專利名稱：一種腐殖酸尿素肥及其無水制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及有機肥，特別是涉及一種腐殖酸尿素肥及其無水制造方法。
背景技術(shù)：
我國是個農(nóng)業(yè)大國，也是一個人口大國，更是一個用肥大國。腐植酸和無機氮素肥料都廣泛地用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，都發(fā)揮了巨大的作用，但是在實際的農(nóng)業(yè)應(yīng)用中都存在著嚴重的不足。首先，無機氮素肥料中的尿素是我國農(nóng)業(yè)需求量最大、使用范圍最廣的氮素肥料。但施入土壤后，由于脲酶、硝化菌或者高溫、高濕的作用使尿素很快分解流失，在我國的利用率一般只有30-35%左右(在發(fā)達國家已達到50-60%)。據(jù)統(tǒng)計，1996年我國施用氮肥折純氮約2000萬噸，若以平均損失45%計算，則損失氮肥的肥料量達900萬噸，相當于1900多萬噸尿素白白損失掉，按同期價格，折合損失260多億元人民幣，2007年直接經(jīng)濟損失高達680億元，不僅經(jīng)濟損失巨大，而且尿素分解轉(zhuǎn)化形成的硝酸鹽、亞硝酸鹽、氮氧化合物嚴重污染環(huán)境，導(dǎo)致水體污染，導(dǎo)致酸雨，惡化人類生存環(huán)境，造成的間接損失多達1000億元，解決氮肥利用率和肥效問題已成為關(guān)系國計民生的重大課題。同時，腐植酸類肥料隨著我國產(chǎn)業(yè)化政策的推動、平衡施肥技術(shù)的推廣也得到了廣泛的應(yīng)用，很多有機肥類企業(yè)將草炭、風(fēng)化煤、褐煤等作為有機質(zhì)原料，沒有經(jīng)過物理或者化學(xué)的前期處理、活化，直接進入了加工程序，這種做法沒有充分發(fā)揮腐植酸的作用，嚴重浪費了人力、財力和自然資源。由于沒有腐植酸的前期處理、活化，施入土壤后就不能迅速發(fā)揮腐植酸的巨大功能，使肥效大打折扣，也給有機肥的推廣應(yīng)用帶來了嚴重影響。因此，如何提高氮肥的利用率，提升腐植酸在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的重要作用，成為國內(nèi)外肥料界的重大研究課題。我國的腐植酸產(chǎn)業(yè)經(jīng)過近五十多年，特別經(jīng)過近幾年的飛速發(fā)展已經(jīng)進入了實際應(yīng)用的攻堅階段。 研究表明，活化后的腐植酸，在土壤中發(fā)生絮凝，成為一種膠結(jié)劑，能把分散的土粒膠合起來，形成水穩(wěn)定性好的團粒機構(gòu)，從而有效降低容量，改善土壤結(jié)構(gòu)性能。同時由于空氣量大，能提供充足的C、N元素供給土壤微生物，加上含有的酚羥基、醌基等活性基因之間可相互轉(zhuǎn)化，從而促進微生物代謝和生長發(fā)育，增強微生物活性，對土壤中的各種微生物和酶具有激活作用。另外，腐植酸還具有對化學(xué)肥料的增效作用，對作物生長發(fā)育的刺激作用，提高作物的抗逆性能，改善作物果實質(zhì)量，縮小葉片氣孔開張度，減少水分蒸騰的抗旱節(jié)水性能、對農(nóng)藥的緩釋作用等。腐植酸的優(yōu)良品性，決定了它的廣泛利用空間和效能，隨著研究的進一步深入，必將在控制溫室氣體的排放，沙漠化治理，土壤退化(或土壤的有害化)修復(fù)等方面發(fā)揮出巨大的作用。目前我國尿素的消耗量占氮肥總量的一半左右，下世紀初將增加到60%以上，因此，提高氮肥利用率的重點肥種是尿素。尿素的長效化、緩效化是提高其利用率和肥效的基本措施。六十年代以來，國內(nèi)外農(nóng)業(yè)化學(xué)家一直從事尿素的增效研究，其途徑大致有三種；第一種是添加法，即在尿素熔融液中加脲酶活性抑制或硝化細菌活性抑制劑。至今已有70多種脲酶抑制劑和100多種硝化細菌抑制劑經(jīng)過試用；第二種是包裹(涂層法)，其包涂材料有硫、樹脂、塑料、浙青、磷酸鹽等；第三種是縮聚法，主要是脲醛所合成大分子難溶物，如異丁叉二脲等。我國添加法長效尿素和涂層尿素已取得不少成果，氮的揮發(fā)相應(yīng)減少，正大力推廣應(yīng)用。但以上三種增效法都存在生產(chǎn)工藝復(fù)雜、成本高或有的添加劑有毒性等問題，未能大規(guī)模生產(chǎn)和應(yīng)用。國內(nèi)外有關(guān)學(xué)者已把研究目標轉(zhuǎn)向?qū)ふ伊畠r而有效的尿素增效劑及增效方法上來，其中對煤炭腐植酸(HA)的興趣可謂與日俱增。早在六、七十年代，日本就公布過有關(guān)HA與尿素經(jīng)絡(luò)合反應(yīng)制成UHA的專利，但操作條件十分苛刻。例如反應(yīng)溫度高達150°C，使用液氮(加壓)及甲醛、乙醇、丙醇等有機溶劑做介質(zhì)，或?qū)A—尿素一甲醛結(jié)和縮合成難溶性緩效肥，但均因生產(chǎn)成本和技術(shù)原因至今未進行工業(yè)化試驗和大規(guī)模農(nóng)業(yè)應(yīng)用。近期，美國Agrosiong公司試制了類似UHA的“復(fù)合尿素”，研究開發(fā)和農(nóng)田試驗已有很大進展，但由于缺乏HA原料和專門技術(shù)而使研發(fā)生產(chǎn)受阻。我國七十年代中期開始在農(nóng)業(yè)上大規(guī)模推廣應(yīng)用HA，80年代農(nóng)業(yè)部組織全國30多個研究單位就HA對化肥特別是尿素的增效功能進行評價，得出肯定結(jié)論。到90年代，仍有一些單位進行HA對尿素增效機理的研究，大多數(shù)人認為其增效的原因來自HA對土壤脲酶的抑制作用。但到目前為止，我國所有的HA類肥料幾乎都是HA與化肥經(jīng)機械混合而成，工藝較落后，反應(yīng)效果差，使用效果受到限制，至今未見UHA工藝開發(fā)、生產(chǎn)及農(nóng)業(yè)方面的報道。

發(fā)明內(nèi)容
為提高腐植酸和氮肥的利用效率，并解決目前HA類肥料制造工藝落后，使用效果受限的問題，本發(fā)明旨在提供一種腐殖酸尿素肥及其無水制造方法。本發(fā)明提供的一種腐殖酸尿素肥，由以下重量份的原料混合制成活性腐植酸
5-60份、尿素30 90份、粘結(jié)劑I 10份。其中，活性腐殖酸為風(fēng)化煤腐植酸或草炭腐殖酸活化處理后得到，所述活化處理為低溫等離子體處理1-3分鐘。其中，粘結(jié)劑為鈉基膨潤土。活性腐殖酸、尿素、粘結(jié)劑均可市購。本發(fā)明還提供制備所述腐殖酸尿素肥的方法，包括如下步驟I)將按比例將尿素和活性腐殖酸混合，加熱至融化為熔融液；2)按比例在步驟I)所述的熔融液中加入粘結(jié)劑，攪拌3-5分鐘制成混合料漿；3)將步驟2)中的混合料漿造粒、過篩，得到腐殖酸尿素肥。其中，所述過篩是指保留粒徑為2-3. 5毫米的顆粒，去除其他大小顆粒。本發(fā)明還提供一套生產(chǎn)所述腐殖酸尿素肥的設(shè)備，由攪拌機、加熱容器、高塔造粒機、低溫等離子體組成。

本發(fā)明還提供所述腐殖酸尿素肥作為有機肥的應(yīng)用。腐殖酸尿素(HAN)長效有機氮素肥的開發(fā)，為我國生產(chǎn)廉價、無毒、無污染的長效尿素開辟了一條新路，也為腐植酸的大規(guī)模、廣泛、高效應(yīng)用提供了新的方向。本發(fā)明的有益效果在于( I)成本低，反應(yīng)介質(zhì)廉價易得，不需要進行預(yù)處理，不用有機溶劑。(2)能耗少。(3)無污染，在活性添加劑參與條件下，腐植酸直接與尿素發(fā)生反應(yīng)。(4)產(chǎn)品為顆粒狀，便于包裝運輸，便于施用。
具體實施例方式以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。實施例中所用原料為草炭腐殖酸(山東臨沂元豐腐殖酸廠，120目)，風(fēng)化煤腐殖酸(山東臨沂元豐腐殖酸廠，100目)，尿素(山東郯城化肥廠，含氮46%)，粘結(jié)劑(山東臨沂宏偉膨潤土廠，120目)。實施例1本發(fā)明腐殖酸尿素肥的制造本實施例的原料為草炭腐殖酸60kg、尿素30kg、粘結(jié)劑10kg。以低溫等離子體(D300，長春市北源節(jié)能環(huán)保設(shè)備有限公司)將草炭腐殖酸活化處理3分鐘。

將固體尿素和活化處理后的草炭腐殖酸原材料上料到加熱容器中，以攪拌機混料，加熱熔融后成為熔融液，在熔融液中加入粘結(jié)劑，攪拌進行絡(luò)合反應(yīng)，攪拌5分鐘制成混合料漿?；旌狭蠞{送入高塔造粒機(型號105-16，山東臨沂化工機械廠)進行噴灑造粒。造粒過程中物料在從高塔下降過程中，與從塔底上升的氣體阻力相互作用，與其進行熱交換后降落到塔底，落入塔底的顆粒物料，經(jīng)篩分處理，合格品粒徑為2-3. 5毫米，得到腐殖酸尿素肥。實施例2本發(fā)明腐殖酸尿素肥的制造本實施例的原料為風(fēng)化煤腐殖酸5kg、尿素90kg、粘結(jié)劑5kg。以低溫等離子體(D300，長春市北源節(jié)能環(huán)保設(shè)備有限公司)將風(fēng)化煤腐殖酸活化處理3分鐘。將固體尿素和活化處理后的風(fēng)化煤腐殖酸原材料上料到加熱容器中，以攪拌機混料，加熱熔融后成為熔融液，在熔融液中加入粘結(jié)劑，攪拌進行絡(luò)合反應(yīng)，攪拌3分鐘制成混合料漿?；旌狭蠞{送入高塔造粒機(型號105-16，山東臨沂化工機械廠)進行噴灑造粒。造粒過程中物料在從高塔下降過程中，與從塔底上升的氣體阻力相互作用，與其進行熱交換后降落到塔底，落入塔底的顆粒物料，經(jīng)篩分處理，合格品粒徑為2-3. 5毫米，得到腐殖酸尿素肥。實施例3本發(fā)明腐殖酸尿素肥的性質(zhì)腐植酸與尿素在制備所過程中發(fā)生了極其復(fù)雜的化學(xué)變化，各種活性含氧官能團都參加了反應(yīng)，其中羥基對反應(yīng)深度影響最大，它不僅與尿素分子形成大量氫鍵或絡(luò)合配位鍵，而且有一定量的CO2-NH4離子鍵，酚基有類似的作用，但離子化傾向較弱，醌(醛)基主要與尿素-NH4+發(fā)生加成反應(yīng)，形成C=N鍵；醌基有可能以自由基斷片形式參與反應(yīng)。這些鍵都有較高的穩(wěn)定性，這可能是HAN氮素利用率高、肥效長的主要原因之一。按GB17767. 1-2010有機-無機復(fù)混肥料的測定方法，對實施例1和2制備的腐殖酸尿素肥進行檢測，結(jié)果表明實施例1和2制備的腐殖酸尿素肥由四個部分組成
I)參與反應(yīng)的腐殖酸和尿素部分,此部分約占尿素總量的15%左右，占腐殖酸總量的20% ；2)游離尿素占總量的85% ；3)活性腐殖酸，約占腐殖酸總量的60% ；4)原生狀腐殖酸約占腐殖酸總量的20%。實施例4本發(fā)明腐殖酸尿素肥在番茄生產(chǎn)上的應(yīng)用效果按照農(nóng)業(yè)部《肥料登記管理辦法》和農(nóng)業(yè)行業(yè)標準《肥料效應(yīng)鑒定田間示范試驗技術(shù)規(guī)范》，為驗證本發(fā)明腐殖酸尿素肥在番茄生產(chǎn)上的應(yīng)用效果，進行本實施例。試驗地點山東省濰坊昌邑市圍子鎮(zhèn)馬家圍子村。肥料本發(fā)明腐殖酸尿素肥參見實施例1，施用量為每畝70kg，對照為使用與本發(fā)明腐殖酸尿素肥等氮量的尿素，施用方法為撒施。種植的作物番茄。試驗地塊基本情況土壤為棕壤，質(zhì)地輕壤，中等肥力水平，地力均勻，有機質(zhì)13. 2%,堿解氮41. 3mg/kg,速效磷44. 5mg/kg,速效鉀106. 3g/kg,本發(fā)明腐殖酸尿素肥處理地塊8. O畝(平均分為4戶)，對照區(qū)面積4. O畝(平均分給同樣的4戶)。田間管理除了肥料不同外，處理和對照的田間管理，包括磷鉀肥、品種、澆水、除草、病蟲害防治等措施均一致。表I腐殖酸尿素肥在番茄生`產(chǎn)上的應(yīng)用效果
權(quán)利要求
1.一種腐殖酸尿素肥，由以下重量份的原料混合制成活性腐植酸5-60份、尿素30 90份、粘結(jié)劑I 10份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的腐殖酸尿素肥，其特征在于，所述活性腐殖酸為風(fēng)化煤腐植酸或草炭腐殖酸活化處理后得到，所述活化處理為以低溫等離子體處理1-3分鐘。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的腐殖酸尿素肥，其特征在于，粘結(jié)劑為鈉基膨潤土。
4.制備權(quán)利要求1-3任一項所述腐殖酸尿素肥的方法，包括如下步驟 1)將按比例將尿素和活性腐殖酸混合，加熱至融化為熔融液； 2)按比例在步驟I)所述的熔融液中加入粘結(jié)劑，攪拌3-5分鐘制成混合料漿； 3)將步驟2)中的混合料漿造粒、過篩，得到腐殖酸尿素肥。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述制備腐殖酸尿素肥的方法，其特征在于，所述過篩是指保留粒徑為2-3. 5毫米的顆粒，去除其他大小顆粒。
6.應(yīng)用于權(quán)利要求4或5所述制備腐殖酸尿素肥的方法的設(shè)備，由攪拌機、加熱容器、高塔造粒機、低溫等離子體組成。
7.權(quán)利要求1-3任一項所述腐殖酸尿素肥作為有機肥的應(yīng)用。
全文摘要
一種腐殖酸尿素肥及其無水制造方法。本發(fā)明提供了一種腐殖酸尿素肥，由以下重量份的原料混合制成活性腐植酸5-60份、尿素30～90份、粘結(jié)劑1～10份。本發(fā)明還提供所述腐殖酸尿素肥的制備方法，具體為按比例將尿素和活性腐殖酸混合，加熱至融化為熔融液，加入粘結(jié)劑，混勻制成混合料漿后，造粒、過篩得到腐殖酸尿素肥。本發(fā)明還提供生產(chǎn)所述腐殖酸尿素肥的設(shè)備。本發(fā)明具有以下優(yōu)點本發(fā)明的腐殖酸尿素肥產(chǎn)品為顆粒狀，便于包裝運輸和施用，肥效好，成本低，且其生產(chǎn)過程無污染，值得大力推廣。
文檔編號C05G1/00GK103058735SQ20121056873
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月24日
發(fā)明者靳鷺 申請人:德邦華源(北京)有機農(nóng)業(yè)荒漠化治理技術(shù)發(fā)展有限公司