CN1042629C - 可控缓释尿素颗粒肥料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

可控缓释尿素颗粒肥料，其特征在于该肥料含有0.5～1.2%(wt)的缓释组合物，所述缓释组合物由30～75%(wt)氮肥增效剂，10～55%的氮素稳定剂，2.0～3.0%(wt)有机酸，0.5～3.0%(wt)被膜剂，0.1～0.5%(wt)表面活性剂，3.0～9.0%(wt)调理剂组成，将该缓释组合物分别置于反应器中加热反应，然后混配、除渣、过滤，制得饱和缓释液，将热态缓释液雾化、喷入尿素造粒塔中，缓释液渗进尿素颗粒内部，干固而形成缓释尿素颗粒肥料。

Description

可控缓释尿素颗粒肥料及其制备方法

本发明属缓释肥料及其肥料制造技术领域。

众所周知，尿素是目前应用量最大的固体氮肥。施入土壤后，在微生物作用下，除少部分被作物吸收利用外，大部分淋失挥发掉。这不仅造成巨大资源浪费，而且加重了对大气、水源的污染。人们试图通过抑制土壤生物活性，降低尿素溶出速度，使用屏蔽层或包膜克服上述缺陷。一种使尿素缓释的方法是一种含有对苯二酚长效尿素肥料制造工艺(CN85109580)。该发明是在尿素中添加0.05-0.30％(重量)的对苯二酚作为脲酶抑制剂，该工艺增加一道对苯二酚和尿液混合工序，对苯二酚在尿素蒸发工序有少许分解，即使蒸发冷凝液变色，给后处理带来一定困难。同样含微量元素的长效尿素(CN90105116.0)也同样有上述弊病。另一种含双氰胺长效肥料制造工艺(CN94110132.0)，双氰胺作为硝化抑制剂添加到尿素中去也同样存在蒸发工序产生分解问题，会使设备和工艺冷凝液回收利用遇到麻烦，即使处理也得增加成本，而且组分单一，添加量较大。国内还有一种使尿素缓释的方法是粒状肥料涂层技术、涂层材料生产工艺及配方(CN95102231.8)，尽管该发明有许多优点，但在组分和工艺技术上有一定的局限性，存在添加量少、带入水分多的缺欠。国外生产缓释肥料一般分为两大类：第一类是尿素与醛类等物质反应生成的缓释肥料；第二类是涂层肥料，采用硫磺、聚合物(聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、树脂等)以及油类、沥青、石蜡等。国外生产这种肥料所使用的涂层材料一般占缓释肥料产品总重量的10-20％，价格高，如美国涂硫尿素每吨成本提高31.6％，故只能用于草坪、花卉等高价作物，除部份水田试用外，大田生产应用很少。

本发明的目的是提供一种尿素组合物，氮素缓慢释放，肥效期是可控的、适用于大田作物、经济作物。本发明另一个目的是提供一种新的可控缓释尿素组合物制备方法，更适宜大型尿素装置生产技术条件，并具有同步生产的实用性。

上面所述第一个目的是通过本发明的缓释组合物中的脲酶抑制剂、硝化抑制剂抑制土壤中脲酶、硝化菌、亚硝化菌活动能力，利用天然两性高分子化合物稳定氮素，从而减少尿素损失，提高氮素利用率，延长肥效期，并通过调节各组分数量比例达到尿素肥效期可控性、长效性、多效性。上面所述的第二个目的是通过本发明的缓释饱和液制备和热法喷渗两项技术来实现的。

本发明提供一种可控缓释尿素颗粒肥料，其特征在于该肥料在其颗粒表面和颗粒内部含有0.5～1.2％(重量)的缓释组合物，所述缓释组合物由30～75％(重量)氮肥增效剂、10～55％(重量)氮素稳定剂、2.0～3.0％(重量)有机酸、0.5～3.0％(重量)被膜剂、0.1～0.5％(重量)表面活性剂和3.0～9.0％(重量)调理剂组成：

(1)氮肥增效剂是脲酶抑制剂和硝化抑制剂：脲酶抑制剂可选自于硼酸或硼酸钠、硫酸亚铁、硫酸锌、硫酸锰、硫酸镁、硫酸铜、钼酸铵、稀土硝酸盐或氢醌，硝化抑制剂可选自于硫脲、双氰铵、磺胺噻唑、2-氨基-4-氯-6-甲基嘧啶或脒基硫脲；

(2)氮素稳定剂选自于黄腐植酸、水解氨基酸或海藻酸及其水溶性盐；

(3)有机酸选自于抗坏血酸、柠檬酸或水杨酸；

(4)被膜剂选自于水溶性聚丙烯酸、聚乙烯醇或纤维素高分子化合物；

(5)表面活性剂为阳离子表面活性剂，可选自于脂肪烷基季胺盐或卤化吡啶；

(6)调理剂包括尿素或甲醇。

2．一种如权利要求1所述缓释尿素颗粒肥料的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

(1)所述无机脲酶抑制剂与有机酸、尿素反应，反应时控制溶液PH=3-5，反应温度45-65℃，反应时间为30-60分钟；

(2)氮素稳定剂选用动物的皮、毛、骨、角、蹄、筋腱在100～120℃水解浓缩制得水解氨基酸，或将明胶在100～120℃水解制得水解氨基酸；

(3)将上述制得的水解氨基酸或黄腐植酸、海藻酸及其水溶性盐加入到氮肥增效剂溶液中进行物料混配、搅拌，反应时间为30～60分钟，然后添加所述硝化抑制剂、调理剂，再添加被膜剂、表面活性剂，除渣、过滤完成缓释液制备；

(4)将上述缓释液送入加热高位槽升温至85～100℃，然后采用气动喷射器，以压缩空气为介质，将缓释液雾化，喷入尿素造粒塔中，雾滴与落下的尿素颗粒接触，借助余热，尿素干固而形成缓释尿素。

在机械搅拌下，缓释组合物能渗入尿素颗粒的外部和内部，借助余热，尿素干固而形成缓释尿素。对散装尿素也可采用同样工艺技术。

本发明的缓释尿素用于粮食作物、经济作物、蔬菜作物，作基肥使用效果最佳。

本发明达到如下效果：

1．氮素利用率比普通尿素提高6-10个百分点，相同农作物产量可节肥20％；

2．肥效期延长至60-120天，简化栽培，变多次施肥为一次底施，节省追肥用工2个；

3．增加多种功能物质，平衡营养，保水抗旱，促进作物抗逆性和健壮生长，为优质高效农业奠定了基础；

4．采用缓释液热法喷渗工艺技术，不但具有与尿素生产同步的实用性，而且流程简易，工艺技术先进，操作调节容易，投资少，成本低，产品质量上乘，具有先进性、新颖性；

5．在生产过程中，不产生新的污染，而且可以减少尿素选粒工段粉尘和氨挥发的排放量，减少排气对大气环境的污染；

6．与普通尿素相比一般可增产10％，且可适应不同地区不同作物。

本发明方法具有工艺简单、操作方便、成本低、易推广等优点，具有较高使用价值。

本发明的可控缓释尿素对水稻、冬小麦、夏玉米、棉花、蔬菜、大豆等作物的效果比普通尿素明显。等氮量的情况下，其增产幅度：水稻为10.7-15.6％、冬小麦为6.4-13.7％、夏玉米为9.5-27％、棉花为13.2-19.5％，大豆为6-11％、蔬菜15-45％。肥效期比普通尿素长40-90天，变多次追肥为一次底施，并明显提高改善作物产品品质。

下面结合附图及实施例对本发明作更详细的说明：

附图及其说明：

附图1是本发明方法工艺流程示意图

其中(1)、(2)是原料，(3)、(4)是反应器，(5)是过滤装置，(6)是贮槽，(7)是加压泵，(8)是加热高位槽，(9)、(10)是阀门，(11)是喷雾器，(12)是融熔尿液泵，(13)是尿素造粒装置，(14)是缓释尿素。将原料(1)和(2)分别加入到反应器(3)和(4)，然后将反应器(3)中的溶液加入至反应器(4)中，物料混合后进入过滤器(5)，过滤后物料进入贮槽(6)，用加压泵(7)将物料送入加热高位槽(8)，物料经阀门(10)进入喷雾器(11)雾化，进入尿素造粒塔(13)与融熔尿液泵(12)喷出的尿素颗粒接触，借助余热，尿素干固而形成缓释尿素(14)。

实施例1：冬小麦用缓释尿素

生产1吨用于冬小麦缓释尿素缓释液的制备方法：向带搅拌的反应器中(4)中加388.5公斤脱盐水，开动搅拌器，并用低压蒸汽加热提温，依次加入原料(2)硫酸亚铁150公斤，硫酸锌100公斤，硫酸锰30公斤，硼酸40公斤，稀土硝酸盐0.5公斤，当加入的无机盐完全溶解反应后，加入柠朦酸25公斤，尿素40公斤，反应温度控制在45-65℃,PH=3.0-4.5，静置30分钟，排渣。向另一个反应器(3)内加明胶50公斤，水100公斤，用蒸汽加热，完全溶解，温度为85-120℃，反应时间为30-60分钟，并将反应器(3)液料送入反应器(4)中，继续开动搅拌器，使配制后溶液充分反应，时间30-60分钟，再加入40公斤硫脲，5公斤甲醇，黄腐植酸铵20公斤，季胺盐1公斤，聚丙烯酸水溶性涂料(609)10公斤，经过过滤器(5)除去机械杂质，送缓释液贮槽(6)。缓释液生产根据缓释尿素生产需要为间断生产。制成的缓释液用泵(7)送入有加热装置的高位槽(8)，使溶液保持85-100℃，用喷头(11)雾化，与通过融熔尿液泵(12)、尿素造粒装置(13)下落的尿素颗粒接触，在机械搅拌下，渗透于尿素颗粒内部(用量为0.8％)，经干固后制成缓释尿素用于小麦。96年应用缓释尿素在小麦示范面积6万亩，施用缓释尿素的小麦穗数为57.3万，穗粒数为24.5个，施用普通尿素的亩穗数为54.1力，穗粒数24.4个，按千粒重40克予测产量，施用缓释尿素小麦亩产505.4公斤，施用普通尿素的亩产475.2公斤，每亩增产小麦30.2公斤，增产率达6.4％，缓释尿素较普通尿素投入多2元，而每亩增收49.34元(小麦按1.7元/公斤计)。在冬小麦高产高效示范田，为保证示范的科学性和说服力，进行产量实测，结果显示：缓释尿素一次底施22.5公斤，春季浇足两水，不再追肥，实产563公斤/亩，充分显示了缓释尿素对小麦生产上有很强的生命力，特别是节水高产条件下有一定增产效果。

实施例2：水稻用缓释尿素

工艺流程与实施例1相同，只是组合物比例变化，向带搅拌的反应器中(4)中加459公斤脱盐水，开动搅拌器，并用低压蒸汽加热提温，依次加入原料(2)硫酸亚铁100公斤，硫酸锌100公斤，硫酸锰30公斤，硼酸40公斤，当加入的无机盐完全溶解反应后，加入柠朦酸25公斤，尿素40公斤，反应温度控制在45-65℃,PH=3.0-4.5，静置30分钟，排渣。向另一个反应器(3)内加明胶30公斤，水70公斤，用蒸汽加热，完全溶解，温度为85-120℃，反应时间为30-60分钟，并将反应器(3)液料送入反应器(4)中，继续开动搅拌器，使配制后溶液充分反应，时间30-60分钟，再加入30公斤硫脲，5公斤甲醇，黄腐植酸铵60公斤，季胺盐1公斤，聚丙烯酸水溶性涂料(609)10公斤，经过过滤器(5)除去机械杂质，送缓释液贮槽(6)。缓释液生产根据缓释尿素生产需要为间断生产。制成的缓释液用泵(7)送入有加热装置的高位槽(8)，使溶液保持85-100℃，用喷头(11)雾化，与通过融熔尿液泵(12)尿素造粒装置(13)下落的尿素颗粒接触，在机械搅拌下，渗透于尿素颗粒内部(用量为0.8％)，经干固后制成缓释尿素，用于水稻。96年辽宁省辽中县刘二堡镇示范面积4000亩，从考种数据上看，见表1，基施缓释尿素区产量742.1斤/亩，穗数27万/亩，高于追施缓释尿素区产量683.5斤/亩，穗数26.6万/亩，由此说明缓释尿素一次基施较追施省肥、省工、增产明显。肥料氮素利用率最高为45.8％，追施缓释尿素为36.1％，追施普通尿素为29.2％，一反以往氮肥施用越早，氮素利用率越低的趋势。说明了缓释尿素在全生产期养分缓放释慢，因此肥劲持久，且氮素利用率也不低。从追施缓释尿素试验结果也出一小反常。即追施缓释尿素越多，氮素利用率反而有些提高，从36.1％到43.9％。表1    缓释尿素与普通尿素用于水稻对比试验结果

项目	亩用N量(kg)	N利用率(％)	亩产量(1kg)	投入∶产出
					1．追施缓释尿素	12.65	36.1	683.5	1∶10
2．追施变通尿素	12.65	30.2	643.4	1∶8
					3．基施缓释尿素	12.65	45.8	742.1	1∶12
4．追施普通尿素	14.95	29.2	672.2	1∶6
					5．追施缓释尿素	14.95	43.9	778.7	1∶10

不难看出在同等施肥条件下，即缓释尿素投入多1元比普通尿素多收4元左右。缓释尿素比普通尿素增产106.5公斤/亩，增产率15.6％，平均增产70.2公斤/亩，增产率10.6％。

实施例3：    玉米用缓释尿素

工艺流程与实例1相同，只是组合物比例变化，向带搅拌的反应器中(4)中加428.5公斤脱盐水，开动搅拌器，并用低压蒸汽加热提温，依次加入原料(2)硫酸亚铁150公斤，硫酸锌100公斤，硫酸锰50公斤，硼酸30公斤，稀土硝酸盐0.5公斤，当加入的无机盐完全溶解反应后，加入柠朦酸30公斤，反应温度控制在45-65℃,PH=3.0-4.5，静置30分钟，排渣。向另一个反应器(3)内加水解氨基酸100公斤，用蒸汽加热，温度为85-120℃，反应时间为30-60分钟，并将反应器(3)液料送入反应器(4)中，开动搅拌器，时间30-60分钟，再加入黄腐植酸铵40公斤，季胺盐1公斤，氢醌20公斤，双氰胺40公斤，聚丙烯酸水溶性涂料(609)10公斤，经过过滤器(5)除去机械杂质，送缓释液贮槽(6)。缓释液生产根据缓释尿素生产需要为间断生产。制成的缓释液用泵(7)送入有加热装置的高位槽(8)，使溶液保持85-100℃，用喷头(11)雾化，与通过融熔尿液泵(12)、尿素造粒装置(13)下落的尿素颗粒接触，在机械搅拌下，渗透于尿素颗粒内部(用量为0.8％)，经干固后制成缓释尿素用于夏玉米，通过对比试验，缓释尿素在夏玉米施肥中增产效果比较明显：从玉米植株生长状况看，优于普通尿素植株状况。首先缓释尿素具缓释功能，肥效期长，对玉米生长前期肥效稳定，后期肥效增强，有利于玉米后期果穗生长。穗位低、节间缩短，植株粗状抗倒，提高了抗病能力，尤其对大小斑病，青枯病效果明显，从考种看，穗粒重比施普通尿素高32.5克，千粒重增加56克，实际产量达产量671.3kg/亩。增产率为19.5％。

实施例4：棉花用缓释尿素

工艺流程与实例1相同，只是缓释组合物比例变化，向带搅拌的反应器中(4)中加418.5公斤脱盐水，开动搅拌器，并用低压蒸汽加热提温，依次加入原料(2)硫酸亚铁100公斤，硫酸锌100公斤，硫酸锰20公斤，硼酸40公斤，稀土硝酸盐0.5公斤，当加入的无机盐完全溶解反应后，加入柠朦酸30公斤，反应温度控制在45-65℃,PH=3.0-4.5，静置30分钟，排渣。向另一个反应器(3)内加明胶30公斤，水70公斤，用蒸汽加热，完全溶解，温度为85-120℃，反应时间为30-60分钟，并将反应器(3)液料送入反应器(4)中，开动搅拌器，时间30-60分钟，再加入20公斤硫脲，5公斤甲醇，黄腐植酸铵150公斤，季胺盐1公斤，聚丙烯酸水溶性涂料(609)15公斤，经过过滤器(5)除去机械杂质，送缓释液贮槽(6)。缓释液生产根据缓释尿素生产需要为间断生产。制成的缓释液用泵(7)送入有加热装置的高位槽(8)，使溶液保持85-100℃，用喷头(11)雾化，与通过融熔尿液泵(12)尿素造粒装置(13)下落的尿素颗粒接触，在机械搅拌下，渗透于尿素颗粒内部(用量为1.0％)，经干固后制成缓释尿素，用于棉花。94、95年示范推广面积达5万亩，在缓释尿素和普通尿素均为亩施肥25公斤，底追各半，盛花期追肥效果如下：(1)株与主茎节间距离：施用缓释尿素棉花株高，矮4-6厘米，第一果枝高度低2厘米，主茎节间距离短0.2-0.3厘米，棉株株形好较紧凑，通风透光好；(2)收获期调查：施用缓释尿素棉花干黄叶较少，比普通尿素少10-15％，霜前花多10-25％，且黄萎病危害程度低10-25％；(3)根系，主根较普通尿素长2-3厘米，侧根是普通尿素的3-5倍；(4)对比试验，测产结果：缓释尿素棉花单株成铃多1.3-2个，单铃重多0.3-0.5克，衣分多1％，亩产皮棉增11-19公斤，增产率为13.2-19.5％。

实施例5：蔬菜用缓释尿素

工艺流程与实例1相同，只是缓释组合物比例变化，向带搅拌的反应器中(4)中加459公斤脱盐水，开动搅拌器，并用低压蒸汽加热提温，依次加入原料(2)硫酸亚铁200公斤，硫酸锌100公斤，硫酸锰50公斤，硫酸铜5公斤，硫酸镁30公斤，硼酸20公斤，当加入的无机盐完全溶解反应后，加入抗坏血酸20公斤，尿素50公斤，反应温度控制在45-65℃,PH=3.0-4.5，静置30分钟，排渣。向另一个反应器(3)内加明胶15公斤，水35公斤，用蒸汽加热，完全溶解，温度为85-120℃左右，反应时间为30-60分钟，并将反应器(3)液料送入反应器(4)中，时间30-60分钟，再加入5公斤甲醇，季胺盐1公斤，羧基纤维素10公斤，经过过滤器(5)除去机械杂质，送缓释液贮槽(6)。缓释液生产根据缓释尿素生产需要为间断生产。制成的缓释液用泵(7)送入有加热装置的高位槽(8)，使溶液保持85-100℃用喷头(11)雾化与通过融熔尿液泵(12)尿素造粒装置(13)下落的尿素颗粒接触，在机械搅拌下，渗透于尿素颗粒内部(用量为0.8％)经干固后制成缓释尿素。

缓释尿素在蔬菜和大棚蔬菜农业中可作为理想专用肥。由于可一次性基肥施入，肥效缓慢释放，增加了多种微肥，使蔬菜产量品质均有明显提高。从蔬菜植株生长状况看，优于普通尿素而且成熟早，果菜类果实大，口感好。一般蔬菜增产15-45％。

实施例6：大豆用缓释尿素

工艺流程与实例1相同，只是缓释组合物比例变化，向带搅拌的反应器中(4)中加419公斤脱盐水，开动搅拌器，并用低压蒸汽加热提温，依次加入原料(2)硫酸亚铁100公斤，硫酸锌100公斤，硫酸锰40公斤，钼酸铵10公斤，硼酸40公斤，稀土硝酸盐0.5公斤，当加入的无机盐完全溶解反应后，加入柠朦酸20公斤，尿素40公斤，反应温度控制在45-65℃,PH=3.0-4.5。静置30分钟，排渣。向另一个反应器(3)内加海藻酸20公斤，加100公斤水，用蒸汽加热，完全溶解，温度为80-100℃左右，反应时间为30-60分钟，并将反应器(3)液料送入反应器(4)中，继续开动搅拌器，使溶液充分反应，时间30-60分钟，再加/入5公斤甲醇，黄腐植酸铵100公斤，卤化吡啶0.5公斤。聚丙烯酸水溶性涂料(609)5公斤，经过过滤器(5)除去机械杂质，送缓释液贮槽(6)。缓释液生产根据缓释尿素生产需要为间断生产。制成的缓释液用泵(7)送入有加热装置的高位槽(8)，使溶液保持85-100℃用喷头(11)雾化与通过融熔尿液泵(12)尿素造粒装置(13)下落的尿素颗粒接触，在机械搅拌下，渗透于尿素颗粒内部(用量为0.8％)经干固后制成缓释尿素。

缓释尿素用于大豆作物，效果也十分明显。田间试验结果显示：大豆植株健壮，结荚率高，粒大饱满，增产率为6-11％。

Claims (2)

1．一种可控缓释尿素颗粒肥料，其特征在于该肥料在其颗粒表面和颗粒内部含有0.5～1.2％(重量)的缓释组合物，所述缓释组合物由30～75％(重量)氮肥增效剂、10～55％(重量)氮素稳定剂、2.0～3.0％(重量)有机酸、0.5～3.0％(重量)被膜剂、0.1～0.5％(重量)表面活性剂和3.0～9.0％(重量)调理剂组成：

(1)氮肥增效剂是脲酶抑制剂和硝化抑制剂：脲酶抑制剂可选自于硼酸或硼酸钠、硫酸亚铁、硫酸锌、硫酸锰、硫酸镁、硫酸铜、钼酸铵、稀土硝酸盐或氢醌，硝化抑制剂可选自于硫脲、双氰铵、磺胺噻唑、2-氨基-4-氯-6-甲基嘧啶或脒基硫脲；

(2)氮素稳定剂选自于黄腐植酸、水解氨基酸或海藻酸及其水溶性盐；

(3)有机酸选自于抗坏血酸、柠檬酸或水杨酸；

(4)被膜剂选自于水溶性聚丙烯酸、聚乙烯醇或纤维素高分子化合物；

(5)表面活性剂为阳离子表面活性剂，可选自于脂肪烷基季胺盐或卤化吡啶；

(6)调理剂包括尿素或甲醇。

2．一种如权利要求1所述缓释尿素颗粒肥料的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

(1)所述无机脲酶抑制剂与有机酸、尿素反应，反应时控制溶液PH=3-5，反应温度45-65℃，反应时间为30-60分钟；

(2)氮素稳定剂选用动物的皮、毛、骨、角、蹄、筋腱在100～120℃水解浓缩制得水解氨基酸，或将明胶在100～120℃水解制得水解氨基酸；

(3)将上述制得的水解氨基酸或黄腐植酸、海藻酸及其水溶性盐加入到氮肥增效剂溶液中进行物料混配、搅拌，反应时间为30～60分钟，然后添加所述硝化抑制剂、调理剂，再添加被膜剂、表面活性剂，除渣、过滤完成缓释液制备；

(4)将上述缓释液送入加热高位槽升温至85～100℃，然后采用气动喷射器，以压缩空气为介质，将缓释液雾化，喷入尿素造粒塔中，雾滴与落下的尿素颗粒接触，借助余热，尿素干固而形成缓释尿素。

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