CN116134006A - 由湿磷石膏制备尿素硫酸钙的方法 - Google Patents

Abstract

公开了制备尿素硫酸钙(UCS)加合物的方法。所述用于制备UCS加合物的方法可以包括在足以形成包含形成的UCS加合物的浆料的条件下，使尿素与含有10重量％至30重量％水分的湿磷石膏接触。

Description

由湿磷石膏制备尿素硫酸钙的方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2020年7月1日提交的印度临时申请第202011027948号的优先权和优先权权益，其全部内容通过引用并入本文。

发明背景

A.技术领域

本发明一般涉及由磷石膏制备尿素硫酸钙(UCS)加合物的方法。方法可包括在足以形成包含UCS加合物的浆料的条件下，使尿素与含有10重量％至30重量％的水分的湿磷石膏接触。

B.背景技术

土壤营养素，例如氮、磷、钾和硫，以及微量元素例如铁、锌、铜和镁，对实现农业的繁荣和植物的生长有益。经过反复的种植周期，土壤中这些营养素的含量可能被耗尽，从而导致植物生长受阻和产量下降。为了抵消这种影响，已经开发了肥料来帮助代替耗尽的重要营养素。已经开发了单一营养素肥料和多营养素肥料例如掺混肥，以满足全球作物生产的各种需求。

含氮肥料用于支持健康的植物生长和光合作用。尿素(CH₄N₂O)是含氮化合物并广泛用作肥料中的氮源。然而，由于其在土壤中的快速水解和硝化作用，尿素中的氮会很快流失。此外，在含有其他土壤营养素的掺混肥中难以使用尿素，因为尿素会与肥料如有机肥料中的其他组分发生不良反应。这些反应会产生液化固体粒子或干燥混合物产品的水，导致产品结块和损失，并增加这些不良反应发生的速率。参见Biskupski等人(EP 2774907)；还参见Achard等人(US 5409516)。此外，水的产生增加了在含尿素肥料的生产过程中必须除去的水量，使得这些掺混肥难以制备且更昂贵。参见Schwob(FR 2684372)。

通过将尿素与硫酸钙结合为尿素硫酸钙加合物(UCS)或将尿素与磷矿粉和硫酸反应形成与过磷酸盐(磷酸二氢钙；Ca(H₂PO₄)₂)和/或磷酸氢钙(CaHPO₄)相关联的尿素，减少了在肥料中使用尿素的一些问题(参见WO 01/42172、WO 19/016761、CN108530175、CN103086781、CN103086810、EP2774907、US2074880、US4283423、US5409516、GB1189398、Achard等人，Phosphorus and potassium 191(1994):27-33、Whittaker等人，Ind.Eng.Chem.1933,25,11,1280-1282、Malinowski等人，Polish Journal of ChemicalTechnology 9,no.4(2007):111-114)。

然而，UCS加合物的大规模商业生产仍然存在困难。例如，用于生产UCS加合物的浆料中存在较高量或较低量的水分，阻碍UCS加合物的形成，或使浆料难以处理和/或进一步加工。此外，UCS加合物可以由在磷酸生产过程中作为副产物产生的磷石膏制备。然而加热磷石膏需要相当大的能量并且反应需要添加大量的水，因为磷酸生产中产生的磷石膏被处理或储存为干结晶堆。

发明内容

已经有发现为与基于尿素硫酸钙(UCS)加合物(4NH₂CONH₂·ONH)₄)的肥料相关的至少一些问题提供了解决方案。在一方面，解决方案包括由湿磷石膏制备UCS加合物。与干燥和冷却的磷石膏相比，相对新鲜地从磷酸生产工厂获得的湿磷石膏可以具有UCS加合物形成所需要的更高的水分含量和温度，例如，形成干结晶堆。与干燥和冷却的磷石膏相比，由湿磷石膏制备UCS加合物所需的能量和额外添加的水更少。此外湿磷石膏会有残留的P₂O₅和相对低的pH，其可以通过尿素挥发来促进UCS加合物的形成，并增加UCS加合物在肥料生产中的重量百分比。干燥制备的UCS加合物后制备的UCS肥料粒子产物可以用作高氮含量肥料。在需要更高浓度的氮的地方，肥料组合物可能是有益的。

在本发明的一方面，描述了制备UCS加合物的方法。所述方法可以包括步骤(a)：在步骤(a)中，在足以形成包含UCS加合物的浆料的条件下，可使尿素与含有10重量％至30重量％的水分的湿磷石膏接触。UCS加合物可以是CaSO₄·4CO(NH₂)₂。在一些方面，可以使尿素水溶液与湿磷石膏接触以形成浆料。在一些方面，尿素水溶液可以含有10重量％至30重量％的水。在一些方面，可以使粒度为0.1mm至1mm的尿素颗粒与湿磷石膏接触以形成浆料。在一些方面，可以使粒度为1mm至4mm的尿素粒子和/或尿素球与湿磷石膏接触以形成浆料。在一些方面，步骤(a)中的接触条件可以包括40℃至80℃的温度。在一些方面，湿磷石膏与尿素接触的温度可以为30℃至60℃。湿磷石膏可以从磷酸生产工厂获得。在一些方面，来自磷酸生产工厂的湿磷石膏在步骤(a)中与尿素接触之前未经干燥和/或未经预处理以将磷石膏的水分含量降低至10重量％以下，和/或在磷石膏的生产后或在接触步骤(a)中，除了来自磷酸生产工厂的湿磷石膏中所含的水之外，不向由磷酸生产工厂生产的湿磷石膏中添加水。在一些方面，来自磷酸生产工厂的湿磷石膏在步骤(a)中与尿素接触之前未经冷却，如冷却温度至30℃以下。湿磷石膏可以是水分含量为10重量％至30重量％或15重量％至30重量％以及温度为30℃至60℃的新鲜生产的湿磷石膏。新鲜生产的湿磷石膏在磷酸生产工厂中形成后，其在生产后和在使尿素与湿磷石膏接触以形成浆料之前未经预处理，例如，将其干燥以将水分含量降低至10重量％以下和/或将其温度冷却至30℃以下。在一些方面，步骤(a)中接触的磷石膏中含有的尿素与硫酸钙的摩尔比可以为1:0.25至1.2:0.16。

通过本文的方法制备的浆料和/或产品可以任选地含有脲酶抑制剂和/或碱。在一些情况下，可以将脲酶抑制剂和/或碱加入到通过将尿素与湿磷石膏接触而形成的浆料中。在一些情况下，在形成浆料之前、形成浆料期间或形成浆料之后，将通过本文方法制备的UCS加合物、尿素和/或湿磷石膏与脲酶抑制剂和/或碱接触。碱可以包含第1族金属、第2族金属、第13族金属和/或铵的氧化物、碳酸盐、醋酸盐和/或氢氧化物。在某些方面，碱可以包含CaO和/或MgO。在某些特定方面，碱可以是MgO。在某些方面，碱例如MgO可以包含在颗粒状固体中。在某些方面，颗粒状固体的平均粒径可以为约0.1平均至150平均或150至500平。在某些方面，脲酶抑制剂可以包含硫代磷酸三酰胺衍生物或苯基磷二酰胺(PPDA)。在某些方面，硫代磷酸三酰胺衍生物可以为N-正丁基硫代磷酸三酰胺(NBPT)。

在一些方面，方法还可以包括步骤(b)，其中在步骤(b)中可以干燥浆料以形成包含形成的UCS加合物的干燥的肥料组合物。在一些方面，在步骤(b)中形成的干燥的肥料组合物可以含有0重量％至10重量％、或0重量％至2重量％、或2重量％至10重量％的水分。在一些方面，浆料可以通过将浆料或用于干燥浆料的容器与蒸汽接触来干燥。浆料可以在用于步骤(a)的相同的容器或在不同的容器中干燥。用于干燥浆料和制备干燥的肥料组合物的容器可以是干燥器。在一些方面，浆料可以在35℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃、95℃、100℃或高于100℃、或其任意温度或范围或介于两者之间的温度下干燥。在一些方面，形成的UCS加合物可以占干燥的肥料组合物的40重量％至95重量％。干燥的肥料组合物可任选地含有0.2重量％至7重量％的碱，如MgO。干燥的肥料组合物可任选地含有0.01重量％至0.2重量％的脲酶抑制剂，如NBPT。在一些特定方面，形成的UCS加合物可以占干燥的肥料组合物的55重量％至95重量％。在一些方面，可以将形成的UCS加合物在干燥浆料之前、干燥浆料期间和/或干燥浆料之后进行造粒。在一些特定方面，可以将含有形成的UCS加合物的干燥的肥料组合物进行造粒以形成含有形成的UCS加合物的经造粒的肥料组合物经造粒的肥料组合物。粒子肥料组合物可以包含含有形成的UCS加合物的UCS肥料粒子。在一些方面，干燥的肥料组合物可以不进行造粒，如呈粗制(Run-of-Pile)的形式。造粒可以在造粒机中进行。步骤(a)可以在与造粒机相同或不同的容器中进行，在所述造粒机中对形成的UCS加合物进行造粒。在一些方面，步骤(a)可以在与造粒机不同的容器中进行，在所述造粒机中对形成的UCS加合物进行造粒。在一些方面，造粒可以包括将形成的UCS加合物例如含有形成的UCS加合物的干燥的肥料组合物与蒸汽接触，或将用于造粒的容器与蒸汽接触。在一些方面，形成的UCS加合物，例如含有形成的UCS加合物的干燥的肥料组合物可以在造粒前储存。储存步骤可以包括不加热或混合含有UCS加合物的干燥的肥料组合物。储存可以包括储存1分钟至几个月至几年，或其间的任意范围或时间。在一些方面，方法还可以包括将形成的UCS加合物与其他的尿素、其他的硫酸钙和/或其他的UCS加合物组合。在一些方面，其他的尿素、其他的硫酸钙和/或其他的UCS加合物可以与浆料、干燥的肥料组合物和/或经造粒的肥料组合物组合。在一些方面，方法还包括将形成的UCS加合物与至少一种其它肥料组合以形成掺混肥和/或复合肥料。在一些特定方面，浆料、干燥的肥料组合物和/或经造粒的肥料组合物可以与至少一种其它的肥料组合以形成掺混肥和/或复合肥料。

其它肥料可以是提供基于氮的肥料、基于磷酸盐的肥料、基于钾的肥料、基于尿素的肥料的肥料、提供氮磷钾(NPK)、磷酸二铵(DAP)、磷酸一铵(MAP)、普通过磷酸钙(SSP)、重过磷酸钙(TSP)、尿素、氯化钾、硫酸钾、硫酸镁、过磷酸钙、磷矿粉、钾碱、硫酸钾(SOP)、氯化钾(MOP)、硫酸镁石、光卤石、菱镁矿、白云石、硼酸、硼(B)、铜(Cu)、铁(Fe)、锰(Mn)、钼(Mo)、锌(Zn)、硒(Se)、硅(Si)、游离钙(Ca)、镁(Mg)、元素硫(S)、印楝油、海藻提取物、生物促生剂、炭、焚烧动物粪便或动物组织所产生的灰烬的肥料，或其任意组合的肥料、化合物或组合物。

含有形成的UCS加合物的干燥肥料组合物在造粒之前可以任选地储存(例如，一段时间内不加热或混合)。储存可以发生在用于制备浆料、制备干燥的肥料组合物的相同容器和/或造粒机中。储存可以发生在不同于用于制备浆料、制备干燥的肥料组合物的容器和/或造粒机中。干燥的肥料组合物可以储存任意时间，例如1分钟、10分钟、30分钟、1小时、2小时、4小时、8小时、12小时、16小时、1天、2天、5天、1周、2周、3周、4周、1个月、2个月、3个月、4个月、5个月、6个月、1年、5年或长于5年，或其任意时间或范围或介于两者之间的时间。在任选的储存期间，干燥的肥料组合物可以冷却。在一些情况下，干燥的肥料组合物可以在储存期间冷却至环境温度、室温、-20℃、-10℃、0℃、10℃、20℃、25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃，或其任意温度或范围或介于两者之间的温度。在一些方面，在任选的储存期间，UCS加合物的形成可以在干燥的肥料组合物中继续发生。在一些情况下，干燥的肥料组合物在造粒前储存约2周。在一些情况下，干燥的肥料组合物在造粒前储存2周或短于2周。在一些情况下，干燥的肥料组合物在造粒前储存至少1天。在一些情况下，干燥的肥料组合物在造粒前储存1天至2周。

用于将形成的UCS加合物造粒，如含有该UCS加合物的干燥的肥料组合物，和/或用于生产经造粒的肥料组合物的造粒机可以是转鼓造粒机、搅拌机、盘式造粒机等。造粒机可以包括干燥器或者可以在造粒后使用的干燥器。

UCS加合物和/或经造粒的肥料组合物中水的量在干燥后可以小于0.6重量％、0.5重量％、0.4重量％、0.3重量％、0.2重量％、0.1重量％或低于0.1重量％，或其任意量或范围或介于两者之间的量。经造粒的肥料组合物、UCS肥料和/或UCS肥料粒子中UCS加合物的量可以是40重量％、超过40重量％、超过45重量％、超过50重量％、超过55重量％、超过60重量％、超过65重量％、超过70重量％、超过75重量％、超过80重量％、超过85重量％、超过90重量％、或约95重量％，或其任意量或范围或介于两者之间的量。经造粒的肥料组合物、UCS肥料和/或UCS肥料粒子可任选地包含0.2重量％至7重量％的碱，如MgO，和/或0.01重量％至0.2重量％的脲酶抑制剂，如NBPT。在一些方面，经造粒的肥料组合物、UCS肥料和/或UCS肥料粒子可以包含重量比为0.03:1至0.06:3的NBPT和MgO。在一些方面，在造粒机中形成经造粒的肥料组合物和/或形成含有肥料的UCS可以包括将其他的尿素、其他的硫酸钙、其他的磷石膏、其他的UCS加合物、其他的水和水溶液，和/或一种或多于一种添加剂，添加至粒子和/或肥料中或包覆粒子和/或肥料。在一些情况下，可以以蒸汽的形式添加其他的水。在一些情况下，水溶液可以是洗涤液。洗涤液可以是酸性的，含有氨，和/或含有氮源、磷源和/或钾源。在一些情况下，洗涤液是用于洗涤或已经用于洗涤干燥器空气中和/或减少来自肥料如UCS肥料粒子和/或氮(N)、磷(P)和/或钾(K)肥料(例如，NP、NK或NPK)生产中的灰尘颗粒的洗涤液。添加剂可以是肥料、微量营养素、次要营养素或有机试剂。添加剂可以是提供基于氮的肥料、基于磷酸盐的肥料、基于钾的肥料、基于尿素的肥料的肥料、提供氮磷钾(NPK)、磷酸二铵(DAP)、磷酸一铵(MAP)、普通过磷酸钙(SSP)、重过磷酸钙(TSP)、尿素、氯化钾、硫酸钾、硫酸镁、过磷酸钙、磷矿粉、钾碱、硫酸钾(SOP)、氯化钾(MOP)、硫酸镁石、光卤石、菱镁矿、白云石、硼酸、硼(B)、铜(Cu)、铁(Fe)、锰(Mn)、钼(Mo)、锌(Zn)、硒(Se)、硅(Si)、游离钙(Ca)、镁(Mg)、元素硫(S)、印楝油、海藻提取物、生物促生剂、炭、焚烧动物粪便或动物组织所产生的灰烬的肥料，或其任意组合的肥料、化合物或组合物。

在一些方面，形成经造粒的肥料和/或UCS肥料组合物的过程可以包括在UCS肥料和/或粒子的表面上添加包覆层。在一些情况下，包覆层可以包含植物营养素、尿素水解抑制剂和/或硝化的抑制剂、减缓或增加粒子降解速率的试剂、排斥水分和/或提供疏水层的试剂、降低或增加粒子反应性的试剂、为植物提供其它益处的试剂、增加粒子稳定性和/或压碎强度的试剂、pH缓冲剂、干燥剂等或其任意组合。包覆层的非限制性实例包括商业可获得的包覆层、油、肥料、微量营养素、滑石粉、海藻和/或海藻提取物、蜡等。在一些情况下，包覆层可以含有表面活性剂。在一些情况下，包覆层含有蜡、表面活性剂和/或基于胺的化合物。可以在粒子干燥之前、在粒子干燥期间或在粒子干燥之后将包覆层施用至粒子上。包覆层可以通过喷雾、倾倒、混合、共混等方式施用到粒子上。可以使用流化床喷雾器或涂层机、液体喷雾混合器、转鼓或转盘、卸料点喷涂、桨式混合器等。

本发明的一个方面涉及通过本发明的方法形成的浆料和/或肥料组合物。浆料可以含有10重量％至30重量％的水和60重量％至80重量％的UCS加合物。肥料组合物可以含有40重量％至95重量％或55重量％至95重量％的UCS加合物。在另一个方面，涉及含有形成的UCS加合物的经造粒的肥料组合物。经造粒的肥料组合物可以含有UCS肥料粒子。UCS肥料粒子可以包含根据本发明的方法形成的UCS加合物。UCS加合物可以是CaSO₄·4CO(NH₂)₂。在一些情况下，粒子可以含有超过55重量％、超过60重量％、超过65重量％、超过70重量％、超过75重量％、超过80重量％、超过85重量％、超过90重量％、或约95重量％的UCS加合物。当40重量％、55重量％、60重量％、65重量％、70重量％或多于70重量％的粒子是UCS加合物时，尿素和硫酸钙可以在粒子中充分分离，使粒子稳定用于长期储存。UCS肥料粒子和/或UCS肥料可以含有小于0.6重量％、小于0.5重量％、小于0.4重量％、小于0.3重量％、小于0.2重量％、小于0.1重量％，或其任意量或范围或介于两者之间的水。

在一些情况下，粒子和/或肥料的密度可以大于水的密度(例如，大于1.0g/mL)。UCS肥料粒子和/或UCS肥料可以由一个或多于一个颗粒组成。此外，本发明的UCS肥料粒子和/或UCS肥料的平均粒径为1毫米(mm)至5mm，优选约2mm至4mm。

在一些方面，UCS肥料粒子和/或UCS肥料可以包含粒子表面上的包覆层。在一些情况下，包覆层可以包含植物营养素、尿素水解抑制剂和/或硝化抑制剂、减缓或增加粒子和/或肥料降解速率的试剂、排斥水分和/或提供疏水层的试剂、降低或增加粒子和/或肥料反应性的试剂、为植物提供其它益处的试剂、增加粒子稳定性和/或压碎强度的试剂、pH缓冲剂、干燥剂等或其任意组合。包覆层可以为商业可获得的包覆层、油、肥料、微量营养素、滑石粉、海藻和/或海藻提取物、蜡等。在一些情况下，包覆层可以含有表面活性剂。在一些情况下，包覆层含有蜡、表面活性剂和/或基于胺的化合物。

在本发明的上下文中还公开了掺混肥料组合物或复合肥料组合物，其包含与其他肥料、微量营养素、次要营养素或有机试剂混合的多个本发明的UCS肥料粒子或UCS肥料。其它肥料可以是粒子形式的(例如，尿素、磷酸一铵(MAP)、磷酸二铵(DAP)、氯化钾(MOP)和/或硫酸钾(SOP))。UCS粒子和其它肥料、微量营养素、次要营养素或有机试剂可以彼此相容(例如，可以彼此接触而不发生化学反应)。除了UCS肥料粒子外，掺混肥料组合物或复合肥料可以包含基于氮的肥料、基于磷的肥料、基于钾的肥料、基于尿素的肥料、提供氮磷钾(NPK)、磷酸二铵(DAP)、磷酸一铵(MAP)、普通过磷酸钙(SSP)、重过磷酸钙(TSP)、尿素、氯化钾、硫酸钾、硫酸镁、过磷酸盐、磷矿粉、钾碱、硫酸钾(SOP)、氯化钾(MOP)、硫酸镁石、光卤石、菱镁矿、白云石、硼酸、B、Cu、Fe、Mn、Mo、Zn、Se、Si、Ca、Mg、S、印楝油、海藻提取物、生物促生剂、炭、焚烧动物粪便或动物组织的灰烬的肥料，或其任意组合的肥料、化合物或组合物。。

在本发明的另一个方面，描述了施肥方法。方法可以包括将多个本发明的UCS肥料粒子、UCS肥料和/或掺混肥料组合物或复合肥料组合物施用于土壤、作物或土壤和作物的组合的一部分。在一些实施方案中，土壤至少部分或完全浸没在水中(例如稻田作物)并且粒子沉入水中以接触土壤。

本发明的另一个方面涉及制备尿素硫酸钙(UCS)加合物的系统。该系统可以包括磷石膏生产系统，例如磷酸生产系统和尿素-磷石膏混合容器。磷酸生产系统可以被配置为使用磷矿粉生产磷酸和磷石膏。磷酸生产系统可以是本领域已知的能够由磷矿粉生产磷酸和磷石膏的系统。生产的磷石膏可以是含有10重量％至30重量％的水的湿磷石膏。尿素-磷石膏混合容器可以被配置为接收尿素和湿磷石膏，如来自磷酸生产系统的新鲜生产的湿磷石膏，并将尿素与湿磷石膏接触以形成含有形成的UCS加合物的浆料。新鲜生产的湿磷石膏可以具有10重量％至30重量％或15重量％至30重量％的水分含量以及30℃至60℃的温度。新鲜生产的湿磷石膏在磷酸生产系统和/或工厂中形成后，其在使尿素与湿磷石膏接触以形成浆料之前未经预处理，例如，将其干燥以将水分含量降低至低于10重量％和/或将其冷却至温度低于30℃。在一些方面，该系统还可以包括干燥器，其被配置为接收来自尿素-磷石膏混合容器的浆料并干燥浆料以形成含有形成的UCS加合物的干燥的肥料组合物。干燥器可以是本领域已知的干燥器。在一些方面，该系统还可以包括造粒机，其被配置为接收干燥的肥料组合物和/或含有UCS的浆料，并造粒以形成含有形成的UCS加合物的经造粒的肥料组合物。造粒机可以是本领域已知的造粒机如转鼓造粒机、搅拌机、盘式造粒机等。

以下包括本说明书中使用的各种术语和短语的定义。

术语“肥料”定义为施用于土壤或植物组织以提供一种或多于一种植物生长必需或有益的植物营养素和/或增加或促进植物生长的刺激剂或增强剂的材料。肥料的非限制性实例包括具有尿素、硝酸铵、硝酸铵钙、尿素硫酸钙加合物、一种或多于一种过磷酸钙、二元NP肥料、二元NK肥料、二元PK肥料、NPK肥料、钼、锌、铜、硼、钴和/或铁中的一种或多于一种的材料。在一些方面，肥料包含增强植物生长和/或增强植物接受肥料益处的能力的试剂，例如但不限于生物促生剂、脲酶抑制剂和硝化抑制剂。

术语“微量营养素”定义为用于植物正常生长和发育的痕量的化学元素或物质。微量营养素的非限制性实例包括B、Cu、Fe、Mn、Mo、Zn、Se和Si或其化合物。

术语“次要营养素”定义为用于植物生长的适量的化学元素或物质，并且与N、P和K相比不太可能限制作物生长。次要营养素的非限制性实例包括Ca、Mg和S。

术语“有机试剂”定义为由生物体产生的或作为其一部分的物质。适用于肥料的有机试剂的非限制性实例包括印楝油、海藻提取物、生物促生剂、炭、焚烧动物粪便或动物组织的灰烬和硅藻土。

术语“粒子”可以包括固体材料。粒子可具有各种不同的形状，其非限制性实例包括球形、圆盘形、椭圆形、棒形、长方形或随机形状。

术语“大约”或“约”被定义为本领域普通技术人员所理解的接近于。在一个非限制性实施方案中，所述术语定义为偏差在10％以内，优选5％以内，更优选1％以内，最优选0.5％以内。

术语“重量％量、“体积％积或“摩尔％尔分别指基于包括组分的物质的总重量、总体积或总摩尔量，组分的重量百分比、组分的体积百分比或组分的摩尔百分比。在非限制性实例中，100克材料中的10克组分是10重量％的组分。

术语“基本上”及其变体被定义为包括偏差在10％以内、5％以内、1％以内或0.5％以内的范围。

术语“抑制”或“减少”或“防止”或“避免”或这些术语的任何变体，在权利要求书和/或说明书中使用时，包含任何可测量的减少或完全抑制，以实现预期的结果。

术语“有效”在说明书和/或权利要求书中使用时，指的是足以实现希望的，期望的或预期的结果。

当与权利要求书或说明书中的术语“包含”，“包括”，“含有”或“具有”中的任何一个结合使用时，元素之前没有数量词可以表示“一个”，但也与“一个或多个”、“至少一个”和“一个或多于一个”的含义一致。

词语“包含”、“具有”、“包括”或“含有”是包括性的或开放式的，并且不排除其它的、未提及的要素或方法步骤。

UCS肥料和制备本发明的UCS肥料的方法可以“包括”、“基本上组成为”或“组成为”整个说明书中公开的特定成分、组分、组合物、步骤等。对于过渡短语“基本上组成为”，在一个非限制性方面，本发明的UCS肥料的基本特征和新颖特征是UCS肥料中存在尿素硫酸钙(UCS)加合物。此外，在一些情况下，制备UCS加合物的方法包括将尿素与湿磷石膏接触。

在本发明的上下文中，至少描述了以下20个方面。

方面1涉及制备尿素硫酸钙(UCS)加合物的方法，所述方法包括：(a)在足以形成包含形成的UCS加合物的浆料的条件下，将尿素与含有10重量％至30重量％的水分的湿磷石膏接触。

方面2涉及方面1所述的方法，其中使尿素水溶液与湿磷石膏接触以形成浆料。

方面3涉及方面1至2中任一项所述的方法，其中含有形成的UCS加合物的形成的浆料包含10重量％至30重量％的水。

方面4涉及方面1至3中任一项所述的方法，其中使粒度为0.1mm至1mm的尿素颗粒与湿磷石膏接触以形成浆料。

方面5涉及方面1至4中任一项所述的方法，其中使粒度为1mm至4mm的尿素粒子和/或球与湿磷石膏接触以形成浆料。

方面6涉及方面1至5中任一项所述的方法，其中步骤(a)中的接触条件包括40℃至80℃的温度。

方面7涉及方面1至6中任一项所述的方法，其中与尿素接触的湿磷石膏的温度为30℃至60℃的。

方面8涉及方面1至7中任一项所述的方法，还包括在步骤(a)之前从磷酸生产工厂获得湿磷石膏。

方面9涉及方面8所述的方法，其中：

i)来自磷酸生产工厂的湿磷石膏在步骤(a)中与尿素接触之前未经干燥和/或未经预处理以将湿磷石膏的水分含量降低至10重量％以下，和/或

ii)其中在磷石膏的生产后或在步骤(a)的接触中，除了来自磷酸生产工厂的湿磷石膏中所含的水之外，不向由磷酸生产工厂生产的湿磷石膏中添加水。

方面10涉及方面8或方面9中任一项所述的方法，其中由磷酸生产工厂生产的湿磷石膏在步骤(a)中与尿素接触之前未将温度经冷却至30℃以下。

方面11涉及方面1至10中任一项所述的方法，其中与湿磷石膏接触的尿素与步骤(a)中接触的湿磷石膏中含有的硫酸钙的摩尔比为1:0.25至1.2:0.16。

方面12涉及方面1至11中任一项所述的方法，还包括：(b)干燥浆料以形成包含形成的UCS加合物的干燥的肥料组合物。

方面13涉及方面12所述的方法，其中干燥的肥料组合物含有0重量％至10重量％、或0重量％至2重量％、或2重量％至10重量％的水分。

方面14涉及方面12或方面13中任一项所述的方法，其中步骤(b)中的干燥包括将浆料或用于干燥浆料的干燥器与蒸汽接触。

方面15涉及方面12至14中任一项所述的方法，其中形成的UCS加合物可以占干燥的肥料组合物的40重量％至95重量％。

方面16涉及方面1至15中任一项所述的方法，其还包括将形成的UCS加合物在干燥浆料之前、干燥浆料期间和/或干燥浆料之后进行造粒。

方面17涉及方面16所述的方法，其中造粒在造粒机中进行，并且步骤(a)在与造粒机不同的容器中进行。

方面18涉及方面16或方面17中任一项所述的方法，其中造粒包括将形成的UCS与蒸汽接触或将用于对形成的UCS造粒的造粒机与蒸汽接触。

方面19涉及方面1至18中任一项所述的方法，其中步骤(a)中的浆料还包含碱和/或脲酶抑制剂。

方面20涉及方面1至19中任一项所述的方法，其中方法还包括将形成的UCS加合物与至少一种其它肥料组合以形成掺混肥料组合物和/或复合肥料。

附图说明

受益于以下具体实施方式和参考附图本发明的优点对本领域技术人员将变得明显。

图1A至图1C：图1A是根据本发明的一个实施方案的由尿素和湿磷石膏制备UCS肥料粒子的系统的示意图；图1B是根据本发明的另一个实施方案的由尿素和湿磷石膏制备UCS肥料粒子的系统的示意图，其中湿磷石膏是从磷酸生产工厂新鲜获得的；图1C是根据本发明的另一个实施方案的由尿素和湿磷石膏制备UCS肥料粒子的系统的示意图，其中湿磷石膏是从磷酸生产工厂新鲜获得的，并且在造粒之前包括任选的制备的UCS的步骤的储存。

图2：根据本发明的一种方法由尿素和湿磷石膏制备的含有至少80重量％UCS的USC肥料粒子。粒子上的深灰色区域显示出未反应的尿素，粒子上的白色区域显示出未反应的石膏，粒子上的浅灰色区域显示出未反应的UCS加合物。

图3：含有30重量％至40重量％UCS加合物的UCS肥料粒子。粒子上的深灰色区域显示出未反应的尿素，粒子上的白色区域显示出未反应的石膏，粒子上的浅灰色区域显示出未反应的UCS加合物。

虽然可以对本发明进行各种修改和替代形式，但其具体实施方案在图中以实施例的方式显示。这些图可能不是按比例绘制的。

具体实施方式

公开了制备UCS肥料粒子的工艺。UCS肥料粒子可以由湿磷石膏制备。在一些方面，尿素和磷酸生产中新鲜产生的湿磷石膏可以形成UCS加合物。在一些方面，形成的UCS加合物可以经造粒以形成UCS肥料粒子。

本发明的方法可以提供由湿磷石膏制备稳定和高质量的UCS加合物的经济方法。

本发明的UCS加合物可以通过以下非限制性反应制备：

CaSO₄.2H₂O+4CO(NH₂)₂→CaSO₄.4CO(NH₂)₂+2H₂O(1)

本发明的这些和其他非限制性方面在以下部分中进一步详细讨论。

A.湿磷石膏制备UCS肥料粒子的工艺

本发明的UCS加合物和UCS粒子可以使用系统制备例如，但不限于，图1A、图1B或图1C所分别示出的系统100、200和/或300，或其组合。系统可以是能够处理浆料的连续过程或间歇过程。参考图1A、图1B或图1C，系统100、200和/或300可以包括尿素磷石膏混合容器102。尿素110和湿磷石膏112可以进料至容器102。在一些方面，可以将以尿素溶液形式的尿素进料至容器102。在一些方面，尿素溶液可以包含10重量％至30重量％，或至少为以下数值的任何一个、等于为以下数值的任何一个、或在任意两个以下数值之间：10重量％、15重量％、20重量％、25重量％和30重量％的水。在一些方面，可以将粒度为0.1mm至1mm，或至少为以下数值的任何一个、等于以下数值的任何一个、或在任意两个以下数值之间：0.1mm、0.2mm、0.4mm、0.6mm、0.8mm和1mm的尿素颗粒形式的尿素进料至容器102。在一些方面，可以将粒度为1mm至4mm，或至少为以下数值的任何一个、等于以下数值的任何一个、或在任意两个以下数值之间：0.1mm、0.2mm、0.4mm、0.6mm、0.8mm和4mm的尿素粒子和/或球形的尿素进料至容器102。进料至容器102的湿磷石膏112可以包含i)10重量％至30重量％或15重量％至30重量％，或至少为以下数值的任何一个、等于以下数值的任何一个、或在任意两个以下数值之间：10重量％、12重量％、14重量％、16重量％、18重量％、20重量％、22重量％、24重量％、26重量％、28重量％和30重量％的水，例如水分和ii)65重量％至88重量％，或至少为以下数值的任何一个、等于以下数值的任何一个、或在任意两个以下数值之间：65重量％、66重量％、68重量％、70重量％、72重量％、74重量％、76重量％、78重量％、80重量％、82重量％、84重量％、86重量％和88重量％的硫酸钙。在一些方面，磷石膏还可以含有总量为0.5重量％至5重量％至少为以下数值的任何一个、等于以下数值的任何一个、或在任意两个以下数值之间：0.5重量％、1重量％、2重量％、3重量％、4重量％和5重量％的P₂O₅和/或磷酸中的一种或两者。进料至容器102的湿磷石膏112的温度可以为30℃至80℃或30℃至60℃或35℃至55℃，或至少为以下数值的任何一个、等于以下数值的任何一个、或在任意两个以下数值之间：30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃和80℃。

在一些方面，尿素110和湿磷石膏112可以分别进料至容器102。在一些方面，尿素110和湿磷石膏112可以预先混合(如预在混合区)然后可以作为组合进料进料至容器(未示出)。任选地水111可以进料至容器102。任选的水111可以不同于尿素中存在的水，例如添加的尿素颗粒、球或粒子中的水分或添加的尿素溶液中的水，以及湿磷石膏中存在的水，例如湿磷石膏中的水分。在一些方面，全部或部分任选的水111可以与尿素110和/或湿磷石膏112预先混合并可以作为组合进料进料至容器(未示出)。

在容器102中，尿素110、湿磷石膏112和任选的水111可以组合以形成含有UCS加合物的浆料。在一些方面，UCS加合物可以通过反应1形成。浆料的水含量可以为10重量％至50重量％或10重量％至30重量％，或至少为以下数值的任何一个、等于以下数值的任何一个、或在任意两个以下数值之间：10重量％、12重量％、14重量％、16重量％、18重量％、20重量％、22重量％、24重量％、26重量％、28重量％、30重量％、32重量％、34重量％、36重量％、38重量％、40重量％、42重量％、44重量％、46重量％、48重量％和50重量％。在一些方面，容器102可以是连续搅拌釜式反应器。混合(例如，搅拌器转速为40RPM至60RPM)可以用于促进UCS加合物的形成和/或减少形成所需的热量。容器120可以包括可旋转部分、可旋转内部容器和/或振动部分。在一些情况下，可旋转部分和/或可旋转内部容器可以包含内部刮板(internal flights)和/或被旋转以引起反应物(尿素110和湿磷石膏112)的移动。在一些方面，进料至容器102的尿素与进料至容器102的湿磷石膏中所含有的硫酸钙的摩尔比可以为1:0.25至1.2:0.16，或至少为以下比例的任何一个、等于以下比例的任何一个、或在任意两个以下比例之间：1:0.25、1.1:0.2和1.2:0.16。

尿素溶解是吸热过程。任选地，容器102的温度可以升高以1)增加UCS加合物的形成，2)减少所需的水111的量，和/或3)降低含水浆料的黏度。在一些方面，尿素110和湿磷石膏112可以在容器102中在40℃至100℃或40℃至80℃，或至少为以下数值的任何一个、等于以下数值的任何一个、或在任意两个以下数值之间：40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃、95℃和100℃接触以形成浆料。可以通过任何合适或已知的方式提供热量。在一些情况下，可以使用蒸汽。蒸汽的任选的使用可以抑制从周围环境吸收热量并因此在没有其他的能量的情况下降低容器102中的温度需求。通过蒸汽注入，尿素可以快速溶解，同时周围的材料保持在高温，所述高温可以优选地为约40℃至100℃或60℃至100℃或40℃至80℃或其中的任意范围或值。当在容器102中时或在任意其他时间，可以将其他的活性成分或非活性成分加入浆料中。

在一些方面，含有USC的浆料113可以离开容器102并进入任选的第二混合区和稳定区，在该区域可以将其他的USC如循环USC、其他的尿素、其他的磷石膏、硫酸钙、活性成分或非活性成分、或其任意组合加入浆料113(未示出)。离开容器102或任选的第二混合区和稳定区的浆料113可以通常含有超过10重量％的水。浆料113可以任选地含有脲酶抑制剂和/或碱。在一些方面，任选的脲酶抑制剂和/或碱可以与单独的蒸汽加入至容器102(未示出)中，和/或与尿素110、湿磷石膏112和/或任选的水111蒸汽一起加入。在一些方面，任选的脲酶抑制剂和/或碱可以加入至任选的第二混合区和稳定区。碱可以包含第1族金属、第2族金属、第13族金属和/或铵的氧化物、碳酸盐、醋酸盐和/或氢氧化物。在某些方面，碱可以包含CaO和/或MgO。在某些特定的方面，碱可以是MgO。在某些方面，碱例如MgO可以包含在颗粒状固体中。在某些方面，颗粒状固体的平均粒径可以为约0.1μ均至150μ5或150μ5至500μ0。在某些方面，脲酶抑制剂可以包含硫代磷酸三酰胺衍生物或苯基磷二酰胺(PPDA)。在某些方面，硫代磷酸三酰胺衍生物可以为N-正丁基硫代磷酸三酰胺(NBPT)。

如果使用来自容器102或任选的第二混合区和稳定区的浆料113，则可以将浆料113进料至干燥器103中。在干燥器103中，可以干燥浆料以形成含有形成的UCS加合物的干燥的肥料组合物。干燥器103可以是容器102(未示出)的一部分或功能或者可以是单独的。可以通过任何合适或已知的方式提供用于干燥的热量。在一些实施方案中，干燥器103可以由蒸汽(未示出)加热，例如在蒸汽夹套干燥器中。离开干燥器103的干燥的肥料组合物114可以含有0重量％至10重量％、或0重量％至2重量％、或2重量％至10重量％，或至少为以下数值的任何一个、等于以下数值的任何一个、或在任意两个以下数值之间：0重量％、1重量％、2重量％、3重量％、4重量％、5重量％、6重量％、7重量％、8重量％、9重量％和10重量％的水分。浆料可以在干燥器中在35℃至100℃，或至少为以下数值的任何一个、等于以下数值的任何一个、或在任意两个以下数值之间：35℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃、95℃和100℃的温度干燥以形成干燥的肥料组合物。

在干燥器103中形成的干燥的肥料组合物114可以在造粒机104中造粒以形成含有形成的UCS加合物的经造粒的肥料组合物115。经造粒的肥料组合物115可以包含含有形成的UCS加合物的UCS肥料粒子。在一些方面，造粒机104可以与容器102和干燥器103分离。在一些方面，容器102、干燥器103和造粒机104可以是同一个容器或同一个容器的部分。造粒机104，其可以包括可旋转部分、可旋转内部容器和/或振动部分。在一些情况下，可旋转部分和/或可旋转内部容器可以包含内部刮板和/或被旋转以引起造粒机104中干燥的肥料组合物的移动。造粒机104可以是转鼓造粒机、搅拌机、盘式造粒机等，或可以是转鼓造粒机、搅拌机、盘式造粒机等的部分。在一些方面，40重量％至95重量％或55重量％至95重量％，或至少为以下数值的任何一个、等于以下数值的任何一个、或在任意两个以下数值之间：40重量％、45重量％、50重量％、55重量％、60重量％、65重量％、70重量％、75重量％、80重量％、85重量％、90重量％和95重量％的干燥的肥料组合物和/或经造粒的肥料组合物由UCS加合物组成。经造粒的肥料组合物115可以任选地含有0.2重量％至7重量％，或至少为以下数值的任何一个、等于以下数值的任何一个、或在任意两个以下数值之间：0.2重量％、0.5重量％、1重量％、2重量％、3重量％、4重量％、5重量％、6重量％、7重量％的碱，如MgO。经造粒的肥料组合物115可以任选地含有0.01重量％至0.2重量％，或至少为以下数值的任何一个、等于以下数值的任何一个、或在任意两个以下数值之间：0.01重量％、0.05重量％、0.1重量％、0.15重量％和0.2重量％的脲酶抑制剂，如NBPT。在一些方面，经造粒的肥料组合物115可以含有重量比为0.03:1至0.06:3，或至少为以下比例的任何一个、等于以下比例的任何一个、或在任意两个以下比例之间：0.03:1、0.06:1、0.06:1.5、0.06:2、0.06:2.5和0.06:3的NBPT和MgO。

任选地，水或水溶液，例如蒸汽和/或洗涤液可以在造粒机104中与干燥的肥料组合物114组合以促进干燥的肥料组合物114的造粒(未示出)。任选地其他的UCS如循环的UCS、其他的尿素、其他的磷石膏、硫酸钙、活性成分或非活性成分、或其任意组合可以添加至造粒机104(未示出)中的材料中。

任选地经造粒的肥料组合物还可以在造粒后干燥(未示出)。其他的干燥可以在其他的干燥区进行，干燥区可以是干燥器和/或造粒机104或容器102的一部分或功能。在一些方面，干燥的肥料组合物114可以被造粒并同时进一步干燥，例如在旋转干燥器中。

任选地UCS肥料和/或UCS肥料粒子可以用一种多于一种包覆材料包覆以形成包膜的UCS肥料粒子。

参考图1B和图1C，在一些实施方案中，湿磷石膏112可以从磷酸生产系统116中获得。磷酸生产系统116可以生产来自磷矿粉(未示出)的湿磷石膏112和磷酸(未示出)。在一些方面，湿磷石膏112可以是从磷酸生产系统116中新鲜生产的湿磷石膏。如本文所用，“新鲜生产的湿磷石膏”可以指由磷酸生产系统生产的磷石膏，在与尿素接触之前，未经干燥以将水分降至低于10重量％和/或冷却以将温度降至30℃以下。新鲜生产的湿磷石膏可以具有10重量％至30重量％或15重量％至30重量％的水分含量、30℃至80℃或30℃至60℃或35℃至55℃的温度以及1.5至4或2至3的pH(10重量％水溶液)。在一些方面，新鲜生产的湿磷石膏可以具有15重量％至30重量％的水分含量、35℃至55℃的温度以及2至3的pH(10重量％水溶液)。新鲜生产的湿磷石膏的pH可以在10重量％的水溶液中测量，例如，100克溶液中含有10克湿磷石膏。

任选地，干燥的UCS肥料组合物114可以在造粒前储存(图1C)。在一些情况下，在储存期间，干燥的肥料组合物114不连续混合或主动加热至高于环境温度的温度(例如，干燥的肥料组合物114可以放置在位于储存设施中的容器中)。干燥的肥料组合物114可以在储存容器118中储存。储存容器118可以是容器102(未示出)的部分，或者可以是干燥器103(未示出)的部分和/或造粒机104的部分，或者可以与第一容器102、干燥器103或造粒机104分离。在一些方面，储存容器118可以是容器102、干燥器103或造粒机104的部分，而这些没有混合或主动加热(未示出)。在一些方面，如果储存，则储存后的干燥的肥料组合物114可以被进料至造粒机104以形成包含形成的UCS加合物的经造粒的肥料组合物115。

在一些实施方案中，其他的UCS如循环的UCS、其他的尿素、其他的磷石膏、硫酸钙或添加剂可以添加至一个或多于一个工艺步骤中以帮助保持混合物的一致性，或为浆料、干燥的UCS肥料组合物和/或UCS肥料粒子提供有益的特性。

B.UCS肥料粒子

在一些情况下，制备的UCS肥料粒子可以含有少量水分。粒子的游离水分的含量可以小于0.6重量％、小于0.5重量％或0.25重量％至小于0.6重量％。在一些情况下，游离水分含量为0.5重量％、0.4重量％、0.3重量％、0.2重量％、0.1重量％或0重量％。

粒子可以由一个或多于一个颗粒组成。在一些方面，颗粒的第一部分可以是UCS加合物。在某些非限制性方面，颗粒的第一部分的平均粒径可以为1微米、2微米、3微米、4微米、5微米、6微米、7微米、8微米、9微米、10微米、11微米、12微米、13微米、14微米、15微米、20微米、30微米、40微米、50微米、60微米、70微米、80微米、90微米、100微米、200微米、300微米、400微米、500微米、600微米、700微米、800微米或900微米或其间的任意粒度。在一些实施方案中，颗粒可以是细长颗粒或可以是基本上球形的颗粒或其他形状，或这些形状的组合。形状的非限制性实例包括球形、圆盘形、椭圆形、棒形、长方形或随机形状。在一些方面，40重量％至95重量％或55重量％至95重量％，或至少为以下数值的任何一个、等于以下数值的任何一个、或在任意两个以下数值之间：40重量％、45重量％、50重量％、55重量％、60重量％、65重量％、70重量％、75重量％、80重量％、85重量％、90重量％和95重量％的UCS粒子由UCS加合物组成。

UCS粒子的压碎强度可以为1千克力/粒子、2千克力/粒子、3千克力/粒子、4千克力/粒子、5千克力/粒子、6千克力/粒子、7千克力/粒子、8千克力/粒子、9千克力/粒子、10千克力/粒子或大于10千克力/粒子，或介于其间的任意量，优选2千克力/粒子至5千克力/粒子。

UCS粒子和/或UCS肥料在一些情况下可以在UCS粒子和/或UCS肥料的表面上含有包覆层。在一些情况下，包覆层可以包含植物营养素、尿素水解抑制剂和/或硝化抑制剂、减缓或增加粒子和/或肥料降解速率的试剂、排斥水分和/或提供疏水层的试剂、降低或增加粒子和/或肥料反应性的试剂、为植物提供其它益处的试剂、增加粒子稳定性和/或压碎强度的试剂、pH缓冲剂、干燥剂等或其任意组合。包覆层可以为商业可获得的包覆层、油、肥料、微量营养素、滑石粉、海藻和/或海藻提取物、蜡等。在一些情况下，包覆层可以含有表面活性剂。在一些情况下，包覆层含有蜡、表面活性剂和/或基于胺的化合物。

C.掺混肥组合物或复合肥料组合物

本发明的UCS加合物和/或UCS肥料粒子还可以包含在包含其他肥料如其他肥料粒子的掺混肥料组合物或复合肥料组合物中。可以根据某些类型的土壤、气候或其他生长条件的特殊需要选择其它肥料，以最大限度地提高UCS在促进植物生长和作物产量方面的功效。其它肥料粒子可以是尿素、普通过磷酸钙(SSP)、重过磷酸钙(TSP)、硫酸铵、磷酸一铵(MAP)、磷酸二铵(DAP)、氯化钾(MOP)和/或硫酸钾(SOP)等的粒子。

UCS加合物和/或UCS粒子可以单独使用或与其他肥料活性物质和微量营养素组合使用。在一些方面，其他肥料活性物质和微量营养素可以在干燥阶段或造粒过程开始时或在任何较后阶段与任意成分一起添加。

其他添加剂的非限制性实例可以是微量营养素、主要营养素和次要营养素。微量营养素是植物学上可接受的无机化合物或有机金属化合物，如硼、铜、铁、氯化物、锰、钼、镍或锌。主要营养素是可以向植物输送氮、磷和/或钾的物质。含氮的主要营养素可以包括尿素、硝酸铵、硫酸铵、磷酸二铵、磷酸一铵、尿素-甲醛或其组合。次要营养素是可以向植物输送钙、镁和/或硫的物质。次要营养素可以包括石灰、石膏、过磷酸钙或其组合。例如，在一些情况下UCS粒子可以含有硫酸钙、硫酸钾、硫酸镁或其组合。

在一方面，含有肥料组合物的UCS加合物和/或UCS粒子可以包含一种或多于一种抑制剂。抑制剂可以是尿素酶抑制剂或硝化抑制剂，或其组合。在一方面，抑制剂包括尿素酶抑制剂和硝化抑制剂。在一方面，抑制剂可以是脲酶抑制剂。合适的脲酶抑制剂包括但不限于N-正丁基硫代磷酸三酰胺(NBTPT)和苯基磷二酰胺(PPDA)。在一方面，UCS肥料粒子和/或UCS肥料可以包含NBTPT或PPDA，或其组合。在另一方面，抑制剂可以是硝化抑制剂。合适的硝化抑制剂包括，但不限于，3,4-二甲基吡唑磷酸盐(DMPP)、双氰胺(DCD)、硫脲(TU)、2-氯-6-(三氯甲基)-吡啶(三氯甲基吡啶)、5-乙氧基-3-三氯甲基-1,2,4-噻二唑(其由美国OHP有限公司以商品名为

出售)、2-氨基-4-氯-6-甲基嘧啶(AM)、2-巯基-苯并噻唑(MBT)或2-磺胺噻唑(ST)及其任意组合。在一方面,硝化抑制剂可以包括DMPP、DCD、TU、三氯甲基吡啶、5-乙氧基-3-三氯甲基-1,2,4-噻二唑、AM、MBT、或ST，或其组合。在一方面，UCS肥料粒子和/或UCS肥料可以包含NBTPT、DMPP、TU、DCD、PPDA、三氯甲基吡啶、5-乙氧基-3-三氯甲基-1,2,4-噻二唑、AM、MBT、或ST，或其组合。

D.UCS肥料粒子的使用方法

本发明的UCS加合物和/或UCS肥料粒子可以用于增加土壤中氮的量和促进植物生长的方法。所述方法可以包括向土壤施用有效量的包含本发明的UCS加合物和/或UCS肥料粒子的组合物。方法可以包括提高作物、树木、观赏植物等例如棕榈、椰子、水稻、小麦、玉米、大麦、燕麦和大豆的生长和产量。方法可以包括将本发明的UCS加合物和/或UCS肥料粒子施用于土壤、有机体、液体载体、液体溶剂等中的至少一种。

可受益于本发明肥料的植物的非限制性实例包括藤本植物、树木、灌木、秸秆植物、蕨类植物等。植物可以包括果园作物、藤本植物、观赏植物、粮食作物、木材和收获的植物。植物可以包括裸子植物、被子植物和/或蕨类植物。裸子植物可以包括南洋杉科、柏科、松科、竹柏科、金松科、红豆杉科、苏铁科和银杏科的植物。被子植物可以包括来自槭树科、龙舌兰科、漆树科、番荔枝科、夹竹桃科、冬青科、五加科、棕榈科、独尾草科、菊科、小檗科、桦木科、紫葳科、木棉科、紫草科、橄榄科、黄杨科、白樟科、大麻科、白花菜科、忍冬科、番木瓜科、木麻黄科、卫矛科、连香树科、可可李科、金丝桃科、使君子科、山茱萸科、鞣木科、澳楸科、柿树科、胡颓子科、杜鹃花科、大戟科、豆科、山毛榉科、茶藨子科、金缕梅科、七叶树科、八角科、胡桃科、樟科、玉蕊科、千屈菜科、木兰科、金虎尾科、锦葵科、野牡丹科、楝科、桑科、辣木科、文定果科、苦橄榄科、杨梅科、紫金牛科、桃金娘科、南青冈科、紫茉莉科、蓝果树科、铁青树科、木犀科、酢浆草科、露兜树科、罂粟科、叶下珠科、海桐科、悬铃木科、禾本科、蓼科、山龙眼科、石榴科、鼠李科、红树科、蔷薇科、茜草科、芸香科、杨柳科、无患子科、山榄科、苦木科、茄科、省沽油科、梧桐科、旅人蕉科、安息香科、海人树科、山矾科、柽柳科、山茶科、刺萝桐科、瑞香科、椴树科、榆科、马鞭草科和/或葡萄科的植物。

包含本发明的UCS加合物和/或UCS肥料粒子的组合物的有效性可以通过在将肥料组合物施用于土壤后的不同时间测量土壤中的氮含量来确定。应当理解，不同的土壤具有不同的特性，会影响土壤中氮的稳定性。也可以通过在相同条件下平行比较同一土壤来直接比较肥料组合物与其他肥料的有效性。

在一方面，本发明的UCS肥料粒子和/或UCS肥料的密度大于水。这可以使粒子和/或肥料沉入水中而不是漂浮。这在应用于至少部分或完全浸没在水中的作物的情况下尤其有益。这种作物的非限制性实例是水稻，因为稻田中的地面通常浸没在水中。因此，可以将UCS粒子和/或UCS肥料施用于此类作物，使得粒子和/或肥料均匀分布在浸没在水下的地面上。相比之下，密度小于水的粒子和/或肥料倾向于留在水面中或水面上，这可以导致粒子和/或肥料被冲走和/或颗粒聚合，这两种情况都不会使粒子和/或肥料均匀分布到浸没在水下的地面上。

实施例

本发明将通过具体实施例进行更详细地描述。以下实施例仅是为了说明的目的提供的，不意味着以任何方式限制本发明。本领域技术人员来说很容易识别出各种非关键参数，这些参数可以通过改变或修改来产生本质上相同的结果。

实施例1

由湿磷石膏制备UCS加合物和UCS粒子

湿磷石膏和尿素可以在容器中混合以形成含有UCS加合物的浆料。可以使用具有如表1所示的组分的湿磷石膏。含10重量％湿磷石膏的水溶液的pH为2.4。

尿素溶液、粒子、球和/或粉末形式的尿素可以加入至容器中。

表1：湿磷石膏的组成

成分	重量％
		游离水分	18.4
<![CDATA[总P<sub>2</sub>O<sub>5</sub>/水溶性P<sub>2</sub>O<sub>5</sub>]]>	1.43/0.87
		<![CDATA[CaSO<sub>4</sub>]]>	77.62
<![CDATA[SiO<sub>2</sub>]]>	1.83
		MgO	0.01
<![CDATA[Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>]]>	0.01
		F	0.32
<![CDATA[Na<sub>2</sub>O]]>	0.18
		<![CDATA[K<sub>2</sub>O]]>	0.02
Cd	0.0001
		Cr	0.0014
Pb	0.0002
		Sr	0.08
<![CDATA[Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>]]>	0.08

尿素磷石膏混合物和/或浆料的温度可以保持在约60℃。容器可以以约5RPM至10RPM的速度旋转，以将尿素/磷石膏混合/转化为含有UCS加合物的浆料。浆料的水分含量可以保持在约20重量％以获得塑性稠度。在反应容器中的停留时间可以是30分钟。

浆料可以在约75℃至95℃的温度例如90℃干燥，以形成含有USC加合物的干燥的肥料组合物。干燥的肥料组合物的UCS加合物含量可以为80重量％以上，并且干燥的肥料组合物的水含量可以小于约10重量％水，但大于0.5重量％水。干燥的肥料组合物可以是粗制形式(未造粒)。

然后可以将干燥的肥料组合物在造粒机中造粒以获得含有UCS肥料粒子的经造粒的肥料组合物。肥料组合物还可以在造粒过程中进一步干燥至水分含量0.5重量％。经造粒的肥料组合物的UCS加合物含量可以为约80重量％。图2示出了含有大于80重量％UCS加合物的UCS肥料粒子。预期能够制备出肥料所需的任何大小的UCS肥料粒子，例如直径为5mm和5cm的球形粒子。结果表明，含有60重量％或大于60重量％的USC加合物的粒子中尿素和硫酸钙可以充分分离。当尿素和硫酸钙在粒子中充分分离时，粒子可以具有长期的储存期限。在一些情况下，当UCS粒子在显微镜下的截面上显示出未反应的尿素和硫酸钙的清晰的边界时，其可以充分分离。在一些情况下，当在放大80倍的显微镜下可以区分出UCS加合物和未反应的尿素和石膏区时，其可以充分分离。

如果发现UCS产品的营养水平略有超标，则可以通过将新鲜的尿素/磷石膏/硫酸钙作为固体添加到造粒的UCS中来实现对养分含量的微调。

在本实施例中，可以使用9.4百万吨/小时的尿素、10.6百万吨/小时的湿磷石膏制备20百万吨/小时的UCS浆料(20重量％水)。UCS肥料粒子可以具有27重量％的氮素(N)、7重量％的硫(S)和9重量％的钙(Ca)。

实施例2(比较例)

由干磷石膏制备UCS加合物和UCS粒子

在比较例中，除了可以使用水分含量为2重量％至3重量％的磷石膏来代替湿磷石膏，并且浆料的水分含量可以保持在约2重量％至3重量％之外，可以用类似于实施例1的方法来制备UCS肥料粒子。用于比较例2的磷石膏的组成可以类似于表1，不同之处在于游离水分含量为2重量％至3重量％。实施例2中制备的经造粒的肥料组合物的UCS加合物含量约为30重量％至小于40重量％。图3示出了含有30重量％至小于40重量％UCS的UCS肥料粒子。实施例2的粒子中尿素和硫酸钙没有充分分离，并且与实施例1的粒子相比，该粒子的储存期限较短。

Claims (20)

1.一种制备尿素硫酸钙(UCS)加合物的方法，所述方法包括：

(a)在足以形成包含形成的UCS加合物的浆料的条件下，将尿素与含有10重量％至30重量％的水分的湿磷石膏接触。

2.根据权利要求1所述的方法，其中使尿素水溶液与湿磷石膏接触以形成浆料。

3.根据权利要求2所述的方法，其中包含形成的UCS加合物的形成的浆料包含10重量％至30重量％的水。

4.根据权利要求1所述的方法，其中使粒度为0.1mm至1mm的尿素颗粒与湿磷石膏接触以形成浆料。

5.根据权利要求1所述的方法，其中使粒度为1mm至4mm的尿素粒子和/或尿素球与湿磷石膏接触以形成浆料。

6.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(a)中的接触条件包括40℃至80℃的温度。

7.根据权利要求1所述的方法，其中尿素与湿磷石膏接触的温度为30℃至60℃。

8.根据权利要求1所述的方法，其还包括在步骤(a)之前从磷酸生产工厂获得湿磷石膏。

9.根据权利要求8所述的方法，其中：

i)来自磷酸生产工厂的湿磷石膏在步骤(a)中与尿素接触之前未经干燥和/或未经预处理以将湿磷石膏的水分含量降低至10重量％以下，和/或

ii)其中在磷石膏的生产后或在步骤(a)的接触中，除了来自磷酸生产工厂的湿磷石膏中所含的水之外，不向由磷酸生产工厂生产的湿磷石膏中添加水。

10.根据权利要求8所述的方法，其中由磷酸生产工厂生产的湿磷石膏在步骤(a)中与尿素接触之前未将温度冷却至30℃以下。

11.根据权利要求1所述的方法，其中与湿磷石膏接触的尿素与步骤(a)中接触的湿磷石膏中含有的硫酸钙的摩尔比为1:0.25至1.2:0.16。

12.根据权利要求1所述的方法，其还包括：

(b)干燥浆料以形成包含形成的UCS加合物的干燥的肥料组合物。

13.根据权利要求12所述的方法，其中干燥的肥料组合物含有0重量％至10重量％、或0重量％至2重量％、或2重量％至10重量％的水分。

14.根据权利要求12所述的方法，其中步骤(b)中的干燥包括将浆料或用于干燥浆料的干燥器与蒸汽接触。

15.根据权利要求12所述的方法，其中形成的UCS加合物占干燥的肥料组合物的40重量％至95重量％。

16.根据权利要求1所述的方法，其还包括将形成的UCS加合物在干燥浆料之前、干燥浆料期间和/或干燥浆料之后进行造粒。

17.根据权利要求16所述的方法，其中造粒在造粒机中进行，并且步骤(a)在与不同于造粒机的容器中进行。

18.根据权利要求17所述的方法，其中造粒包括将形成的UCS与蒸汽接触或将用于对形成的UCS造粒的造粒机与蒸汽接触。

19.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(a)的浆料还包含碱和/或脲酶抑制剂。

20.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法还包括将形成的UCS加合物与至少一种其它肥料组合以形成掺混肥和/或复合肥料。

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