CN107285915A - 一种尿素肥料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种尿素肥料及其制备方法，涉及肥料领域，该制备方法通过酸碱溶液的中和反应使尿素颗粒的表层湿润并熔化，再添加保护粉末，凭借熔化后的尿素将保护粉末粘附于尿素颗粒的表层，形成一层保护层来将尿素颗粒包裹住，以减少尿素的流失。保护粉末采用钢渣粉或矿粉，内含硅，钙，镁，硫等多种元素，同样能够被植物体吸收利用，补充植物体生长所需。该制备方法操作简单，对设备要求低，适合大规模的工业化生产。该尿素肥料在尿素颗粒的外层包覆有保护层，其在土壤中不会马上分解，而是缓慢释放尿素，供植物体吸收，植物利用率高。同时，其还能补充植物体生长所需的，钙，镁，硫等多种元素，促进植物体生长。

Description

一种尿素肥料及其制备方法
技术领域
本发明涉及肥料领域，具体而言，涉及一种尿素肥料及其制备方法。
背景技术
氮是植物生长所需的重要元素，它是植物体内氨基酸的组成部分、是构成蛋白质的成分，也是植物进行光合作用起决定作用的叶绿素的组成部分。研究表面氮不仅能促进植物营养体的成长，还可以决定植物生殖体的发育。植物体缺氮会表现出植株浅绿、茎短而细、分枝或分叶少、出现早衰等现象。若果树缺氮则表现为果小、果少、果皮硬等现象。对农作物施用氮肥不仅能提高农产品的产量，还能提高农产品的质量。
常用的氮肥有铵态氮肥，例如碳酸氢铵、硫酸铵、氯化铵等，有硝态氮肥，例如硝酸钠、硝酸钙等，还有酰胺态氮肥，例如尿素等。其中，尿素的含氮量高达46.7％，是固体氮中含氮量最高的肥料。但尿素在土壤中易分解挥发，不仅植物利用率低，浪费严重，而且产生的氨气挥发还会造成环境的污染。
发明内容
本发明的目的在于提供一种尿素肥料的制备方法，其操作简单，对设备要求低，可以在尿素颗粒的表面形成一层保护层，减少尿素的流失。
本发明的另一目的在于提供一种尿素肥料，其表面覆盖有保护层，尿素缓慢释放分解并被植物体吸收，能有效减少尿素的流失，植物利用率高。
本发明的实施例是这样实现的：
一种尿素肥料的制备方法，其包括：
用酸溶液和碱溶液使尿素颗粒的表层湿润并熔化；
加入保护粉末，使所述保护粉末包覆于所述尿素颗粒的表层；所述保护粉末包括钢渣粉和矿粉中的至少一种。
一种尿素肥料，其由上述尿素肥料的制备方法制备得到。
本发明实施例的有益效果是：
本发明提供了一种尿素肥料的制备方法，其通过酸溶液和碱溶液在使尿素颗粒的表面发生中和反应，放出大量热，使尿素颗粒的表层湿润并熔化，再添加保护粉末，凭借熔化后的尿素将保护粉末粘附于尿素颗粒的表层，形成一层保护层来将尿素颗粒包裹住，以减少尿素的流失。同时，保护粉末采用钢渣粉或矿粉，内含硅，钙，镁，硫等多种元素，同样能够被植物体吸收利用，补充植物体生长所需。该制备方法操作简单，对设备要求低，适合大规模的工业化生产。
本发明还提供了一种尿素肥料，其采用上述方法制备得到，其在尿素颗粒的外层包覆有保护层，其在土壤中不会马上分解，而是缓慢释放尿素，供植物体吸收，植物利用率高。同时，其还能补充植物体生长所需的，钙，镁，硫等多种元素，促进植物体生长。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本发明实施例的一种尿素肥料及其制备方法进行具体说明。
本发明实施例提供了一种尿素肥料的制备方法，其包括：
S1.用酸溶液和碱溶液使尿素颗粒的表层湿润并熔化。
尿素，又称碳酰胺(carbamide)，是由碳、氮、氧、氢组成的有机化合物，常温常压下是一种白色晶体。最简单的有机化合物之一，是哺乳动物和某些鱼类体内蛋白质代谢分解的主要含氮终产物。也是目前含氮量最高的氮肥。作为一种中性肥料，尿素适用于各种土壤和植物。它易保存，使用方便，是目前使用量较大的一种化学氮肥。尿素的化学式为CO(NH2)2，含氮量高达46.7％，是固体氮中含氮量最高的肥料。尿素在土壤中需要分解为铵盐才能被植物体吸收，但是尿素在潮湿的土壤中易发生如下反应：
CO(NH2)2+H2O→CO2+2NH3↑
造成氮随水流失，使得植物体对尿素中氮的利用率降低。
优选地，酸溶液包括磷酸溶液、硝酸溶液、硫酸溶液和盐酸溶液中的至少一种。碱溶液包括氢氧化钠、氢氧化钾和氨水中的至少一种。酸溶液和碱溶液在尿素颗粒的表面发生酸碱中和反应，放出大量的热，使尿素颗粒的表层熔化。在实际操作时，可以先用酸溶液处理，再用碱溶液处理，也可以是先用碱溶液处理，再用酸溶液处理，又或者是同时采用酸溶液和碱溶液对尿素颗粒的表面进行处理。优选地，酸的用量高于碱的用量，使整个尿素肥料呈弱酸性。尿素在土壤中需要转化成NH4 +才能被植物体吸收，碱性环境下，NH4 +与OH-反应释放氨气，造成氮的流失，而在酸性环境下，NH4 +则能更稳定的存在。
酸碱中和反应后生成的盐同样可以被植物体吸收利用。可选地，碱溶液可以采用氨水，酸溶液采用硝酸，反应生成硝酸铵，在使尿素颗粒表层熔化的同时，可以进一步增加该尿素肥料中氮的含量。可选的，碱溶液也可以采用氢氧化钾溶液，酸溶液采用磷酸溶液，反应生成磷酸钾，钾和磷均为植物生长过程中大量需求的元素，采用氢氧化钾和磷酸的组合可以在使尿素颗粒表层熔化的同时，在尿素肥料中掺入钾和磷，达到可同时为植物体补充氮、磷、钾的目的，进一步促进植物体的生长。优选地，磷酸溶液的浓度为80～90wt％，氢氧化钾的浓度为40～60％。发明人经过创造性劳动发现，采用该浓度范围下的磷酸溶液和氢氧化钾溶液，在中和反应中放热效率高，熔化效果较好。
进一步地，尿素颗粒的粒径为1.5～2.5mm。尿素颗粒可以是从市面上直接购得的相应粒度的产品。也可以是用尿素粉末在造粒机中预先制备得到。发明人发现，但采用的尿素颗粒粒径太小时，尿素颗粒熔化较快，难以保持其形状。而尿素颗粒过大，则会造成其表面受热不均，出现部分熔化的情况。经过发明人创造性劳动发现，当尿素颗粒的粒径保持在1.5～2.5mm时，尿素颗粒的熔化速度适中，熔化效果好，有利于后续步骤的进行。
本发明实施例提供了一种尿素肥料的制备方法，还包括：
S2.加入保护粉末，使保护粉末包覆于尿素颗粒的表层；其中，保护粉末包括钢渣粉和矿粉中的至少一种。
其中，保护粉末的质量为尿素颗粒的30～40％。在尿素颗粒表面的熔融态尿素的粘附作用下，保护粉末会在尿素颗粒的表面形成一层保护层。该保护粉末采用的均为不易发生潮解或分解的物质，在土壤中可以有效防止尿素的流失，增加植物体对尿素的利用率。当保护粉末的质量为尿素颗粒的30～40％时，所形成的保护层厚度适中，既不会妨碍植物体对尿素的分解吸收，又可以控制尿素的释放速度，避免尿素的流失浪费。
进一步地，在本发明实施例中保护粉末可以是钢渣粉和矿粉中至少一种。
钢渣是炼钢过程中产生的副产物，每炼1t钢就会产生大约0.12t的钢渣，目前钢渣的利用主要集中在建筑行业中作为混凝土或水泥中的添加料。钢渣的主要化学成分有氧化钙、氧化硅、氧化铝、氧化铁、氧化镁、氧化锰等，其中大部分为植物体生长所需的微量元素。本发明将钢渣制成的钢渣粉构成尿素颗粒外的保护层，即可以起到防止尿素流失的作用，还能为植物体生长提供微量元素，同时，也为钢渣的回收利用提供了一种新的思路。
矿粉是指将矿石粉碎加工后得到的粉末，其包括磷矿粉、钾矿粉、铁矿粉、钙矿粉、镁矿粉和锰矿粉中的至少一种。优选地，由于植物生长过程对磷和钾的需求同样巨大，故而可以选择以磷矿粉和钾矿粉为主，再辅以其它多种微量元素，在防止尿素流失的同时，为植物提供生长所需的各种元素。
进一步地，保护粉末的粒度为200～300目。发明人经过创造性劳动发现，在该粒度范围内的保护粉末在尿素颗粒的表面吸附效果最好，可以形成稳定的保护层，防止尿素流失的效果较好。
优选地，在本发明实施例中，该尿素肥料的制备过程可以在圆盘造粒机中进行。将尿素颗粒加入到圆盘造粒机中，并通过不同的喷嘴分别向尿素颗粒表面喷淋酸溶液和碱溶液。进一步地，也可以是将尿素的粉体加入到圆盘造粒机中先造粒成直径合适的尿素颗粒，再采用不同雾化喷嘴分别向尿素颗粒表面喷淋酸溶液和碱溶液，使其表层熔化。值得注意的是，用以喷淋酸溶液的雾化喷嘴和用以喷淋碱溶液的雾化喷嘴可以是采用同时喷淋的方式，也可以是采用轮流喷淋的方式，具体的工作方式以及工作时间并没有严格的限制。进一步地，在实际生产过程中，喷嘴的数量至少为两个，并可以视情况增加雾化喷嘴的个数，以增加可以喷淋的范围，使喷淋更加均匀。待到大部分的尿素颗粒表层熔化后，向圆盘造粒机中加入保护粉末，尿素在圆盘造粒机中转动，粘层成一定厚度的保护粉末，并经过一段时间的碰撞，挤压，摩擦，形成表面光滑的颗粒状尿素肥料。由于熔化过程中采用的酸溶液和碱溶液带入的水分并不多，后续步骤中可以不再进行干燥，同样能达到对肥料的水分要求。同时，由于颗粒表面还粘有难溶于水的保护粉末，使肥料颗粒不会出现结块现象。
进一步地，圆盘造粒机的转速为6～15r/min，圆盘的倾斜度为30～40°。发明人经过创造性劳动发现，在该转速范围和倾斜度的配合下，得到的尿素肥料的粒度适中，颗粒成型效果较好，外层保护层的包覆效果较好。
本发明实施例还提供了一种尿素肥料，其由上述尿素肥料的制备方法制备得到。
该尿素肥料的整体含氮量控制在25～35％。该尿素肥料具有由尿素颗粒组成的内核以及包覆于尿素颗粒外的保护层，可以在土壤中缓慢释放尿素供植物体吸收，减少尿素的流失。同时，该尿素肥料富含多种植物体生长所需的元素，能进一步促进植物的生长
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
本实施例提供一种尿素化肥，其制备方法如下：
S1.将500kg尿素颗粒加入到圆盘造粒机中，调整圆盘造粒机的倾斜角为30°，转速为10r/min。
S2.采用两个雾化喷嘴分别向尿素颗粒表面喷淋的磷酸溶液和的氢氧化钾溶液，使尿素颗粒的表层湿润并熔化。
S3.向圆盘造粒机内加入160kg粒度为200目的钢渣粉，使尿素颗粒在钢渣粉中滚动，并裹覆上一层由钢渣粉构成的保护层，待到表面光滑后，停止圆盘造粒机，自然冷却，得到所需尿素肥料。
实施例2
本实施例提供一种尿素化肥，其制备方法如下：
S1.将500kg尿素颗粒加入到圆盘造粒机中，调整圆盘造粒机的倾斜角为30°，转速为15r/min。
S2.采用两个雾化喷嘴分别向尿素颗粒表面喷淋盐酸溶液和的氢氧化钠溶液，使尿素颗粒的表层湿润并熔化。
S3.向圆盘造粒机内加入200kg粒度为200目的钢渣粉，使尿素颗粒在钢渣粉中滚动，并裹覆上一层由钢渣粉构成的保护层，待到表面光滑后，停止圆盘造粒机，自然冷却，得到所需尿素肥料。
实施例3
本实施例提供一种尿素化肥，其制备方法如下：
S1.将500kg尿素颗粒加入到圆盘造粒机中，调整圆盘造粒机的倾斜角为40°，转速为6r/min。
S2.采用两个雾化喷嘴分别向尿素颗粒表面喷淋硝酸溶液和氨水溶液，使尿素颗粒的表层湿润并熔化。
S3.向圆盘造粒机内加入150kg粒度为250目的矿粉，该矿粉由60kg磷矿粉、60kg钾矿粉、20kg铁矿粉以及10kg钙矿粉混合后得到。使尿素颗粒在矿粉中滚动，并裹覆上一层由矿粉构成的保护层，待到表面光滑后，停止圆盘造粒机，自然冷却，得到所需尿素肥料。
实施例4
本实施例提供一种尿素化肥，其制备方法如下：
S1.将500kg尿素颗粒加入到圆盘造粒机中，调整圆盘造粒机的倾斜角为35°，转速为10r/min。
S2.采用两个雾化喷嘴分别向尿素颗粒表面喷淋硫酸溶液和氢氧化钾溶液，使尿素颗粒的表层湿润并熔化。
S3.向圆盘造粒机内加入190kg粒度为300目的矿粉，该矿粉由90kg磷矿粉以及100kg钾矿粉混合后得到。使尿素颗粒在矿粉中滚动，并裹覆上一层由矿粉构成的保护层，待到表面光滑后，停止圆盘造粒机，自然冷却，得到所需尿素肥料。
实施例5
本实施例提供一种尿素化肥，其制备方法如下：
S1.将500kg尿素颗粒加入到圆盘造粒机中，调整圆盘造粒机的倾斜角为40°，转速为12r/min。
S2.采用两个雾化喷嘴分别向尿素颗粒表面喷淋磷酸溶液和氨水溶液，使尿素颗粒的表层湿润并熔化。
S3.向圆盘造粒机内加入200kg粒度为280目的矿粉，该矿粉由60kg磷矿粉、100kg钾矿粉、15kg猛矿粉以及25kg镁矿粉混合后得到。使尿素颗粒在矿粉中滚动，并裹覆上一层由矿粉构成的保护层，待到表面光滑后，停止圆盘造粒机，自然冷却，得到所需尿素肥料。
实施例6
本实施例提供一种尿素化肥，其制备方法如下：
S1.将500kg尿素颗粒加入到圆盘造粒机中，调整圆盘造粒机的倾斜角为30°，转速为7r/min。
S2.采用两个雾化喷嘴分别向尿素颗粒表面喷淋硝酸溶液和氢氧化钾溶液，使尿素颗粒的表层湿润并熔化。
S3.向圆盘造粒机内加入170kg粒度为250目的磷矿粉，使尿素颗粒在钾矿粉中滚动，并裹覆上一层由钾矿粉构成的保护层，待到表面光滑后，停止圆盘造粒机，自然冷却，得到所需尿素肥料。
试验例1
分别取实施例1～6所提供的尿素肥料以及市售尿素(对比例)0.01kg，与1kg潮湿土壤均匀混合制成试验样本，保持湿度为60％，于33～35℃的室温下每隔一段时间称量试验样本的重量，通过下式计算尿素分解挥发率：
α＝(M0-Ma)/M
式中，α为尿素分解挥发率，M0为试验样本的原始重量，Ma为试验样本的实际重量，M为施放的肥料的重量。
测试结果如表1所示：
表1.尿素分解挥发率测试结果
由表1可以看出，市售尿素在潮湿土壤中经过1天时间的挥发率已经达到1.4％，10天之后的挥发率为8.8％。而本发明实施例1～6所提供的氮素肥料在经过10天之后，其挥发率基本保持在1％左右，最高不过到1.3％，可见本发明实施例所提供的氮素肥料能够有效的防止氮素的挥发流失。
试验例2
在长江中下游某省的稻田中选取养分分布均匀的稻田作为试验田，划分出7个试验区，7个试验区分别采用实施例1～6所提供的尿素肥料以及市售尿素进行施肥，其它磷钾肥施放、农药管理、灌溉情况等保持一致，试验时间为水稻的一个生长周期，收获前从各试验区随机取植株10株测量植株平均高度，收获后统计产量，测试结果如表2所示：
表2.水稻种植试验结果
植株平均高度(cm) 产量(kg/亩)
实施例1 88.7 762.3
实施例2 87.9 758.4
实施例3 88.2 759.3
实施例4 88.4 760.2
实施例5 87.7 758.9
实施例6 87.6 757.6
对比例 80.9 649.2
由表2可以看出，采用本发明实施例1～6所提供的尿素肥料后，水稻植株的平均高度在87～89cm，而使用市售尿素的水稻植株仅为80.9cm，可见本发明实施例所提供的尿素肥料对植株的生长有明显的促进作用。同时，在使用本发明实施例1～6所提供的尿素肥料后，水稻的亩产达到760kg左右，而使用市售尿素的水稻亩产仅为649.2kg，增产达到16.7～17.4％，增产效果明显。
综上所述，本发明提供了一种尿素肥料的制备方法，其通过酸溶液和碱溶液在使尿素颗粒的表面发生中和反应，放出大量热，使尿素颗粒的表层湿润并熔化，再添加保护粉末，凭借熔化后的尿素将保护粉末粘附于尿素颗粒的表层，形成一层保护层来将尿素颗粒包裹住，以减少尿素的流失。同时，保护粉末采用钢渣粉或矿粉，内含硅，钙，镁，硫等多种元素，同样能够被植物体吸收利用，补充植物体生长所需。该制备方法操作简单，对设备要求低，适合大规模的工业化生产。
本发明还提供了一种尿素肥料，其采用上述方法制备得到，其在尿素颗粒的外层包覆有保护层，其在土壤中不会马上分解，而是缓慢释放尿素，供植物体吸收，植物利用率高。同时，其还能补充植物体生长所需的，钙，镁，硫等多种元素，促进植物体生长。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种尿素肥料的制备方法，其特征在于，包括：
用酸溶液和碱溶液使尿素颗粒的表层湿润并熔化；
加入保护粉末，使所述保护粉末包覆于所述尿素颗粒的表层；所述保护粉末包括钢渣粉和矿粉中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的尿素肥料的制备方法，其特征在于，将所述尿素颗粒加入到圆盘造粒机中，采用多个雾化喷嘴分别向所述尿素颗粒喷淋所述酸溶液和所述碱溶液。
3.根据权利要求2所述的尿素肥料的制备方法，其特征在于，所述酸溶液包括磷酸溶液、硝酸溶液、硫酸溶液和盐酸溶液中的至少一种。
4.根据权利要求3所述的尿素肥料的制备方法，其特征在于，所述碱溶液包括氢氧化钠、氢氧化钾和氨水中的至少一种。
5.根据权利要求4所述的尿素肥料的制备方法，其特征在于，所述碱溶液为氢氧化钾溶液，所述酸溶液为磷酸溶液。
6.根据权利要求1所述的尿素肥料的制备方法，其特征在于，所述保护粉末的质量为所述尿素颗粒的30～40％。
7.根据权利要求1所述的尿素肥料的制备方法，其特征在于，所述保护粉末的粒度为200～300目。
8.根据权利要求7所述的尿素肥料的制备方法，其特征在于，所述矿粉包括磷矿粉、钾矿粉、铁矿粉、钙矿粉、镁矿粉和锰矿粉中的至少一种。
9.根据权利要求1所述的尿素肥料的制备方法，其特征在于，所述尿素颗粒的粒径为1.5～2.5mm。
10.一种尿素肥料，其特征在于，由权利要求1～8任一项所述的尿素肥料的制备方法制备得到。
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