專利名稱:多元顆粒尿素及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新穎農(nóng)用化肥尿素，特別是涉及含有鈣、鎂、硫的多元顆粒尿素及其生產(chǎn)方法。
技術(shù)背景目前，農(nóng)用化肥主要是根據(jù)植物生長所需的有氮肥、磷肥和鉀肥，其中以氮肥，尤其是尿素為主要肥料，取代過去一直沿用的硫酸銨，而且有日益增加趨勢，農(nóng)民偏愛施用尿素的現(xiàn)象十分普遍，盡管尿素是一種快效氮肥，使農(nóng)作物生長旺盛，增產(chǎn)顯著，但是尿素是一種單一含氮化肥，不含其它農(nóng)作物需要的營養(yǎng)元素，肥料單一，顆粒小，強度差，易結(jié)塊，成本高，由于長期使用單一尿素化肥，致使土壤中養(yǎng)份失衡，一些元素未能及時補給，土壤中缺少植物所需的一些元素，例如硫、鎂、鈣等，造成土壤理化性質(zhì)變化，土壤酸化板結(jié)現(xiàn)象嚴(yán)重，養(yǎng)份利用率低，農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)下降，環(huán)境污染加劇，因此需要給土壤及時補充農(nóng)作物需要易被攝取的硫、鎂、鈣等中量營養(yǎng)元素的農(nóng)用化肥尿素。
硫酸銨是一種較好的營養(yǎng)元素硫的供應(yīng)源，它是以植物直接攝取的形式供給硫，但它硫含量太高，氮含量較低(21％)，而且不含有其它農(nóng)作物所需的營養(yǎng)元素，在現(xiàn)有技術(shù)中，已有將硫酸銨與尿素配合在一起，降低氮含量增加硫含量的混合型尿素，例如中國專利公開號CN88102293A公開了一種用尿素與硫酸銨生產(chǎn)的顆粒肥料，它將硫酸銨顆粒于流化床中噴霧尿素濃度為70-99.9％，的含水尿素液體，從而將尿素施加在所述硫酸銨的顆料上的粒狀肥料。該肥料在原尿素的基礎(chǔ)上只添加一種硫元素，仍滿足不了農(nóng)作物對多種中量營養(yǎng)元素的要求，而且該方法采用流化床，硫酸銨需要事先造出合適大小的顆粒，工藝設(shè)備復(fù)雜，投資大，降低尿素溶液的濃度，勢必增加干燥水分時的能源消耗，其動力消耗較高。
近年來，隨著農(nóng)業(yè)向高科技方向迅速發(fā)展，施肥亦要科學(xué)施肥，特別需要有多種農(nóng)作物需要的中量營養(yǎng)元素集合于一種肥料中，而且氮含量有所降低，確保農(nóng)作物的品質(zhì)和產(chǎn)量，持續(xù)穩(wěn)定增產(chǎn)，土壤不被惡化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服當(dāng)前尿素肥料單一的不足，經(jīng)長期開發(fā)研究，農(nóng)作物的肥效調(diào)查及生產(chǎn)實踐，開發(fā)提供一種富含鈣、鎂、硫等營養(yǎng)元素的，生產(chǎn)工藝簡單，易于操作，成本低，用途廣的多元顆粒尿素及其生產(chǎn)方法。
本發(fā)明提供的多元顆粒尿素包含60-80％(重量)尿素，10-20％(重量)硫酸銨，10-20％(重量)白云石或富含鈣、鎂元素的礦物質(zhì)，顆粒尿素尺寸為2-4毫米，強度大于10N。
根據(jù)本發(fā)明提供的多元顆粒尿素中，所述尿素為市售尿素或液體尿素，優(yōu)選直接使用尿素生產(chǎn)過程中得到的液體尿素溶液，該尿素溶液例如經(jīng)一段、二段蒸發(fā)，在135-140℃溫度下真空濃縮至99.0-99.7％(重量)尿素。尿素在多元顆粒尿素中含量為60-80％(重量)，優(yōu)選為70％(重量)。該含量可根據(jù)農(nóng)作物及不同地區(qū)土壤狀況而進行適當(dāng)調(diào)節(jié)，使多元顆粒尿素總氮含量為35-40％(重量)，這樣可使多元顆粒尿素生產(chǎn)更具有靈活性，充分體現(xiàn)了因地施肥多元化的特點。
所述硫酸銨是晶體硫酸銨，其顆粒粒徑≤0.4毫米，為多元顆粒尿素提供農(nóng)作物生產(chǎn)所需營養(yǎng)元素硫，在多元顆粒尿素中含量為10-20％(重量)，使其在多元顆粒尿素中營養(yǎng)元素硫的含量為2-5％(重量)，同時還可以根據(jù)農(nóng)作物及不同地區(qū)土壤差別情況對硫元素含量進行適當(dāng)調(diào)節(jié)，満足各農(nóng)作物及其土壤的要求。因為農(nóng)作物在生長過程中不能攝取所需的營養(yǎng)元素硫，農(nóng)作物的嫩葉子就要變成黃綠色，缺硫嚴(yán)重時，造成植物缺綠病，本發(fā)明的多元顆粒尿素為農(nóng)作物生長提供所需的硫元素，確保農(nóng)作物正常生長，達到保質(zhì)增產(chǎn)效果。
所述白云石為天然的白云白(Mgco3.Caco3)，也可使用富含鈣鎂等營養(yǎng)元素的礦物質(zhì)，主要提供農(nóng)作物生產(chǎn)所需的鈣、鎂等營養(yǎng)元素，它是農(nóng)作物生長所需的中量營養(yǎng)元素，鈣、鎂是植物的重要組成部分，農(nóng)作物如果缺少鈣，使許多植物根部生長減少，時常發(fā)生根腐病，中等程度時，細嫩的葉子變?yōu)榛?，停止生長，出現(xiàn)斑點或壞死的區(qū)域；嚴(yán)重時，生長點一般出現(xiàn)崩潰現(xiàn)象和頂芽枯死。缺少鎂時，例如棉花底部的葉子變紅。白薯的底部的葉子沿著葉脈的地方變?yōu)殚冱S色。谷物的葉脈之間出現(xiàn)條紋或缺綠??；嚴(yán)重時在底部葉子上時常出現(xiàn)深紅色。
將含鈣和鎂的肥料施入土壤中，其結(jié)果，除了滿足缺少的營養(yǎng)元素，促進植物生長外，還有如下優(yōu)點增進磷素的效果，PH值很低和含鋁和鐵的氧化物很高的土壤，磷酸鹽的效用就低，因為這些化合物之間要相互作用。將PH值中和至6-7，磷酸鹽的效用就會增加，因為與磷酸鹽不同，鐵與鋁就要生成沉淀，如果PH值再增高，效率也會降低，因為鈣和鎂要與磷鹽生成鈣和鎂的磷酸鹽沉淀。
促進氮的硝化作用很大部分的有機體負責(zé)將氨化成硝酸鹽時需要鈣。
有利于氮的固定，加入鈣和鎂有利于氮的固定過程。吸收微量營養(yǎng)元素的最佳化，雖然少量微量營養(yǎng)元素是為植物健康成長所需要的，任何時候，任何微量元素，是以有效形態(tài)存在的，但當(dāng)濃度太大，它就要變?yōu)橛卸径鴮χ参锂a(chǎn)生相反的結(jié)果。加入鈣和鎂能夠調(diào)節(jié)微量元素的吸收。
改善土壤的物理狀況加入鈣和鎂可以改善質(zhì)地細的土壤的結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明提供的多元顆粒尿素中包含農(nóng)作物所需的中量元素硫、鈣、鎂，克服了傳統(tǒng)農(nóng)用氮肥成份單一的缺陷，滿足各類農(nóng)作物及不同地區(qū)土壤差別所需中量元素，調(diào)整土壤的養(yǎng)份均衡，更適合作物的生長需要，尿素顆粒粒度增加至2-4毫米，顆粒均勻，強度高，不易潮解，具有緩解功能，肥效好，便于使用和運輸。
本發(fā)明提供的多元顆粒尿素的生產(chǎn)方法包括下列步驟1、將晶體尿素轉(zhuǎn)變成或尿素溶液經(jīng)蒸發(fā)，并在135-140℃溫度下真空蒸發(fā)，濃縮至濃度為99.0-99.7％(重量)的熔體。2、將粉狀干燥硫酸銨，白云石分別預(yù)熱至135-140℃。3、將步驟1和2得到的物料，在混合裝置中，按所述重量比混合得到混合熔鹽。4、將步驟3的混合熔鹽于135-140℃，在造粒塔內(nèi)迅速噴淋造粒，并冷卻至100℃，結(jié)晶成顆粒產(chǎn)品。5、將步驟4的結(jié)晶顆粒產(chǎn)品于流化床冷卻器中冷卻至30-40℃的多元顆粒尿素產(chǎn)品，然后包裝成品。
按照本發(fā)明提供的多元顆粒尿素的生產(chǎn)方法中，所述的尿素溶液優(yōu)選為尿素生產(chǎn)過程中直接得到的尿素溶液于135-140℃溫度下，經(jīng)一段、二段蒸發(fā)，在135-140℃溫度下真空蒸發(fā)，濃縮至濃度99.0-99.7％(重量)。一段、二段蒸發(fā)條件可相同或不同；真空蒸發(fā)濃縮的真空度沒有嚴(yán)格要求。
所述硫酸銨及白云石固體原料預(yù)熱是將粒徑≤0.4毫米的硫酸銨晶體和白云石粉分別在預(yù)熱裝置中預(yù)熱至135-140℃，預(yù)熱后的固體物料通過風(fēng)送至造粒塔上固體物料高位槽，再經(jīng)旋轉(zhuǎn)給料閥迅速定量給料入混合器。采用固體物料硫酸銨及白云石先預(yù)熱，從而改善了固體液體物料的混合效果；采用風(fēng)送工序快速送至造粒塔塔頂混合器，縮短了其在混合器中停留時間，有利于減少縮二脲的生成，提高了多元顆粒尿素的質(zhì)量。所述混合器設(shè)有內(nèi)、外蛇管高壓蒸汽保溫，確?；旌掀鲀?nèi)溫度控制在135-140℃之間，有利于減少縮二脲的生成；采用上出料方式，保持適當(dāng)液面，防止固體物料堵塞，內(nèi)設(shè)有攪拌器使熔融物料于混合器中停留時間小于30秒，有利于減少縮二脲的生成，混合器內(nèi)頂部設(shè)有內(nèi)裝推進式攪拌器的噴頭，此攪拌器產(chǎn)生軸向推力，噴頭內(nèi)混合溶液形成上下流，固體物料與尿素熔體充分混合均勻，所以此攪拌器可阻止固體物料下沉而堵塞噴頭，噴頭開孔及開孔尺寸是從下至上由小到大平均分布，由此解決了混合溶液中固體物料因密度大而下沉堵塞噴頭的問題，得到多元大顆粒尿素肥料。
所述造粒是在造粒塔內(nèi)進行，在135-140℃下的混合熔鹽迅速送至造粒塔內(nèi)造粒噴頭噴淋而下，與塔內(nèi)冷空氣逆向接觸，被冷卻至100℃結(jié)晶成大顆粒產(chǎn)品。由于采用噴淋造粒工藝，尾氣排放中的粉塵平均含量降至30mg/Nm3，直接改善了生產(chǎn)裝置區(qū)周邊環(huán)境。
所得多元顆粒尿素的粒徑為2-4毫米，總的氮含量為35-40％(重量)，硫含量2-5％(重量)，CaO含量為2-4％(重量)，MgO含量為1-2％(重量)，游離水含量≤0.5％，平均強度≥12N，吸濕性為＜1.8％(重量)。
本發(fā)明提供的多元顆粒尿素及其生產(chǎn)方法特點為1、由于導(dǎo)入了白云石之類礦物質(zhì)及硫銨晶狀肥料及其特定生產(chǎn)方法，使多元顆粒尿素富含農(nóng)作物所需的硫、鈣、鎂等中量營養(yǎng)元素，為新一代尿素肥料，總含氮量為35-40％，克服了傳統(tǒng)農(nóng)用氮肥成分單一的缺陷，有利于改善土壤，調(diào)節(jié)養(yǎng)分均衡，更加適合農(nóng)作物生長需要。多元顆粒尿素尺寸增至2-4毫米(尿素1-2毫米)，強度增至10N以上(尿素在10N以下)，顆粒均勻，強度高，不易潮解，具有緩解釋功能，肥效好，便于施用和運輸。由于顆粒自身固有的緩解功能，可使肥效充分發(fā)揮和保持長久。粒子重，人工和機械拋灑時，可砸入土壤中，不易分解和流失，利于作物根部吸收，大大提高了肥效，氮的有效利用率可提高30％左右，改善了氮流失所造成的環(huán)境污染，是一項具有長遠意義的環(huán)保綜合治理措施，具有廣泛、良好的社會效益。經(jīng)水稻施用試驗結(jié)果表明，增產(chǎn)高達10-15.6％。2、工藝簡單，易于操作，成本低，提高了尿素類產(chǎn)品的新穎性和適用性；用途更廣，肥效更高。3、生產(chǎn)方法中采用固體物料先預(yù)熱，從而改善了固液物料的混合效果，同時又采用風(fēng)送工序快速至造粒塔頂混合器，縮短了其在混合器中停留時間，有利于減少縮二脲的生成，提高多元顆粒尿素的質(zhì)量。4、混合器確保物料混合均勻，尿素溶融液溫度變化不大，停留時間短，減少縮二脲的生成。采用噴淋造粒工藝使尾氣排放中的粉塵含量由120-150mg/Nm3降至30mg/Nm3，直接改善了生產(chǎn)裝置區(qū)周邊環(huán)境，而且使氮的有效利用率提高30％，改善了氮流失所造成的環(huán)境污染，具有長遠意義的環(huán)保綜合治理措施。



圖1為多元顆粒尿素的生產(chǎn)工藝流程示意圖。
1、原料硫酸銨 2、風(fēng)送裝置 3、白云石 4、風(fēng)送裝置51、52高位槽 6、分離器 7、尿素溶液 8、噴頭9、造粒塔 10、皮帶輸送機 11、流化床冷卻器12、成品包裝 13、旋風(fēng)分離器具體實施方案本發(fā)明用下列實施例來進一步說明本發(fā)明，但本發(fā)明的保護范圍并不限于實施例。
實施例11、將尿素水溶液經(jīng)一段、二段蒸發(fā)，在135--140℃溫度下真空蒸發(fā)濃縮至濃度99.0-99.7％(重量)，經(jīng)分離器6由熔融尿素泵送至塔上混合器。
2、將粉狀干燥硫酸銨晶體、白云石分別經(jīng)預(yù)熱設(shè)備預(yù)熱至135℃，風(fēng)送至塔上固體物料高位槽(51，52)，再由旋轉(zhuǎn)給料閥定量給料進入混合器。
3、在混合器中硫酸銨晶體、白云石與尿素熔融液充分混合，混合比例為70％(重量)尿素溶液、20％(重量)硫酸銨晶體、10％(重量)白云石，邊加熱邊攪拌，得到混合溶鹽。
4、在135-140℃下將混合溶鹽迅速送至造粒塔9內(nèi)造粒噴頭8噴淋而下，與塔內(nèi)冷空氣逆向接觸，被冷卻至100℃結(jié)晶成大顆粒產(chǎn)品。
5、被初步冷卻結(jié)晶的大顆粒產(chǎn)品，經(jīng)皮帶輸送進入流化床冷卻器11冷卻至40℃，所得產(chǎn)品指標(biāo)為總含氮量36.93％(重量)，硫含量4.8％(重量)，CaO含量為2.45％(重量)，MgO含量為1.06％(重量)，游離水含量不大于0.5％(重量)，平均粒2毫米，平均強度不小于15N，吸濕性1.8％。
實施例2
1、將尿素水溶液經(jīng)一段、二段蒸發(fā)，在135--140℃溫度下真空蒸發(fā)濃縮至濃度99.0-99.7％(重量)，經(jīng)分離器6由溶融尿素泵送至塔上混合器。
2、將粉狀干燥硫酸銨、白云石經(jīng)預(yù)熱設(shè)備預(yù)熱至140℃，直接風(fēng)送至塔上混合器。
3、在混合器中硫酸銨、白云石與尿素熔融液充分混合，混合比例為70％(重量)尿素溶液、10％(重量)硫酸銨晶體、20％(重量)白云石，邊加熱邊攪拌，得到混合熔鹽。
4、在135-140℃下將混合熔鹽迅速送至造粒塔9內(nèi)造粒噴淋而下，與塔內(nèi)冷空氣逆向接觸，被冷卻至100℃結(jié)晶成大顆粒產(chǎn)品。
5、被初步冷卻結(jié)晶的大顆粒產(chǎn)品，經(jīng)皮帶輸送進入流化床冷卻器11冷卻至30-35℃，所得產(chǎn)品指標(biāo)為總含氮量35.02％(重量)，硫含量2.42％(重量)，CaO含量為3.26％(重量)，MgO含量為1.48％(重量)，游離水含量不大于0.5％(重量)，平均粒徑3.5毫米，平均強度不小于15N，吸濕性1.8％。
權(quán)利要求
1.一種多元顆粒尿素，其特征在于包含60-80％(重量)尿素，10-20％(重量)硫酸銨，10-20％(重量)白云石或富含鈣、鎂元素的礦物質(zhì)。
2.據(jù)權(quán)利要求
1的多元顆粒尿素，其特征在于所述尿素含量為70％(重量)，尿素為99.0-99.7％(重量)的尿素。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1-2的任一項多元顆粒尿素，其特征在于所述多元顆粒尿素的粒徑為2-4毫米，強度大于10N。
4.一種多元顆粒尿素的生產(chǎn)方法包括下列步驟(1) 將晶體尿素轉(zhuǎn)變成或尿素溶液經(jīng)蒸發(fā)并在135--140℃溫度下，真空蒸發(fā)濃縮至濃度為99.0-99.7％(重量)的熔體；(2) 將粉狀干燥硫酸銨、白云石分別預(yù)熱至135--140℃；(3) 將步驟(1)和(2)得到的物料，在混合裝置中，按所述重量比混合得到混合熔鹽；(4) 將步驟(3)的混合熔鹽于135--140℃，在造粒塔內(nèi)迅速噴淋造粒，并冷卻至100℃結(jié)晶成顆粒產(chǎn)品；(5) 將步驟(4)的結(jié)晶顆粒產(chǎn)品于流化床冷卻器中冷卻至30-40℃的多元顆粒尿素產(chǎn)品，然后包裝成成品。
5.根據(jù)權(quán)利要求
4的多元顆粒尿素的生產(chǎn)方法，其特征在于所述蒸發(fā)經(jīng)一段、二段蒸發(fā)，一段和二段的蒸發(fā)條件可相同或不同。
6.根據(jù)權(quán)利要求
4的多元顆粒尿素的生產(chǎn)方法，其特征在于所述步驟2中將粒徑≤0.4毫米的硫酸銨晶體和白云石分別在預(yù)熱裝置中預(yù)熱至135--140℃，預(yù)熱后的固體物料通過風(fēng)送經(jīng)旋轉(zhuǎn)給料閥迅速定量給料入混合器。
7.根據(jù)權(quán)利要求
4的多元顆粒尿素的生產(chǎn)方法，其特征在于所述混合器內(nèi)設(shè)有內(nèi)、外蛇管，高壓蒸汽保溫，控制混合器內(nèi)溫度在135-140℃；內(nèi)設(shè)攪拌器使熔融物料于混合中停留時間小于30秒；頂部內(nèi)設(shè)有推進式攪拌器的噴頭，噴頭開孔及開孔尺寸是從下至上由小到大平均分布，此攪拌器產(chǎn)生軸向推力，噴頭內(nèi)混合溶液形成上下流，使固體物料與尿素熔體充分混合均勻，防止固體物料下沉而堵塞噴頭。
8.根據(jù)權(quán)利要求
4的多元顆粒尿素的生產(chǎn)方法，其特征在于所述步驟4造粒是來自混合器135--140℃的混合熔鹽迅速送至造粒塔內(nèi)造粒噴頭噴淋而下，與塔內(nèi)冷空氣逆向接觸，被冷卻至100℃，結(jié)晶成大顆粒2-4毫米產(chǎn)品。
專利摘要
本發(fā)明涉及一種多元顆粒尿素,包含60－80%(重量)尿素,10－20%(重量)硫酸銨,10－20%(重量)白云石,多元顆粒尿素粒徑為2－4毫米。本發(fā)明還公開了生產(chǎn)方法包括尿素溶液蒸發(fā),硫酸銨和白云石的預(yù)熱,混合配制、造粒、冷卻、包裝成品。本發(fā)明的多元顆粒尿素導(dǎo)入農(nóng)作物生長需要的中量元素硫、鎂、及鈣?？朔藗鹘y(tǒng)農(nóng)用尿素成分單一,調(diào)整土壤養(yǎng)份均衡,提高農(nóng)作物產(chǎn)量;其粒徑為2－4毫米,顆粒大,強度高,不易潮解,具有緩釋功能,肥效好,便于施用和運輸。生產(chǎn)工藝簡單,易于操作,投資少,成本低,適合工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號C05G5/00GKCN1357513SQ01144147
公開日2002年7月10日 申請日期2001年12月13日
發(fā)明者閻樹忠, 朱憲榮, 柏安龍, 王瑜, 趙振華, 閻春波, 楊君, 孫啟坡 申請人:黑龍江黑化集團有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan