CN105503278B - 一种脲甲醛缓释肥及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及脲甲醛缓释肥技术领域，尤其是一种脲甲醛缓释肥及其制备方法，通过将脲甲醛缓释肥采用磷石膏、肥料、脲甲醛、羟基乙酸、氨气和三氧化二铝进行配合，并且结合制备工艺中，将羟基乙酸与氨气在三氧化二铝的催化作用，使得羟基乙酸和氨气形成复杂的多种氮元素的结构体，并且还残留部分羟基乙酸，再将其混合液与脲甲醛混合后，使得脲甲醛与其结构式和残留的羟基乙酸作用，使得其相互之间形成结构键，再采用磷石膏制备成30‑50目的颗粒后，采用上述混合浆与肥料浆交替喷洒在表面，使得其在处理过程中，磷石膏中的结晶水向外散发，穿透包裹层，形成由内至外的致密缝隙，使得再将其作为肥料施肥入土壤中之后，其达到缓释的功效。

Description

一种脲甲醛缓释肥及其制备方法

技术领域

本发明涉及脲甲醛缓释肥技术领域，尤其是一种脲甲醛缓释肥及其制备方法。

背景技术

脲甲醛缓释肥是由于脲甲醛中氮元素的缓释效果的优异性被发现，使得脲甲醛被大量作为缓释肥原料利用，进而出现了大量的关于脲甲醛缓释肥的技术方案；如专利号为201010268404.0的《硝态脲甲醛肥料的制备方法》其公开了首先在反应釜中加入热水，升温至65℃，加入尿素，搅拌溶解后用20％NaOH调pH值至8.6～8.8，再加入甲醛，甲醛、尿素重量份比例为1∶1.8，温度上升至85℃，恒温20～30分钟，然后在80℃左右保温喷入计算配方NPK原料的造粒机机底料中添加硝态氮肥，脱水制造成粒，干燥冷却筛选后成品。使得获得的硝态脲甲醛肥料具有含氮量高、氮素供给具有速效和缓效的作用，减少了淋损失、挥发，提高了利用率；再如专利号为200910018209.X的《硒脲甲醛滚筒造粒复合肥及其生产方法》公开了在复合肥料中加有硒脲甲醛组成后，不仅能生产出富含硒的农产品，且由于硒脲甲醛中的氮素和硒元素是螯合的，具有一定的缓释功能，因此肥效时间长，能够提供农作物产量；复合肥在生产的过程中冷却过程采用循环冷却，使得肥料颗粒充分冷却，加上硒脲甲醛的粘合性可使复合肥产品颗粒硬度高，在生产中引入水分少，无需烘干，大大节约了能源。

尽管如此，现有技术中的脲甲醛缓释肥中的氮含量和氮的缓释效果依然难以长时间的满足作物生长需求，虽然其能够对施入的复合肥起到缓释功能的作用，但其缓释的长效性以及其氮含量依然难以确保满足农作物的生长需求；并且，现有技术中的缓释肥的生产技术也难以全面的满足农作物用肥领域的需求，鉴于此，本研究者经过将羟基乙酸与氨气反应的原理进行分析，并结合羟基乙酸与脲甲醛的作用的把握，将羟基乙酸、氨气在催化剂三氧化二铝存在的环境下，经过一定的配比关系，使得其含有多种结构的脱水氨解产物，并在羟基乙酸的加入下，使得其处理酸性状态下，再将脲甲醛加入混合后，处理至熔融态，不仅能够增大其中的氮元素含量，而且还能够使得脲甲醛与羟基乙酸或者其与氨气进行脱水氨解后的产物进行作用，提高脲甲醛中的氮元素的缓释效果，并结合制备工艺以及磷石膏、肥料的加入，使得制备的脲甲醛缓释颗粒表面具有由颗粒内部向外部延伸的多个不同规则的气孔，方便颗粒肥中的养分缓释，提高颗粒肥的缓释效果，延长肥效时间，提高农作物产量，为脲甲醛缓释肥制备领域提供了一种新思路。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供一种脲甲醛缓释肥及其制备方法。

具体是通过以下技术方案得以实现的：

一种脲甲醛缓释肥，其原料成分以重量份计为磷石膏10-20份、肥料50-70份、脲甲醛10-20份、羟基乙酸3-7份、氨气0.5-1份、三氧化二铝0.01-0.03份。

所述的原料成分以重量份计为磷石膏15份、肥料60份、脲甲醛15份、羟基乙酸5份、氨气0.8份、三氧化二铝0.02份。

所述的磷石膏为新鲜磷石膏、半水磷石膏中的一种或者两种的混合物。

所述的脲甲醛缓释肥的制备方法，包括以下步骤：

(1)将羟基乙酸置于反应器中，并向其中通入氨气和加入三氧化二铝，将其温度调整为360-400℃，控制反应器中的压力为2-3MPa，待反应时间达到20-30min后，调整温度为常温，并向其中加入脲甲醛搅拌均匀，再采用温度为40-50℃处理20-30min后，待用；

(2)将磷石膏置于造粒机中造粒，并在造粒完成后，将其置于温度为40-50℃的环境中处理1-2h后，再将其过筛处理，使得获得的磷石膏颗粒为30-50目，再将其送入喷浆包裹机中，待用；

(3)将步骤(1)获得的物料置于熔融炉中处理成熔融态，并将其均分为5等份，得到脲甲醛混合浆；并将肥料置于熔融炉中处理成熔融态，将其均分为5等份，得到肥料浆；再采用脲甲醛混合浆与肥料浆交替喷洒在步骤(2)获得的磷石膏颗粒表面，直至将脲甲醛混合浆与肥料浆喷洒完，即可。

所述的步骤(3)，其在喷洒一层脲甲醛混合浆后，冷却至常温之后，向其表面喷洒占磷石膏颗粒重量1％的水分后，再采用肥料浆喷洒，在肥料浆喷洒完成后，立即采用脲甲醛混合浆喷洒。

所述的冷却至常温，其冷却时间为≤3s。

所述的步骤(3)，其在喷洒完脲甲醛混合浆和肥料浆后，其还包括烘干步骤。

所述的烘干步骤，其是将脲甲醛混合浆与肥料浆喷洒完获得的颗粒置于温度为80-90℃中烘烤处理10-20min，再按照降温速度为5℃/min进行烘烤10-12min后，即可。

本发明的发明原理是将羟基乙酸与氨气在三氧化二铝作为催化剂的条件下，经过控制其反应温度以及压力和反应时间，使得羟基乙酸与氨气发生脱水氨解反应，使得其在溶液中形成以下结构式：

NH₂CH₂CONH ₂

再结合上述结构式的存在环境下，将脲甲醛加入其中，使得脲甲醛与上述结构式中的成分发生一定的作用，进而提高脲甲醛缓释肥中的氮元素的含量，提高缓释肥中的脲甲醛的品质，并且上述结构中氧氮键极易发生断裂，形成铵根离子后，被作物所吸收，并随着施肥入土壤中的时间的延长，碳氮键逐步被微生物分解断裂，使得其形成无机铵后，被作物吸收利用，进而达到了长效缓释氮肥的功效，并且结合上述溶液的处理，以及脲甲醛加入到其中混合后，使得脲甲醛的分散性得到改善，并且脲甲醛与上述结构式的化合物以及未反应完全的羟基乙酸之间发生键能作用，使得缓释肥的品质得到提高，提高了缓释肥缓释效果，尤其是使得脲甲醛缓释肥中的冷水可溶性性氮元素的量达到50％，热水可溶性氮达到了95％以上，并且热水可溶性氮的溶解量是随着温度的不断变化逐步提升的，使得其满足在微生物分解利用过程中，根据微生物对其分解阶段不同，其所采用的生物能的变化，使得上述脲甲醛缓释肥中的氮元素得到逐步的分解利用，提高了缓释肥缓释的效果，并结合羟基乙酸的加入以及氨气与羟基乙酸反应后的结构式与脲甲醛的混合，使得脲甲醛中的氮元素的缓释周期得到了延长，使得在对氮元素进行利用的过程中，其先将羟基乙酸与氨气反应获得的脱水氨解产物，确保了颗粒肥在缓释过程中不会快速的形成粉末，避免了颗粒肥中的养分快速散失的缺陷，降低了脲甲醛缓释肥中的损失率。

上述的肥料为含有氮磷钾元素的复合肥，例如：浙江山下湖珍珠集团股份有限公司提供的氮磷钾复合肥；戴威农业科技发展股份有限公司提供的氮磷钾复合肥的制备方法制备的氮磷钾复合肥；贵州西洋肥业有限公司提供的高氮硫基氮磷钾复合肥的生产方法生产的氮磷钾复合肥；中国-阿拉伯化肥有限公司提供的硝基氮磷钾复合肥的制备方法制备的氮磷钾复合肥；山东红日阿康化工股份有限公司提供的一种脱氟硫基氮磷钾复合肥的生产方法生产的氮磷钾复合肥；戴威农业科技发展股份有限公司提供的氮磷钾复合肥的制备方法制备的氮磷钾复合肥；贵州中华开磷化肥有限公司提供的植物专用复合肥，如制备磷酸二氢钾联产芝麻专用复合肥的方法制备的氮磷钾复合肥等。

与现有技术相比，本发明的技术效果体现在：

本发明是通过将脲甲醛缓释肥采用磷石膏、肥料、脲甲醛、羟基乙酸、氨气和三氧化二铝进行配合，并且结合制备工艺中，将羟基乙酸与氨气在三氧化二铝的催化作用，使得羟基乙酸和氨气形成复杂的多种氮元素的结构体，并且还残留部分羟基乙酸，再将其混合液与脲甲醛混合后，使得脲甲醛与其结构式和残留的羟基乙酸作用，使得其相互之间形成结构键，再采用磷石膏制备成30-50目的颗粒后，采用上述混合浆与肥料浆交替喷洒在表面，使得其在处理过程中，磷石膏中的结晶水向外散发，穿透包裹层，形成由内至外的致密缝隙，使得再将其作为肥料施肥入土壤中之后，其达到缓释的功效。

除此之外，本研究者尤其是将喷洒完脲甲醛混合浆后，将其采用短时间的冷却至常温，使得由内至外散发出来的结晶水遭受快速的冷却过程，降低结晶水气体散发出来的穿透力，使得其能够在不完全穿透包裹层的时候，被冷却在包裹层之间，再在喷浆过程中，进一步的形成水汽向外散发，经过这样多次的重复，使得水汽在脲甲醛缓释肥颗粒内部形成多条不规则的孔隙，使得在后续将脲甲醛施肥入土壤中之后，脲甲醛内部的养分从内至外出现不规则的运动轨迹，降低缓释速度，提高缓释效果。

而且，结合羟基乙酸、氨气、三氧化二铝进行反应后的混合浆液与脲甲醛混合，再将混合后的物料制备成熔融态后，使得脲甲醛与混合浆液中的结构式以及羟基乙酸之间发生化学键的键合作用，形成致密的网状结构，并且确保最大程度的提高脲甲醛缓释肥中的氮含量，并且将该料浆与肥料料浆进行交替的包裹在磷石膏颗粒表面，使得其能够对养分进行包裹的功效，达到缓释的功效；而且还是得铵根离子散失后，其能够有效的激活残留在土壤中的磷钾元素，进而达到改善土壤的目的。

本发明的研究者经过将上述的脲甲醛缓释肥进行冷水可溶性氮和热水可溶性氮的含量的测定，进而得出：在冷水环境下，上述脲甲醛缓释肥中的氮元素被溶解在冷水中的量达到了80％，并且根据溶解的时间来看，其在10天之内，仅仅只能够达到30％，在第30天能够达到45％，在第80天能够达到67％，在第100天达到了80％，并且在第100-130天之间，其冷水中的氮含量无明显的变化。并且还在热水条件下做了同样的实验，将水温进行变化处理，使得水温从常温升温至100℃，处理1天，发现其水中溶解氮含量随着温度的升高而升高；并且将其采用在80℃热水中溶解处理，其氮含量在第3天能够达到95％。

具体实施方式

下面结合具体的实施方式来对本发明的技术方案做进一步的限定，但要求保护的范围不仅局限于所作的描述。

实施例1

一种脲甲醛缓释肥，其原料成分以重量计为磷石膏10kg、肥料50kg、脲甲醛10kg、羟基乙酸3kg、氨气0.5kg、三氧化二铝0.01kg。所述的磷石膏为新鲜磷石膏。所述的肥料为浙江山下湖珍珠集团股份有限公司提供的氮磷钾复合肥。

制备方法，包括以下步骤：

(1)将羟基乙酸置于反应器中，并向其中通入氨气和加入三氧化二铝，将其温度调整为360℃，控制反应器中的压力为2MPa，待反应时间达到20min后，调整温度为常温，并向其中加入脲甲醛搅拌均匀，再采用温度为40℃处理20min后，待用；

(2)将磷石膏置于造粒机中造粒，并在造粒完成后，将其置于温度为40℃的环境中处理1h后，再将其过筛处理，使得获得的磷石膏颗粒为30目，再将其送入喷浆包裹机中，待用；

(3)将步骤(1)获得的物料置于熔融炉中处理成熔融态，并将其均分为5等份，得到脲甲醛混合浆；并将肥料置于熔融炉中处理成熔融态，将其均分为5等份，得到肥料浆；再采用脲甲醛混合浆与肥料浆交替喷洒在步骤(2)获得的磷石膏颗粒表面，直至将脲甲醛混合浆与肥料浆喷洒完，即可。

实施例2

一种脲甲醛缓释肥，其原料成分以重量计为磷石膏20kg、肥料70kg、脲甲醛20kg、羟基乙酸7kg、氨气1kg、三氧化二铝0.03kg。所述的磷石膏为半水磷石膏。所述的肥料为戴威农业科技发展股份有限公司提供的氮磷钾复合肥的制备方法制备的氮磷钾复合肥。

制备方法，包括以下步骤：

(1)将羟基乙酸置于反应器中，并向其中通入氨气和加入三氧化二铝，将其温度调整为400℃，控制反应器中的压力为3MPa，待反应时间达到30min后，调整温度为常温，并向其中加入脲甲醛搅拌均匀，再采用温度为50℃处理30min后，待用；

(2)将磷石膏置于造粒机中造粒，并在造粒完成后，将其置于温度为50℃的环境中处理2h后，再将其过筛处理，使得获得的磷石膏颗粒为50目，再将其送入喷浆包裹机中，待用；

(3)将步骤(1)获得的物料置于熔融炉中处理成熔融态，并将其均分为5等份，得到脲甲醛混合浆；并将肥料置于熔融炉中处理成熔融态，将其均分为5等份，得到肥料浆；再采用脲甲醛混合浆与肥料浆交替喷洒在步骤(2)获得的磷石膏颗粒表面，直至将脲甲醛混合浆与肥料浆喷洒完，即可。所述的步骤(3)，其在喷洒一层脲甲醛混合浆后，冷却至常温之后，向其表面喷洒占磷石膏颗粒重量1％的水分后，再采用肥料浆喷洒，在肥料浆喷洒完成后，立即采用脲甲醛混合浆喷洒。

实施例3

一种脲甲醛缓释肥，其原料成分以重量计为磷石膏10kg、肥料70kg、脲甲醛15kg、羟基乙酸6kg、氨气0.6kg、三氧化二铝0.02kg。所述的磷石膏为新鲜磷石膏、半水磷石膏的任意混合物。所述的肥料为贵州西洋肥业有限公司提供的高氮硫基氮磷钾复合肥的生产方法生产的氮磷钾复合肥。

所述的脲甲醛缓释肥的制备方法，包括以下步骤：

(1)将羟基乙酸置于反应器中，并向其中通入氨气和加入三氧化二铝，将其温度调整为370℃，控制反应器中的压力为2.5MPa，待反应时间达到25min后，调整温度为常温，并向其中加入脲甲醛搅拌均匀，再采用温度为45℃处理25min后，待用；

(2)将磷石膏置于造粒机中造粒，并在造粒完成后，将其置于温度为45℃的环境中处理1.5h后，再将其过筛处理，使得获得的磷石膏颗粒为40目，再将其送入喷浆包裹机中，待用；

(3)将步骤(1)获得的物料置于熔融炉中处理成熔融态，并将其均分为5等份，得到脲甲醛混合浆；并将肥料置于熔融炉中处理成熔融态，将其均分为5等份，得到肥料浆；再采用脲甲醛混合浆与肥料浆交替喷洒在步骤(2)获得的磷石膏颗粒表面，直至将脲甲醛混合浆与肥料浆喷洒完，即可。所述的步骤(3)，其在喷洒一层脲甲醛混合浆后，冷却至常温之后，向其表面喷洒占磷石膏颗粒重量1％的水分后，再采用肥料浆喷洒，在肥料浆喷洒完成后，立即采用脲甲醛混合浆喷洒。所述的冷却至常温，其冷却时间为≤3s。

实施例4

一种脲甲醛缓释肥，其原料成分以重量计为磷石膏15kg、肥料60kg、脲甲醛15kg、羟基乙酸5kg、氨气0.8kg、三氧化二铝0.02kg。

所述的磷石膏为半水磷石膏。所述的肥料为中国-阿拉伯化肥有限公司提供的硝基氮磷钾复合肥的制备方法制备的氮磷钾复合肥。

所述的脲甲醛缓释肥的制备方法，包括以下步骤：

(1)将羟基乙酸置于反应器中，并向其中通入氨气和加入三氧化二铝，将其温度调整为360℃，控制反应器中的压力为3MPa，待反应时间达到20min后，调整温度为常温，并向其中加入脲甲醛搅拌均匀，再采用温度为50℃处理30min后，待用；

(2)将磷石膏置于造粒机中造粒，并在造粒完成后，将其置于温度为40℃的环境中处理2h后，再将其过筛处理，使得获得的磷石膏颗粒为30目，再将其送入喷浆包裹机中，待用；

(3)将步骤(1)获得的物料置于熔融炉中处理成熔融态，并将其均分为5等份，得到脲甲醛混合浆；并将肥料置于熔融炉中处理成熔融态，将其均分为5等份，得到肥料浆；再采用脲甲醛混合浆与肥料浆交替喷洒在步骤(2)获得的磷石膏颗粒表面，直至将脲甲醛混合浆与肥料浆喷洒完，即可。所述的步骤(3)，其在喷洒一层脲甲醛混合浆后，冷却至常温之后，向其表面喷洒占磷石膏颗粒重量1％的水分后，再采用肥料浆喷洒，在肥料浆喷洒完成后，立即采用脲甲醛混合浆喷洒。所述的冷却至常温，其冷却时间为≤2s。所述的步骤(3)，其在喷洒完脲甲醛混合浆和肥料浆后，其还包括烘干步骤。所述的烘干步骤，其是将脲甲醛混合浆与肥料浆喷洒完获得的颗粒置于温度为80℃中烘烤处理10min，再按照降温速度为5℃/min进行烘烤10min后，即可。

实施例5

一种脲甲醛缓释肥，其原料成分以重量计为磷石膏20kg、肥料60kg、脲甲醛10kg、羟基乙酸5kg、氨气0.8kg、三氧化二铝0.02kg。所述的磷石膏为新鲜磷石膏。所述的肥料为山东红日阿康化工股份有限公司提供的脱氟硫基氮磷钾复合肥的生产方法生产的氮磷钾复合肥。

所述的脲甲醛缓释肥的制备方法，包括以下步骤：

(1)将羟基乙酸置于反应器中，并向其中通入氨气和加入三氧化二铝，将其温度调整为400℃，控制反应器中的压力为2MPa，待反应时间达到20min后，调整温度为常温，并向其中加入脲甲醛搅拌均匀，再采用温度为50℃处理20min后，待用；

(2)将磷石膏置于造粒机中造粒，并在造粒完成后，将其置于温度为40℃的环境中处理1h后，再将其过筛处理，使得获得的磷石膏颗粒为50目，再将其送入喷浆包裹机中，待用；

(3)将步骤(1)获得的物料置于熔融炉中处理成熔融态，并将其均分为5等份，得到脲甲醛混合浆；并将肥料置于熔融炉中处理成熔融态，将其均分为5等份，得到肥料浆；再采用脲甲醛混合浆与肥料浆交替喷洒在步骤(2)获得的磷石膏颗粒表面，直至将脲甲醛混合浆与肥料浆喷洒完，即可。所述的步骤(3)，其在喷洒一层脲甲醛混合浆后，冷却至常温之后，向其表面喷洒占磷石膏颗粒重量1％的水分后，再采用肥料浆喷洒，在肥料浆喷洒完成后，立即采用脲甲醛混合浆喷洒。所述的冷却至常温，其冷却时间为≤1s。所述的步骤(3)，其在喷洒完脲甲醛混合浆和肥料浆后，其还包括烘干步骤。所述的烘干步骤，其是将脲甲醛混合浆与肥料浆喷洒完获得的颗粒置于温度为90℃中烘烤处理20min，再按照降温速度为5℃/min进行烘烤12min后，即可。

除了上述的研究外，本研究者还将本发明实施例1-实施例5获得的脲甲醛缓释肥与相应的实施例中采用的氮磷钾复合肥分别作为对照组1-5，将其进行玉米种植实验，并按照每亩施基肥30kg后，不再对其施肥处理，按照传统的管理方法进行管理，对玉米生长的情况以及亩产量进行观察和统计，其结果见表1所示：

由表1的数据可以得出，本发明的脲甲醛缓释肥能够长期的为农作物提供氮肥，避免农作物缺氮而发生的叶片发黄的现象，并且在确保长期为农作物提供氮肥的前提下，增大了农作物的产量，降低了农产品生产的成本，并且无需多次为农作物进行施肥处理，降低了劳动强度，减少了氮肥的损失，增强了保土保肥的效果。

Claims (7)

1.一种脲甲醛缓释肥，其特征在于，其原料成分以重量份计为磷石膏10-20份、肥料50-70份、脲甲醛10-20份、羟基乙酸3-7份、氨气0.5-1份、三氧化二铝0.01-0.03份；

所述的脲甲醛缓释肥，其制备方法包括以下步骤：

(1)将羟基乙酸置于反应器中，并向其中通入氨气和加入三氧化二铝，将其温度调整为360-400℃，控制反应器中的压力为2-3MPa，待反应时间达到20-30min后，调整温度为常温，并向其中加入脲甲醛搅拌均匀，再采用温度为40-50℃处理20-30min后，待用；

(2)将磷石膏置于造粒机中造粒，并在造粒完成后，将其置于温度为40-50℃的环境中处理1-2h后，再将其过筛处理，使得获得的磷石膏颗粒为30-50目，再将其送入喷浆包裹机中，待用；

(3)将步骤(1)获得的物料置于熔融炉中处理成熔融态，并将其均分为5等份，得到脲甲醛混合浆；并将肥料置于熔融炉中处理成熔融态，将其均分为5等份，得到肥料浆；再采用脲甲醛混合浆与肥料浆交替喷洒在步骤(2)获得的磷石膏颗粒表面，直至将脲甲醛混合浆与肥料浆喷洒完，即可。

2.如权利要求1所述的脲甲醛缓释肥，其特征在于，所述的原料成分以重量份计为磷石膏15份、肥料60份、脲甲醛15份、羟基乙酸5份、氨气0.8份、三氧化二铝0.02份。

3.如权利要求1或2所述的脲甲醛缓释肥，其特征在于，所述的磷石膏为新鲜磷石膏、半水磷石膏中的一种或者两种的混合物。

4.如权利要求1所述的脲甲醛缓释肥，其特征在于，所述的步骤(3)，其在喷洒一层脲甲醛混合浆后，冷却至常温之后，向其表面喷洒占磷石膏颗粒重量1％的水分后，再采用肥料浆喷洒，在肥料浆喷洒完成后，立即采用脲甲醛混合浆喷洒。

5.如权利要求4所述的脲甲醛缓释肥，其特征在于，所述的冷却至常温，其冷却时间为≤3s。

6.如权利要求1所述的脲甲醛缓释肥，其特征在于，所述的步骤(3)，其在喷洒完脲甲醛混合浆和肥料浆后，其还包括烘干步骤。

7.如权利要求6所述的脲甲醛缓释肥，其特征在于，所述的烘干步骤，其是将脲甲醛混合浆与肥料浆喷洒完获得的颗粒置于温度为80-90℃中烘烤处理10-20min，再按照降温速度为5℃/min进行烘烤10-12min后，即可。