一種能降低高塔複合肥中縮二脲含量的內添加防結塊劑及其製備方法與流程
2024-04-09 21:40:05
本發明屬於複合肥生產領域，具體涉及一種能降低高塔複合肥中縮二脲含量的內添加防結塊劑及其製備方法。
背景技術：
近年國內高塔複合肥工藝不斷湧現，綜合考慮硝銨反應成本過高等因素，大多數企業選擇尿素作為氮源載體，經高溫造粒生產各種高氮複合肥，但溫度高於120℃容易產生縮二脲。
縮二脲是尿素分子在高溫化學反應中生成的物質，又稱雙縮脲，對種子的發芽和作物的生長均有害。據了解，當肥料中縮二脲含量高於0.5％時，不可作根外追肥施用，否則容易燒苗。縮二脲會抑制和傷害幼苗的毛細根系，即使作物生長期的毛細根系也會同樣受到傷害，同時也減少作物對肥料的吸收。近年來，肥料中縮二脲含量偏高造成肥害的事件時有發生。目前大多以尿素為氮源的肥料多數含有縮二脲，不少肥害事件很可能是由於縮二脲超標導致的。
現行的複合(混)肥國家標準並不需要檢測縮二脲含量，也沒有規定其含量上限，只需在包裝上標有是否含有縮二脲即可，這導致縮二脲成了一顆「隱形炸彈」。不少業內人士表示，近年來各地出現的一些肥害事件，雖然抽樣檢測結果顯示氮、磷、鉀含量均合格，但實際上是肥料的縮二脲含量超標所導致。
高塔複合肥生產上大量使用尿素為原料，我國尿素產品中縮二脲一般在1％以下,但有時廠家生產工藝控制不嚴，會造成尿素原料縮二脲嚴重超標。另外有專家認為：尿液溫度在120度以下，縮二脲含量基本沒有變化；尿液溫度在120度以上，每升高1度，縮二脲含量增加0.02-0.05％。如高塔上尿融槽130度持續保持1小時，縮二脲含量會接近1％甚至更高，具體如圖1所示。
專家建議，尿基複合肥的縮二脲含量應控制在0.5％之內，否則容易對作物產生肥害。我國臺灣複合肥料標準cns3076-70中要求縮二脲含量需小於0.4％。縮二脲超標已成為當前高塔複合肥亟待解決的瓶頸問題。
技術實現要素：
本發明提供一種能降低高塔複合肥中縮二脲含量的內添加防結塊劑及其製備方法，旨在一定程度上解決當前高塔複合肥生產中存在的縮二脲超標問題。
本發明解決上述技術問題的技術方案如下：一種能降低高塔複合肥中縮二脲含量的內添加防結塊劑，其由以下質量百分數的各原料組成：聚天門冬氨酸螯合物0.01-20％；十二烷基硫酸鈉和/或十二烷基磺酸鈉0.01-20％；改性膨潤土0.01-20％；超細海泡石和/或矽酸鎂鋁0.01-30％；微量元素化合物0.01-20％；高分子表面活性劑0.01-30％；餘量為水。以上的「和/或」表示兩者中任一種或兩者任意比的混合。
優選的，該內添加防結塊劑由以下質量百分數的各原料組成：聚天門冬氨酸螯合物8％；十二烷基硫酸鈉3％；改性膨潤土2％；超細海泡石2％；微量元素化合物2％；高分子表面活性劑8％；水75％。更具體的該優選方案中，改性膨潤土選用鈉基膨潤土，高分子表面活性劑選用聚乙烯醇縮乙醛。
具體的，所述聚天門冬氨酸螯合物為聚天門冬氨酸螯合鈣、聚天門冬氨酸螯合鎂、聚天門冬氨酸螯合鋅、聚天門冬氨酸螯合錳、聚天門冬氨酸螯合鐵和聚天門冬氨酸螯合硒中的任一種或多種的混合。
具體的，所述改性膨潤土為鋰基膨潤土、鈉基膨潤土和鈣基膨潤土中的任一種或多種的混合。
具體的，所述微量元素化合物為鈣化合物、鎂化合物、硫化合物、鋅化合物、鐵化合物、錳化合物、鉬化合物、硒化合物、銅化合物和硼化合物中的任一種或多種的混合。
具體的，所述高分子表面活性劑為聚乙烯醇、聚乙烯醇縮甲醛和聚乙烯醇縮乙醛中的任一種或多種的混合。
本發明還提供了上述的能降低高塔複合肥中縮二脲含量的內添加防結塊劑的製備方法，其包括如下步驟：
首先，在反應釜中加入水，加熱至40-80℃；
然後，按照相應的質量百分數加入如下各組分：聚天門冬氨酸螯合物；十二烷基硫酸鈉和/或十二烷基磺酸鈉；改性膨潤土；超細海泡石和/或矽酸鎂鋁；微量元素化合物；高分子表面活性劑；
最後，攪拌均勻，出料即得所述內添加防結塊劑。
與現有技術相比，本發明的有益效果是：該內添加防結塊劑與尿素等原料混合後可構建成複合肥低共熔點體系，在100-120℃即可熔融尿素等原料，從源頭上實現整個生產過程在不高於120℃的溫度下進行，大大降低生產能耗，同時有效減少縮二脲的產生，使用本發明提供的內添加防結塊劑生產的複合肥料中縮二脲質量百分含量低於0.4％；工廠實際生產中發現每噸尿素加入1-3公斤內添加防結塊劑就能明顯降低高塔料漿溫度；聚天門冬氨酸螯合物(pasp)與尿素混合後，聚天門冬氨酸螯合物(pasp)的分子團不斷滲透到尿素顆粒，內添加防結塊劑強烈的滲透作用能促進尿素的熔融，顯著降低尿素的熔融溫度，降低料漿溫度就能控制縮二脲的生成、改善料漿的流動性並改善顆粒的外觀。
附圖說明
圖1為現有技術中已有研究成果指出的複合肥生產過程中縮二脲含量與生產過程中溫度及反應時間的關係。
具體實施方式
以下結合附圖及具體實施例對本發明作進一步的詳細描述，所舉實例只用於解釋本發明，並非用於限定本發明的範圍。
以下實施例中用到的方法若無特別說明均為常規方法，所用到的原料若無特別說明均為市售產品。
實施例1
一種能降低高塔複合肥中縮二脲含量的內添加防結塊劑，其由以下質量百分數的各原料組成：聚天門冬氨酸螯合物10％；十二烷基硫酸鈉10％；鈉基膨潤土10％；超細海泡石10％；微量元素化合物10％；高分子表面活性劑15％；水35％。
上述內添加防結塊劑通過如下方法製備得到：在反應釜中加入水，加熱至40℃，按照相應的質量百分數加入聚天門冬氨酸螯合物(包括聚天門冬氨酸螯合鈣、聚天門冬氨酸螯合鎂和聚天門冬氨酸螯合鋅，三者質量相等)、十二烷基硫酸鈉、鋰基膨潤土、超細海泡石、微量元素化合物(硫酸鋅)、高分子表面活性劑(聚乙烯醇縮乙醛)，攪拌均勻，出料即得所述內添加防結塊劑。
實施例2
一種能降低高塔複合肥中縮二脲含量的內添加防結塊劑，其由以下質量百分數的各原料組成：聚天門冬氨酸螯合物8％；十二烷基硫酸鈉3％；改性膨潤土2％；超細海泡石2％；微量元素化合物2％；高分子表面活性劑8％；水75％。
上述內添加防結塊劑通過如下方法製備得到：在反應釜中加入水，加熱至40℃，按照相應的質量百分數加入聚天門冬氨酸螯合物(聚天門冬氨酸螯合鋅)、十二烷基硫酸鈉、鈉基膨潤土、超細海泡石、微量元素化合物(硫酸鋅)、高分子表面活性劑(聚乙烯醇縮乙醛)，攪拌均勻，出料即得所述內添加防結塊劑。
實施例3
一種能降低高塔複合肥中縮二脲含量的內添加防結塊劑，其由以下質量百分數的各原料組成：聚天門冬氨酸螯合物20％；十二烷基磺酸鈉6％；鈉基膨潤土5％；矽酸鎂鋁8％；微量元素化合物4％；高分子表面活性劑15％；水75％。
上述內添加防結塊劑通過如下方法製備得到：在反應釜中加入水，加熱至40℃，按照相應的質量百分數加入聚天門冬氨酸螯合物(聚天門冬氨酸螯合鋅)、十二烷基硫酸鈉、鈉基膨潤土、矽酸鎂鋁、微量元素化合物(硫酸鋅、氯化鎂和硫酸銅，三者質量相等)、高分子表面活性劑(聚乙烯醇與聚乙烯醇縮甲醛)，攪拌均勻，出料即得所述內添加防結塊劑。
分別使用實施例1至3得到的內添加防結塊劑進行複合肥生產，以檢驗其降低複合肥中縮二脲含量的能力，具體過程如下：
a)將495kg尿素、當時系統返料(起始時也可無返料)通過輸送設備輸送至熔融槽，並加入1.2公斤內添加防結塊劑，形成低共熔體系，物料在100-118℃溫度範圍內形成尿融液；熔融槽中設有自動溢流裝置，連續生產進料，當液位超過一定液位後尿融液即開始自動溢流至混合器；
b)將尿融液溢流至混合器，並加入氯化銨65kg、鉀肥340kg、磷酸一銨235kg，硫酸鋅1kg，使其在105℃下混合；混合器中設有自動溢流裝置，連續生產，當液位超過一定液位後料漿即開始自動溢流至乳化研磨機，經乳化研磨機流出的料漿即為造粒料漿；
c)將造粒料漿通入高塔造粒機造粒；造粒所得的複合肥顆粒收集、冷卻、篩分、包膜得到複合肥料。
所得的複合肥料為25-10-16的51％高塔複合肥。檢測方法參照gb15063-2009復混肥料(複合肥料)檢測標準。經過檢測，複合肥生產中使用的尿素中縮二脲含量均為0.52wt％，最終產品的縮二脲含量為0.28wt％(對應使用實施例1的內添加防結塊劑)、0.24wt％(對應使用實施例2的內添加防結塊劑)、0.35wt％(對應使用實施例3的內添加防結塊劑)。
以上所述僅為本發明的較佳實施例，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。