一種新型脲甲醛緩釋氮肥及其復(fù)合肥料的生產(chǎn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及脲甲醛類緩釋肥料生成領(lǐng)域，具體的說是一種新型脲甲醛緩釋氮肥及其復(fù)合肥料的生產(chǎn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]2012年我國尿素產(chǎn)量為6500萬噸(折含N100%，產(chǎn)量達(dá)3003.8萬噸)，其中用于農(nóng)業(yè)的大約5100萬噸(折含NlOO %，產(chǎn)量達(dá)2346萬噸)。尿素在使用中的流失量占到消費(fèi)量的40%，再加上氮的其它損失方式，我國尿素氮的利用率在35%-40%之間。尿素是高能耗的產(chǎn)品，我國主要是以煤炭做原料生產(chǎn)尿素，隨著全球氣候變暖，我國面臨著巨大的減少碳排放的壓力。因此，發(fā)展尿素增值技術(shù)，是改善和提高氮肥利用率的重要課題。也可以為減少碳排放做出巨大的貢獻(xiàn)。盡管人們采取了各種辦法提高氮的利用率，也生產(chǎn)出了一些緩釋肥料，但真正能夠在農(nóng)業(yè)上大規(guī)模推廣的低成本的緩釋肥料還很少見。目前我國也有些復(fù)合肥廠家生產(chǎn)所謂的脲甲醛復(fù)合肥料，不少只是用脲甲醛作為造粒粘合劑，或有些廠家只是把尿素、甲醛溶液、稀硫酸簡單的混合，沒有進(jìn)行羥甲基化和亞甲基化反應(yīng)，直接噴漿造粒，這樣的產(chǎn)品幾乎不含冷水不性溶氮，根本達(dá)不到脲甲醛產(chǎn)品應(yīng)該有的緩釋性能，只是在炒作概念，使廣大用戶對脲甲醛緩釋肥料產(chǎn)生了誤解。
[0003]根據(jù)國內(nèi)外多年的研究和施用經(jīng)驗(yàn)，人們發(fā)現(xiàn)脲甲醛緩釋氮是緩釋氮肥的發(fā)展方向，其原材料相對易得，價(jià)格相對低廉。尿素是容易溶解于水的氮肥，因此很容易隨水流失，資料顯示其流失量占到消費(fèi)量的40%。脲甲醛緩釋氮肥主要是含有能溶解于25±2°C冷水(could water soluble nitrogen簡稱WSN、WN、CWSN或CWN)的一輕甲基服、二輕甲基服、一甲基二脲、二甲基二脲。不能溶解于25±2°C冷水，但能溶解于100±2°C熱水(could waterinsoluble nitrogen簡稱WIN或CWIN)的二甲基三脲、三甲基四脲。不能溶解于100±2°C熱水(hot water insoluble nitrogen簡稱HWIN)的四甲基五脲、五甲基六脲等鏈子更長的尿素甲醛縮聚物組成。因?yàn)榇蟛糠挚s聚物不溶解于水，氮不容易流失。這些不溶于水的縮聚物在土壤中主要靠微生物分解釋放其含有的氮素。但是如果不溶于熱水的縮聚物含量太高，當(dāng)季很難被分解釋放氮素，滿足不了作物生長的需要。因此需要控制反應(yīng)條件，使各種成分含量達(dá)到我們所需要的比例。根據(jù)國內(nèi)外多年的研究經(jīng)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)純品脲甲醛緩釋氮肥應(yīng)該具有以下技術(shù)指標(biāo):總氮含量38%-40%,活性系數(shù)(activity index簡寫Al值)在40-65之間，其冷水不溶性氮含量在20% -32%之間，熱水不溶性氮的含量在18% -8%之間，不溶解于25±2°C冷水但能溶解于100±2°C熱水的氮含量10% -18%的脲甲醛縮聚物，能滿足絕大部分農(nóng)作物對氮的需要。
[0004]活性系數(shù)是冷水不溶氮減去熱水不溶氮，除以冷水不溶氮的百分比數(shù)值，即Al =(CffIN-HWIN) X 100% /CWIN。
[0005]真正的純品脲甲醛緩釋氮肥應(yīng)該達(dá)到上述技術(shù)指標(biāo)，能達(dá)到以上技術(shù)指標(biāo)的脲甲醛緩釋氮肥，因?yàn)樯a(chǎn)工藝復(fù)雜，生產(chǎn)成本高，無論是我國或是世界上其他國家，目前主要用于經(jīng)濟(jì)作物、花卉和高爾夫球場草坪。因此，需要有工藝條件簡單，生產(chǎn)成本低的，能夠真正在農(nóng)業(yè)上大面積推廣的脲甲醛緩釋肥料出現(xiàn)。按照本發(fā)明的生產(chǎn)工藝所生產(chǎn)出來的產(chǎn)品，剛好能滿足這一要求。
[0006]雖然目前我國已有不少關(guān)于脲甲醛緩釋復(fù)合肥料的專利，通過研究和實(shí)際調(diào)查發(fā)現(xiàn)都存在著一些缺陷。
[0007]專利CN101391905A公開了一種脲甲醛肥料與尿醛復(fù)合肥料及其制備方法，該方法是先制得淀粉糊，然后在淀粉糊中加入甲醛和尿素在堿性條件下進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)到一定時(shí)間再向該溶液中加入吸附劑和硫酸溶液，混勻得到脲甲醛肥料將，固化得到脲甲醛肥料。該發(fā)明存在的問題是要先制得淀粉糊然后再加甲醛和尿素，沒有提到怎么加熱使反應(yīng)能夠發(fā)生，然后怎么把反應(yīng)所釋放的熱量帶走使反應(yīng)溫度保持在60°C -80°C，第二部需要加入吸附劑，然后制得的是含水5% -40%的固化的產(chǎn)品。加固化劑是為了降低水分的含量，但同時(shí)也降低了總氮的含量。沒有充分利用聚合過程中釋放的反應(yīng)熱，制得的顆粒的烘干需要大量能源消耗。其生產(chǎn)過程就比較復(fù)雜，沒有充分利用反應(yīng)過程所釋放的熱量，生產(chǎn)成本聞，后續(xù)生廣復(fù)合肥料使成本進(jìn)一步提聞。
[0008]專利CN1343186A公開了一種顆粒復(fù)合肥組合物的制備，它是通過把尿素和甲醛的液體混合物施加到干燥的底物，磷源、鉀源、輔助營養(yǎng)源、微量營養(yǎng)源或其混合物上，使液體混合物就地反應(yīng)形成亞甲基脲反應(yīng)物，從而促進(jìn)底物與顆粒復(fù)合物的粘合，而底物在液體混合物反應(yīng)的同時(shí)造粒。其存在的問題是第一步羥甲基化反應(yīng)后的溶液噴到磷源、鉀源或復(fù)合底物上，同時(shí)噴稀硫酸，使亞甲基化聚合反應(yīng)在底物上進(jìn)行，由于底物的存在，這樣很難控制亞甲基化反應(yīng)的進(jìn)行程度，所生產(chǎn)出來的肥料質(zhì)量不夠穩(wěn)定。
[0009]專利CN102153392A公開了一種新型緩釋脲甲醛復(fù)合肥的生產(chǎn)方法。其方法主要是結(jié)合硫酸置換氯化鉀生產(chǎn)硫基復(fù)合肥的傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝，引入一部分脲甲醛緩釋氮，使復(fù)合肥料具有一定的緩釋性。該發(fā)明的缺陷是不溶解于25±2°C冷水但能溶解于100±2°C熱水的氮含量不易控制，其含有的CWN、CffIN, HWIN緩釋成份的比例不易控制，質(zhì)量不夠穩(wěn)定。其生產(chǎn)方法具有一定的局限性。
[0010]專利CN101857513A公開了一種一步法噴漿造粒制備長效緩釋復(fù)合肥料的方法。是把尿素和甲醛的熱溶液在管道內(nèi)和硫酸混合，然后噴灑到氮、磷、鉀或者填充物等固體物料存在的造粒裝置中進(jìn)行造粒。該方法雖然工藝簡單，但是，因沒有進(jìn)行羥甲基化反應(yīng)，更無法進(jìn)行亞甲基化反應(yīng)。無法控制CWN、CWIN、HWIN各成分的含量，幾乎不存在既不溶解于冷水又不溶解于熱水的氮。幾乎沒有尿甲醛緩釋肥料應(yīng)該有的緩效性或者緩效性很不理本巨
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[0011]專利CN103214312A公開了一種高摩爾比脲甲醛類緩釋肥料及其制備方法。其工藝相對復(fù)雜，反應(yīng)周期長，能耗高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明的目的是提供生產(chǎn)成本低，緩釋性能穩(wěn)定，各成分比例容易控制，生產(chǎn)工藝簡單的脲甲醛緩釋肥料，使合格的脲甲醛緩釋肥料能夠真正推廣到農(nóng)業(yè)上去，為廣大農(nóng)民減支增收，為減少碳排放做出貢獻(xiàn)。
[0013]本發(fā)明是一種新型脲甲醛緩釋氮肥及其復(fù)合肥料的生產(chǎn)方法。既可以生產(chǎn)純品的粉狀或顆粒狀CWN、CWIN、HWIN比例理想的脲甲醛緩釋氮肥，又可以一步生產(chǎn)含有氮、磷、鉀及中微量營養(yǎng)元素的脲甲醛復(fù)合肥料。生產(chǎn)純品的脲甲醛緩釋氮肥，主要是控制尿素和甲醛溶液的比例、溫度、PH值、反應(yīng)時(shí)間等工藝條件，充分利用了反應(yīng)釋放的熱量，可以一步或分步噴霧干燥或噴漿造粒生產(chǎn)出理想的緩釋脲甲醛產(chǎn)品。
[0014]含有脲甲醛緩釋氮肥的復(fù)合肥料的生產(chǎn)方法是，可以采用轉(zhuǎn)鼓造粒、噴漿造粒、圓盤造粒、高塔造粒等傳統(tǒng)造粒方法一步或分步生產(chǎn)含有氮、磷、鉀及中微量營養(yǎng)元素的復(fù)合肥料，氮、磷、鉀的含量比例幾乎不受限制。
[0015]生產(chǎn)純品的脲甲醛緩釋氮肥的技術(shù)方案的原理為:
[0016]剛開始反應(yīng)時(shí)，根據(jù)所要產(chǎn)品的各組分比例、活性系數(shù)，把尿素、30% -50%的甲醛、催化劑和燒堿溶液或其它堿性物質(zhì)的溶液，按一定的摩爾比同時(shí)加入反應(yīng)釜或特別設(shè)計(jì)的反應(yīng)器中，邊溶解邊加熱，使其達(dá)到起始反應(yīng)溫度，等反應(yīng)開始后，停止加熱，連續(xù)不斷的加入反應(yīng)物料，用反應(yīng)釋放的熱量來加熱新加入的物料，使其達(dá)到起始反應(yīng)溫度連續(xù)反應(yīng)，如果溫度達(dá)不到起始反應(yīng)溫度，可適當(dāng)加熱。這樣充分的利用反應(yīng)熱來加熱新加入的物料，同時(shí)新加入的物料帶走了羥甲基計(jì)劃反應(yīng)釋放的熱量，控制了反應(yīng)溫度，使能耗達(dá)到最小。等到羥甲基化完成后加入催化劑和稀硫酸(鹽酸、硝酸等酸類)，控制PH值，使反應(yīng)物料在I分鐘-10分鐘內(nèi)快速的亞甲基化，然后噴霧干燥或噴漿造粒，就會(huì)得到