颗粒复合肥组合物的制备工艺及其产品的制作方法.docx

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】的内容，可以使用淘豆网的站内搜索功能，选择自己适合的文档，以下文字是截取该文章内的部分文字，如需要获得完整电子版，请下载此文档到您的设备，方便您编辑和打印。颗粒复合肥组合物的制备工艺及其产品的制作方法专利名称:,以及由该工艺生产的产品。更具体地说,本发明涉及包括将氮源(nitrogensource)与磷源(phosphorussource)和/或钾源(potassiumsource)和/或辅助营养源(secondarynutrientsource)和/或微量营养源(micronutrientsource)和/或其混合物配合在一起的颗粒复合肥组合物的生产工艺,该工艺采用单一的反应/造粒步骤从尿素和甲醛的液体混合物出发,生产颗粒复合肥组合物。本发明还涉及由这样的工艺所制备的颗粒组合物。***脲聚合物(methyleneureapolymer)的脲甲醛缩合物(ureaformaldehyde)已广泛应用于长效或缓释氮肥。另外,也已知道各种生产长效或缓释肥料组合物的工艺,特别是生产用作肥料的、长效或缓释的尿素和甲醛反应产物的工艺。传统上,为了达到提供理想肥料特性所需的适度聚合,已经制备了用作肥料的长效或缓释的尿素-甲醛反应产物。一般来说,制备这类产品时,首先使尿素和甲醛在高温下碱溶液中反应生成羟***脲。其后使反应混合物酸化,引发羟***脲聚合,形成不同链长的亚***脲聚合物。为了生产NPK复合颗粒肥料,通常,在反应之后需要进一步加工,例如将其它配料与反应组分进行配方和/或在单独的造粒步骤中使所得产物成粒,以生产颗粒状复合物最终成品。例如,美国专利4,089,899公开了制备较低平均聚合度的缓释脲甲醛缩合物(pounds)的控制反应系统。此处所公开的工艺涉及尿素和甲醛在酸催化剂的存在下进行低温延时反应,以生产氮含量41wt.%以上的氮肥组合物。对该专利工艺而言,position)时原料需要进行耗时和昂贵的多步加工,不利于工业化。美国专利3,198,761公开的生产工艺是使脲甲醛树脂反应形成固体薄片,再粉碎、过筛提供具有理想粒度的颗粒产品。这样的工艺是熟知的“Nitroform”工艺,且如该专利所述,其仅涉及单一氮肥制备,而不直接生产复合组分。而且,如上述生产复合组分的美国专利4,089,899一样,该专利的工艺也需要对原料进行耗时和昂贵的多步加工,不利于该工艺工业化。其它生产颗粒状长效或缓释肥料产品的已知工艺,则在如美国专利3,076,700、3,705,794和3,989,470中等公开过。基本上,这些专利所述产品的生产方法都是通过脲甲醛树脂反应形成硬的泡沫,然后干燥、粉碎、过筛达到理想的粒度。与只适于生产单一氮肥产品的美国专利3,198,761所述工艺相反,这些专利中公开的工艺,都是在发泡反应之前,将其它细粉添加剂如磷和/或钾盐在树脂中打浆,从而具有生产复合肥料的灵活性。因而,美国专利3,076,700、3,705,794和3,989,470所公开的技术就代表了能够生产N-P-K次要元素比范围很宽的产品而不仅限于生产单一氮肥产品方面的进展。可是,这些工艺中N-P-K之比的范围,从可在脲甲醛树脂中打浆而对缩聚反应没有不利影响的固体含量角度来看,是受到限制。而且,按照美国专利3,076,700、3,705,794和3,989,470所公开的工艺生产的产品,在处理、装袋等过程中十分易碎、易于形成粉尘。另外,这样的产品具有非常宽的粒度分布,其均匀指数(UI)很低。美国专利3,677,736公开了生产脲甲醛缩合物(ureaform)悬浮液液体肥料的多步工艺。简言之,该工艺涉及尿素和甲醛在氨存在、碱性pH下进行反应,并随后酸化。最终的产品是液体肥料,而不是颗粒复合肥组合物。美国专利4,025,329公开了另一种生产无载体产品的工艺。在这一工艺中,按照如美国专利3,705,794和3,989,470公开的方法,形成一种颗粒产品;然后该颗粒与其它养分或农药添加剂一起压成组成和粒度均匀的产品。,粒度大于30目,基本上都是最大和最小颗粒之比小于3∶1的颗粒。同样,采用该发明所述技术生产复合肥料时,需要采用不利于成本经济的两步工艺,而且所得产品具有棱角,导致装运过程中磨损形成细粒与粉尘。例如,这样的产品在从储存容器中倾倒时存在粉尘烟流(dustplume)问题。这种粉尘烟流来自装运过程中产品颗粒棱角的磨损和制造过程中产品表面粘附的粉尘。另外,发现这些高密度产品在草皮上使用时存在分散性问题。在这方面,该产品的粒度太大,因此在施用后不能充分分散以渗透过草皮。这样,产品会留在表面,从而粘到踏过草皮的鞋上以及滚过草皮的高尔夫球等物体上。对生产脲甲醛缩合物肥料多步工艺的进一步经验,公开于题为“熔融尿素与甲醛的反应”的论文中(,.,1985,420-425)。该文公开的工艺详述了熔融尿素与低聚甲醛(paraformaldehyde)的反应,包括把低聚甲醛在130~140℃下混入熔融尿素,或者将低聚甲醛与尿素预混合、再将此固体混合物加热到130℃并不断搅动。此后,将上述工艺之一所产生的熔融的反应混合物冷却形成固体薄片,该固体薄片在第二步中粉碎,形成颗粒肥料产品。美国专利4,378,238和4,411,683公开了生产缓释颗粒产品的工艺,这种产品至少含有60%亚***二脲(MDU)和二亚***三脲(DMTU)形式的聚合氮。此处公开的生产肥料的工艺,包括使尿素、甲醛和氨的水性混合物在高温下反应生成羟***脲的步骤。然后,磷源和/或钾源在水性混合物中打浆,并在反应混合物中直接加酸。这种酸化混合物反应,形成发泡缩合反应产品,经干燥磨碎成最终产品。按照美国专利4,378,238和4,411,683公开的工艺,不能经济地或现实地生产工业上可接受的产品;工业上可接受的产品不采用吸收剂载体吸收液体,以提供最终产品的颗粒结构。通常所用载体的典型例子是蛭石、珍珠岩和玉米棒芯(corncobs),本发明的产品中不需要使用它们。美国专利5,102,440公开了一种工艺,包括制备尿素和甲醛的混合物,加热该反应混合物直至混合物中甲醛基本全部反应,且形成熔融或液体的脲甲醛树脂。然后,把熔融的充分反应过的脲甲醛树脂喷雾到细碎的固体原料小粒上,脲甲醛树脂作为粘合剂,在脲甲醛树脂形成的基体(matrix)中把固体粒子粘附到一起,从而获得所需粒度的颗粒产品。所得到的产品经冷却固化成坚硬的无载体颗粒产品,具有缓释氮的性能。业已发现按这一专利技术制备的产品具备了最希望的功能特性。但是,该专利所公开的两步工艺,不能生产氮分布特点如下的产品,即尿素含量低,而聚合的氮含量相当高;而按本发明工艺生产的产品,可包括40%或以下的尿素含量(优选低于30%,最优选低于20%)和至少50%的聚合氮含量(优选60%以上,最优选80%以上)。此外,美国专利5,102,440公开的工艺不具备生产各种粒度颗粒的灵活性,特别是小粒度的产品,而且还不能提供本发明产品那样的颗粒均匀度(UI)。因此,先前工艺中没有一个工艺适合生产具有理想特性的长效或缓释肥料组合物,或者是因为工艺的缺点,或者是因为产品的缺点,如工艺的成本效益、尿素-甲醛反应产品中加入添加剂的能力以及先前这些工艺所生产产品的物理性能等方面。发明的概述本发明的主要目的是提供成本效益好的工艺,以生产至少与一种选自磷源、钾源、辅助营养源、微量营养源及其混合物复合的、长效或缓释含氮肥料组合物。本发明的另一目的是提供颗粒均匀的复合肥组合物的生产工艺,这种组合物具有理想的理化性质,例如产品中聚合氮的含量、产品中含氮聚合物的链长、产品使用中氮释放的模式、产品不易烧坏作物和使之疯长(surge)、粒度和均匀度的控制,以及产品性能的一致性。本发明更具体的目的是提供长效或缓释复合肥组合物的生产工艺,该工艺是通过将尿素和甲醛液体混合物外加到至少一种选自磷源、钾源、辅助营养源、微量营养源及其混合物构成的干燥配料(ingredient)上,使之就地(in-situ)反应,同时将干燥配料造粒来生产颗粒复合肥组合物。本发明另外一个具体目的是提供一种长效或缓释肥料组合物的生产工艺,该组合物的氮分布特性是具有低的尿素含量和相当高的聚合氮含量,更具体地说,肥料组合物中尿素含量在40wt.%或以下(优选低于30wt.%,最优选低于20wt.%),聚合氮含量至少为40wt.%(优选50wt.%以上,最优选70wt.%以上)。本发明上述和其它目的是通过如下工艺实现的提供尿素和甲醛的液体混合物、把这种液体混合物施加到如磷源和/或钾源和/或辅助营养源和/或微量营养源和/或其混合物构成的干燥底物(substrate)上;施加到底物上之后,液体混合物就地反应形成亚***脲反应产物,同时底物造粒。在本发明工艺的单一反应/造粒步骤中产生的亚***脲反应产物作为粘合剂,有利于从干燥底物生产复合物颗粒组合物。由本发明工艺制备的颗粒组合物是均匀的复合肥组合物,它可以采用标准技术如干燥、过筛、冷却等进行进一步加工,最终获得坚硬、干燥、基本不易碎的复合肥组合物,并含有亚***脲氮源以及磷、钾、辅助营养源和/或微量营养源。已发现本发明工艺所生产的产品,相对于先前的亚***脲肥料组合物而言,其功能特性显示出各种重要的改进。同时,也发现该产品有独特的化学分析结果,包括氮的分布特性,其特点是,与先前工艺的复合肥料相比,尿素含量低,而聚合氮的含量相当高。更具体地说,按照本发明生产的肥料组合物,尿素含量在40wt.%或以下(优选低于30wt.%,最优选低于20wt.%),而聚合氮含量至少为40wt.%(优选50wt.%以上,最优选70wt.%以上)。发明的详细说明本发明工艺中,液体混合物的制备是通过混合尿素和甲醛源、~~85℃条件下形成液体混合物。典型的甲醛源是“脲甲醛浓缩物”(ureaformaldehydeconcentrate)组合物。本发明所用的“脲甲醛浓缩物”组合物是甲醛和尿素的预缩合溶液,含有相当量游离甲醛和二羟***脲。~,它取决于所需的亚***脲链长和最终产品缓释氮的所需水平。然后,将所得反应液体与生产复合肥料所需的干燥底物配料(substrateingredient)一起引入机械搅拌设施中,优选转鼓造粒机中。干燥底物包括磷、钾、辅助营养源和/或微量营养源。另外,将酸如浓硫酸、盐酸、***、磷酸等引入机械搅拌设施(例如转鼓造粒机)中以催化液体反应混合物就地反应,形成亚***脲反应产物,促进底物配料粘结成颗粒组合物。该液体混合物的就地反应与底物的造粒同时进行,从而形成颗粒状复合肥组合物。适宜的与亚***脲氮源反应的干燥配料包括磷源,例如单过磷酸钙、三元过磷酸钙、磷酸钙、***磷酸盐(nitrophosphate)、磷酸钾、磷酸铵、含***过磷酸钙等及其混合物。磷酸铵可以通过在液体磷酸中充氨就地引入。本发明工艺中所用的适宜钾源包括***化钾、硫酸钾、磷酸钾、氢氧化钾、***钾、碳酸钾和碳酸氢钾、硫酸镁钾等及其混合物。此处所用适宜的辅助营养源包括元素硫、钙和镁盐,如磷酸盐、氧化物、硫酸盐、碳酸盐、***化物、***盐等及其混合物。适宜的微量营养源包括铁、锰、铜、硼、锌和钼盐,如磷酸盐、氧化物、硫酸盐、碳酸盐、***化物、***盐、硼酸盐、钼酸盐等及其混合物,以及微量营养源的螯合物,如EDTA螯合物等。例如,下述代表性物质可以用作本发明工艺中的干基微量营养源***钙、硫酸镁、***镁、硫酸亚铁、***亚铁、硫酸锰、***锰、硫酸铜、***铜、硼酸、硼酸钠、硫酸锌、***锌、钼酸钠、钼酸铵等。在本发明工艺中,含有氮与磷源和/或钾源和/或辅助营养源和/或微量营养源的均匀复合肥组合物,是通过在机械搅拌设施例如转鼓造粒机中就地一步反应/造粒制备的,在温度35~75℃~,从该设施取出时一般来说是外观湿润的复合肥料,然后将其引入滚筒式干燥器,将湿砂一样的复合肥料颗粒产品转变成干燥的颗粒产品。将颗粒产品从干燥器中取出后,过筛分出过大的颗粒和细粉。过大的颗粒经第二次粉碎减小粒度,重新造粒。细粉或粒度不够的颗粒直接循环返回转鼓造粒机,作为其中的干燥配料进一步反应。过筛后颗粒大小合格的含氮肥料产品准备包装和分销。已证实这些颗粒产品粒度均匀且化学组分相同。本发明工艺打算生产的产品与先前的肥料产品相比,具有独特的物理性质和功能。具体说,这种产品具有相同的组成,提供最均匀的营养分布。以粒度标号(SGN)表示的粒度可以控制(即在70~280以内),以均匀指数(UI)表示时比先前的产品更均匀、更一致。此处采用的粒度标号(SGN)是用mm表示的“平均颗粒”的计算直径,计算到小数第二位再乘以100。更确切地说,SGN是某个颗粒的直径,该颗粒可将全部颗粒分成两等份,一份是直径较大的颗粒,另一份是直径较小的颗粒。另外,采用本发明工艺生产的颗粒复合肥组合物每平方英寸自由流动性更高,与其它产品相比,印迹(tracking)和割草机粘着减轻。更重要的是,与先前肥料产品相比,本发明工艺的产品施用到草皮上显示出较少的疯长(surgegrowth)和不易烧坏草皮,而且在对草皮进行旋转或滴撒施用时更加均匀。采用本发明工艺生产组合物时,基本上可以选用各种固体原料,包括主要的、辅助的和微量元素的植物营养源、农药、辅剂(adjuvant)或其它所需的添加剂如填料。这样,本发明的工艺实际上为生产适宜的颗粒产品提供了无限的潜力,这些产品通过加入磷和/或钾营养源如P2O5或K2O而具有具有宽泛的N-P-K比例,如果需要的话还可以包括各种各样的其它植物营养源、微量营养源、农药和其它添加剂及辅剂。下面的实施例根据上述工艺具体说明本发明的实施方式。除非特别指出,所有的份数和百分数都代表重量。