一種製備納米碳尿素的裝置的製作方法
2023-12-11 10:55:22
本實用新型公布一種製備納米碳尿素的裝置。
背景技術：
我國化肥利用率低，主要是氮肥利用率低，特別是尿素施入土壤中，在水分和脲酶的作用下分解成醯胺態氮，醯胺態氮肥進一步分解成NH4和CO2；NH4在土壤微生物的作用下產生硝化作用，一部分轉化為NO2-、NO2，一部分生成HNO3及硝酸鹽，NO2-亞硝胺鹽為致癌物質，NO2氣體從土壤揮發出破壞臭氧層，過多的硝酸鹽下滲引起地下水汙染和江河、湖泊水體富營養化。我國尿素產量佔到肥料總量的60％以上，在尿素生產的工業化過程中國家投入大量的能源和財力生產出肥料，但在使用中由於尿素入土後的易分解性，造成氮肥利用率只有35％，這就意味著能源浪費和低效，同時，也帶來嚴重的環境壓力。為了提高化肥利用率，本實用新型用納米碳溶膠作為尿素增效劑，在尿素製備過程中添加到尿素中，達到提高化肥利用率目的。發展納米碳肥料能較好地解決了肥料利用率、環保等問題，對實現化肥施用零增長和農業綠色可持續發展目標具有重要的意義。
技術實現要素：
本實用新型提供一種製備納米碳尿素的裝置。
一種製備納米碳尿素的裝置，其特徵在於：
尿素進口管道1連接到尿素造粒塔上方的錐形噴嘴3，在尿素造粒塔的自然通風窗下安裝噴霧裝置8，噴霧裝置8通過噴霧總管7連接到霧化噴嘴4，噴霧總管7連接到霧化噴嘴都位於尿素造粒塔5內，且位於尿素旋轉掃推器9的上方，尿素造粒塔底部設有尿素出料漏鬥。尿素出料漏鬥連接送入滾筒乾燥裝置，在尿素出料漏鬥連接送入滾筒乾燥裝置之間設有霧化裝置。
進一步，噴霧裝置起點距尿素造粒塔塔底高度20米以上。
本實用新型將納米碳溶膠霧化，直接噴向落體尿素，形成含納米碳尿素，直接落入塔底部的尿素出料漏鬥。尿素出料漏鬥連接送入滾筒乾燥裝置之前含納米碳尿素再次噴納米碳霧化溶膠，與吹入的熱空氣，逆向流動，蒸發掉水分，最後進入傳送帶、包裝。本實用新型塔內噴霧吸收與塔外噴霧吸收、乾燥兩段相結合，提高尿素納米碳含量。
附圖說明
圖1是本實用新型裝置示意圖。
①尿素進口管道 ②尿素熔融液 ③錐形噴嘴 ④霧化噴嘴
⑤尿素造粒塔 ⑦噴霧總管 ⑧噴霧裝置
⑨尿素旋轉掃推器 ⑩尿素 出料 漏鬥 納米碳溶膠 滾筒乾燥裝置
具體實施方式
一種用納米碳溶膠在尿素造粒塔中製備納米碳尿素的方法，
步驟一、本實用新型將含量0.57-2％納米碳溶膠霧化，通過壓縮空氣和液體泵或霧化裝置將納米溶膠霧化，噴塗在70-80℃的尿素表面，噴塗量為化肥重量1-5％。
步驟二、在尿素造粒塔的自然通風窗下安裝噴霧裝置，在4-7Mpa下用通過噴霧裝置將納米碳溶膠霧化，噴霧裝置起點距塔底送料機高度20米以上，尿素出口溫度120-135℃，當尿素降至距離底部30-50米時溫度降至70-80℃，與納米碳溶膠接觸，流霧化溶膠藉助上升氣與熱態的尿素顆粒逆向交流，噴霧高度10米，使納米溶膠滲入尿素顆粒內部。由於納米碳溶膠有穩定的分散性，pH值1-3之間，即可均勻的分布在尿素表面，能吸收揮發的氨氣，其負電位差能滲入尿素結晶內部，生成穩定的含納米碳的尿素灰黑色顆粒。
步驟三、同時利用尿素結晶過程的產生結晶熱，蒸發掉水分，降低至55-60度。
步驟四、連接送入滾筒乾燥裝置，含納米碳尿素再次噴納米碳霧化溶膠，噴塗量為化肥重量1-5％，與吹入的70度熱空氣逆向流動，蒸發掉水分。進入傳送帶、包裝。
1、本公司生產納米碳溶膠在液體中表現出很好的分散性和穩定性，擱置3年以上不會產生沉澱，作為肥料添加劑穩定性、分散性十分重要。
2、本公司生產的納米碳溶膠在納米尺度下產生了導電性能，電導率為800-3600μs/cm，可與尿素很好的融合。
3、本公司生產的納米碳溶膠表現出很好的吸附性，pH值為1-3，電位差為-15-35mV，易與尿素造粒過程中不穩定的NH4結合，產生穩定的尿素。
4、本公司所生產的納米碳溶膠完全符合國際認可的標準化組織的定義，納米碳粒徑在100納米以下控制在98-100％，(用馬爾文雷射粒徑儀檢測)以納米碳基計質量為0.57-2％。
5、提高尿素利用率關鍵是利用良好的抑制劑，目前市場的抑制劑一般為精細化工產品，種類少、價格高，有些帶有毒性，如氰琨、甲醛、氯-6甲基嘧啶等。而本公司所生產的納米碳溶膠屬無毒級，經國家化肥監督檢驗測試中心(上海)參照國家標準《穩定性肥料檢測》檢測，納米碳溶膠硝化抑制率達到6％-25％，詳見附件1是一種製備穩定性尿素很好的增效劑材料。
經多年研究發現：納米碳溶膠具有廣譜性和高度適應性，適合大田作物如玉米、水稻，經濟作物如菸草、蔬菜，以及花卉、果樹等使用，表現出良好的增產效果，在同等條件下施肥減少肥料使用量10％產量不會影響產量，並有改善農產品的品質的效果。
例證一
內蒙古巴盟農科院2016年度在玉米作物上開展的納米碳尿素施用效果試驗結果如下：
由北京奈艾斯新材料科技有限公司提供納米碳尿素，納米碳尿素含量氮46％，納米碳溶膠添加量為肥料重量的10％，顏色：灰色。
玉米品種：西蒙568，
實施地點
試驗地點：巴彥淖爾市農牧業科學研究院園子渠試驗站。
小區隨機區組排列，5個處理，四次重複，16個小區，覆膜種植。取得效果如下：
表1 納米碳尿素在玉米施用效果
通過在2014、2015年納米碳溶膠在玉米作物施用，證明納米碳對玉米作用有明顯的增產效果。2016年在此基礎上開展了尿素添加納米碳溶膠試驗，試驗納米碳添加量為肥料重量的10％，經過田間測產表明：納米碳尿素與施用普通尿素比較，增產10.5％；在減少氮肥10％的情況下，仍增產9.2％；在減少氮肥20％的情況下，略有減產，減產幅度在2％。說明納米碳在提高氮肥利用率、節肥減氮方面效果十分明顯，對於提高產量與品質，減少農業化學品投入，減少環境汙染壓力有重要意義，符合國家「十三五」提出的化肥、農藥零增長的發展戰略要求。
例證二
黑龍江農科院大豆試驗
試驗地點：黑龍江省農科院試驗場
委託單位：黑龍江省農科院植物營養與環境所
1.試驗目的
明確納米肥料在大豆和水稻上的應用效果及氮肥利用率。
2.試驗原材料
納米尿素(46-0-0)，重過磷酸鈣(0-43-0)，硫酸鉀(0-0-50)。納米碳溶膠溶質含量0.57％，添加量為尿素重量的10％
3.試驗方法
大豆採取盆栽試驗，
4.大豆試驗
盆栽試驗每盆3株，設六次重複。氮磷鉀比例為5∶3.5∶3，試驗結果如下：
黑龍江大豆試驗表
從試驗結果看出，納米碳作為肥料增效劑，有顯著提高肥效，提高化肥利用率的效果。納米碳尿素與等氮量的尿素配方肥相比，增產效果明顯，增產達20％；當處理氮素降低10％，產量基本與常規施肥相差不多，略有降低，說明納米碳有提高肥料利用率的效果。