CN113999074B - 高强度复合肥及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了高强度复合肥及其制备方法。其中，制备高强度复合肥的方法包括：(1)分别制备含尿素的共熔体和酸性甲醛溶液；(2)将复合肥供给至造粒设备中，在造粒过程中，向复合肥的表面喷涂含尿素的共熔体和酸性甲醛溶液，使含尿素的共熔体和酸性甲醛溶液反应生成包裹复合肥至少部分表面的脲醛，得到高强度复合肥。该方法可实现在复合肥生产过程中，在复合肥表面同步进行脲醛的反应和外包裹，从而可以显著提高的制备得到的高强度复合肥颗粒的强度，并减弱肥料吸湿性、降低肥料结块率，同时为肥料提供一定的氮素缓释效果。另外，该方法制备得到的脲醛高强度复合肥，生产中不需要添加包裹油和/或包裹粉，可有效节约成本。

Description

高强度复合肥及其制备方法

技术领域

本发明涉及肥料技术领域，具体而言，本发明涉及高强度复合肥及其制备方法。

背景技术

肥料结块是复合肥生产和存储过程中经常遇到的问题，严重影响产品质量，进而影响复合肥的推广应用。肥料结块是一个复杂的问题，如肥料成分大多具有吸湿性，水分含量高时，易重复结晶溶解导致结块，包裹粉添加量过少，也易造成肥料颗粒间的黏连，在码垛过高时，易造成板结。同时，肥料颗粒强度低时，在运输、应用时，均会影响产品效果。

目前，为提高肥料产品颗粒强度，生产上常采用添加脲醛的方式，传统的生产方式有脲醛稀溶液法和浓溶液法，采用这两种方法均可提高复合肥产品强度，但均需要提前将尿素和甲醛反应制成脲甲醛溶液，对工艺条件要求较高，且在与粉体物料一起造粒时，如添加量较大，则会引入较多液相，带来较高的干燥负荷。如采用外包裹的形式添加，易产生包裹不均、物料粘连、能耗高等问题，对脲醛合成液及包裹过程的工艺条件均需有较高的控制，使生产成本难以控制。因而，现有的制备高强度复合肥的方法仍有待改进。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的目的在于提出制备高强度复合肥的方法，以及由该方法制备得到的高强度复合肥。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种制备高强度复合肥的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：(1)分别制备含尿素的共熔体和酸性甲醛溶液；(2)将复合肥供给至造粒设备中，在造粒过程中，向所述复合肥的表面喷涂所述含尿素的共熔体和所述酸性甲醛溶液，使含尿素的共熔体和所述酸性甲醛溶液反应生成包裹所述复合肥至少部分表面的脲醛，得到所述高强度复合肥。

根据本发明上述实施例的制备高强度复合肥的方法，可实现在复合肥生产过程中，在复合肥表面同步进行脲醛的反应和外包裹。具体地，含尿素的共熔体可以复合肥(肥芯)表面形成一包裹层，同时通过喷涂酸性甲醛溶液，酸性甲醛溶液与碱性尿素反应缩合、固化，在复合肥表面形成类似网状结构的脲醛外壳，从而可以显著提高的制备得到的高强度复合肥颗粒的强度，并减弱肥料吸湿性、降低肥料结块率，同时为肥料提供一定的氮素缓释效果。另外，该方法制备得到的脲醛高强度复合肥，生产中不需要添加包裹油和/或包裹粉，可有效节约成本。

另外，根据本发明上述实施例的制备高强度复合肥的方法还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，所述含尿素的共熔体中含有尿素、磷酸一铵和碱性物质，所述尿素、所述磷酸一铵、所述碱性物质的质量比为(90～95):(5～10):(0.1～0.7)。

在本发明的一些实施例中，所述碱性物质选自氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙中的至少之一。

在本发明的一些实施例中，所述磷酸一铵选自55％磷酸一铵、58％磷酸一铵、60％磷酸一铵、72％磷酸一铵中的至少之一。

在本发明的一些实施例中，将所述尿素、所述磷酸一铵、所述碱性物质在90～130℃下进行混合，得到pH为8～9的所述含尿素的共熔体。

在本发明的一些实施例中，将酸性溶液与甲醛溶液混合，得到pH为4～6的所述酸性甲醛溶液，所述酸性溶液为30％～60％浓度的硫酸溶液，所述甲醛溶液为甲醛含量不低于37％的甲醛水溶液。

在本发明的一些实施例中，所述含尿素的共熔体和所述酸性甲醛溶液的质量比为100:(5～20)。

在本发明的一些实施例中，所述脲醛占所述高强度复合肥总质量的比例为5％～20％。

在本发明的一些实施例中，所述反应中蒸汽温度不高于100℃，所述反应进行的时间为5～20min。

在本发明的一些实施例中，所述复合肥选自高氮型复合肥、高钾型复合肥、高磷型复合肥、平衡型复合肥中的至少之一。

在本发明的一些实施例中，所述造粒过程中，不使用包裹油和/或包裹粉。

在本发明的另一方面，本发明提出了一种高强度复合肥。根据本发明的实施例，该高强度复合肥是由上述实施例的制备高强度复合肥的方法制备得到的。由此，该高强度复合肥的颗粒强度高耐储存运输，不易粉化结块，使用范围广，并具有一定的氮素缓释效果。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。另外，如无特别说明，本发明中涉及的百分含量均为质量百分含量。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种制备高强度复合肥的方法。下面进一步对根据本发明实施例的制备高强度复合肥的方法进行详细描述。

首先，根据本发明的实施例，分别制备含尿素的共熔体和酸性甲醛溶液。

根据本发明的一些实施例，含尿素的共熔体中含有尿素、磷酸一铵和碱性物质，尿素、磷酸一铵、碱性物质的质量比可以为(90～95):(5～10):(0.1～0.7)。具体地，尿素的质量份数可以为90、91、92、93、94、95等，磷酸一铵的质量份数可以为5、6、7、8、9、10等，碱性物质的质量份数可以为0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7等。发明人发明，如果磷酸一铵的含量过高，则可能共熔体与甲醛反应不够完全；如果磷酸一铵的含量过低，则可能所需共融温度过高，增加能耗。另外，通过采用以上含量的碱性物质，可以将共熔体的pH调至8～9，以便于其中的尿素与甲醛反应生成脲醛。

上述碱性物质和磷酸一铵的具体种类并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要选择。根据本发明的一些实施例，碱性物质可以选自氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙中的至少之一；磷酸一铵可以选自55％磷酸一铵、58％磷酸一铵、60％磷酸一铵、72％磷酸一铵中的至少之一。

根据本发明的一些实施例，将尿素、磷酸一铵、碱性物质在90～130℃下进行混合，得到pH为8～9的含尿素的共熔体。具体地，混合温度可以为90℃、100℃、110℃、120℃、130℃等，优选为100～120℃。发明人发现，如果混合温度过高，则可能过度反应，共熔体流动性变差，且形成过多缩二脲，对作物产生危害；如果混合温度过低，则可能无法形成共熔体。

根据本发明的一些实施例，将酸性溶液与甲醛溶液混合，得到pH为4～6的酸性甲醛溶液，酸性溶液为30％～60％浓度的硫酸溶液，甲醛溶液为甲醛含量不低于37％的甲醛水溶液。由此，可以进一步有利于甲醛与尿素反应生成脲醛。

进一步地，根据本发明的实施例，将复合肥供给至造粒设备中，在造粒过程中，向复合肥的表面喷涂含尿素的共熔体和酸性甲醛溶液，使含尿素的共熔体和酸性甲醛溶液反应生成包裹复合肥至少部分表面的脲醛，得到上述高强度复合肥。

根据本发明的一些实施例，含尿素的共熔体和酸性甲醛溶液的质量比可以为100:(5～20)，例如100:5、100:8、100:10、100:12、100:15、100:18、100:20等。发明人发现，如果酸性甲醛溶液的用量过低，则可能与共熔体不能完全反应；如果酸性甲醛溶液的用量过高，则可能生成的脲醛固化过快，无法完成肥料包裹。

根据本发明的一些实施例，脲醛占高强度复合肥总质量(即脲醛外壳和复合肥肥芯总质量)的比例可以为5％～20％，例如5％、8％、10％、12％、15％、18％、20％等。

根据本发明的一些实施例，反应中蒸汽温度不高于100℃，由此，可以保证低温共熔体的流动性，便于反应进行，且减少缩二脲的形成。另外，尿素与甲醛反应进行的时间可以为5～20min，例如5min、8min、10min、12min、15min、18min、20min。由此，可以保证尿素与甲醛充分反应，在肥芯表面原位生成脲醛外壳。

另外，需要说明的是，本发明的方法中，对复合肥的具体种类没有特别限制，根据本发明的一些实施例，复合肥可以选高氮型复合肥、高钾型复合肥、高磷型复合肥、平衡型复合肥中的至少之一。在本发明的一些实施例中，待包裹复合肥的粒径可以为2～4mm。

根据本发明的一些实施例，上述造粒过程中，不使用包裹油和/或包裹粉。如前所述，在造粒过程中，通过向复合肥的表面喷涂含尿素的共熔体和酸性甲醛溶液，可以使酸性甲醛溶液与碱性尿素反应缩合、固化，在复合肥表面形成类似网状结构的脲醛外壳。由此，造粒过程中不需要使用包裹油和/或包裹粉，可有效节约成本。

根据本发明的一些实施例，高强度复合肥制备完成后，可进一步根据实际需要进行烘干、冷却和筛分，得到终产品。

综上可知，本发明的制备高强度复合肥的方法至少具有以下优点：

1.工艺简单，可操作性强，不需进行复杂改造即可在利用常规复合肥上制备本发明的脲醛包膜高强度复合肥。

2.含尿素的共熔体和酸性甲醛溶液喷涂至肥芯上后，尿素与甲醛原位反应，在肥料颗粒表面固化，能够牢固粘附在颗粒表面，缩短了工艺流程，节省生产成本。

3.无需添加包裹油和包裹粉，产品直接干燥、冷却即可包装。

4.产品颗粒强度高，耐储存运输，不易粉化结块，使用范围广。

在本发明的另一方面，本发明提出了一种高强度复合肥。根据本发明的实施例，该高强度复合肥是由上述实施例的制备高强度复合肥的方法制备得到的。由此，该高强度复合肥的颗粒强度高耐储存运输，不易粉化结块，使用范围广，并具有一定的氮素缓释效果。

另外，需要说明的是，前文针对制备高强度复合肥的方法所描述的全部特征和优点，也适用于该高强度复合肥产品，在此不再一一赘述。

下面参考具体实施例，对本发明进行描述，需要说明的是，这些实施例仅仅是描述性的，而不以任何方式限制本发明。另外，需要说明的是，以下实施例中所采用的待包裹复合肥均为15-15-15cl平衡型复合肥。

实施例1

(1)将90kg尿素、5kg 60％磷酸一铵加入反应釜内，同时加入0.1kg氢氧化钠，反应温度105～115℃，形成尿素熔融低温共熔体溶液。

(2)在装有37％甲醛溶液的反应釜内，加入40％浓度的硫酸溶液，将溶液pH调至5，形成酸性甲醛溶液。

(3)在造粒滚筒内，将5kg上述尿素低温共熔体溶液均匀喷涂到造粒机内复合肥上，同时喷入1kg上述酸性甲醛溶液，反应10min，使肥料颗粒表面的低温共熔体与酸性甲醛溶液反应缩合固化，进行15-15-15品规脲醛高强度复合肥的生产。

(4)物料反应完成后，经烘干、冷却、筛分处理后，获得脲醛高强度肥料。

实施例2

(1)将93kg尿素、7kg 60％磷酸一铵加入反应釜内，同时加入0.3kg氢氧化钠，反应温度105～115℃，形成尿素熔融低温共熔体溶液。

(2)在装有37％甲醛溶液的反应釜内，加入40％浓度的硫酸溶液，将溶液pH调至5，形成酸性甲醛溶液。

(3)在滚筒内，将10kg上述尿素低温共熔体溶液均匀喷涂到造粒机内复合肥上，同时喷入1kg上述酸性甲醛溶液，反应10min，使肥料颗粒表面的低温共熔体与酸性甲醛溶液反应缩合固化，进行15-15-15品规脲醛高强度复合肥的生产。

实施例3

(1)将95kg尿素、10kg 60％磷酸一铵加入反应釜内，同时加入0.7kg氢氧化钠，反应温度105～115℃，形成尿素熔融低温共熔体溶液。

(2)在装有37％甲醛溶液的反应釜内，加入40％浓度的硫酸溶液，将溶液pH调至5，形成酸性甲醛溶液。

(3)在滚筒内，将6kg上述尿素低温共熔体溶液均匀喷涂到造粒机内复合肥上，同时喷入1kg上述酸性甲醛溶液，反应10min，使肥料颗粒表面的低温共熔体与酸性甲醛溶液反应缩合固化，进行15-15-15品规脲醛高强度复合肥的生产。

(4)物料反应完成后，经烘干、冷却、筛分处理后，获得脲醛高强度肥料。

实施例4

(1)将95kg尿素、10kg 60％磷酸一铵加入反应釜内，同时加入0.7kg氢氧化钠，反应温度105～115℃，形成尿素熔融低温共熔体溶液。

(2)在装有37％甲醛溶液的反应釜内，加入40％浓度的硫酸溶液，将溶液pH调至5，形成酸性甲醛溶液。

(3)在滚筒内，将8kg上述尿素低温共熔体溶液均匀喷涂到造粒机内复合肥上，同时喷入1kg上述酸性甲醛溶液，反应10min，使肥料颗粒表面的低温共熔体与酸性甲醛溶液反应缩合固化，进行15-15-15品规脲醛高强度复合肥的生产。

(4)物料反应完成后，经烘干、冷却、筛分处理后，获得脲醛高强度肥料。

测试例1

取实施例1、实施例2、实施例3、实施例4制备的脲醛高强度肥料，测定其强度，并进行压块试验，测定结块率，与未经脲醛包裹普通复合肥进行比较，结果如下：

表1.强度指标测定结果

表2.结块率指标测定结果

表1、2结果表明，和普通肥料相比，采用本发明生产的高强度复合肥，肥料颗粒强度提升明显，从25N普遍提高至35N以上；且肥料结块率降低，从15％下降至10％以下，在试验中发现，应用本发明生产的高强度复合肥，多为假性结块，轻轻一敲易散开。与普通肥相比，生产上可减少包裹粉或包裹油的应用，减少的生产环节，既提高生产效率，又节约了成本。

测试例2

取实施例1、实施例2制备的肥料，在山东临沂、济宁开展玉米田间试验，其中底肥施用量相同，均为40kg/667m²，在拔节期，普通肥追施尿素15kg/667m²，应用实施例1、2样品处理，追施尿素7kg/667m²，其余田间管理措施完全一致，与同品规普通肥进行比较，结果如下：

表3不同肥料处理对玉米产量的影响

由表3玉米产量结果可知，与常规肥料相比，施用实施例1、实施例2制备的高强度复合肥样品，可减少后期追肥量，肥料减施15％，玉米产量增加，表明采用本发明的肥料，添加的脲醛不仅可以提高肥料颗粒强度，同时兼具一定缓释效果，在田间表现中较好。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种制备高强度复合肥的方法，其特征在于，包括：

（1）分别制备含尿素的共熔体和酸性甲醛溶液；

（2）将复合肥供给至造粒设备中，在造粒过程中，向所述复合肥的表面喷涂所述含尿素的共熔体和所述酸性甲醛溶液，使含尿素的共熔体和所述酸性甲醛溶液反应生成包裹所述复合肥至少部分表面的脲醛，在复合肥表面形成类似网状结构的脲醛外壳，得到所述高强度复合肥，

在步骤（1）中，所述含尿素的共熔体和所述酸性甲醛溶液的质量比为100 : (5~20)，所述含尿素的共熔体中含有尿素、磷酸一铵和碱性物质，所述尿素、所述磷酸一铵、所述碱性物质的质量比为(90~95) : (5~10) : (0.1~0.7)。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述碱性物质选自氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙中的至少之一。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述磷酸一铵选自55%磷酸一铵、58%磷酸一铵、60%磷酸一铵、72%磷酸一铵中的至少之一。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，将所述尿素、所述磷酸一铵、所述碱性物质在90~130 °C下进行混合，得到pH为8~9的所述含尿素的共熔体。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将酸性溶液与甲醛溶液混合，得到pH为4~6的所述酸性甲醛溶液，所述酸性溶液为30%~60%浓度的硫酸溶液，所述甲醛溶液为甲醛含量不低于37%的甲醛水溶液。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述脲醛占所述高强度复合肥总质量的比例为5%~20%。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述反应中蒸汽温度不高于100 °C，所述反应进行的时间为5~20 min。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述复合肥选自高氮型复合肥、高钾型复合肥、高磷型复合肥、平衡型复合肥中的至少之一。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述造粒过程中，不使用包裹油和/或包裹粉。

10.一种高强度复合肥，其特征在于，是由权利要求1~9任一项所述的方法制备得到的。