共聚反应釜29，丙烯酸进料装置包括丙烯酸储槽26和丙烯酸计量槽28，丙烯酸储槽26通过管线与丙烯酸计量槽28连接，丙烯酸储槽26与丙烯酸计量槽28之间的管线上设置有丙烯酸泵27，丙烯酸计量槽28的出料口与共聚反应釜29的进料口相对设置。共聚反应釜29通过共聚物计量泵30与混合造粒机5连接；烘干装置包括烘干输送皮带机13、鼓风机14、热风炉15和烘干机16，烘干输送皮带机13位于热风炉15的正上方，烘干输送皮带机13的一端与混合造粒机5的出料口相对，另一端与烘干机16承接，热风炉15通过鼓风机14与烘干机16连接，冷却装置包括冷却皮带机17和冷却机18，冷却皮带机17的一端与烘干机16的出料口相对，另一端与冷却机18承接。冷却机18的出料口与筛分斗提机19的入料口相对设置，筛分斗提机19的出料口与筛分机20的入料口相对设置，筛分机20的出料口与筛分皮带机21的入料端相对设置，筛分皮带机21的出料端与扑粉筒22的入料口相对设置，扑粉筒22的出料口与成品斗提机23的入料口相对设置，成品斗提机23的出料口与成品料仓24的入料口相对设置，成品料仓24的出料口与包装秤25相对设置。
本实施例制备的保水型脲醛缓释复合肥料颗粒硬度范围：18～25N。
本实施例制备的保水型脲醛缓释复合肥料以脲甲醛为骨架，能有效防止肥料颗粒吸水膨胀快速崩解的现象。
本实施例制备的保水型脲醛缓释复合肥料经检测未能检出游离甲醛。
表1为本实施例制备的保水型脲醛缓释复合肥料的养分组成。
表1：
项目 指标(重量含量)
总养分(N+P2O5+K2O)含量％ 46.2
氮(N)含量％ 18.2
磷(P2O5)含量％ 16.0
钾(K2O)％ 12.2
缓释氮养分量(以冷水不溶性氮CWIN计)％ 2.41
热水不溶性氮(HWIN)％ 1.27
活性系数(AI)％ 47.3
本实施例的保水型脲醛缓释复合肥料的养分释放期为80天，在25℃、静水放置24小时后，水中未检出氮元素，静水放置15天后，水中有少量的氮元素，养分释放量小于5％，静水放置30天后，有氮元素，养分释放量小于20％。养分缓慢释放。
实施例2:一种保水型脲醛缓释复合肥料的制备方法，步骤同实施例1，不同的是步骤(2)淀粉与丙烯酸的质量比为：1：0.1，淀粉与丙烯酰胺的质量比为：1：0.03。
实施例3:一种保水型脲醛缓释复合肥料的制备方法，步骤同实施例1，不同的是步骤(2)所述的引发剂为过硫酸铵，矿物土为高岭土，过硫酸铵的用量为淀粉质量的5％，交联剂的用量为淀粉质量的0.3％，高岭土的用量为淀粉质量的8％。
实施例4：一种保水型脲醛缓释复合肥料的制备方法，步骤同实施例1，不同的是步骤(3)中脲甲醛缩合物溶液：淀粉接枝共聚物的质量比为：1.2：0.6。
实施例5：一种保水型脲醛缓释复合肥料的制备方法，步骤同实施例3，不同的是步骤(3)中脲甲醛缩合物溶液：淀粉接枝共聚物的质量比为：1：0.6。
试验例：
本试验设在章丘市龙山镇，试验作物为甘蓝，
施肥方法为：普通复合肥100kg/亩，普通复合肥：55wt％(含氮量为11wt％、以P2O5计的养分含量为44wt％)的磷酸一铵、60wt％(以K2O计)的氯化钾、46wt％含氮量的尿素；保水型脲醛缓释复合肥料100kg/亩，施肥方法与农民习惯施肥处理保持一致。
试验共设计3个处理3次重复，3个处理分别为空白(不施肥)、普通复合肥、保水型脲醛缓释复合肥料(选用实施例1制备的保水型脲醛缓释复合肥料，总养分与普通复合肥施肥保持一致)；每个小区为40m2，甘蓝株距为40cm，行距为50cm；收获时取每个小区10m2甘蓝计产，同时统计浇水量。
试验结果如表1所示：
表1保水型脲醛缓释复合肥料对甘蓝产量、浇水量的影响
与脲醛缓释复合肥料处理相比，保水型脲醛缓释复合肥料处理的甘蓝产量增加9.62％，总计浇水量减少了33％，本发明的保水型脲醛缓释复合肥料可以明显的改善保水能力，减少浇水量，使作物保持在适宜生长的范围内，大大提高了土壤的可持续生产能力。

Claims (10)

1.一种保水型脲醛缓释复合肥料的制备方法，该制备方法步骤如下：
(1)在反应釜中加入水及氧化淀粉后升温至60℃～90℃糊化15～30分钟，加入尿素及浓度为30～40wt％的甲醛水溶液，搅拌溶解后调pH值至8.5～8.8，升温至60～65℃，恒温反应60～70分钟，然后调pH值至5.4～5.1，恒温65～68℃反应45～50分钟；再调节PH值至中性，终止反应，得脲甲醛缩合物溶液；水的加入量为尿素质量的1.5～4倍，甲醛水溶液中的甲醛：尿素的摩尔为1∶(1.2～1.6)，氧化淀粉的加入量为尿素质量的8～10％；
(2)在反应釜中加入水及淀粉后加热糊化，淀粉与水的质量比为：1:5～15，加入丙烯酸和丙烯酰胺单体，所述淀粉与丙烯酸的质量比为：1：(0.1～0.3)，所述淀粉与丙烯酰胺的质量比为：1：(0.01～0.03)，然后加入引发剂、交联剂及矿物土，引发剂的用量为淀粉质量的0.1～1％，交联剂的用量为淀粉质量的0.02～0.5％，矿物土的用量为淀粉质量的1～10％，在氮气保护下恒温搅拌，直至反应结束，反应温度为60℃～85℃，反应时间为0.5～2h，终止反应，调节PH值至中性，洗涤、过滤后制得淀粉接枝共聚物；
(3)将氮磷钾肥混合置于造粒机中加热至60～85℃，在肥料颗粒表面喷上雾化水将颗粒表面润湿，添加步骤(1)制得的脲甲醛缩合物溶液、步骤(2)制得淀粉接枝共聚物至造粒机中进行混合造粒，使脲甲醛缩合物、淀粉接枝共聚物混合包覆在颗粒肥料的表面，交联后的脲甲醛缩合物和淀粉接枝共聚物作为肥料的保水缓释层，脲甲醛缩合物溶液：淀粉接枝共聚物的质量比为：(1～1.5)：(0.3～0.8)，150～200℃烘干30～45分钟，冷却至35℃以下，最后筛分出2.0mm～4.5mm的保水脲醛缓释复合肥，混合造粒后保水缓释层占保水脲醛缓释复合肥总量的8～14％，即得保水型脲醛缓释复合肥料。
2.根据权利要求1所述的保水型脲醛缓释复合肥料的制备方法，其特征在于，步骤(1)、(2)中用碱性物质pH值至8.5～8.8或中性，碱性物质为固体硼砂或20wt％的氢氧化钾水溶液；调pH值至5.4～5.1是用酸性物质调节，所述的酸性物质为20wt％稀硫酸、20wt％磷酸或20wt％硼酸，尿素的含氮量为46wt％。
3.根据权利要求1所述的保水型脲醛缓释复合肥料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中的淀粉糊化温度为70℃～90℃，糊化时间为15～20分钟，所述的淀粉为玉米淀粉、小麦淀粉或木薯淀粉。
4.根据权利要求1所述的保水型脲醛缓释复合肥料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中丙烯酸加入前先用氢氧化钾中和丙烯酸，碱化度为60％～90％，丙烯酰胺加水配制成水溶液，将中和后的丙烯酸与丙烯酰胺水溶液混合后加入反应釜中与糊化后的淀粉混匀。
5.根据权利要求1所述的保水型脲醛缓释复合肥料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中淀粉与丙烯酸的质量比为：1：0.1，淀粉与丙烯酰胺的质量比为：1：(0.015～0.025)。
6.根据权利要求1所述的保水型脲醛缓释复合肥料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述的引发剂为过硫酸铵或过硫酸钾，交联剂为N,N’-亚甲基双丙烯酰胺，矿物土为蒙脱土、凹凸棒土或高岭土等，引发剂的用量为淀粉质量的0.2～5％，交联剂的用量为淀粉质量的0.2～0.3％，矿物土的用量为淀粉质量的5～8％。
7.根据权利要求1所述的保水型脲醛缓释复合肥料的制备方法，其特征在于，所述的步骤(3)中所述的氮磷钾原料为尿素、硫酸铵、磷酸一铵、氯化钾或碳酸铵，尿素的含氮量为46wt％，硫酸铵的含氮量为20wt％，磷酸一铵的含氮量为11wt％、以P2O5计的养分含量为44wt％，氯化钾中以K2O计的养分含量为60wt％，碳酸铵的含氮量为17wt％。
8.根据权利要求1所述的保水型脲醛缓释复合肥料的制备方法，其特征在于，脲甲醛缩合物溶液：淀粉接枝共聚物的质量比为：(1～1.2)：0.6。
9.根据权利要求1所述的保水型脲醛缓释复合肥料的制备方法，其特征在于，所述的步骤(3)中筛分出保水脲醛缓释复合肥之后还包括向保水脲醛缓释复合肥肥中加入防板结剂的步骤，用缓控释复合肥技术领域中常规的防板结剂产品即可，优选的防板结剂加入量为每千克保水脲醛缓释复合肥中加入3～8g。
10.一种保水型脲醛缓释复合肥料的制备方法，利用保水型脲醛缓释复合肥料的制备方法用的生产装置进行，生产方法步骤如下：
(1)在缩聚反应釜中加入水及氧化淀粉后升温至60℃～90℃糊化15～30分钟，通过尿素进料装置加入尿素，通过甲醛进料装置加入浓度为30～40wt％的甲醛水溶液，搅拌溶解后用碱性物质调pH值至8.5～8.8，升温至60～65℃，恒温反应60～70分钟，然后用酸性物质调pH值至5.4～5.1，恒温65～68℃反应45～50分钟；再用碱性物质调节PH值至中性，终止反应，得脲甲醛缩合物溶液；水的加入量为尿素质量的1.5～4倍，甲醛水溶液：尿素的摩尔为1∶(1.2～1.6)，氧化淀粉的加入量为尿素质量的8～10％；
(2)在共聚反应釜中加入水及淀粉后升温至70℃～90℃糊化，淀粉与水的质量比为：1:5～15，加入丙烯酰胺单体，同时通过丙烯酸进料装置泵入丙烯酸，淀粉与丙烯酸的质量比为：1：(0.1～0.3)，淀粉与丙烯酰胺的质量比为：1：(0.01～0.03)，然后加入引发剂、交联剂及矿物土，引发剂的用量为淀粉质量的0.1～1％，交联剂的用量为淀粉质量的0.02～0.5％，矿物土的用量为淀粉质量的1～10％，在氮气保护下恒温搅拌，直至反应结束，反应温度为60℃～85℃，反应时间为0.5～2h，终止反应，用碱性物质调节PH值至中性，洗涤、过滤后制得淀粉接枝共聚物；
(3)将氮磷钾肥通过固态物料进料系统输入混合造粒机中加热至60～85℃，在肥料颗粒表面喷上雾化水将颗粒表面润湿，通入计量泵输入步骤(1)制得的脲甲醛缩合物溶液以速度1－1.5t/h输入混合造粒机中，通过共聚物计量泵输入步骤(2)制得淀粉接枝共聚物以速度0.3－0.8t/h输入造粒机中进行混合造粒，使脲甲醛缩合物、淀粉接枝共聚物混合包覆在颗粒肥料的表面，交联后的脲甲醛缩合物和淀粉接枝共聚物作为肥料的保水缓释层，150～200℃烘干30～45分钟，冷却至35℃以下，通过筛分机筛分出2.0mm～4.5mm的保水脲醛缓释复合肥，混合造粒后保水缓释层占保水脲醛缓释复合肥总量的8～14％，即得保水型脲醛缓释复合肥料。
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