大顆粒緩釋氯化銨肥料及其製備方法與專用造粒緩釋材料的製作方法

2023-07-10 17:02:31

專利名稱：大顆粒緩釋氯化銨肥料及其製備方法與專用造粒緩釋材料的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種大顆粒緩釋氯化銨肥料及其製備方法與專用造粒緩釋材料。
背景技術：
氯化銨作為純鹼エ業的副產品，其產量約為純鹼產量的I. 07倍。據調查，目前國內氯化銨生產產能約為2000萬噸/年，其實際的年產量也接近千萬噸。如此高產量的氯化銨，除在醫藥和エ業中有廣泛的應用外，大部分應用於農業。作為ー種速效氮肥，農用氯化銨肥料的氮含量在25%以上。大量研究和實踐表明，這種氯基速效氮肥適用於中性和鹼性土壌，其對水稻，尤其是早稻的增產效果十分明顯，對其它作物如小麥、玉米、棉花、油菜等大多數農作物亦有明顯的增產和優質效果。但是，商品化的農用氯化銨肥料一般為粉末狀或小晶粒狀，施用時易附於農作物的葉和莖上造成燒苗現象；同時其又極易吸潮而導致結塊，且不易破碎，從而給運輸、儲存和使用帶來極大的不便。因此，將粉末狀氯化銨進行造粒可以解決上述問題；此外，顆粒狀氯化銨的溶出速率較慢，可以減少氮素的淋溶流失。目前，顆粒狀氯化銨肥料的造粒方法主要有結晶造粒、機械壓製造粒和團聚造粒三種。其中，結晶造粒是指在氯化銨溶液中添加媒晶劑，如金屬離子(JPO 7276(56))、有機鹽(JP0 33 — 4565)或尿素(CN 101249970A)等，促使其結晶並長大。但是得到的氯化銨晶體顆粒粒徑難以超過2 _，且外加的媒晶劑還會影響其用途。機械壓製造粒是將氯化銨在高壓下壓製成顆粒狀或小條狀再破碎成粒狀(CN 1183396A)。其顆粒外形不圓滑、能耗大、成本高、且產量有限。團聚造粒是指粉末狀基礎肥料在粘結劑的作用下團聚、粘附成顆粒狀(CN 102503636A)，因此也叫粘結造粒。它是目前最常見的顆粒肥料的造粒方法，普通的圓盤或轉鼓即可實現。這種造粒方法エ藝簡單、生產能力大，但是強酸性的粘結劑對設備的抗腐蝕要求較高。與此同吋，世界各國均大力發展能夠延緩或控制養分釋放的緩/控釋肥料，以提高肥料的利用率，減少養分的流失和對環境的汙染。目前主要是對顆粒肥料進行包膜以降低或控制養分的釋放速率，其エ藝是在成品的顆粒肥料表面包覆各種緩/控釋材料。這樣製得的緩/控釋肥料雖然具有很好的緩/控釋性能，但是其成本問題、製造和施用中的環境問題等極大的限制了它的應用範圍。而且，這種緩/控釋肥料的生產屬於成品肥料的二次加工，其生產線和生產周期均被延長，此外還需額外投加設備和人力。因此，如何降低生產成本和生產周期，減小對環境的危害成為發展緩/控釋肥料急需解決的問題。縱觀國內外各種緩/控釋肥料，採用無機、有機複合材料作為粘(膠)結材料，製備出各種粘(膠)結型的緩釋肥料，如有機/無機粘(膠)結緩釋肥料(Shavia A, MikkelsenR L. Fertil Res, 1993, (35): 1 — 12; Tzika M, Alexandridou S，et al. PowderTechnology, 2003, 132(1) : 16 — 24;我國農業科學研究院張夫道研究院研製的膠結包衣緩釋肥料，參見 CN 02126009. 5、CN 200310116857. I、CN 200410088477. 6、CN200410091315. 8、CN 200810222050. 9 等)，棒狀粘結緩釋肥料(US 2032608,US 3892552,US4348218、US 6120574、CA 2602344、CN 10155182、CN2264741、CN 200958084Y 等)。前者的粘(膠)結材料大多以水作為分散介質，雖基本解決了肥料製造過程中的安全和汙染問題，但仍用大量的石油系有機物作為混合(聚)組分，施用後在土壌中的殘留汙染問題沒有得到徹底解決，且這種粘(膠)結材料大多是作為ー種顆粒肥料的外包衣(膜)緩釋材料使用；後者雖作為一種內質型的緩釋粘結材料，但是其製備的緩釋肥料多為棒狀等不規則形狀。本發明在於提供一種水基型粘結造粒緩釋材料，直接將其用於農用氯化銨基礎肥料的造粒，同時使其含有一定量的緩釋有效氮養分，無需延長生產線，エ藝簡單、節約投資、降低成本。

發明內容
本發明的目的在於提供一種大顆粒緩釋氯化銨肥料及其製備方法與專用造粒緩釋材料。本發明所提供的大顆粒緩釋氯化銨肥料的造粒緩釋材料，包括尿素、醛、改性劑、酸性物質、鹼性物質和水；其中，所述的尿素與醛的摩爾比為I 一 5:1 ;所述的改性劑的質量為為尿素質量的O — 30 % ;所述的酸性物質和鹼性物質用於調節體系的pH值；所述的水的質量為尿素質量2 — 5倍。所述的造粒緩釋材料為含有一定氮養分緩釋效果的脲醛或改性脲醛的水溶液，其固含量為15 — 40 %。所述的醛為下述醛中的一種或其任意組合甲醛、多聚甲醛、こ醛、丙醛、正丁醛、異丁醛、苯甲醛、糠醛、巴豆醛、肉豆蘧醛、茴香醛、こニ醛、丙ニ醛、丁ニ醛、戊ニ醛、己ニ醛；所述的改性劑為下述物質中的一種或其任意組合澱粉、氧化澱粉、纖維素、甲基纖維素、羥こ基纖維素、羥こ基甲基纖維素、羥丙基甲基纖維素、羧甲基纖維素、羥丙基纖維素、木質素、硝化木質素、殼聚糖、大豆蛋白、葡萄糖、果糖、乳糖、蔗糖、麥芽糖、糖蜜、單寧酸、三聚氰胺、聚こ烯醇、阿拉伯膠、明膠；所述的酸性物質為下述物質中的一種或其任意組合鹽酸、硫酸、磷酸、硝酸、甲酸、對甲苯磺酸；所述的鹼性物質為下述物質中的一種或其任意組合氫氧化鈉、氫氧化鉀、氧化
鈣、氨水、こ醇胺、ニこ醇胺、三こ醇胺。本發明所提供的造粒緩釋材料，按以下方法進行製備(I)向反應釜中加入計量的尿素，加入尿素質量2 — 5倍的水，攪拌使尿素溶解，用鹼性物質調節pH值7. 5 一 10，按尿素與醛的摩爾比為I 一 5:1的量加入醛，在70 — 90 °C攪拌O. 5 — 2 h，然後加入質量為尿素質量O — 30%的改性劑，控制pH值7. 5 — 10，繼續攪拌 O. 5 — I h ；(2)用酸性物質調節pH值4. 5 — 6. 5，在70 — 90で繼續攪拌O. 5 — L 5 h，然後用鹼性物質調節PH值7. 5 — 10，冷卻、出料，即得所述的造粒緩釋材料。本發明所提供的大顆粒緩釋氯化銨肥料，以商品化的氯化銨粉末為基礎肥料，利用上述造粒緩釋材料進行團聚粘結造粒製得。所述的造粒緩釋材料用量為氯化銨基礎肥料質量的2 — 30 %。
本發明所提供的大顆粒緩釋氯化銨肥料，按以下方法進行製備(I)將粒徑O. 3 mm以下的氯化銨粉末加入圓盤造粒機或轉鼓造粒機中，預熱至50 - 90 0C ；(2)向步驟(I)所述的圓盤造粒機、或轉鼓造粒機內的物料上噴灑佔氯化銨基礎肥料質量的I 一 30 %的上述造粒緩釋材料；(3)造粒後的顆粒狀緩釋氯化銨肥料半成品經烘乾、冷卻後篩分得到粒徑在2 —
4.75 mm的大顆粒緩釋氯化銨肥料成品，篩分不合格的部分經粉碎後重新造粒。與其他方法製備的顆粒狀氯化銨肥料相比，本發明採用脲醛或改性脲醛的水溶液作為大顆粒緩釋氯化銨肥料的造粒緩釋材料，具有以下明顯優勢(I)改性劑中的活性基團可以與醛發生進ー步的反應，因而用來降低所製得造粒緩釋材料中醛的含量，使其更安全環保，同時它還可以改善其粘結性能，提高其耐水性能。(2)本發明的造粒緩釋材料為中性或弱鹼性的脲醛或改性脲醛水溶液，具有良好的流動性和穩定性，方便儲存和輸送；同時對設備無腐蝕等影響。(3)利用本發明的造粒緩釋材料製備大顆粒氯化銨肥料的造粒過程亦是酸性的氯化銨促使脲醛或改性脲醛的進一步反應固化的過程，故而造出的大顆粒氯化銨肥料較其他造粒方法的成球率更高，粒子更圓潤、光滑，顆粒強度更大。(4)本發明的造粒緩釋材料在製得的大顆粒緩釋氯化銨肥料中，既是造粒的粘結劑，也是緩釋有效養分脲態氮的來源。因此，不僅提高了肥料的總養分含量及其利用率，而且施用後在土壤中無殘留。(5)本發明的大顆粒緩釋氯化銨肥料的製備可直接利用傳統的複合肥料造粒生產設備，無需新建，生產エ藝簡單，造價低、產量大，便於推廣應用。(6)本發明的造粒緩釋材料除可用於製備大顆粒緩釋氯化銨肥料外，還可用於製備大顆粒緩釋硫酸銨肥料，或含有氯化銨、硫酸銨的大顆粒緩釋複合肥料，包括含有微量元素的複合肥，以及有機肥等。
具體實施例方式下面結合具體實例對本發明作進ー步闡述，但本發明並不僅限於以下實例。所述的方法如無特別說明均為常規方法，所述材料如無特別說明均能從商業途徑獲得。下述實施例均按下述方法對所得造粒緩釋材料的緩釋有效養分含量和所得大顆粒緩釋氯化銨肥料的顆粒強度進行測定。其中，所得造粒緩釋材料中對植物有效的緩釋養分脲態氮的質量分數按照脲醛緩釋肥料行標(HG/T 4137 一 2010)中的規定進行；所得大顆粒緩釋氯化銨肥料的顆粒強度的測定方法為取一定量的大顆粒緩釋氯化銨肥料成品用標準複合肥分樣篩篩選，均勻選取粒徑在2. O — 4. 75 mm間的肥料顆粒30粒，逐個測定其被壓碎的壓力，然後取平均值。實施例I( I)造粒緩釋材料的製備I)向反應器中加入120. Og尿素，加入240. O g水,攪拌使其溶解,用質量濃度為30 %氫氧化鈉調節pH值9. 5，加入計量的108. O g的質量濃度為37 %甲醛溶液，在85 V攪拌2. O h ;2)用質量濃度為30 %硫酸溶液調節pH值6. 0，在85で繼續攪拌I. O h，然後用質量濃度為30 %氫氧化鈉溶液調節pH值8. 5，冷卻、出料，製得所述的造粒緩釋材料。所製得的造粒緩釋材料的固含量30. 6 %，緩釋有效氮質量分數為13. 6 %。(2)大顆粒緩釋氯化銨肥料的製備I)稱取粒徑O. 3 mm以下2. O kg氯化銨粉末加入圓盤造粒機中，通入85 °C熱風；2)用雙流體噴槍向所述的轉鼓造粒機內噴灑上述造粒緩釋材料，用量為氯化銨粉末的10 % ；3)將造粒後的顆粒狀氯化銨半成品經烘乾、冷卻後篩分得到粒徑在2 — 4. 75 mm的大顆粒氯化銨成品，篩分不合格的部分經粉碎後重新造粒。所製得的大顆粒緩釋氯化銨肥料的顆粒強度為41 N。實施例2( I)造粒緩釋材料的製備I)向反應器中加入90. O g尿素，加入450.0 g水,攪拌使其溶解,用質量濃度為30 %氫氧化鈉溶液調節pH值9. 5，加入81. O g質量濃度為37 %甲醛溶液，在80で攪拌2. O h，然後加入27. O g葡萄糖，並調節pH值9. 5，繼續攪拌l.Oh;2)用質量濃度為30 %甲酸溶液調節pH值5. 5，在80で繼續攪拌I. O h，然後用三こ醇胺調節pH值8. 5，冷卻、出料，製得所述的造粒緩釋材料。所製得的造粒緩釋材料的固含量19. 5 %，緩釋有效氮質量分數為11. 8 %。(2)大顆粒緩釋氯化銨肥料的製備I)稱取粒徑O. 3 mm以下的2. O kg氯化銨粉末加入圓盤造粒機中，通入80で熱風；2)用雙流體噴槍向所述的圓盤造粒機內噴灑上述造粒緩釋材料，用量為氯化銨粉末的30 % ；3)將造粒後的顆粒狀氯化銨半成品經烘乾、冷卻後篩分得到粒徑在2 — 4. 75 mm的大顆粒氯化銨成品，篩分不合格的部分經粉碎後重新造粒。所製得的大顆粒緩釋氯化銨肥料的顆粒強度為71 N。實施例3( I)造粒緩釋材料的製備I)向反應器中加入144.0 g尿素，加入360.0 g水，攪拌使其溶解，用質量濃度為30 %氫氧化鉀溶液調節pH值10，加入45. O g多聚甲醛，在90で攪拌I. O h，然後加入21.6 g三聚氰胺，並調節pH值10，繼續攪拌O. 5 h ;2)用質量濃度為30 %磷酸溶液調節pH值6. 0，在90で繼續攪拌O. 5 h，用質量濃度為30 %氫氧化鉀調節pH值9. 0，冷卻、出料，製得所述的造粒緩釋材料。所製得的造粒緩釋材料的固含量33. 5%，緩釋有效氮質量分數為9. 5 %。(2)大顆粒緩釋氯化銨肥料的製備 I)稱取粒徑0.3 mm以下的5. O kg氯化銨粉末加入小型轉鼓造粒機中，通入90 V熱風；2)用雙流體噴槍向所述的轉鼓造粒機內噴灑上述造粒緩釋材料，用量為氯化銨粉
6末的5 % ；3)將造粒後的顆粒狀氯化銨半成品經烘乾、冷卻後篩分得到粒徑在2 — 4. 75 mm的大顆粒氯化銨成品，篩分不合格的部分經粉碎後重新造粒。所製得的大顆粒緩釋氯化銨肥料的顆粒強度為32 N。實施例4( I)造粒緩釋材料的製備I)向反應器中加入135.0 g尿素，加入540. O g水，攪拌使其溶解，用質量濃度為30 %氫氧化鉀溶液調節pH值8. 5，加入165. O g質量濃度為40 %こ醛溶液，在75で攪拌
2.O h，然後加入13. 5 g硝化木質素，並調節pH值8. 5，繼續1.0 h後；2)用質量濃度為30 %硫酸溶液酸調節pH值5. 0，在75で繼續攪拌I. 5 h，然後用質量濃度為30 %氫氧化鉀溶液調節pH值7. 5，冷卻、出料，製得所述的造粒緩釋材料。所製得的造粒緩釋材料的固含量23. 9 %，緩釋有效氮質量分數為28. 5 %。(2)大顆粒緩釋氯化銨肥料的製備I)稱取粒徑O. 3 mm以下5. O kg氯化銨粉末加入小型轉鼓造粒機中，通入80 V熱風；2)用雙流體噴槍向所述的圓盤造粒機內噴灑上述造粒緩釋材料，用量為氯化銨粉末的15 % ；3)將造粒後的顆粒狀氯化銨半成品烘乾、冷卻後篩分得到粒徑在2 — 4. 75 mm的大顆粒氯化銨成品，篩分不合格的部分經粉碎後重新造粒。所製得的大顆粒緩釋氯化銨肥料的顆粒強度為47 N。實施例5( I)造粒緩釋材料的製備I)向反應器中加入84. O g尿素，加入420. O g水，攪拌使其溶解，用質量濃度為30%氫氧化鈉溶液調節pH值9. 5，加入36. O g異丁醛，在70で攪拌I. 5 h，然後加入21. O g氧化澱粉，並調節pH值9. 5，繼續攪拌O. 5 h ;2)用對甲苯磺酸調節pH值5. 5，在70で繼續攪拌O. 5 h，然後用質量濃度為30%氫氧化鈉溶液調節PH值8. 5，冷卻、出料，製得所述的造粒緩釋材料。所製得的造粒緩釋材料的固含量23. 8 %，緩釋有效氮質量分數為30. I %。(2)大顆粒緩釋氯化銨肥料的製備I)稱取粒徑O. 3 mm以下2. O kg氯化銨粉末加入小型圓盤造粒機中，通入85 V熱風；2)用雙流體噴槍向所述的圓盤造粒機內噴灑上述造粒緩釋材料，用量為氯化銨粉末的20 % ；3)將造粒後的顆粒狀氯化銨半成品經烘乾、冷卻後篩分得到粒徑在2 — 4. 75 mm的大顆粒氯化銨成品，篩分不合格的部分經粉碎後重新造粒。所製得的大顆粒緩釋氯化銨肥料的顆粒強度為51 N。實施例6( I)造粒緩釋材料的製備I)向反應器中加入135.0 g尿素，加入607. 5 g水，攪拌使其溶解，用質量濃度為30 %氫氧化鈉調節pH值9. 5，加入計量的72. 5 g的質量濃度為40 %こニ醛溶液，在85 V攪拌I. O h,然後加入40. 5 g輕丙基甲基纖維素,並調節pH值9. 5,繼續攪拌O. 5 h ；2)用質量濃度為30 %磷酸溶液調節pH值5. 5，在85で繼續攪拌O. 5 h，然後用質量濃度為30 %氫氧化鈉調節pH值8. 5，冷卻、出料，製得所述的造粒緩釋材料。所製得的造粒緩釋材料的固含量20. 7 %，緩釋有效氮質量分數為28. O %。。(2)大顆粒緩釋氯化銨肥料的製備I)稱取粒徑O. 3 mm以下5. O kg氯化銨粉末加入小型轉鼓造粒機中，通入85 V熱風；2)用雙流體噴槍向所述的轉鼓造粒機內噴灑上述造粒緩釋材料，用量為氯化銨粉末的25 % ；3)將造粒後的顆粒狀氯化銨半成品經烘乾、冷卻後篩分得到粒徑在2 — 4. 75 mm的大顆粒氯化銨成品，篩分不合格的部分經粉碎後重新造粒。所製得的大顆粒緩釋氯化銨肥料的顆粒強度為54 N。
權利要求
1.一種大顆粒緩釋氯化銨肥料的造粒緩釋材料，其特徵在於包括尿素、醛、改性劑、酸性物質、鹼性物質和水；其中，所述的尿素與醛的摩爾比為I 一 5:1 ;所述的改性劑的質量為尿素質量的O — 30 % ;所述的酸性物質和鹼性物質用於調節體系的pH值；所述的水的質量為尿素質量2 — 5倍。
2.根據權利要求I所述的造粒緩釋材料，其特徵在於所述的造粒緩釋材料為含有一定氮養分緩釋效果的脲醛或改性脲醛的水溶液，其固含量為15 — 40 %。
3.根據權利要求I或2所述的造粒緩釋材料，其特徵在於所述的醛為下述醛中的一種或其任意組合甲醛、多聚甲醛、こ醛、丙醛、正丁醛、異丁醛、苯甲醛、糠醛、巴豆醛、肉豆蘧醛、茴香醛、こニ醛、丙ニ醛、丁ニ醛、戊ニ醛、己ニ醛。
4.根據權利要求I或2所述的造粒緩釋材料，其特徵在於所述的改性劑為下述物質中的一種或其任意組合澱粉、氧化澱粉、纖維素、甲基纖維素、羥こ基纖維素、羥こ基甲基纖維素、羥丙基甲基纖維素、羧甲基纖維素、羥丙基纖維素、木質素、硝化木質素、殼聚糖、大豆蛋白、葡萄糖、果糖、乳糖、蔗糖、麥芽糖、糖蜜、單寧酸、三聚氰胺、聚こ烯醇、阿拉伯膠、明膠。
5.根據權利要求I或2所述的造粒緩釋材料，其特徵在於所述的酸性物質為下述物質中的一種或其任意組合鹽酸、硫酸、磷酸、硝酸、甲酸、對甲苯磺酸。
6.根據權利要求I或2所述的造粒緩釋材料，其特徵在於所述的鹼性物質為下述物質中的一種或其任意組合氫氧化鈉、氫氧化鉀、氧化鈣、氨水、こ醇胺、ニこ醇胺、三こ醇胺。
7.根據權利要求I或2中所述的造粒緩釋材料的製備方法，其特徵在於按以下步驟進 (1)向反應釜中加入計量的尿素，加入尿素質量2— 5倍的水，攪拌使尿素溶解，用鹼性物質調節pH值7. 5 — 10，按尿素與醛的摩爾比為I 一 5:1的量加入醛，在70 — 90で攪拌O. 5 — 2 h，然後加入質量為尿素質量O — 30%的改性劑，控制pH值7. 5 — 10，繼續攪拌O. 5 - I h ； (2)用酸性物質調節pH值4.5 — 6. 5，在70 — 90で繼續攪拌O. 5 — I. 5 h，然後用鹼性物質調節pH值7. 5 — 10，冷卻、出料，即得所述的造粒緩釋材料。
8.一種大顆粒緩釋氯化銨肥料，其特徵在幹以商品化的氯化銨粉末為基礎肥料，利用權利要求I 一 6任意之一所述的造粒緩釋材料進行團聚粘結造粒製得。
9.根據權利要求8所述的大顆粒緩釋氯化銨肥料，其特徵在於所述的造粒緩釋材料用量為氯化銨基礎肥料質量的2 — 30%。
10.ー種製備權利要求9所述的大顆粒緩釋氯化銨肥料的製備方法，包括以下步驟 (1)將粒徑O.3 mm以下的氯化銨粉末加入圓盤造粒機或轉鼓造粒機中，預熱至50 —90 V ； (2)向步驟(I)所述的圓盤造粒機或轉鼓造粒機內的物料上噴灑佔氯化銨基礎肥料質量的I 一 30 %的權利要求I 一 6任意之一所述的造粒緩釋材料； (3)造粒後的顆粒狀緩釋氯化銨肥料半成品經烘乾、冷卻後篩分得到粒徑在2— 4. 75mm的大顆粒緩釋氯化銨肥料成品，篩分不合格的部分經粉碎後重新造粒。
全文摘要
本發明公開了大顆粒緩釋氯化銨肥料及其製備方法與專用造粒緩釋材料。該造粒緩釋材料包括尿素、醛、改性劑、酸性物質、鹼性物質和水；所述尿素與醛的摩爾比為1－5:1；所述改性劑的質量為尿素質量的0－30%；所述酸性物質和鹼性物質用於調節體系pH值，所述水的質量為尿素質量2－5倍。本發明所提供的大顆粒緩釋氯化銨肥料是以商品化的氯化銨粉末為基礎肥料，由上述造粒緩釋材料來團聚粘結造粒製得。本發明所提供的造粒緩釋材料具有良好的流動性和穩定性，對設備無腐蝕；由其造粒的成球率高，粒子圓潤、光滑，顆粒強度大。同時，所提供的大顆粒緩釋氯化銨肥料的生產工藝簡單，普通圓盤或轉鼓均可實現，造價低，產量大，便於推廣應用。
文檔編號C05G3/08GK102910991SQ20121037424
公開日2013年2月6日 申請日期2012年9月29日 優先權日2012年9月29日
發明者王仁宗, 陳文求, 徐祖順, 陳敏傑 申請人:湖北富邦科技股份有限公司, 湖北大學