專利名稱：摻入細(xì)碎無(wú)機(jī)材料以改進(jìn)硬度、不易碎性和抗結(jié)塊性的顆粒狀尿素的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種其中摻入細(xì)碎無(wú)機(jī)材料以改進(jìn)尿素產(chǎn)品的硬度、不易碎性和抗結(jié)塊性的粒狀或球狀的顆粒狀尿素產(chǎn)品。
背景技術(shù)：
在化肥工業(yè)中，尿素作為先導(dǎo)的固態(tài)氮源已經(jīng)超過(guò)硝銨，與硝銨相比，尿素具有許多優(yōu)點(diǎn)，它們包括(1)與硝銨相比尿素具有較高的植物營(yíng)養(yǎng)成份，(2)尿素屬于非危害性材料一類，而硝銨在一定條件下，以一定比例與含碳物質(zhì)混合，可產(chǎn)生一種可爆炸化合物，(3)淡季時(shí)，尿素具有許多非肥料的最終用途，特別是作為動(dòng)物飼料和應(yīng)用某種化學(xué)加工中，以及(4)與硝銨相反，與尿素生產(chǎn)相關(guān)的消除空氣污染所要求的成本較低。使用粒狀或球狀尿素作為肥料的一個(gè)缺點(diǎn)是它易碎和易結(jié)塊。
對(duì)于使用球狀或粒狀尿素產(chǎn)品，易碎性大是一個(gè)明顯制約。由于受到物理沖擊，粒狀或球狀物都趨于碎裂成更細(xì)小的顆粒，當(dāng)搬運(yùn)、運(yùn)輸以及施用欲使的土壤環(huán)境時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大量的粉塵。顆粒的硬度和不易碎性是重要的兩個(gè)原因。首先，尿素產(chǎn)品經(jīng)常用于散裝混合的肥料產(chǎn)品中。對(duì)于這類產(chǎn)品，重要的是要有一個(gè)預(yù)先確定的、顆粒大小近似的范圍，以避免出現(xiàn)不希望的產(chǎn)品成份分離。如果尿素產(chǎn)品碎裂成更細(xì)小顆粒，尿素的分離很可能發(fā)生。顆粒硬度和不易碎性之所以重要的第二個(gè)原因是當(dāng)尿素產(chǎn)品加到當(dāng)今普遍使用的現(xiàn)代旋轉(zhuǎn)扇式透平機(jī)施肥設(shè)備時(shí)，可以防止粒狀或球狀尿素產(chǎn)品的碎裂。這類粒狀或球狀物的碎裂會(huì)導(dǎo)致從這種設(shè)備中出來(lái)的肥料分布不均勻。這類尿素產(chǎn)品經(jīng)常碎裂，致使較小的顆粒從設(shè)備的較短的路徑中落下，因此在土壤表面形成比預(yù)想的還要更窄更密的地帶。
粒狀或球狀尿素產(chǎn)品的另一個(gè)問(wèn)題是結(jié)塊。結(jié)塊的傾向性隨著尿素溶液加工成尿素產(chǎn)品的方法的不同而不同。尿素產(chǎn)品是以大容量運(yùn)輸、銷售和使用的，并且可散裝運(yùn)輸和儲(chǔ)存。由于產(chǎn)品結(jié)塊的傾向性，不進(jìn)行額外的加工考慮，這樣的儲(chǔ)存和運(yùn)輸是不可行的，其結(jié)果會(huì)大大增加生產(chǎn)的成本。
近年來(lái)，肥料經(jīng)銷商和農(nóng)民認(rèn)識(shí)到粒狀或球狀尿素產(chǎn)品的優(yōu)良化學(xué)性能，并迫切需要改進(jìn)尿素顆粒的硬度和不易碎性。強(qiáng)調(diào)顆粒硬度和不易碎性的重要性來(lái)自這樣一個(gè)事實(shí)，現(xiàn)代的搬運(yùn)、運(yùn)輸方法會(huì)導(dǎo)致更多尿素顆粒的破碎。此外，尿素產(chǎn)品的搬運(yùn)、運(yùn)輸和銷售所涉及的這些問(wèn)題使得對(duì)無(wú)粉塵產(chǎn)品的要求日益增加。這樣的要求多半基于對(duì)健康和安全的考慮。
在克服這些問(wèn)題的努力過(guò)程中，化學(xué)肥料工業(yè)已經(jīng)開(kāi)發(fā)了許多方法。這些方法在1989年12月05日Elrod所公開(kāi)的美國(guó)專利第4,885,021號(hào)中已予討論，在此作為參考。第一種方法是采用包括硅藻土和粘土在內(nèi)的許多材料對(duì)新制得的尿素顆粒進(jìn)行表面處理。盡管這種方法能改進(jìn)尿素產(chǎn)品的抗結(jié)塊性能，但是它不能任意適度地解決其易碎性問(wèn)題。此外，在某種情況下，所增加的材料同時(shí)摻入了另外的元素，這些元素與尿素產(chǎn)品最終使用目的是不相適宜的。
解決硬度、易碎性和結(jié)塊問(wèn)題的第二種方法是或摻入濃縮的尿素合成母液或向無(wú)水熔融尿素熔體中摻入調(diào)節(jié)劑，這種調(diào)節(jié)劑均可改進(jìn)尿素產(chǎn)品的硬度、不易碎性和抗結(jié)塊性或其中任意一種性能。通過(guò)在尿素熔體中加入低濃度甲醛已經(jīng)在很大程度上緩和了尿素產(chǎn)品在儲(chǔ)存、搬運(yùn)、銷售過(guò)程中所存在的易碎、結(jié)塊以及其它問(wèn)題。盡管加入甲醛有助于緩和這些問(wèn)題，但是它的使用存在著嚴(yán)重的健康和安全值得考慮的問(wèn)題。向尿素產(chǎn)品中添加低濃度木素磺化鹽會(huì)使產(chǎn)品得到滿意的抗結(jié)塊性和硬度，但它也充滿著某些缺點(diǎn)。特別是木素磺化鹽能使尿素產(chǎn)品變成不美觀的棕色，其結(jié)果該產(chǎn)品不受市場(chǎng)歡迎因而在工業(yè)上通常不使用。
為了克服這些缺點(diǎn)，Elrod的021號(hào)專利建議向尿素熔體或尿素合成母液中添加凝膠型溝化2∶1粘土，諸如硅鎂土或海泡石。這種所得的尿素顆粒顯示出良好的不易碎性和抗結(jié)塊性。凝膠型溝化2∶1粘土可改進(jìn)尿素顆粒產(chǎn)品的機(jī)械性能的機(jī)理在Elrod的021號(hào)專利中歸結(jié)于粘土的晶體幾何形狀。這里可以假設(shè)，長(zhǎng)度大約為1微米的溝化2∶1粘土的針狀粘土使其出現(xiàn)過(guò)多的核點(diǎn)或生長(zhǎng)點(diǎn)，并且改變了尿素的晶形或結(jié)構(gòu)，從而提高了抗結(jié)塊性和不易碎性。
雖然Elrod的021號(hào)專利所推薦的改進(jìn)粒狀或球狀尿素產(chǎn)品的物理性能的方法是有效的，但是其商業(yè)應(yīng)用性在很大程度上取決于大量使用的硅鎂土、海泡石或凝膠型溝化2∶1粘土是否能容易廉價(jià)得到。對(duì)于尿素肥料產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，硅鎂土、海泡石和其它這種溝化2∶1粘土是相對(duì)昂貴的添加劑。硅鎂土主要產(chǎn)于喬治亞州和佛羅里達(dá)州，而海泡石主要產(chǎn)于加利弗尼亞州和內(nèi)華達(dá)州。這些礦區(qū)的地理位置與生產(chǎn)尿素顆粒的工廠相距甚遠(yuǎn)。結(jié)果，將粘土運(yùn)到生產(chǎn)工廠的運(yùn)輸費(fèi)用經(jīng)常是很高的。由于生產(chǎn)大量所需和所用的肥料產(chǎn)品需要大量的硅鎂土和海泡石，因此這種添加劑的原始成本和運(yùn)輸成本對(duì)于肥料產(chǎn)品的總成本是一個(gè)重要因素。根據(jù)生產(chǎn)工廠與使用者的距離遠(yuǎn)近不同，運(yùn)輸成本能夠是工廠的原始成本的2倍還多。因此，需要其它的來(lái)源廣泛且廉價(jià)的添加劑能夠取代公開(kāi)于Elrod的021號(hào)專利的溝化2∶1粘土。
1995年06月29日提交的美國(guó)第08/496,769號(hào)專利申請(qǐng)已經(jīng)指出解決尿素產(chǎn)品硬度、易碎性和結(jié)塊問(wèn)題的另一方法，在此作為參考。據(jù)這種方法透露，向粒狀或球狀尿素產(chǎn)品中摻入細(xì)碎無(wú)機(jī)填料諸如硅藻土、膨潤(rùn)土鈉、膨潤(rùn)土鈣、高嶺土、沸石或球土可以改進(jìn)該產(chǎn)品的硬度、不易碎性和抗結(jié)塊性。盡管美國(guó)第08/496,769號(hào)專利申請(qǐng)所述的方法已經(jīng)指出該產(chǎn)品的顏色通常比加入木素磺化鹽的尿素產(chǎn)品的棕色更美觀，但是一些產(chǎn)品并不是白色，因此該產(chǎn)品不適合于化學(xué)加工應(yīng)用。粘土顆粒也不適合尿素產(chǎn)品的一些工業(yè)應(yīng)用。
發(fā)明概要本發(fā)明涉及一種改進(jìn)的尿素顆粒產(chǎn)品，該產(chǎn)品摻入了一種細(xì)碎無(wú)機(jī)材料，即氧化鈣、氫氧化鈣、水泥或飄塵，作為改進(jìn)該產(chǎn)品的硬度、不易碎性和抗結(jié)塊性的添加劑。通過(guò)摻入一種諸如氧化鈣、氫氧化鈣、水泥或飄塵的無(wú)機(jī)材料與細(xì)碎粘土的混合物也可提高粒狀或球狀尿素產(chǎn)品的硬度、不易碎性和抗結(jié)塊性。
使用這種改進(jìn)的尿素產(chǎn)品，即可以直接施用于土壤，又可以作為后續(xù)與其它肥料材料混合成固體混合肥的中間體產(chǎn)品。改進(jìn)的硬度、不易碎性和抗結(jié)塊性使產(chǎn)品等同或者在某種程度上優(yōu)于Elrod的021號(hào)專利所公開(kāi)的硅鎂土或海泡石、美國(guó)第08/496,769號(hào)專利申請(qǐng)所述的硅藻土或者其它粘土或者甲醛摻入到尿素合成母液而制得的尿素肥料顆粒。
細(xì)碎粉末狀無(wú)機(jī)材料以相對(duì)小量添加到尿素中，其結(jié)果所想要的顆粒性能大大提高且粒狀或球狀尿素含量保持在一個(gè)高水平上。適用于本發(fā)明的無(wú)機(jī)材料比硅鎂土沉積物分布更廣。氧化鈣、氫氧化鈣和水泥也比美國(guó)第08/496,769號(hào)專利申請(qǐng)所述的粘土分布更廣。因此本發(fā)明的無(wú)機(jī)材料通常能夠相當(dāng)廉價(jià)地運(yùn)送到工廠。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)作為添加劑的氧化鈣和氫氧化鈣的使用特別適用于化學(xué)加工應(yīng)用。具有這些添加劑中任何一種添加劑的尿素產(chǎn)品基本上是白色的，它必然成為市場(chǎng)上的炙熱產(chǎn)品。
因此，按照本發(fā)明的一方面，提供了一種具有改進(jìn)的硬度、不易碎性和抗結(jié)塊性的顆粒狀尿素，所說(shuō)尿素可以從尿素與一種其中分散的細(xì)碎無(wú)機(jī)材料的混合物轉(zhuǎn)變成顆粒狀形式，所說(shuō)無(wú)機(jī)材料由一種或多種成份選自包括氧化鈣、氫氧化鈣、水泥和飄塵的成份組成。
按照本發(fā)明的另一方面，提供了一種改進(jìn)的硬度、不易碎性和抗結(jié)塊性的顆粒狀尿素，所說(shuō)尿素可以從尿素與一種細(xì)碎無(wú)機(jī)材料的混合物轉(zhuǎn)變成顆粒狀形式，所說(shuō)無(wú)機(jī)材料由一種或多種成份選自包括氧化鈣、氫氧化鈣、水泥、飄塵和一種細(xì)碎無(wú)機(jī)填料的成份組成，所說(shuō)無(wú)機(jī)填料由一種或多種成份選自包括硅藻土、膨潤(rùn)土鈉、膨潤(rùn)土鈣、高嶺土、沸石或球土的成份組成。
按照本發(fā)明的又一方面，提供了一種生產(chǎn)具有改進(jìn)的硬度、不易碎性和抗結(jié)塊性的顆粒狀尿素的方法，所說(shuō)方法包括摻入一種細(xì)碎無(wú)機(jī)材料與一種熔融尿素的熔體或者一種尿素合成母液的混合物的步驟，所說(shuō)無(wú)機(jī)材料由一種或多種成份選自包括氧化鈣、氫氧化鈣、水泥和飄塵的成份組成；以及將所說(shuō)混合物轉(zhuǎn)變成顆粒狀形式的步驟。
按照本發(fā)明的再一方面，提供了一種生產(chǎn)具有改進(jìn)的硬度、不易碎性和抗結(jié)塊性的顆粒狀尿素的方法，所說(shuō)方法包括摻入一種細(xì)碎無(wú)機(jī)材料與一種熔融尿素的熔體或者一種尿素合成母液的混合物的步驟，所說(shuō)無(wú)機(jī)材料由一種或多種成份選自包括氧化鈣、氫氧化鈣、水泥、飄塵和一種細(xì)碎無(wú)機(jī)填料的成份組成，所說(shuō)無(wú)機(jī)填料由一種或多種成份選自包括硅藻土、膨潤(rùn)土鈉、膨潤(rùn)土鈣、高嶺土、沸石或球土的成份組成；以及將所說(shuō)混合物轉(zhuǎn)變成顆粒狀形式的步驟。
發(fā)明詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的顆粒狀尿素產(chǎn)品是在顆粒狀尿素制造工藝中通過(guò)將選自包括氧化鈣、氫氧化鈣、水泥和飄塵或其混合物的細(xì)碎無(wú)機(jī)材料摻入到尿素合成母液中，或者從合成工序或者濃縮(蒸發(fā))工序，或者摻入到顆粒成型工序中，即加到熔融尿素的熔體中而制得的。然后通過(guò)已經(jīng)提出的已知的任何一種方法，由本領(lǐng)域技術(shù)人員所得到的混合物轉(zhuǎn)變成尿素顆粒狀形式(例如，球狀、粒狀或丸狀)。為了得到所需的硬度和儲(chǔ)存穩(wěn)定性的物理性能，只需要少量的無(wú)機(jī)材料，并且保持肥料的原始高含氮量。本發(fā)明的尿素產(chǎn)品也包括通過(guò)摻入如上所述的具有諸如硅藻土、膨潤(rùn)土鈉、膨潤(rùn)土鈣、高嶺土、沸石或球土的細(xì)碎無(wú)機(jī)填料的無(wú)機(jī)材料的一種或多種的混合物而制得的顆粒狀尿素產(chǎn)品。更優(yōu)選的無(wú)機(jī)填料是一種天然粘土，主要是與硅藻土混合的膨潤(rùn)土鈣。其它適合的無(wú)機(jī)填料包括膨潤(rùn)土鈉、高嶺土、沸石、球土及其任何混合物。
用于本發(fā)明的無(wú)機(jī)材料通常是可以得到的。氧化鈣和氫氧化鈣可以從石灰石獲得，該石灰石經(jīng)煅燒得到氧化鈣或者經(jīng)煅燒、水合得到氫氧化鈣。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)世界各地對(duì)石灰石沉積物擁有豐富來(lái)源。水泥優(yōu)選波特蘭水泥10或波特蘭水泥30。波特蘭水泥10的特征分析數(shù)據(jù)是63.2％CaO、21.3％SiO2、6％Al2O3、2.7％Fe2O3、2.9％MgO和1.8％SO3。波特蘭水泥30的特征分析數(shù)據(jù)是64.3％CaO、20.4％SiO2、5.9％Al2O3、3.1％Fe2O3、2％MgO和2.3％SO3。飄塵是一種人造白榴火山灰，它主要包含無(wú)定形硅和各種各樣的氧化鋁和氧化鐵。它主要作為粉末狀煤燃燒的副產(chǎn)物而制得的。
為了測(cè)定本發(fā)明產(chǎn)品的物理特性，采用許多樣品顆粒進(jìn)行一系列的物理測(cè)試。如表1所示，在275F和285F下，通過(guò)添加各種各樣的細(xì)碎無(wú)機(jī)材料或其它添加劑，對(duì)50克一批的熔融尿素熔體進(jìn)行處理。尿素熔體與添加劑充分混合大約2分鐘。由于添加劑通常不溶于尿素熔體，因此，在混合步驟后，要求輕輕攪拌以保持材料在隨后形成的每一個(gè)粒狀或球狀尿素中均勻分散。接著，通過(guò)向形成顆粒滾筒的尿素種床里噴射熔融尿素混合物。顆粒不斷地循環(huán)直至獲得直徑為1.4mm和3.6mm的顆粒為止。隨后，從形成顆粒滾筒通過(guò)許多6～12Tyler篩子篩分除去顆粒。一旦顆粒形成且達(dá)到室溫時(shí)就對(duì)此進(jìn)行物理測(cè)試。通過(guò)一球形塔落下熔融的尿素，球狀物便形成。向該塔通入冷空氣以使落下的尿素形成球狀物。對(duì)作為對(duì)照物的不含任何添加劑的球狀或粒狀尿素也進(jìn)行這種物理測(cè)試。
表1數(shù)據(jù)反映了該物理測(cè)試結(jié)果，即用磅表示壓碎強(qiáng)度，與不含添加劑的尿素顆粒比較強(qiáng)度、耐磨損和受沖擊的破損百分率。本產(chǎn)品中用作添加劑的氫氧化鈣、氧化鈣和水泥以粉末形式進(jìn)行物理測(cè)試。粘土是一種硅藻土和膨潤(rùn)土鈣的200篩目的混合物。參考表1，除了作為對(duì)照物所測(cè)的球狀物以外，所有尿素顆粒以顆粒狀形式進(jìn)行測(cè)試。
顆粒物的強(qiáng)度通過(guò)利用壓縮測(cè)試機(jī)壓迫顆粒物以使其出現(xiàn)碎裂點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試。篩分一肥料樣品以獲得許多顆粒大小相近的顆粒。采用chatillion壓縮測(cè)試機(jī)測(cè)量顆粒壓碎強(qiáng)度。其它顆粒放置在一裝有平臺(tái)表面上，并且壓力通過(guò)一平-底桿連接到壓縮測(cè)試機(jī)上而使用。用裝有壓縮測(cè)試機(jī)的計(jì)量?jī)x測(cè)量使顆粒碎裂所需的壓力。至少測(cè)量25個(gè)顆粒樣品，并且測(cè)得顆粒壓碎強(qiáng)度的平均測(cè)量值。顆粒物的強(qiáng)度直接反映尿素產(chǎn)品承受碎裂的能力、承受在搬運(yùn)和儲(chǔ)存過(guò)程中破碎的能力、以及在儲(chǔ)存過(guò)程中抗結(jié)塊能力。
顆粒物的耐磨損力反映了由于顆粒與顆粒、顆粒與設(shè)備相撞，使顆粒物形成粉塵和細(xì)顆粒的阻力。耐磨損力通過(guò)將100克一批的篩分樣品置于一帶有50個(gè)直徑為5/16英寸的不銹鋼圓珠旋轉(zhuǎn)滾筒中而測(cè)試。蓋好滾筒，以30rpm的速度旋轉(zhuǎn)5分鐘。除去內(nèi)含物且用4.75mm的篩子手工篩分以除去不銹鋼圓珠，隨后用1.00mm的篩子和Tyler手提式細(xì)篩搖動(dòng)器進(jìn)行篩分。稱量所剩在1.00mm的篩子上的材料，并計(jì)算削減百分率。耐磨損力是所期望的材料在搬運(yùn)和儲(chǔ)存尿素產(chǎn)品過(guò)程中所損失的指示。
抗沖擊力是顆粒承受堅(jiān)硬表面沖擊的破損量的能力。首先通過(guò)用Tyler樣品分樣器選樣以獲得產(chǎn)品的篩分樣品來(lái)測(cè)試這種顆粒的抗沖擊力。樣品注入一個(gè)直徑為6英寸的垂直的PVC管，并落入一金屬接受盤中。總下降距離為35英尺。收集所落下樣品并用1.41mm篩子篩分。稱量所剩在篩子上材料，計(jì)算碎裂顆粒的百分率。當(dāng)使用扇形肥料撒布機(jī)時(shí)，當(dāng)尿素產(chǎn)品從高處卸下進(jìn)入貨艙時(shí)，當(dāng)成袋尿素產(chǎn)品在搬運(yùn)過(guò)程中下落時(shí)，對(duì)肥料工業(yè)來(lái)說(shuō)，抗沖擊力均是一個(gè)相關(guān)要素。
表1本發(fā)明添加劑尿素中wt.％ 強(qiáng)度(1bs.) 不含添加劑的顆粒磨損％ 沖擊％狀尿素的強(qiáng)度Vs.
氫氧化鈣0.257.16 1820.040.18氫氧化鈣0.6 8.18 2080.030.1氫氧化鈣0.758.39 2130.030.12氫氧化鈣0.6 6.54 1660.050.12氫氧化鈣0.6 8.24 2100.010.06氫氧化鈣2.0 6.75 1720.010.0氫氧化鈣1.0 6.31 1600.010.08氧化鈣 0.5 7.68 1950.010.06水泥10 0.256.37 1620.080.13水泥10 0.256.28 1600.2 0.43水泥30 0.1 6.32 1610.090.14飄塵0.5 6.15 1560.030.1粘土和氫氧化鈣0.5 7.65 1950.010.12(50/50)粘土和氫氧化鈣0.6 8.21 2090.020.05(10/90)粘土和氫氧化鈣0.5 6.96 1770.010.13(80/20)粘土和氫氧化鈣0.5 7.38 1880.010.02(90/10)粘土和氫氧化鈣0.6 7.76 1970.020.09(10/90)粘土和氫氧化鈣0.6 8.42 2140.020.15(10/90)粘土和水泥100.5 6.71 1710.010.05(80/20)粘土和水泥100.5 6.55 1670.040.02(90/10)
現(xiàn)有技術(shù)添加劑尿素中wt.％ 強(qiáng)度(1bs.) 不含添加劑的顆粒 磨損％ 沖擊％狀尿素的強(qiáng)度Vs.甲醛 0.3 6.09 156 0.03 0.1甲醛 0.6 6.53 166 0.08 0.11甲醛 0.256.37 162 0.02 0.02甲醛 0.3 4.18 106 0.02 0.03甲醛 0.6 6.54 166 0.02 0.06尿素、甲醛0.3 5.42 138 0.02 0.03尿素、甲醛0.3 5.57 142 0.06 0.17尿素、甲醛0.6 6.89 175 0.1 0.05對(duì)照物添加劑尿素中wt.％ 強(qiáng)度(1bs.) 不含添加劑的顆粒 磨損％ 沖擊％狀尿素的強(qiáng)度Vs.尿素球狀物 2.2657尿素粒狀物 3.78 0.580.67尿素粒狀物 3.58 0.040.19尿素粒狀物 4.32 0.020.04尿素粒狀物 4.05 0.080.58尿素粒狀物(平均) 3.93 100顯然，從表1的數(shù)據(jù)可以看出，按照本發(fā)明的含有細(xì)碎無(wú)機(jī)材料樣品的壓碎強(qiáng)度、耐磨損力和抗沖擊力大大地優(yōu)于未經(jīng)處理的尿素，并且等同或優(yōu)于已添加甲醛的尿素顆粒所達(dá)到的效果。這一結(jié)果顯示，按照本發(fā)明所制造的商業(yè)用生產(chǎn)顆粒具有強(qiáng)度、耐磨損和抗沖擊所能接受的水平。
商業(yè)上可得到的顆粒通常至少含有46％氮。尿素通常含有46.44％氮。因此，為了保持含氮量46％以上，添加劑和/或雜質(zhì)量不能超過(guò)0.95％。表1的結(jié)果表明添加劑所達(dá)到的最好結(jié)果的用量范圍為混合物的0.1wt.％～2.0wt.％，最優(yōu)選為0.25wt.％～0.75wt.％。優(yōu)選范圍與保持含氮量46％以上的目標(biāo)一致。一些肥料產(chǎn)品，例如，對(duì)從空中卸下的林業(yè)級(jí)材料來(lái)說(shuō)，要求提高抗沖擊力。在這些例子中，具有2％以上添加劑的顆粒，即使含氮量低于46％，也是受歡迎的。
表1也提供了以氫氧化鈣和水泥與200篩目粘土的混合物進(jìn)行物理測(cè)試的結(jié)果。氧化鈣和飄塵以同樣方式與粘土混合。出乎意料的是，這些測(cè)試結(jié)果顯示了粘土與水泥或氫氧化鈣的混合物加入產(chǎn)品中比單獨(dú)添加水泥或氫氧化鈣的硬度更好。這里提示我們，當(dāng)粘土添加氫氧化鈣或水泥時(shí)存在著協(xié)同作用。
當(dāng)進(jìn)行物理測(cè)試時(shí)，使用作為添加劑的其它無(wú)機(jī)材料表現(xiàn)出不令人滿意的結(jié)果。例如，摻入熔巖或白云石作為添加劑的尿素顆粒的強(qiáng)度大大低于已添加的本發(fā)明無(wú)機(jī)材料的尿素顆粒的強(qiáng)度。根據(jù)鈣是白云石和含有硅的熔巖的主要成份這一事實(shí)，這是令人吃驚的，因?yàn)樵谶@里已經(jīng)假設(shè)這兩種成份對(duì)提高添加劑的物理性能可以起到作用。同樣用重晶石進(jìn)行測(cè)試，得到不好的結(jié)果。重晶石是一種普通使用的填料，它與氫氧化鈣具有許多常規(guī)用途。同樣，這些結(jié)果有些意外。
表1的結(jié)果顯示本發(fā)明的尿素顆粒的硬度、不易碎性和抗結(jié)塊性等同或優(yōu)于添加有甲醛的尿素產(chǎn)品的硬度、不易碎性和抗結(jié)塊性。用于本發(fā)明的無(wú)機(jī)材料是可以廣泛得到的。它們提供了一種安全的、相對(duì)廉價(jià)的替代物應(yīng)用于甲醛。此外，添加有氫氧化鈣、氧化鈣或水泥的尿素產(chǎn)品基本上是白色，并且在工業(yè)應(yīng)用上實(shí)施特別適合。而且，所添加的氫氧化鈣的粒狀或球狀尿素產(chǎn)品具有表面光澤，能改進(jìn)其流動(dòng)性。
本發(fā)明的另一益處是一些無(wú)機(jī)材料含有輔助的常量營(yíng)養(yǎng)素(即鈣、鎂和硫)、微量元素(即鐵)，以及其它元素諸如硅，所有這些均促進(jìn)植物生長(zhǎng)。近年來(lái)，已有一種不斷增長(zhǎng)的需要，包括肥料營(yíng)養(yǎng)素而不是氮、磷和鉀的基本營(yíng)養(yǎng)素。這些輔助的常量營(yíng)養(yǎng)素和微量元素，作為土壤消耗的天然供給將變得日益重要。
如上所述的本發(fā)明的特定實(shí)施例可以進(jìn)行許多改進(jìn)、變化和修正，但均沒(méi)有超出本發(fā)明的范圍且限定在本權(quán)利要求中。
權(quán)利要求
1.一種具有改進(jìn)的硬度、不易碎性和抗結(jié)塊性的顆粒狀尿素，所說(shuō)尿素可以從尿素與一種其中分布的細(xì)碎無(wú)機(jī)材料的混合物轉(zhuǎn)變成顆粒狀形式，所說(shuō)無(wú)機(jī)材料由一種或多種成份選自包括氧化鈣、氫氧化鈣、水泥和飄塵的成份組成。
2.按照權(quán)利要求1的顆粒狀尿素，其中所說(shuō)無(wú)機(jī)材料的用量范圍為所說(shuō)混合物的0.1wt.％～2.0wt.％。
3.按照權(quán)利要求1的顆粒狀尿素，其中所說(shuō)無(wú)機(jī)材料的用量范圍為所說(shuō)混合物的0.25wt.％～0.75wt.％。
4.按照權(quán)利要求1、2或3的顆粒狀尿素，其中所說(shuō)無(wú)機(jī)材料為氧化鈣。
5.按照權(quán)利要求1、2或3的顆粒狀尿素，其中所說(shuō)無(wú)機(jī)材料為氫氧化鈣。
6.按照權(quán)利要求1、2或3的顆粒狀尿素，其中所說(shuō)無(wú)機(jī)材料為水泥。
7.按照權(quán)利要求1、2或3的顆粒狀尿素，其中所說(shuō)無(wú)機(jī)材料為飄塵。
8.一種具有改進(jìn)的硬度、不易碎性和抗結(jié)塊性的顆粒狀尿素，所說(shuō)尿素可以從尿素與一種其中分布的細(xì)碎無(wú)機(jī)材料的混合物轉(zhuǎn)變成顆粒狀形式，所說(shuō)無(wú)機(jī)材料由一種或多種成份選自包括氧化鈣、氫氧化鈣、水泥、飄塵和細(xì)碎無(wú)機(jī)填料的成份組成，所說(shuō)無(wú)機(jī)填料由一種或多種成份選自包括硅藻土、膨潤(rùn)土鈉、膨潤(rùn)土鈣、高嶺土、沸石或球土的成份組成。
9.按照權(quán)利要求8的顆粒狀尿素，其中所說(shuō)細(xì)碎無(wú)機(jī)填料為一種膨潤(rùn)土鈣與硅藻土的200篩目的混合物。
10.按照權(quán)利要求8的顆粒狀尿素，其中所說(shuō)無(wú)機(jī)材料和無(wú)機(jī)填料的混合物的用量范圍為所說(shuō)混合物的0.1wt.％～2.0wt.％。
11.一種生產(chǎn)具有改進(jìn)的硬度、不易碎性和抗結(jié)塊性的顆粒狀尿素的方法，所說(shuō)方法包括摻入一種細(xì)碎無(wú)機(jī)材料與一種熔融尿素的熔體或者一種尿素合成母液的混合物的步驟，所說(shuō)無(wú)機(jī)材料由一種或多種成份選自包括氫氧化鈣、氧化鈣、水泥和飄塵的成份組成；以及將所說(shuō)混合物轉(zhuǎn)變成顆粒狀形式的步驟。
12.按照權(quán)利要求11的方法，其中所說(shuō)無(wú)機(jī)材料的用量范圍為所說(shuō)混合物的0.1wt.％～2.0wt.％。
13.按照權(quán)利要求11的方法，其中所說(shuō)無(wú)機(jī)材料的用量范圍為所說(shuō)混合物的0.25wt.％～0.75wt.％。
14.按照權(quán)利要求11、12或13的方法，其中所說(shuō)無(wú)機(jī)材料為氧化鈣。
15.按照權(quán)利要求11、12或13的方法，其中所說(shuō)無(wú)機(jī)材料為氫氧化鈣。
16.按照權(quán)利要求11、12或13的方法，其中所說(shuō)無(wú)機(jī)材料為水泥。
17.按照權(quán)利要求11、12或13的方法，其中所說(shuō)無(wú)機(jī)材料為飄塵。
18.按照權(quán)利要求11、12或13的方法，其中所說(shuō)轉(zhuǎn)變包括使一形成顆粒滾筒中所說(shuō)混合物的種床循環(huán)，向所說(shuō)種床噴射所說(shuō)混合物，并且繼續(xù)所說(shuō)循環(huán)直至顆粒達(dá)到所需大小。
19.一種生產(chǎn)具有改進(jìn)的硬度、不易碎性和抗結(jié)塊性的顆粒狀尿素的方法，所說(shuō)方法包括摻入一種細(xì)碎無(wú)機(jī)材料與一種熔融尿素的熔體或者一種尿素合成母液的混合物的步驟，所說(shuō)無(wú)機(jī)材料由一種或多種成份選自包括氧化鈣、氫氧化鈣、水泥、飄塵和一種細(xì)碎無(wú)機(jī)填料的成份組成，所說(shuō)無(wú)機(jī)填料由一種或多種成份選自包括硅藻土、膨潤(rùn)土鈉、膨潤(rùn)土鈣、高嶺土、沸石或球土的成份組成；以及將所說(shuō)混合物轉(zhuǎn)變成顆粒狀形式的步驟。
20.按照權(quán)利要求19的方法，其中所說(shuō)細(xì)碎無(wú)機(jī)填料為一種膨潤(rùn)土鈣與硅藻土的200篩目的混合物。
21.按照權(quán)利要求19的方法，其中所說(shuō)無(wú)機(jī)材料和無(wú)機(jī)填料的混合物的用量范圍為所說(shuō)混合物的0.1wt.％～2.0wt.％。
22.按照權(quán)利要求19、20或21的方法，其中所說(shuō)轉(zhuǎn)變包括使一形成顆粒滾筒中所說(shuō)混合物的種床循環(huán)，向所說(shuō)種床噴射所說(shuō)混合物，并且繼續(xù)所說(shuō)循環(huán)直至顆粒達(dá)到所需大小。
全文摘要
一種具有改進(jìn)的硬度、不易碎性和抗結(jié)塊性的顆粒狀尿素,所說(shuō)尿素既可以直接施用于土壤,又可以作為后續(xù)與其它肥料材料混合成固體混合肥的中間體產(chǎn)品。所說(shuō)尿素產(chǎn)品由尿素與選自包括氧化鈣、氫氧化鈣、水泥和飄塵成分的細(xì)碎無(wú)機(jī)材料的混合物組成,且可以以顆粒狀形式存在,其中一些實(shí)施例的產(chǎn)品為粒狀或球狀。
文檔編號(hào)C05C9/00GK1247524SQ98802457
公開(kāi)日2000年3月15日 申請(qǐng)日期1998年2月19日 優(yōu)先權(quán)日1997年2月20日
發(fā)明者彼得·B·艾倫, 詹姆斯·C·布萊思 申請(qǐng)人:西方工業(yè)粘土產(chǎn)品有限公司